COMBUSTIÓN Y QUEMADORES IG3 IPEGA - CAREC MGR.pdf

Docente:
PROGRAMA DE CAPACITACIÓN SOBRE INSTALACIONES DE GAS NATURAL
PARA RESIDENCIAS, EDIFICIOS Y COMERCIOS PARA ACCEDER A LA CERTIFICACIÓN IG-3
Curso:
Ing. Mario Grandez Ruíz
COMBUSTIÓN Y QUEMADORES

UNIDAD DE CAPACITACIÓN - IPEGA
1. PRINCIPIOS DE COMBUSTIÓN

1. COMBUSTION:
ES LA REACCIÓN DE OXIDACIÓN DE SUSTANCIAS COMBUSTIBLES COMO
RESULTADO DE SU COMBINACION CON EL OXIGENO PRESENTE EN ELAIRE.
A NIVEL INDUSTRIAL, EL OBJETIVO ES RECUPERAR EL MÁXIMO CALOR
POSIBLE, PARA TAL FIN, SE USA TÉCNICAS ESPECIALES Y EQUIPOS PARA EL
DESPRENDIMIENTO DEL CALOR Y LA FORMACION DE LALLAMA.
* QUEMADORES
* HORNOS
* CALDERAS.
PRINCIPIOS DE COMBUSTION

TRIANGULO DEL FUEGO
ENERGIA
Fuente de Ignición
Temperatura

2. COMBUSTIBLES:
SON MEZCLAS DE COMPUESTOS QUÍMICOS LLAMADOS
HIDROCARBUROS, CONSTITUIDOS PRINCIPALMENTE DE ÁTOMOS DE
CARBONO, HIDROGENO Y AZUFRE. DE ACUERDO CON SU
PROCEDENCIA, PUEDE INCORPORAR OTROS ELEMENTOS COMO N2,
OXÍGENO Y METALES .

3. TIPOS DE COMBUSTIBLES
A. SÓLIDOS
 Madera y residuos vegetales
 Lignitos
 Hullas
 Antracita
 Coques
 Aglomerados, briquetas
 Carbón vegetal.

B. LIQUIDOS DERIVADOS DEL PETROLEO
 Gasolinas
 Turbo A1
 Gasóleos
 Fuel Oil (Residual 4, 5, 6 y 500)
 Aceite industrial para calderas.

C. GASEOSOS:
 Gas Natural
 Gas Licuado del petróleo (GLP)
 Gas Combustible (de refinería)

El gas natural es un combustible compuesto por un conjunto de hidrocarburos
livianos, el principal componente es el metano (CH4).
Se puede encontrar como “gas natural asociado” cuando esta acompañando de
petróleo, o bien como “gas natural no asociado” cuando son yacimientos
exclusivos de gas natural.
GAS NATURAL

Impurezas: Helio, oxigeno, vapor de agua.
Las propiedades del gas natural según la composición del cuadro anterior son:
Densidad relativa:
Poder calorífico:
Cp (presión Cte):
Cv (volumen Cte):
0,65
9,032 kcal/m³
8,57 cal/mol.°C
6,56 cal/mol.°C.
Componente Nomenclatura Composición(%) Estado Natural
Metano (CH4) 95,08 gas
Etano (C2H6) 2,14 gas
Propano (C3H8) 0,29 gas licuable
Butano (C4H10) 0,11 gas licuable GLP
Pentano (C5H12) 0,04 líquido
Hexano (C6H14) 0,01 líquido
Nitrógeno (N2) 1,94 gas
Gas carbónico (CO2) 0,39 gas
COMPONENTES DEL GAS NATURAL

El gas natural extraído de los reservorios se somete a un proceso de separación.
Proceso de separación:
Mediante este proceso se obtiene:
• Gas natural seco (metano y etano) que se transporta por gasoductos a los centros de consumo.
• Líquidos de gas natural (propano, butano, pentano y mas pesados) que se transporta por poliductos
hasta una planta de fraccionamiento.
Otros componentes : Agua, azufre y otras impurezas que no tiene valor comercial.
Proceso de fraccionamiento:
Es un proceso que consiste en separar los líquidos del gas natural (LGN) en gas licuado de petróleo
(GLP) y gasolina natural.
PROCESO DEL GAS NATURAL

PROCESAMIENTO DEL GAS NATURAL
OBTENCION DE LOS COMBUSTIBLES

PRODUCTOS PETROQUIMICOS APARTIR DEL GAS
NATURAL

USO DEL GAS NATURAL
MPB: Media Presión B,
MPA: Media Presión A,
BP : Baja Presión,
0.4 – 4.0 BAR
0.05 – 0.4 BAR
≤ 0.05 BAR
Sector Comercial

Sector Doméstico
MPB: Media Presión B,
MPA: Media Presión A,
BP : Baja Presión,
0.4 – 4.0 BAR
0.05 – 0.4 BAR
≤ 0.05 BAR
USO DEL GAS NATURAL

400-420°F 650°F
457°F
614°F
653°F
720°F
612°F
Esquema de Refinación
Unidades de Procesos

H O G B S N F C C
G a s
P r i m a ria
A lc o h o l
G -9 7
G -9 5
G -9 0
G -8 4
G a s o h o l 9 7
G a s o h o l 9 5
G a s o h o l 9 0
G a s o h o l 8 4
Producción de la UDP
Gasolinas
Esquema de
Blending

Diesel HS
Diliv RFTL
DILIV
RFTL
Diesel
ULSD
B-100
MDBS MDBS
Diesel ULSD
Diesel
Producción
Diesel Bajo
Azufre
Diesel Alto
Diesel B-5
Diesel B-5S-50
2500-5000 ppm de azufre
< 50 ppm de azufre
Producción de UDP/ UDV
Diesel Azufre (ppm)
B-5 2250
B-5 S-50 22
Destilados
Medios
Esquema de
Blending

U
S
O
D
E
L
G
A
S
N
A
T
U
R
A
L

• ESPECIFICACION DE COMBUSTIBLES LIQUIDOS
 Relación C/H2
 Densidad
 Viscosidad.
 Punto de inflamación
 Poder calorífico
 Contenido de cenizas
 Contenido de azufre
 Contenido de metales
 Acidez
 Temperatura de almacenamiento
 Otros.

4. REACCIONES DE COMBUSTION:
ESTEQUIOMETRICAS
Se realizan completamente, en la proporción exacta entre el
combustible y el oxígeno:
h
h
h
C + O2
H2 + 1/2O2
S + O2
CO + 1/2O2
CO2 +
H2O +
SO2 +
CO2 + h

5. CALCULOS ESTEQUIOMETRICOS
 De forma simplificada se sabe que la relación de O2/N2 es de
1/4 por lo cual se puede asumir como relaciones
fundamentales con el aire, las siguientes:
C + O2 + 4N2
H2 + 1/2O2 + 2N2
S + O2 + 4N2
CO2 + 4N2
H2O + 2N2
SO2 + 4N2

REACCIONES DE COMBUSTIÓN:
La ecuación general para la combustión de un combustible es la
siguiente expresión:
Donde n y m son el numero de átomos de carbono e hidrogeno,
respectivamente en el combustible.
La cantidad mínima de oxigeno (del aire) que se necesita para
poder quemar un combustible (n + m/4).

Se observa en la reacción que por cada volumen de gas CnHm se necesita (n +
m/4) volúmenes de oxigeno. Si se toma el oxigeno del aire, cuya composición
contiene 21% en volumen de Oxigeno y 79% en volumen de nitrógeno tenemos
entonces.
Volumen de oxigeno = 0.21 volumen de aire El volumen del
aire teórico será:
V. aire = 4.76 V. de oxigeno
Finalmente en forma general se tiene para cualquier combustible
V.Aire = 4.76 (n + m/4) V. aire / V. Cn Hm
Entonces para la composición del Gas Natural Seco, se aplica la expresión
anterior se tiene:
REACCIONES DE COMBUSTIÓN:

Ideal: HC + O2 CO2 + H2O
Real: HC’s + S + aire CO2, CO, SOx,
NOx, MP, HC.
Tipos de combustibles:
Gasolinas (corriente y extra), Diesel (corriente y bajo azufre), Gas
Natural, Gas Licuado de Petróleo (GLP), Gasolinas Oxigenadas,
Etanol, Biodiesel.

2. QUEMA DE COMBUSTIBLE

Los Hornos son grandes intercambiadores de calor. El calor es suministrado por el
combustible, quemándose en la cámara de combustión.
El diseño de los hornos cambió poco con el transcurrir del
tiempo, adquiriéndose muchos años de experiencia operativa.
Su dimensionamiento está asociado al balance de calor entre el calor liberado y el
calor absorbido.
INTRODUCCION

• En los Hornos y Calderos se usa el mismo principio de Transferencia de
Calor, la diferencia solo radica en el tipo de fluido a calentar en los
serpentines.
• Las aplicaciones que utilizan estos equipos incluyen objetivos operativos
que cubre prácticamente todos los tipos de procesos de la industria de
Refinación de Petróleo y Petroquímica.
INTRODUCCION

PROCESO - PLANTA SECCIÓN / PLANTA OBJETIVO DEL HORNO
DESTILACIÓN DE CRUDO -
TOPPING
DestilaciónAtmosférica Pre-calentamiento de Crudo.
Destilación al Vacío Pre-calentamiento de crudo Reducido.
Generación de vapor Generación de vapor.
CRACKING CATALÍTICO - FCC
Cracking
Calentamiento
arrancadas.
del regenerador en
VRU Calentamiento de Regeneración .
VISCORREDUCCIÓN Viscorreducción Viscorreducción.
GENERACIÓN DE
HIDRÓGENO
Generación
Hidrógeno, H2.
de
Reformado de metano.
AZUFRE Reacción
Horno de reacción.
Incinerador de azufre.
PRODUCCIÓN DE ÁCIDO
SULFÚRICO - ACIDO
Reacción
Descomposición de ácido.
Precalentador de carga.
Extracción Líquido- Calentamiento de fondos de
Líquido – DEMEX sedimentadores.
PROCESAMIENTO DE
FONDOS Hidrotratamiento de DMO
- UNIBON
Calentamiento
Hidrógeno (H2).
de mezcla DMO /
Rehervidor de Columna Fraccionadora.
USOS

PROCESO - PLANTA SECCIÓN / PLANTA OBJETIVO DEL HORNO
PRODUCCIÓN DE
AROMÁTICOS
Prefraccionamiento
Rehervidor de
Reprocesadora.
Columna
Hidrotratamiento de nafta UNIFINING
Precalentador del reactor.
Rehervidor de Columna Despojadora.
Reformado de nafta PLATFORMING
Calentamiento de mezcla
Hidrógeno (H2).
Nafta /
Rehervidor de
Depentanizadora.
Columna
Hidrodealquilación - HYDEAL
Xilenos / Hidrógeno (H2).
Tolueno /
LUBRICANTES Y
PARAFINAS
Extracción Líquido FENOL – Líquido -
Calentamiento del sistema de recobro de
refinato.
Calentamiento del sistema de recobro de
extracto.
Desasfaltado con Propano - DAP Sistema deAceite Caliente.
Hidrotratamiento de Aceites
Parafínicos
Calentamiento de mezcla Aceites
Parafínicos / Hidrógeno (H2).
Hidrotratamiento de Aceites
Nafténicos
Calentamiento de mezcla Aceites
Nafténicos / Hidrógeno (H2).
Hidrotratamiento de Ceras
Hidrógeno (H2).
Ceras /
TREN DE
POLIOLEFINAS
Pirolisis de etano - ETILENO Horno de Pirólisis.
Turboexpansión
TURBOEXPANDER
-
Calentamiento de Gas de Regeneración
USOS

Los hornos parecen inofensivos cuando están apagados. Pero un horno puede ser
más peligroso cuando se hacen intentos para encenderlo.
La mayoría de las explosiones y/o accidentes ocurren cuando se está en la etapa de
encendido de los quemadores de los hornos.
INTRODUCCION

En los Hornos, la sección radiante proporciona el espacio suficiente para que un
gran porcentaje del calor de los gases de combustión generado, sea absorbido,
antes de pasar a la sección de convección.
65% - 75% del calor es transferido por Radiación y la
diferencia por Convección
Es Importante sensibilizar e interiorizar como operan los hornos, basados en el
Análisis Operacional para una:
OPERACIÓN SEGURA DE HORNOS
INTRODUCCION

3. ¿COMO TRABAJAN LOS HORNOS?

El combustible y el aire son suministrados a través de los quemadores y registros de
aire y estos pueden estar Ubicados en las paredes, techo, piso o cualquier
combinación de estas zonas.
Los combustibles se queman bajo Condiciones Controladas en la cámara de
combustión (firebox).
El calor liberado por la “combustión” se transfiere al aceite, agua, vapor, aire o
cualquier otro fluido circulante a través de los tubos ubicados en las diferentes zonas
del horno de proceso.
¿COMO TRABAJAN LOS HORNOS?

Cuando el combustible se quema, forma un gran volumen de gases de combustión
calientes.
Por ejemplo:
• Si se quema 10 pies3 de gas combustible con 200 pies3 de aire a 70ºF, se produce
aproximadamente 1,300 pies3 de gases de combustión calientes. Estos gases
calientes entregan su calor a los tubos del horno y se contraen a medida que se
enfrían.
• Los 1300 pies3 de gases de combustión, disminuirá su volumen hasta
aproximadamente 400 pies3 en el momento en que alcanzan la chimenea, como
se muestra en la Figura.

• Los hornos están diseñados para
manejar estas “expansiones y
contracciones” normales de los
gases de combustión.
• La combustión de hecho, se
controla cuidadosamente regulando
el combustible, el aire y el tiro.
Gas:
10 pies3
Aire:
200 pies3
a 70 °F
1,300 pies3
400
pies3

T° CHIMENEA – PÉRDIDAS, %
4
12
10
8
6
14
16
18
20
22
1
3
5
7
50 100 150 200 250 300 350 400
Stack Temparature
% O2 in Flue Gas
Pérdid
L
a
o
s
s
,
s
%
%
% O2 en Gas de
Chimenea
Temperatura de Chimenea

StackLoss:
Pre-calor Externo
100%
2-3 % 50-60%
flue xCp x Tstack
8-12%
5-15%
Fuel
m
°
fuel xLHV
m
°
Pérdidas a
través de
pared
Dutydecelda
radiante
25-35%
Pérdidas-chimenea
DIAGRAMA DE SANKEY

• El gas combustible se tiene que mezclar con aire antes de quemarse. El gas
puede ser CH4, C2H6, C3H8, etc.
Frecuentemente presenta H2 y gases inertes.
• Si el combustible es líquido, como el combustóleo, tiene que ser atomizado
antes de ser mezclado con el aire para que se queme apropiadamente.
• Para que los quemadores puedan atomizar el combustóleo apropiadamente,
es necesario calentarlo en el rango de 150 ºF a 450 ºF (temperatura asociada
al diseño del quemador).
COMBUSTIBLE:

AIRE:
Expresado como porcentaje
sobre el teórico, los hornos
de refinerías normalmente se
diseñan para admitir hasta
30% de aire en exceso.

• El control óptimo del exceso de aire es importante, porque se desperdicia
combustible si el exceso de aire es muy alto, calentándolo innecesariamente.
• El exceso de aire insuficiente puede causar los siguientes
problemas:
1. Combustión incompleta
2. Temperatura excesiva en la cámara de combustión
3. Impacto de la llama contra los tubos
• La combustión incompleta derrocha combustible ya que algo
de éste no se quema por falta de aire.
AIRE:

• Disminuir el exceso de aire mediante la reducción de la apertura de los
registros de aire del quemador y el cierre parcial del damper de la chimenea
ocasiona mayor temperatura en la cámara de combustión. Los tubos del
horno pueden ponerse suficientemente calientes para causar
coquización.
• La reducción del exceso de aire también alarga las llamas y ellas pueden tocar
los tubos. Esta condición se llama impacto de llama.
• La coquización del tubo y la ruptura del tubo pueden ocurrir
como resultado del impacto de la llama.
AIRE:

PERFIL DE TEMPERATURAEN TUBO
Piel Tubo Coque Película Proceso

• Las altas temperaturas de la llama (2,500 0F) golpean el tubo ocasionando
formación de coque en el interior del tubo, aumento de la temperatura de piel
del tubo, produciendo debilitamiento del tubo (Puntos calientes) y rotura del
tubo.
• El buen control de aire y la óptima distribución de calor en la cámara de
combustión evitan la coquización de los tubos.
• Demasiado calor en un lugar pueda causar coquización.

EJEMPLO DE FORMACIÓN DE COQUE

• Para mantener la distribución de calor en el hogar de forma uniforme, debe hacerse lo
siguiente (basado en condiciones de diseño y/o corrida a máxima carga):
 Use la misma cantidad de combustible a cada quemador.
 Abra todos los registros de aire en la misma proporción.
 Mantenga cerrados los registros de aire en los quemadores que no se utilicen.
 No permita diferencias mayores de 100ºf entre las temperaturas de varias
localizaciones en la cámara de combustión.
 Instalar termocuplas de pared de tubo.
 Realizar limpieza periódica de los quemadores y las boquillas.

• Los gases de combustión calientes que ascienden por la chimenea pesan
menos que el aire del exterior que está más frío, ocasionando una presión
menor que la presión atmosférica dentro del horno.
• El aire exterior frío y más pesado, ingresa al horno a través de los registros
de aire, suministrando de esta manera el aire (O2) para la combustión.
• Por lo tanto, el tiro en cualquier punto del horno, la recámara o la chimenea,
es simplemente “la diferencia entre la presión de los gases de combustión en
ese punto y la presión del aire exterior al horno”.

¿CÓMO TRABAJAN LOS HORNOS?
TIRO:

• Esta diferencia de presión o tiro, es medido en pulgadas de agua (plg H2O)
en un indicador de tiro, debido a que el diferencial es demasiado
pequeño para ser medido.
• fácilmente en un indicador de presión.
• Por ejemplo:
• Un tiro de 1.0 pulg. de H2O corresponde a 0.036 libras/pulg2 (psi) de diferencia
de presión entre el aire exterior y los gases de combustión.
• Las presiones negativas (aquellas por debajo de cero) tienen un signo
menos (-) e indican la cantidad de tiro. Entre mayor sea el número que
sigue al signo menos, el tiro es mayor.

4. TIPOS DE HORNO Y CARACTERISTICAS

• Todos los hornos de proceso tienen cuatro (4) componentes
básicos:
 Hogar, quemadores, serpentín y chimenea.
• De manera resumida un horno lleva a cabo tres procesos:
 La combustión para liberar energía desde un combustible,
 La transferencia de calor hacia el fluido de proceso y
 El manejo de los productos de combustión.
TIPOS DE HORNOS DE PROCESO Y SUS
COMPONENTES

ELEMENTOS PRINCIPALES DE UN HORNO
QUEMADORES
(SUMINISTRO DE ENERGÍA)
TUBOS Y
SERPENTINES - COIL -
(TRANSFERENCIA DE
ENERGÍA)
DAMPER
CUBIERTA
(CASING)
CHIMENEA (RETIRO
DE GASES )
BASES
ELEMENTOS DE SOPORTE

TIRO NATURAL
• Horno en el cual un efecto de Chimenea induce el aire de combustión y
remueve los gases de combustión. La tendencia de los gases calientes a
elevarse crea un vacío parcial en el horno. Este sirve para llevar el aire de
combustión dentro del quemador.
• Los hornos de tiro natural son los más sencillos y menos costosos de los
hornos disponibles en el mercado.
• Estos tipos de hornos son los más utilizados en servicios de
calentamiento de fluidos en las refinerías.
TIPOS DE HORNOS DE PROCESO

TIRO FORZADO
• Horno que es suministrado el aire al interior de la cabina para la combustión por
medio de un ventilador u otro medio mecánico.
VENTILADOR

TIRO INDUCIDO
• Horno que usa un ventilador que funciona como un extractor para remover del
interior de la cabina, los gases de combustión y mantener una presión negativa en
el horno.
VENTILADOR
TIPOS DE HORNOS DE PROCESO.

TIRO BALANCEADO
• Horno que utiliza ventilador tanto para suministrar el aire de combustión como
para remover los gases de combustión. Es decir tiene tiro forzado e inducido al
mismo tiempo.
VENTILADOR
VENTILADOR

PERFIL DE TIRO DE HORNOS
-4
-4
+6 -4
-6 -6 -6
-16
-13
-3
-13
-13
+200 +210 +200
FD
FAN
ID FAN
CHIMENEA
BANCO DE
CONVECCIÓN
RADIACIÓN
QUEMADOR
0 0 0 0
+6 +6 +6 +6
QUEMADOR
TIRO NATURAL
QUEMADOR
TIRO FORZADO
QUEMADOR
TIRO FORZADO
Alto deltaP
en banco de
convección
QUEMADOR
TIRO FORZADO
Alto deltaP
en banco de
convección
ID fan

 El perfil de presiones muestra
el valor de presión en la zona
de choque en un rango de:
-2.54 a -1.3 mmH2O (valor
óptimo)
 El excesoaire optimo en
la zona de choque debe
mantenerse en el rango de
10%– 15%, al que le
corresponde un exceso de O2
de 2% a 3% en base seca.
CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DEL TIRO EN LAS
DIFERENTES SECCIONES DE UN HORNO
Fuente:API 535

HORNOS DE PROCESO
MANIOBRAS OPERATIVAS PARA
UNA BUENA OPERACIÓN DE
HORNOS CON GAS COMBUSTIBLE
API 535 pág. 29
RANGO DE OPERACIÓN
Exceso de O2: 2% a 3%
Tiro Zona Choque:- 2.5 a -1.3
INICIO
VERIFICAR EL TIRO
EN LA ZONA DE
CHOQUE
-2.54 a -1.3mmH2O
ALTO TIRO
< - 2.54mmH2O
BAJO TIRO
> -1.3mmH2O
CONFORME
(dentro del rango)
VERIFICAR O2
2% a 3%
VERIFICAR O2
2% a 3%
VERIFICAR O2
2% a 3%
ALTO O2
> 3%
BAJO O2
< 2%
CONFORME ALTO O2
> 3%
BAJO O2
< 2%
CONFORME
ALTO O2
> 3%
BAJO O2
< 2%
CONFORME
2% a 3%
ABRIR
PERSIANA
S
CERRAR
PERSIANAS
ABRIR
DAMPER
ABRIR
DAMPER
CERRAR
DAMPER
ABRIR
PERSIANAS
CERRAR
DAMPER
INICIO
CERRAR
PERSIANA
S
INICIO
CERRAR
DAMPER
INICIO
BUENA
OPERACIÓN
ABRIR
PERSIANAS
INICIO

TABLA 9.2 – VALORES DE EXCESO DE AIRE PARA QUEMADORES DE
GAS CRUDO
(Table 2 – Excess Air Values for Raw Gas Burners – API 535 July
1995)
TIPO DE TIRO
EXCESO DE AIRE, %
QUEMADOR SIMPLE MÚLTIPLES QUEMADORES
NATURAL 10 – 15 15 - 20
FORZADO 5 - 10 10 – 15

TABLA 9.4 – VALORES DE EXCESO DE AIRE PARA
QUEMA DE COMBUSTIBLES LÍQUIDOS
(Table 6– Typical Excess Air Values for Liquid
Fuel Firing– API 535 July 1995)
TIPO DE
TIRO
COMBUSTIBLE
EXCESO DE AIRE, %
QUEMADOR
SIMPLE
MÚLTIPLES
QUEMADORES
NATURAL
Nafta 10 – 15 15 - 20
Fuel Oil Pesado 20 – 25 25 - 30
Fuel Oil
Residual
25 - 30 30 - 35
FORZADO
Nafta 10 – 12 10 – 15
Fuel Oil Pesado 10 – 15 15 - 25
Fuel Oil
Residual
15 - 20 20 – 25

TIPOS DE HORNO DE PROCESO
SEGÚN LA GEOMETRÍA

TIPO VERTICAL CILINDRO

TIPO CABINA

• Usualmente el diseño de un horno combina los tipos mencionados
anteriormente, lo cual proporciona opciones múltiples a la hora de efectuar la
selección, de modo tal que, virtualmente, cada horno se diseña para una
aplicación particular. Según el API 560 - Fired Heaters For General Refinery
Services – API STANDARD 560, SECOND EDITION, SEPTEMBER 1995- las
siguientes son las seis combinaciones más comúnmente utilizadas por los
diseñadores, reproducidas del Typical Heater Types, del API 560:
TIPOS DE HORNOS DE PROCESO COMBINACIONES DE TIPOS
(API 560)

SERPENTIN EN SERIE
ENTRADA
SALIDA
TUBOS DE CONVECCIÓN
TUBOS
RADIANTES
QUEMADORES
QUEMADORES

SERPENTIN EN PARALELO
ENTRADA
TUBOS DE CONVECCIÓN
TUBOS
RADIANTES
QUEMADORES
QUEMADORES
SALIDA
SALIDA

VISTA FOTOGRÁFICA DE HORNOS Y
CALDEROS DE REFINERIA CONCHAN

DISTRIBUCIÓN DE LOS TUBOS INTERIOR ZONA RADIANTE Y
DISPOSICIÓN DEL DAMPER EN HORNO REFINERIA CONCHAN.
DAMPER
TUBOS INTERIOR
ZONA RADIANTE

ANALIZADORES DE OXIGENO
APARATO ORSAT
ANÁLISIS DE CO2, O2 Y CO

ANALIZADOR CONTINUO DE OXIGENO

SISTEMA DECOKING DEL HORNO

TIPOS DE QUEMADORES Y
CARACTERISTICAS

• A nivel de los elementos encargados directos de la quema (quemadores)
también existe una amplia variedad para escoger en etapa de diseño de
acuerdo con las necesidades y expectativas específicas de cada caso.
• Las clasificaciones más conocidas tiene que ver con el tipo de combustible y
el mecanismo de suministro del Aire de combustión y los requerimientos de
emisiones al ambiente, especialmente óxidos de nitrógeno, NOx.
TIPOS DE QUEMADORES

1. SEGÚN EL COMBUSTIBLE QUEMADO
 Quemador de gas (Gas burner)
Es un quemador que utiliza exclusivamente combustibles gaseosos.
 Quemador de aceite (Oil burner)
Es un quemador que utiliza exclusivamente combustibles líquidos o aceites
combustibles. Los quemadores de aceite vienen provistos de un Atomizador con el
fin de convertir el líquido en una fina niebla, necesaria junto con la adecuada mezcla
con el Aire de combustión para obtener la quema del combustible líquido.
 Quemador de combinación (Combination burner)
Es un quemador capaz de quemar gas y aceite individual o simultáneamente.
TIPOS DE QUEMADORES

2. SEGÚN EL MECANISMO DE SUMINISTRO DE AIRE DE COMBUSTIÓN
• Quemador de premezcla (Premix burner) o inspirante de aire (Air inspirating burner).
Es un quemador en el cual todo o parte del aire de combustión es inspirado dentro de
un mezclador con forma de vénturi por el flujo de combustible.
Utiliza una corriente gaseosa a alta velocidad estrangulada en un orificio para llevar parte del
aire de combustión dentro del quemador, independiente del tiro del horno. El combustible y el
aire son mezclados antes de entrar a la zona de combustión inicial por un mezclador
inspirador.
El Quemador de pared radiante es un quemador de premezcla en donde la llama no se
proyecta dentro de la caja de fuego, sino a lo largo de la pared en la cual está instalado.
TIPOS DE QUEMADORES

QUEMADOR DE PREMEZCLA PREMIX BURNER

QUEMADOR DE PREMEZCLA QUEMADOR
DE PARED RADIANTE

QUEMADOR DE PREMEZCLA IMAGEN DE UN
QUEMADOR DE PARED RADIANTE

2. SEGÚN EL MECANISMO DE SUMINISTRO DE AIRE DE COMBUSTIÓN
• Quemador de boquilla de mezcla (Nozzle mix burner) o Quemador de gas crudo
(Raw gas burner)
Es un quemador de gas en el cual la combustión tiene lugar en la medida en que el
combustible es mezclado con el aire de combustión aguas abajo del orificio de
descarga del combustible.
TIPOS DE QUEMADORES

QUEMADOR DE BOQUILLA DE MEZCLA O QUEMADOR
DE GAS CRUDO
BLOQUE DEL QUEMADOR
(BURNER TILE)
PUNTA DEL QUEMADOR
(BURNER TIP)
CONO DEL QUEMADOR
(BURNER TIP)
ENSAMBLE DEL
REGISTRO DE
AIRE
PILOTO
AIRE AIRE
GAS DEL QUEMADOR GAS DEL PILOTO

3. SEGÚN LA CAPACIDAD
La capacidad de un quemador (Burner capacity) está definida como la cantidad de
calor liberado que el quemador puede entregar (i.e. la cantidad de combustible que
puede ser completamente quemado a través de un quemador) a un set de condiciones de
operación dado. El límite de capacidad para la clasificación de los quemadores es el valor
de 1x106 Btu/hr/pie2, por encima del cual se denominan Quemadores de alta intensidad y
por debajo del cual se denominan de baja intensidad.
Los quemadores de alta intensidad son utilizados en muchas
aplicaciones de la industrias de Refinación y Petroquímica.
TIPOS DE QUEMADORES

QUEMADOR DE ALTA INTENSIDAD

3. SEGÚN LA CAPACIDAD
A nivel de quemadores se ha creado una categoría especial que reduce la
producción de óxidos de nitrógeno, NOx, el llamado Quemador de Bajo NOx
(LOB Low NOx Burner), que está diseñado para reducir la formación de NOx
por debajo de los niveles generados en los quemadores convencionales
duracnta las combustiones normales, mediante la implementación de una quema
por etapas bien sea separando la inyección de aire en varios pasos, como en los
quemadores de “aire por etapas” - staged air burners - o haciendo lo propio con
el combustible en los “quemadores de combustible por etapas” - staged fuel
burners -
TIPOS DE QUEMADORES

QUEMADOR DBA JOHN ZINK

QUEMADOR AIRE POR ETAPAS (STAGED AIR BURNER)

COLOR DE LLAMA (Llama Luminosa)

COLOR DE LLAMA (Llama no Luminosa)

DISTRIBUCIÓN DE CALOR

ATOMIZADOR DE MEZCLA INTERNA
Tuerca
Punta
Plug
Cabeza
Suministro de
Vapor
Suministro de
fuel

DESHOLLINADOR DE ROTACIÓN

DESHOLLINADOR RETRACTIL

DISTRIBUCION DE ACCESORIOS DE ACUERDO AL NFPA85 – ED. 2001

VISTA FOTOGRÁFICA DE LA DISTRIBUCION DE ACCESORIOS
EN LINEA DE GAS A CALDEROS

VALVULA REGULADORA DE
PRESION EN UBICADO EN
LINEA DE GAS DEL
CALDERO APIN -
REFINERIACONCHAN
INGRESO DE GAS AL
QUEMADOR DUAL DEL
CALDERO APIN – REFINERIA
CONCHAN

Instituto de Investigación y Capacitación
en Petróleo y Gas Natural

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