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Aplicaciones térmicas Generador de gas caliente

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Aplicaciones térmicas

Generador de gas caliente

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Desde hace más de cien años, Loesche GmbH se dedica a la fabri­

cación de máquinas e instalaciones en todo el mundo, incluyendo

molinos, separadores, generadores de gas caliente, esclusas rotati­

vas, etc. Loesche desarrolla, planifica y suministra componentes e

instalaciones de molienda completas para las industrias del cemen­

to, hierro y acero, centrales energéticas, industrias de minerales,

menas y madereras, así como para la industria de metales no

ferréos.

Loesche desarrolló, fabricó y suministró sus primeros generadores

de gas caliente en 1960, que están disponibles tanto con revesti­

miento refractario como sin el. El ámbito de aplicación de un gene­

rador de gas caliente depende de la temperatura de salida que se

desee para los procesos posteriores, y del contenido de polvo del

gas de proceso que se quiera calentar.

Desde entonces, los generadores de gas caliente, han ido evolucio­

nando considerablemente y hoy en día reflejan los conocimientos

más avanzados y cumplen las normativas técnicas más recientes.

Se caracterizan por una combustión limpia y completa y por una

cantidad reducida de emisiones.

Los generadores de gas caliente Loesche resultan ideales para

procesos de secado directo y se pueden combinar por ejemplo con:

• Instalaciones de molienda,

• Secadores de tambor,

• Hornos/secadores de lecho fluidificado,

• Secadores rápidos,

• Esferoidales

Los generadores de gas caliente pueden funcionar con una gran

variedad de combustibles:

• Gas (p.ej. gas natural, biogás, gas de coque, gas de altos hornos,

gas pobre, gas de síntesis y GLP),

• Crudo ligero, gasóleo, crudo pesado y otros residuos inflamables

de refinería

• Polvo de madera, lignito, hulla y de coque de petróleo pulverizados.

Las cámaras de combustión Loesche están disponibles en 2 versiones:

El hogar LOMA®, una cámara de combustión fabricada con

acero resistente a altas temperaturas con hasta 750 °C de tem-

peratura máxima de salida del gas caliente. Gracias a sus venta­

jas técnicas, económicas y ecológicas, las cámaras de combustión

de acero se utilizan en la mayoría de aplicaciones. El hogar LOMA®

también se adapta a los requisitos de combustión y tecnológicos de

cada aplicación, es decir, está disponible en distintas variantes

constructivas en función del combustible y en función del tipo de

quemador teniendo en cuenta las distintas geometrías de llama.

Este alto nivel de flexibilidad de nuestras cámaras de combustión es

una muestra del enfoque innovador de Loesche, presente en más

de 600 instalaciones de todo el mundo con potencias caloríficas

entre 0,1 y 60 MW.

El hogar de mufla, completamente revestido con material

refractario, permite temperaturas de salida de hasta 1.200 °C. El

hogar de mufla se utiliza para cumplir los requisitos de proyec-

tos específicos.Loesche también ofrece la aparamenta completa

con su propio sistema de control de combusión llamado

LOMA®control. Por lo tanto, Loesche puede suministrar a sus clien­

tes generadores de gas caliente llave en mano.

Generador de gas caliente LOMA®

con cámara de combustión de acero

① Quemador

② Mufla de combustión

③ Cámara espiral

④ Espacio anular

⑤ Camisa de protección

⑥ Camisa perforada

⑦ Salida de gas caliente

Generador de gas caliente

con cámara de combustión

con revestimiento

① Quemador

② Mufla de

quemador

③ Cámara espiral

④ Espacio anular

⑤ Carcasa de

la cámara de

combustión

⑥ Salida de gas

caliente

Tecnología Loesche – Siempre un paso por delante

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LOMA®control – Sistema de control de quemadores

Hogar LOMA® modelo LF 16 con quemador de gasoleo, San Antonio

Hogar LOMA® modelo LF 25 para montaje vertical en el taller

Hogar LOMA® modelo LF 25 con quemador de gas natural, Dünkirchen, Francia

Hogar LOMA® modelo LF 22 con quemador de fueloil, Settat

Hogar LOMA® modelo LF 25, vista interior de la camisa perforada

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El hogar LOMA®

El hogar con camisa perforada desarrollado por Loesche a media­

dos de los años 1960, formado por una cámara de combustión de

acero resistente al calor y una mufla de combustión, se comercializa

bajo la denominación Hogar LOMA®. Desde hace décadas, el hogar

LOMA® se utiliza en todo el mundo en un amplio rango de procesos

térmicos para obtener una configuración térmica optima de los pro­

cesos. Se utiliza para calentar:

• Aire fresco

• Gases de recirculación

• Gases de escape

• Gas Cowper

• Gas de proceso con bajo contenido en polvo.

Estos gases se pueden introducir en la cámara espiral con tempe­

raturas de hasta 350 °C.

Características del hogar LOMA®

• Cámara de combustión de acero resistente al calor; no requiere

revestimiento refractario (temperaturas de salida hasta 750 °C)

• Minima pérdida de calor durante el arranque del generador de

gases calientes ya que no es necesario calentar el revestimiento

refractario, esto permite ponerlo en marcha a plena carga

• La potencia se puede adaptar a los cambios rápidos de carga

prácticamente sin retardo

• La gran velocidad de refrigeración de la cámara de combustión

evita que se sobrecalienten las unidades situadas a continuación

• No es necesaria la CHIMENEA DE EMERGENCIA para las

SITUACIONES DE PARADA DE EMERGENCIA y durante el arran­

que y la parada

• Fácil accesibilidad para realizar las inspecciones

• Mayor vida útil que las instalaciones con revestimiento refractario

• Tiempo de montaje, peso y espacio necesario reducidos, se puede

montar en instalaciones existentes; premontaje completo, incluso

para los hogares LOMA® más grandes

• Posibilidad de instalación en posición horizontal y vertical

• La cámara de combustión es prácticamente adiabática – más del

99 % del calor puede utilizarse para el proceso

• Trabajo con depresión y también con sobrepresión

• La cámara de combustión no contiene piezas móviles

• Poco propensa a sufrir averías y reparaciones

• Control óptico de las temperaturas de la chapa perforada

• Instalaciones personalizadas para aplicaciones específicas

La seguridad de funcionamiento y la rentabilidad juegan un papel

predominante en las fases de planificación, diseño y fabricación.

Funcionamiento

El gas de proceso entra a través de la cámara espiral ③ y enfría la

camisa de protección ⑤, la mufla de combustión ② y la camisa per­

forada ⑥ como resultado del control del flujo. El gas de proceso entra

al interior de la cámara de combustión a través del espacio anular ④ y

de los agujeros de la camisa perforada, aquí se mezcla con los gases

calientes procedentes de la combustión. La geometría de la cámara de

combustión y la forma del flujo gaseoso protegen a la camisa perfora­

da de la llama y los gases calientes. La cámara de combustión tiene

una pérdida total de presión de entre 2 y 3 mbar. Cuando se utilizan

gases de proceso con un ligero contenido en polvo y combustibles

pulverizados, el hogar LOMA® se utiliza en configuración vertical.

En los procesos que requieren un perfil de temperatura muy uniforme,

en la zona de la sección de salida ⑦ o cercano a esta zona se ins­

talan unos componentes especiales con forma espiral (p.ej placas

deflectoras) con pérdidas de presión muy bajas (< 1 mbar). Con esto

se obtiene una distribución altamente uniforme de la temperatura

incluso a una distancia 1,5 o 2 veces el diámetro del tubo.

① Quemador

② Mufla de combustión

③ Cámara espiral

④ Espacio anular

⑤ Camisa de protección

⑥ Camisa perforada

⑦ Salida de gas caliente

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Cámara de combustión Loesche modelo LOMA®

Características técnicas

Potencia de salida

máx. del tipo de cámara de combustión

en kWth a 450 °C

Caudal de gas caliente (salida) m3/h

(condiciones normalizadas)

Dimensiones PesoAprox. kgDiámetro

(mm)Longitud

(mm)

LF 4 550 3.000 400 1.800 650

LF 5 850 4.800 500 2.200 770

LF 6 1.400 7.600 600 2.500 920

LF 7 1.750 9.700 700 2.800 1.000

LF 8 2.250 12.600 800 3.000 1.500

LF 9 2.800 15.700 900 3.300 1.800

LF 10 3.450 19.100 1.000 3.600 2.200

LF 11 4.200 23.200 1.100 3.900 2.800

LF 12 5.400 30.100 1.200 4.300 3.900

LF 14 6.800 38.000 1.400 4.800 5.200

LF 16 8.700 48.300 1.600 5.300 7.000

LF 18 11.300 62.700 1.800 6.000 8.900

LF 20 13.800 77.000 2.000 6.700 9.200

LF 22 17.500 97.200 2.200 7.400 10.800

LF 25 21.800 121.500 2.500 8.000 12.000

LF 28 26.700 151.800 2.800 8.800 16.000

LF 31 32.200 185.000 3.100 9.600 25.000

LF 36 41.400 238.000 3.600 10.700 34.000

LF 40 55.000 323.000 4.000 12.000 46.000

Ø

Longitud

Explicación: LF 25

x 100 diámetro de salida del hogar en mm

Hogares

LOMA®

Los valores arriba indicados hacen referencia al gas como combus­

tible y pueden variar en cada proyecto en función del combustible

empleado (otros tamaños de quemador bajo petición).

① Quemador

② Mufla de combustión

③ Cámara espiral

④ Espacio anular

⑤ Camisa de protección

⑥ Camisa perforada

⑦ Salida de gas caliente

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Generadores de gas caliente para la combustiónde gases pobres

La cámara de combustión de acero Loesche combinada con un

quemador de varias lanzas (MLB), constituye un desarrollo especial

para la combustión de gases pobres, tiene las siguientes caracte­

rísticas:

El quemador de varias lanzas ① está formado por numerosas

boquillas separadas para el gas pobre y el aire de combustión, de

manera que la combustión del gas pobre se puede realizar íntegra­

mente sin una llama de apoyo. Ambos medios se encuentran a gran

velocidad en el interior del sistema de boquillas. Gracias a esto se

logra una mezcla intensa que garantiza los requisitos básicos para

una combustión eficaz. Los gases calientes que salen de la mufla

de combustión ⑩ se mezclan en la zona de la camisa perforada ⑫ con el aire de proceso a calentar, que entra en el hogar LOMA® a

través de la cámara espiral ⑨. La gran proporción de gases iner­

tes, en ocasiones superior al 75 %, en el caso de los gases pobres,

da lugar a una temperatura de llama baja. Por este motivo, para

arrancar el hogar LOMA® se necesita un quemador de arranque ② integrado coaxialmente en el quemador principal. Este quemador de

arranque, que funciona con gas natural, gas de coque, otros gases

de combustión o incluso crudo reducido, tiene dos tareas. Por un

lado se encarga de calentar la superficie de la pared interior de la

mufla de combustión a una temperatura determinada para garanti­

zar una ignición correcta del gas pobre (la temperatura de ignición

del CO, por ejemplo, es de 605 °C) y por otro lado, la potencia del

quemador de arranque está calculada para que pueda calentar toda

la instalación por encima del punto de rocío.

El quemador de arranque se apaga cuando se pone en marcha el

quemador principal. Para evitar que se produzcan interrupciones en

las fases de funcionamiento, los rangos de potencia de los quema­

dores principal y de arranque se solapan. El quemador principal ① dispone de un rango de regulación de 1:10, mientras que el quema­

dor de arranque ② va de 1:5 a 1:8. Gracias a esto se puede arran­

car sin problemas en cada punto de servicio dentro de un rango de

regulación entre 1:40 y 1:70.

La excelente capacidad de regulación del quemador de varias

lanzas es un beneficio significativo para los procesos posteriores.

Loesche ha desarrollado y patentado más de 50 generadores de

gas caliente de este tipo que se utilizan con los molinos verticales de

rodillos Loesche y con molinos de otros fabricantes, tanto en insta­

laciones de molienda y secado de todo el mundo (p.ej. para plantas

PCI) como en instalaciones de gasificación de carbón para preparar

carbones con el fin de fundir mineral de hierro.

Características principales de la combustión de gas pobre:• Combustión de gases pobres con un valor calorífico a partir de

2.800 kJ/m3 (condiciones normales) sin quemador de apoyo• Potencia calorífica de 0,5 MW a 60 MW• Amplio rango de regulación• Llama corta y combustión estable• Gas de escape con poco contenido de CO y NOx

Combustibles:• Gas de altos hornos• Gas de escape depurado con hidrocarburo• Biogás• Gases de escape de la industria química• Gas de coque• Gas de síntesis

① Quemador de varias lanzas

② Quemador de arranque

③ Combustible de arranque

④ Aire de combustión para combustible de arranque

⑤ Gas pobre

⑥ Aire de combustión para gas pobre

⑦ Entrada de gas de proceso

⑧ Control de la llama

⑨ Cámara espiral

⑩ Mufla de combustión

⑪ Control de la temperatura

⑫ Camisa perforada

⑬ Camisa de protección

⑭ Salida de gas caliente

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1 Cámara de combustión de acero modelo LOMA®

2 Quemador de varias lanzas

3 Molino Loesche

4 Alimentación de aire de combustión

5 Tramo de regulación del gas pobre

6 Tramo de regulación del gas de arranque

7 Sistema de control de quemadores

Diagrama de proceso de un generador de gas caliente, hogar LOMA® con un quemador de varias lanzas para gas de altos hornos y un quemador de arranque para gas de coque o gas natural

Quemador de varias lanzas (MLB)

Generador de gas caliente para gas de altos hornos, MLB 8 con hogar LOMA® modelo LF 20, Gent, 2004

MLB, vista de la salida de las boquillas

Conjunto de valvulería (sistema de control) fabricado en el taller

MLB 12, para una planta PCI, Dillingen, Alemania, 2009

MLB 13, tipo LF 22, Huckingen, Alemania, 2007

Temperatura

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Desde 1986, la cámara de combustión de acero desarrollada por

Loesche (hogar LOMA®) se utiliza con éxito en combinación con

quemadores multicombusible de distintos proveedores, para la

combustión de polvo de madera y lignito pulverizado. Esta cámara

de combustión de acero de Loesche es el prototipo de todas las

cámaras de combustión que se utilizan para distintos procesos

térmicos en todo el mundo.

Desde 1988, Loesche ha suministrado un gran número de gene­

radores de gas caliente de hasta 60 MW de potencia para la com­

bustión de polvo de madera procedente de la industria del pellet.

Los hogares LOMA® que funcionan con lignito pulverizado también

se utilizan con éxito.

Para quemar combustibles solidos, la cámara de combustión

debe montarse lo más vertical posible para evitar la producción

de depósitos.

Debido a la creciente escasez y al consecuente encarecimiento

de los recursos energéticos, como el crudo de petróleo y el gas

natural, los clientes cada vez expresan más su preferencia por el

uso de hulla, lignito y coque de petróleo para la generación de calor

en los procesos.

Para satisfacer esta exigencia, Loesche ha desarrollado un progra­

ma de investigación en colaboración con institutos universitarios,

puesto que en el mercado no hay prácticamente ninguna cámara

de combustión de acero para hulla y coque de petróleo. El objetivo

inicial era acumular experiencia en la combustión de sustancias

sólidas con un hogar LOMA® de 400 kW para polvo.

Generador de gas caliente para combustibles sólidos

Cámara de combustión de acero Loesche para polvo de madera, modelo LOMA® LF 42

① Dosificación de polvo

② Alimentación de gas y

gasóleo

③ Aire de pulverización

④ Aire de combustión

⑤ Gas de proceso

⑥ Gas de proceso

para enfriar la llama

⑦ Canal de gas caliente

con descarga de polvo

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Page 9: 203 thermal applications-hot-gas-generator_es

Además, el centro técnico de Loesche, “Loesche Technikum”,

posee una instalación de ensayos HGG para combustibles sólidos

con un hogar de 1 MW de potencia. Lo que realmente es realmente

único es que este banco de pruebas está acoplado directamente

a un molino Loesche.

Esta instalación permite a Loesche analizar en condiciones

reales el carbón de los clientes, de distintos tipos y procedencias,

y determinar sus parámetros técnicos de combustión.

Basándose en los resultados positivos de la investigación y en el

consecuente desarrollo de instalaciones a gran escala, en Asia se

ha logrado fabricar con éxito un generador de gas caliente LOMA®

de 30 MW de potencia operado con hulla (hulla como combustible

principal y crudo pesado como combustible secundario). Los

generadores de gas caliente Loesche para combustibles sólidos

se caracterizan por:

• Gran nivel de mezcla del polvo y el aire de combustión

• Combustión completa

• Llama estable

• Temperatura de la llama controlada

• No quedan depósitos en las paredes de la cámara

de combustión

• Uso de gases y gasóleos como combustible secundario

• Redundancia completa con combustible secundario

• No se necesita fase de precalentamiento

• Dosificación constante.

Vista interior de una cámara de combustión LOMA® para hullaBanco de pruebas Loesche (1 MW) para combustibles sólidos

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Ámbitos de aplicación de los generadores de gas caliente Loesche

Calor de proceso para instalaciones de secado

Generación del vapor de proceso

Instalaciones de mezcla de asfalto

Instalación de molienda de carbón mobleInstalación de secado y molienda de carbón en una acerería con un HGG de gas de altos hornos

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Variantes de montaje de los generadores de gas caliente dentro del proceso

1. Integración en línea con el conducto de recir-

culación de gases (Full-Inline)

En esta configuración, todo el aire de proceso para la

molienda seca se lleva a través del generador de gas

caliente. Esta configuración permite recuperar el

máximo de energía y por ejemplo se necesita, por

motivos de seguridad, cuando durante la molienda de

materiales combustibles el aire de proceso es bajo en

oxigeno (operación inerte).

2. Integración en bypass hacia el conducto de

recirculación de gases (Semi-Inline)

En este caso solo pasa por el generador de gas

caliente una parte del aire de proceso. Esta variante

se selecciona cuando, debido al gran tamaño de una

instalación, las corrientes de gas de proceso requie­

ren una cámara de combustión de enormes propor­

ciones con el elevado coste que esto supondría.

Gracias a que únicamente se utiliza una parte del

caudal del gas de proceso, la cámara de combustión

es considerablemente más pequeña.

El uso de los generadores de gas caliente en plantas

industriales se caracteriza por las diferentes formas

en las que puede ser integrado dentro de la secuen­

cia del proceso. Se pueden dar tres versiones dentro

de las plantas de molienda seca con molino Loesche

como ejemplo:

3. Embridada al conducto de recirculación de

gases (Flanged)

En esta configuración, en lugar de gas de proceso

se pasa aire fresco por el generador de gas caliente.

Esta variante se elige principalmente cuando el gene­

rador de gas caliente únicamente se necesita para el

arranque de la instalación y luego se apaga.

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Loesche – presente en todo el mundo

500 05/2011 Printed in Germany

Consulte nuestra página

web www.loesche.com

para obtener información

actual sobre nuestras dele­

gaciones en el extranjero.

Ésta garantiza que también puedan utilizarse de

inmediato los conocimientos y desarrollos más

actua les para proyectos propios.

Nuestras filiales y delegaciones juegan un papel

esencial en el análisis, procesamiento y resolución

de la problemática específica del proyecto de nue­

stros clientes.

Loesche es una empresa dirigida por sus propieta­

rios y orientada a la exportación, que fue fundada en

1906 en Berlín y hoy en día opera aw nivel interna­

cional con filiales, delegaciones y agencias.

Nuestros ingenieros desarrollan continuamente nue­

vas ideas y conceptos individuales para las tecnolo­

gías de los molinos y procedimientos de tratamiento

para beneficio de nuestros clientes. Su competencia

se fundamenta, principalmente, en nuestra red inter­

nacional de gestión de información.

Loesche GmbHHansaallee 24340549 DüsseldorfTel. +49 - 211 - 53 53 - 0Fax +49 - 211 - 53 53 - 500Email: [email protected]

BrasilLoesche Equipamentos Ltda.Rua México 119 sl. 190820031-145 Rio de Janeiro, BrazilTel. +55 - 21 - 22 40 79 00Fax +55 - 21 - 35 53 26 63Email: [email protected]

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Gran BretañaLoesche Energy Systems Ltd.2, Horsham GatesNorth StreetHorsham, RH135PJ, United KingdomTel. +44 ­ 1403 ­ 223 101 Fax +44 - 1403 - 223 102 Email: [email protected]

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República Popular China Loesche Mills (Shanghai) Co., Ltd.18 Mid-Xizang Road Room 901, Harbour Ring Plaza Huangpu District200001 Shanghai, P. R. ChinaTel. +86 ­ 21 ­ 5385 ­ 3366Fax +86 - 21 - 5385 - 3386 Email: [email protected]

Loesche Mills (Shanghai) Co. Ltd.5 Dongzhimen South Street Room 817-818, CYTS Plaza Dongcheng District, 100007 Beijing, P. R. ChinaTel. +86 ­ 10 ­ 5815 ­ 6205Fax +86 - 10 - 5815 - 6220 Email: [email protected]

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