EuroWire January 2007

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Cerca de un 65,8% de este calor será absorbido en la Zona 1, un 25% en la Zona 2 y el restante 9,2% en la Zona 3, en el caso de un horno de 3 zonas. A plena carga, el horno funcionará como se ilustra a continuación: Se debe notar que no hay una diferencia efectiva si se usa el sistema de control del gas por modulación o de tipo on/off. Ambos métodos proporcionan resultados idénticos por lo que se refiere al consumo de combustible. Como se puede ver en la Tabla 1 , la Zona 1 funciona con un 5% de aire en exceso (de proyecto) al 100% de su capacidad de carga, mientras que la Zona 2 y la Zona 3 funcionan con altos niveles de aire en exceso. Por consiguiente, la energía térmica proporcionada por el combustible no es utilizada solamente para calentar el producto, sino que debe proveer también energía para calentar el aire en exceso no utilizado para la combustión a la temperatura del horno correspondiente a 730°C. Esta energía es esencialmente energía derrochada, dado que no es usada para calentar el producto. La situación incluso empeora si el horno no funciona a plena carga. Por ejemplo, si el horno descrito antes tuviera que funcionar con una carga máxima del 50%, los valores de gas sobre tiempo y de aire en exceso serían los indicados en la Tabla 2 ilustrada a continuación: Como resultado, el combustible utilizado por tonelada de producto aumenta aproximadamente de 26,9m 3 gas/t a 39,2m 3 gas/t, que representa un aumento del 45%. Claramente, el lecho fluidizado configurado para funcionar con todas las zonas a la misma velocidad de fluidización no puede funcionar eficientemente con cargas reducidas. Sin embargo, considerando que la velocidad de fluidización no influencia significativamente la tasa de transferencia de calor (por lo menos a velocidades de fluidización superiores a 2 x U mf ), es posible alterar la configuración de un lecho fluidizado para mejorar su rendimiento térmico. Por ejemplo, si el horno está diseñado de manera que la Zona 1 está regulada para funcionar a 6 x U mf con un 5% de aire en exceso a plena carga, la Zona 2 está ajustada para admitir la mitad de flujo de aire de la Zona 1 (es decir, 3 x U mf ), y la Zona 3 está preparada para funcionar con 1 / 3 del flujo de aire de la Zona 1 (es decir, 2 x U mf ), entonces todas las zonas proporcionarán tasas de transferencia

Zona 1

Zona 2

Zona 3

Gas sobre Tiempo (%)

100%

56,3%

39,4%

Aire en exceso (%)

5%

87%

167%

Tabla 1 : Carga del horno con todas las zonas ajustadas a la misma velocidad de fluidización, al 100% de su capacidad ▲

Zona 1

Zona 2

Zona 3

Gas sobre Tiempo (%)

64,8%

40,8%

32,8%

Aire en exceso (%)

62,4%

145%

205%

Tabla 2 : Carga del horno con todas las zonas ajustadas a la misma velocidad de fluidización, al 50% de su capacidad ▲

Zona 1

Zona 2

Zona 3

Gas sobre Tiempo (%)

100%

82,9%

59%

Aire en exceso (%)

5%

27%

78%

Tabla 3 : Carga del horno con Zona 1 regulada a 6 x U mf

, Zona 2 regulada a 3 x Umf y Zona 3 regulada a 2 x U mf ,

▲

al 100% de su capacidad de carga

Zona 1

Zona 2

Zona 3

Gas sobre Tiempo (%)

64.8%

56.2%

42.1%

Aire en exceso (%)

62.4%

87.3%

137%

Tabla 4 : Carga del horno con Zona 1 regulada a 6 x U mf

, Zona 2 regulada a 3 x U mf

y Zona 3 regulada a 2 x U mf ,

▲

al 50% de su capacidad de carga

cantidades de calor porque hay una gran diferencia de temperatura entre el alambre y el lecho. Luego, el alambre pasa a la Zona 2, donde se transfiere proporcionalmente menos calor al alambre, porque la diferencia de tempera- tura entre el lecho y el alambre es menor y, por último, el alambre entra en la Zona 3, donde se absorbe una cantidad de calor incluso menor. Si el horno ha sido diseñado correctamente, el alambre alcanzará la temperatura de recocido en la Zona 3, y luego saldrá del horno para el temple y otros procesos. Normalmente, hay el mismo flujo de aire de fluidización en cada zona y la temperatura es controlada modulando el gas o usando un control de gas de tipo on/off (apertura/cierre), manteniendo un flujo de aire continuo. Por lo general, el procedimiento usado para dimensionar el lecho fluidizado y determinar el caudal del aire en cada zona es el siguiente: se determina la carga térmica total y la carga térmica para la Zona 1 en base al rendimiento esperado máximo (kg/h); en base a la carga de la Zona 1, se determina el caudal del combustible requerido para suministrar esta cantidad de calor a los alambres; 1. 2.

se determina el caudal del aire para la Zona 1 requerido para quemar completamente el combustible (con un 5-10% de aire en exceso para compensar la posible falta de uniformidad de mezclado e imprecisiones del equipo de control del flujo); en base a la velocidad del alambre y al número de alambres, se determina la longitud y la anchura de la zona; se selecciona un tamaño de grano de arena con que la velocidad del aire en la zona pueda proveer una velocidad de fluidización adecuada, normalmente en el rango de 3-5 x U mf . Por lo general, el tamaño de grano seleccionado está en el rango de 60-70 (200-250 μ m). En base a los datos anteriores, se obtiene típicamente una Zona 1 che está encendida siempre cuando el horno está cargado completamente, mediante regulación del gas con modulación o ciclos on/off en las zonas siguientes y con flujos de aire idénticos en cada zona. Para un alambre de acero de bajo carbono convencional, que alcanza una temperatura de recocido de 710°C en un lecho fluidizado a 730°C, el calor total absorbido por el alambre será aproximadamente 446,8 KJ/Kg. 3. 4. 5.

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