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El propósito de los hornos industriales es alcanzar una temperatura de procesamiento más alta en comparación con los sistemas al aire libre, así como las ganancias de eficiencia de un sistema cerrado. Los hornos industriales suelen lidiar con temperaturas superiores a 400 grados centígrados.
Los hornos industriales son un equipo utilizado para proporcionar calor para un proceso o puede servir como reactor que proporciona calor de reacción. Los diseños de los hornos varían en función de su función, servicio de calentamiento, tipo de combustible y método de introducción del aire de combustión.
Los hornos industriales también se denominan calentadores de combustión o calentadores de combustión directa. Estos están diseñados de acuerdo con los códigos y estándares internacionales, los más comunes son ISO 13705 (Industrias de petróleo y gas natural – Calentadores a gas para servicio general de refinería) / American Petroleum Institute (API) Standard 560 (Calentador a fuego para servicio general de refinería)
Tabla de contenidos
Componentes de los hornos industriales
La sección radiante es donde los tubos reciben casi todo su calor por la radiación de la llama. En un horno cilíndrico vertical, los tubos son verticales. Los tubos pueden ser verticales u horizontales, colocados a lo largo de la pared refractaria, en el medio, etc., o dispuestos en celdas. Los postes se utilizan para mantener el aislamiento unido y en la pared del horno. Se colocan a una distancia de aproximadamente 1 pie (300 mm) en esta imagen del interior de un horno.
Los tubos, que se muestran a continuación, que son de color marrón rojizo debido a la corrosión, son tubos de acero al carbono y corren a la altura de la sección radiante. Los tubos están a una distancia del aislamiento para que la radiación pueda reflejarse en la parte posterior de los tubos para mantener una temperatura uniforme de la pared del tubo. Las guías de tubo en la parte superior, media e inferior mantienen los tubos en su lugar.
Sección de convección
La sección de convección se encuentra por encima de la sección radiante, donde está más fría para recuperar calor adicional. La transferencia de calor se realiza por convección aquí, y los tubos están aletados para aumentar la transferencia de calor. Las primeras tres filas de tubos en la parte inferior de la sección de convección y en la parte superior de la sección radiante son un área de tubos desnudos (sin aletas) y se conocen como la sección de protección («tubos de choque»), llamados así porque todavía están expuestos a una gran cantidad de radiación de la cámara de combustión y también actúan para proteger los tubos de la sección de convección, que normalmente son de material menos resistente a las altas temperaturas en la cámara de combustión.
El área de la sección radiante justo antes de que el gas de combustión ingrese a la sección de protección y a la sección de convección llamada zona de puente. Un cruce es el tubo que se conecta desde la salida de la sección de convección hasta la entrada de la sección radiante. La tubería de cruce normalmente se encuentra afuera para que se pueda controlar la temperatura y se pueda calcular la eficiencia de la sección de convección. El visor en la parte superior permite al personal ver la forma y el patrón de la llama desde arriba e inspeccionar visualmente si se produce un impacto de la llama. El impacto de la llama ocurre cuando la llama toca los tubos y causa pequeños puntos aislados de muy alta temperatura.
Bobina radiante
Esta es una serie de tubos tipo horquilla horizontal / vertical conectados en los extremos (con curvas de 180 °) o de construcción helicoidal. La bobina radiante absorbe calor a través de la radiación. Pueden ser de un solo paso o de múltiples pasos dependiendo de la caída de presión del lado del proceso permitida. Las bobinas y curvas radiantes están alojadas en la caja radiante. Los materiales de bobina radiante varían desde acero al carbono para servicios de baja temperatura hasta aceros de alta aleación para servicios de alta temperatura. Estos se sostienen desde las paredes laterales radiantes o colgando del techo radiante. El material de estos soportes es generalmente acero de alta aleación. Mientras se diseña la bobina radiante, se debe tener cuidado para mantener la provisión de expansión (en condiciones de calor).
Quemador de los hornos industriales
El quemador en los hornos industriales cilíndrico vertical, como se indica arriba, está ubicado en el piso y dispara hacia arriba. Algunos hornos tienen quemadores de combustión lateral, como en las locomotoras de trenes. El azulejo del quemador está hecho de material refractario a alta temperatura y es donde está contenida la llama. Los registros de aire ubicados debajo del quemador y en la salida del soplador de aire son dispositivos con aletas móviles o paletas que controlan la forma y el patrón de la llama, ya sea que se extienda o incluso se arremolina. Las llamas no deben extenderse demasiado, ya que esto causará impacto de la llama. Los registros de aire se pueden clasificar como primarios, secundarios y, si corresponde, terciarios, dependiendo de cuándo se introduce su aire.
El registro de aire primario suministra aire primario, que es el primero que se introduce en el quemador. Se agrega aire secundario para complementar el aire primario. Los quemadores pueden incluir un premezclador para mezclar el aire y el combustible para una mejor combustión antes de introducirlo en el quemador. Algunos quemadores incluso usan vapor como premezcla para precalentar el aire y crear una mejor mezcla del combustible y el aire calentado. El piso del horno está hecho principalmente de un material diferente al de la pared, típicamente refractario moldeable duro para permitir que los técnicos caminen sobre el piso durante el mantenimiento.
Los hornos industriales se puede encender con una pequeña llama piloto o en algunos modelos más antiguos, a mano. La mayoría de las llamas de los pilotos en la actualidad están encendidas por un transformador de encendido (muy parecido a las bujías de un automóvil). La llama piloto a su vez enciende la llama principal. La llama piloto usa gas natural, mientras que la llama principal puede usar tanto diesel como gas natural. Cuando se usan combustibles líquidos, se usa un atomizador; de lo contrario, el combustible líquido simplemente se vierte en el piso del horno y se convierte en un peligro. El uso de una llama piloto para encender el horno aumenta la seguridad y la facilidad en comparación con el uso de un método de encendido manual (como un fósforo).
Soplador de hollín
Los sopladores de hollín se encuentran en la sección de convección. Como esta sección está por encima de la sección radiante y el movimiento del aire es más lento debido a las aletas, el hollín tiende a acumularse aquí. El soplado de hollín se realiza normalmente cuando disminuye la eficiencia de la sección de convección. Esto se puede calcular observando el cambio de temperatura de la tubería cruzada y en la salida de la sección de convección.
Amortiguador de pila
La pila de gases de combustión es una estructura cilíndrica en la parte superior de todas las cámaras de transferencia de calor. El caldeo directamente debajo de él recoge el gas de combustión y lo eleva a la atmósfera donde nopondrá en peligro al personal.
El amortiguador de chimenea contenido en el interior funciona como una válvula de mariposa y regula el tiro (diferencia de presión entre la entrada y la salida de aire) en el horno, que es lo que empuja el gas de combustión a través de la sección de convección. El amortiguador de la pila también regula el calor perdido a través de la pila. A medida que se cierra el amortiguador, la cantidad de calor que escapa del horno a través de la pila disminuye, pero la presión o la corriente de aire en el horno aumenta, lo que plantea riesgos para aquellos que trabajan a su alrededor si hay fugas de aire en el horno, las llamas pueden escapar. la caja de fuego o incluso explotar si la presión es demasiado grande.
Aislamiento
El aislamiento es una parte importante del horno porque mejora la eficiencia al minimizar el escape de calor de la cámara calentada. Para el aislamiento se utilizan materiales refractarios como ladrillos refractarios, refractarios moldeables y fibra cerámica. El piso del horno normalmente es refractario de tipo moldeable, mientras que los de las paredes están clavados o pegados en su lugar. La fibra de cerámica se usa comúnmente para el techo y la pared del horno y se clasifica según su densidad y luego su clasificación de temperatura máxima. Por ejemplo, 8 # 2,300 ° F significa 8 lb / ft 3densidad con una temperatura máxima de 2,300 ° F. La clasificación de temperatura de servicio real para la fibra cerámica es un poco más baja que la temperatura nominal máxima. (es decir, 2300 ° F solo es bueno a 2145 ° F antes de la contracción lineal permanente).
Fundaciones
Los pilares de hormigón son los cimientos sobre los que se monta el calentador. Pueden ser cuatro nos. para calentadores más pequeños y puede tener hasta 24 nos. para calentadores de gran tamaño. El diseño de los pilares y los cimientos completos se realiza en función de la capacidad de carga del suelo y las condiciones sísmicas que prevalecen en el área. Los pernos de la base se agrupan en la base después de la instalación del calentador.
Puertas de acceso de los hornos industriales
El cuerpo del calentador está provisto de puertas de acceso en varios lugares. Las puertas de acceso deben usarse solo durante el apagado del calentador. El tamaño normal de la puerta de acceso es de 600×400 mm, que es suficiente para el movimiento de hombres / materiales dentro y fuera del calentador. Durante el funcionamiento, las puertas de acceso están correctamente atornilladas con juntas a prueba de fugas de alta temperatura.
