Manual 14 Calentadores a fuego directo.pdf

CALENTADORES  A A FFUEGO  D DIRECTO

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Calentadores a fuego directo

6.1

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE QUEMADORES. .........................................................37 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 6.1.5 6.1.6 6.1.7 6.1.8 6.1.9 6.1.10

6.2

CLASIFICACIÓN Y DESCRIPCIÓN............................................................................................................39 6.2.1 6.2.2 6.2.3

6.3

Factores de combustión. .............................................................................................................................. 37 Colocación de quemadores. ........................................................................................................................ 38 Combustibles disponibles. ........................................................................................................................... 38 Liberación de calor. ...................................................................................................................................... 39 Características de la corriente de proceso................................................................................................... 39 Condiciones de tiro. ..................................................................................................................................... 39 Altitud. .......................................................................................................................................................... 39 Temperatura del aire. ................................................................................................................................... 39 Turdown. ...................................................................................................................................................... 39 Emisiones..................................................................................................................................................... 39 Quemadores para combustibles gaseosos. ................................................................................................. 40 Quemadores de bajas emisiones de NOx. .................................................................................................. 45 Reducción de NOx. ...................................................................................................................................... 46

SISTEMA DE ANTICONTAMINACIÓN AMBIENTAL..................................................................................49 6.3.1

Sistema de quemado. .................................................................................................................................. 49

7 TIRO. ..................................................................................................................................................... 51 7.1

TIRO NATURAL. .........................................................................................................................................51 7.1.1

Control del tiro de un CAFD de tiro natural del calentador. ......................................................................... 52

7.2

TIRO FORZADO. ........................................................................................................................................53

7.3

TIRO INDUCIDO. ........................................................................................................................................53

7.4

TIRO BALANCEADO. .................................................................................................................................54

8 SISTEMAS DE PROTECCIÓN. ............................................................................................................. 55 8.1

VAPOR DE BARRIDO. ...............................................................................................................................55

8.2

CORTINAS DE VAPOR. .............................................................................................................................55

8.3

ALARMAS. ..................................................................................................................................................55

8.4

DISPAROS..................................................................................................................................................56

9 SISTEMAS DE PRECALENTAMIENTO DE AIRE. ............................................................................... 57 9.1

PRINCIPALES TIPO DE PRECALENTADORES........................................................................................57

10 AISLANTES Y REFRACTARIOS.......................................................................................................... 61 10.1 AISLANTES.................................................................................................................................................62

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Proyecto: “Programa de Capacitación para Inducción y Entrenamiento de Nuevos Talentos en la Especialidad de Producción de Gas”

Líder tecnológico regional: Ing. René Soltero Sáenz Líder de proyecto: Ing. Juan Géniz Vásquez Especialistas: Ing. Hugo Martínez de Santiago Ing. Marco Antonio Rendón Sosa Ing. Manuel Méndez Zúñiga Ing. Alberto Carrasco Rueda Ing. Carlos Arturo Medina Maldonado Ing. Tirso Miguel Policarpo Morales Lic. Erik Alberto Santos Pérez

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Contenido OBJETIVO INSTRUCCIONAL ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ................. ... 9 INTRODUCCIÓN........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ........................... ........................... ............................. ....................... ........ 11

1 GENERALIDADES. ............................................................................................................................... 13 2 CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN DE LOS CALENTADORES A FUEGO DIRECTO. .................................. ................. .................................. ................. 15 2.1.1

2.2

Clasificación de calentadores de acuerdo al servicio que proporcionan. ..................................................... .....................................................15

CLASIFICACIÓN DE CALENTADORES DE ACUERDO AL ARREGLO DE TUBOS. ............................... ............................... 17

3 PARTES INTEGRANTES DE LOS CALENTADORES. ................................... ................. .................................... ................................... .....................21 4 ESPECIFICACIONES ESPECIFICACIONES DE CALENTADORES CALENTADORES A FUEGO DIRECTO. ......................................... ........................ ............................ ........... 27 4.1

CONSIDERACIONES CONSIDERACIONES DEL DISEÑO TERMO-HIDRÁULICO Y MECÁNICO. ............................... ............................................ ............. 27 4.1.1 4.1.2

4.2

Consideraciones del diseño termo-hidráulico ........................................... .......................................................................... .................................................... .....................27 Consideraciones del diseño mecánico. ......................................................................... ....................................................................................................... ................................ 27

CONSIDERACIONES CONSIDERACIONES DEL DISEÑO DE LAS PARTES DEL CAFD...................... CAFD..................................... ............................. ...................... ........ 28 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.2.7 4.2.8 4.2.9 4.2.10 4.2.11

Refractario. ........................................................... .......................................................................................... ............................................................. ......................................................... ...........................28 Chimeneas, ductos y caja de humos. ............................................................ ........................................................................................... ............................................... ................28 Quemadores. ........................................................ ....................................................................................... .............................................................. ......................................................... ..........................28 Atomizador (para combustible líquido). ......................................................................... ....................................................................................................... ................................ 29 Pilotos. ........................................................ ....................................................................................... ............................................................. ............................................................. ..................................... ...... 29 Registros de aire. ........................................................... .......................................................................................... .............................................................. ............................................... ................ 29 Sopladores de hollín. ...................................................................... ..................................................................................................... ............................................................. ................................ 30 Reguladores de tiro. ........................................................ ...................................................................................... ............................................................. ............................................... ................ 30 Ventiladores.......................................................... ........................................................................................ ............................................................. ......................................................... ...........................30 Precalentadores de aire. ........................................................... ......................................................................................... ............................................................. ..................................... ...... 30 Conexiones para instrumentos y auxiliares. .................................................. ................................................................................. ............................................... ................31

5 PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS CAFD. ................................... ................. .................................... ................................... ............................... .............. 33 5.1

TRANSFERENCIA DE CALOR. ............................ .......................................... ............................ ............................ ........................... ............................ ............................. ................ 33 5.1.1 5.1.2 5.1.3

5.2

Radiación......................................................... ....................................................................................... ............................................................. ............................................................. ................................. 33 Convección. .......................................................... ......................................................................................... ............................................................. ......................................................... ...........................34 Conducción........................................................... ......................................................................................... ............................................................. ......................................................... ...........................34

MECANISMOS DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR EN CAFD. ............................ .......................................... ............................ .................. .... 34 5.2.1 5.2.2

En la zona de radiación. ................................................................. ............................................................................................... ............................................................. ................................. 35 En la sección de convección. ........................................................................ ....................................................................................................... ............................................... ................35

6 QUEMADORES. .................................................................................................................................... 37 Instituto Mexicano del Petróleo ® Derechos Reservados 2012 ©

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