Una herramienta sofisticada para una mejor limpieza de calderas

Mirek Spicar presenta una sofisticada herramienta para la limpieza de calderas basada en un concepto novedoso

La incineración de materiales orgánicos sólidos genera gases de combustión, cenizas volantes y escoria. Las partículas finas de cenizas volantes se arrastran con el gas de combustión, mientras que la escoria gruesa se elimina en la descarga del horno. Las cenizas volantes y el condensado, en su mayoría sales metálicas, se depositan en las superficies de la caldera, lo que dificulta la transferencia de calor a través de la pared del tubo al ciclo de agua/vapor. Todos los operadores se enfrentan al problema de la disminución de la eficiencia térmica de la caldera, provocada por la sedimentación de cenizas volantes, lo que se denomina ensuciamiento de la caldera.

Hay varios métodos disponibles para limpiar las superficies de la caldera, lo que permite limpiar las áreas de transferencia de calor durante el funcionamiento de la caldera, así como durante el apagado. La limpieza ampliamente aplicada por sopladores de hollín permite que los medios impulsores (vapor sobrecalentado o aire comprimido) actúen de manera lineal u oscilante. El impacto de limpieza solo llega a las áreas del chorro de medio directo. Además, se consume una cantidad considerable del valioso vapor sobrecalentado y se provoca abrasión/erosión en las cubiertas protectoras o en los propios tubos de la caldera. La idea de limpiar las superficies de la caldera mediante el uso de una onda de choque esférica, que puede eliminar los depósitos de cenizas volantes incluso de superficies ocultas, como los lados traseros de los tubos de la caldera, se convirtió en la fuerza impulsora para el desarrollo de un dispositivo de limpieza compacto y automatizado en la planta. construcción principios de siglo.

El antecesor de los generadores de pulsos de choque de hoy implicaba la ignición local de una porción controlada de explosivos o una mezcla de gases. El impacto de limpieza es suficiente durante un cierto tiempo; sin embargo, el procedimiento de manejo requiere estrictas precauciones de seguridad y capacitación especializada para el operador. Los denominados "métodos de limpieza manual en línea" se basan en abrir una de las puertas de inspección de la caldera durante su funcionamiento e introducir una lanza en las inmediaciones de la zona a limpiar. La punta de la lanza está equipada con el dispositivo configurado para explotar siguiendo la iniciación del operador.

Un experto en esta tecnología, Explosion Power, ha desarrollado una solución de limpieza de calderas en línea controlada por DCS, que genera automáticamente pulsos de choque (SP) mediante ondas de choque. Debido al impacto esférico de la onda de choque, los depósitos se eliminan de las superficies de las paredes y los tubos del haz aguas arriba y aguas abajo del lugar de instalación. Las ondas de choque se crean mediante la combustión instantánea de unos pocos gramos de una mezcla de gas combustible (gas natural o metano) y oxígeno puro. Este acto se realiza de forma automática y fuera de la caldera en un dispositivo resistente a la presión. La onda de choque resultante es un chorro de aire en la caldera. Localmente, los gases de combustión, los tubos internos de la caldera y las paredes se someten a una breve oscilación y se limpian los depósitos. Todo el SP tarda unos pocos milisegundos.

Los generadores de pulsos de choque (SPG) están diseñados para la limpieza de ondas de choque en una variedad de aplicaciones industriales. Cuatro tamaños diferentes pueden cubrir la mayoría de los casos de aplicación. La unidad más pequeña de la serie EG tiene un volumen de llenado de la cámara de combustión de 2,5 litros. El volumen de llenado de gas comprende 16 g de metano y el equivalente a 34 g de oxígeno necesarios para la combustión ideal por SP. Se pueden generar aproximadamente 350 SP a partir de un cilindro de gas estándar de 200 bares. Si se genera un SP cada dos horas, los cilindros de gas duran aproximadamente un mes antes de que sea necesario cambiarlos.

El SPG está montado en el exterior de la pared de la caldera. La instalación es fácil, porque la unidad se instala en una boquilla de DN 125 y todo el espacio de instalación y mantenimiento requiere aprox. 1,5m3. Las unidades más grandes están diseñadas con una cámara de combustión más grande de 3,5 litros, 4,4 litros y 7,7 litros. La potencia de la onda de choque es efectiva entre 3 m y aproximadamente 15 m, lo que significa que un SPG normalmente puede limpiar un paso de radiación completo o dos haces de tubos vecinos. Si el ancho de la caldera es mayor, entonces se pueden instalar dos SPG en paredes opuestas y los SP se pueden activar simultáneamente o alternativamente.

La primera instalación se llevó a cabo en 2009. En tres calderas de la planta de conversión de residuos en energía (WtE) en Lucerna, Suiza, los ocho SPG instalados demostraron limpiar las calderas a satisfacción. Debido a este resultado positivo, los sistemas de limpieza previamente instalados fueron completamente desmantelados, y desde entonces las calderas fueron limpiadas solo por SPG y activadas desde el sistema de control central de la planta. El tiempo de viaje de las calderas aumentó, lo que significa que se puede usar más energía para la producción de energía y no se necesita intervención manual en la caldera para limpiarla durante la operación.

Desde 2009, se han instalado cerca de 700 unidades en todo el mundo para la limpieza de diferentes tipos y tamaños de calderas. Se han utilizado para limpiar haces de tubos dispuestos horizontal y verticalmente, así como tubos con aletas y paredes de calderas. No hay abrasión del interior de la caldera. Incluso los componentes internos de la caldera con revestimiento refractario no se dañan y se pueden limpiar de manera eficiente.

Explosion Power mejora continuamente el producto. En 2017, se inició un nuevo desarrollo, donde en lugar de oxígeno, se utiliza aire comprimido. El aire comprimido puede suministrarse en cilindros de gas o generarse mediante una unidad de compresor de aire auxiliar en la propia planta. Y en agosto de 2020 se lanzaron nuevos tipos de SPG, SPGr10 y SPGr16.

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