Entonación de Hornos de Proceso en Refinerías
Entonación
El Diagrama de Regulación de Aire/Fuego y Tiro (DRAFT), mostrado en la siguiente figura, es una herramienta práctica para el control de tiro y exceso de oxígeno en hornos de proceso.
Este diagrama, basado en la Figura 19 (Natural Draft Heater Adjustment Chart) del estándar API RP 535, clarifica de una manera más explícita la aplicación de acciones sencillas, (con el dámper o con los registros de aire) en contraposición a acciones dobles, es decir, aquellas en las cuales la abertura del dámper o de los registros debe, forzosamente, ir seguida de una acción de cierre del dispositivo alterno.
Puesto que la evaluación del tiro registró un valor de -5,59 mmH2O, el operador de consola en la Sala de Control deberá proceder según las indicaciones del sector izquierdo del diagrama DRAFT, correspondiente a un tiro alto. Adicionalmente, el analizador de oxígeno indicó 4,7% de exceso de oxígeno en base húmeda, lo cual implica también un valor alto.
Paso 1
Atendiendo al diagrama DRAFT, la acción del operador deberá ser cerrar el dámper de la chimenea, desde la consola de control. El operador de campo deberá verificar, in-situ, que la flecha indicadora de la abertura del dámper se ha desplazado efectivamente en la dirección esperada.
Paso 2
El siguiente paso, será esperar prudentemente hasta que las variables operacionales hayan respondido adecuadamente al cambio realizado y el horno se haya estabilizado. Luego, según lo indica el diagrama, se deberá regresar al inicio y medir nuevamente el tiro.
Supóngase ahora que las condiciones operacionales del horno se estabilizan, aunque manteniendo las indicaciones de tiro todavía ligeramente mayores que el valor definido como meta (-2,54 mmH2O), y que el nivel de oxígeno en los gases se ubica dentro del rango deseado. En este caso las indicaciones del diagrama de flujo continúan siendo las del sector izquierdo (tiro alto), solo que ahora el exceso de oxígeno corresponde al valor deseado (~ 3,0% BH). Estas condiciones se ilustran en el diagrama siguiente.
La meta operacional de reducir el tiro todavía no se ha conseguido. ¿Podría cerrarse nuevamente el dámper para lograrlo?
Ciertamente sí se podría, pero sería contraproducente operar de este modo puesto que se correría el riesgo de reducir de manera desproporcionada el ingreso de aire y ocasionar una deficiencia tal, que implique la combustión incompleta del combustible con el riesgo añadido de producir fogonazos (postcombustión), generar humos en la chimenea o una alta concentración de monóxido de carbono en los gases.
Paso 3
Por estas razones, el diagrama DRAFT establece una acción doble como precaución, es decir, abrir primero los registros de aire para garantizar el proceso de combustión (aunque esto implique un ligero incremento de la concentración de oxígeno en los gases) y posteriormente, una vez estabilizado el horno, cerrar el dámper, lo cual además de reducir el tiro también regresará el valor de oxígeno a los niveles deseados.
Una verificación final de la operación de este horno podrá indicarnos el cumplimiento cabal de las metas operacionales de tiro y de exceso de oxígeno.
A medida que disminuye el exceso de aire, se usa menos energía para calentar la corriente de aire y se transfiere más energía al fluido de proceso. Cuando el control del horno detecta un aumento de temperatura en el fluido, reducirá automáticamente el consumo de combustible.
El ahorro de energía en un horno de refinería se obtiene principalmente al reducir las pérdidas de calor, asociadas a los gases de combustión y al exceso de aire, mediante la disminución del flujo de aire y de las temperaturas de los gases de chimenea.
La correcta operación el horno, medida en función del tiro y el exceso de oxígeno, tiene como consecuencia inmediata, la reducción de consumo de combustible y de la densidad calórica promedio en la sección radiante y con ello el incremento proporcional de la eficiencia térmica.
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