Planta de producción de vapor

PLANTA DE PRODUCCIÓN DE VAPOR
BALANCE DE MASA
* Calor requerido para el proceso

QTotal = Qv+ QL

Qv=m* λv

QL=m* Cp*ΔT

Aire: N2 + O2
Vapor saturado a 21 bares = A 21 bares Tv = 215 ºC
Suponer que el agua entra a 20 ºC = Te

QL=m* Cp*(Tv- Te)

QL=5000kgh*1000calkg-ºC *215-20 ºC

QL=9.75*105 kcalh

QV=m* λv

λv21 bar=668.8 kcalkg

QV=5000kgh* 668.8 kcalkgQv=3.34*106 kcalh

El calor total es:

QTotal = Qv+ QL

QTotal =9.75*105 + 3.34*106 kcalh

QTotal =4319000 kcalh

* Cantidad de combustible requerido

mComb=QTotalQ(Poder calorífico de combustión)

mComb=431900010150.7kcalhkcalkg

mComb=425.49 kgh

El rendimiento del proceso es del 80 %, entonces la masa de combustible por hora requerido para este rendimiento es de:

mcomb=mCombRmTcomb=425.490.8 kgh

mT.Comb=531.86 kgh

* Balance de masa

* Para la cantidad de combustible, calcular la cantidad de aire
Combustible residual# 6 | Porcentaje (%) |
C | 87 |
H | 9.9 |
O | 1.7 |
N | 0.6 |
S | 0.7 |
Ceniza | 0.1 |

* Las reacciones básicas que se dan:
C + O2 CO24H + O2 2H2O
S + O2 SO2
Composición del aceite a la entrada
531.86 Kg Combh*87 Kg C100 Kg Comb=462.72KgCh

531.86 Kg Combh*9.9 Kg H100 Kg Comb= 52.65KgHh

531.86 Kg Combh*0.7 Kg S100 Kg Comb=3.72KgSh

* Requerimiento de oxigeno

531.86 Kg Combh*87 Kg C100 Kg Comb*1 Kmol C12 Kg C*1Kmol O21 Kmol C*32 Kg O21 Kmol O2=1233.92 Kg O2h

531.86 Kg Combh*9.9 Kg H100 Kg Comb*1 Kmol H1 Kg H*1 Kmol O24 Kmol H*32 Kg O21 Kmol O2=421.23 Kg O2h

531.86 Kg Combh*0.7 Kg S100 Kg Comb*1 Kmol S32 Kg S*1 Kmol O21 Kmol S*32 Kg O21 Kmol O2=3.72 Kg O2h

mT,O2=1233.92 + 421.23+3.72 Kg O2h

mT,O2=1658.87 Kg O2h

* Requerimiento de aire

1658.87 Kg O2h*1 Kmol O232 Kg O2*4.76 Kmol Aire1Kmol O2*29 Kg O21 Kmol Aire

mAire=7155.95 Kg Aireh

Considerando un exceso del 10 % de aire

mAire=7155.95Kg Aireh *0.1= 715.59 Kg Aireh

mAire=7155.95+715.59=7871.55 Kg Aireh

mO2=1824.76 Kg O2h

mN2=6046.79 Kg N2h

* Cantidad de H2O en el aire

H2O en el aire 90% HRT=20 °C0.013Kg AguaKg aire seco

7871.55 Kg Aireh*0.013Kg AguaKgaire seco=102.33 Kg H2Oh

* Gases de Combustión

531.86 Kg Combh*87 Kg C100 Kg Comb*1 Kmol C12 Kg C*1 Kmol CO21 Kmol C*44 Kg CO21 Kmol CO2=1696.63 Kg CO2h

531.86 Kg Combh*9.9 Kg H100 Kg Comb*1 Kmol H1 Kg H*2 Kmol H2O 4 Kmol H*32 Kg H2O1 Kmol H2O=473.89 Kg H2Oh

531.86 Kg Combh*0.7 Kg S100 Kg Comb*1 Kmol S32 Kg S*1 Kmol SO21 Kmol S*64 Kg SO21 Kmol SO2=7.44 Kg SO2h

* Cantidad deoxigeno y nitrógeno en el combustible (Molecular)

531.86 Kg Combh*0.6 Kg N100 Kg Comb*1 Kmol N14 Kg N*1 Kmol N22 Kmol N*28 Kg N21 Kmol N2=3.19 Kg N2h

531.86 Kg Combh*1.7 Kg O100 Kg Comb*1 Kmol O16 Kg O*1 Kmol O22 Kmol O*32 Kg O21 Kmol O2=9.04 Kg O2h

* Retorno del condensado

5000 Kg H2O (v)h* 80 Kg H2O (L)100 Kg H2O (V)=4000 Kg H2O (L)h

* Agua de reposición

4000 Kg H2O (L)h*20 Kg H2O (v)80 Kg H2O (L)=1000 Kg H2O h

* Vapor extra

531.86 Kg Combh* 0.1 Kg H2O (v)1 Kg Comb=53.19 Kg H2O (v) h

* Vapor extra

4000 Kg h+1000 Kg h=5000 Kg H2O (L) h

BALANCE DE ENERGÍA
Productos de combustion
Vapor saturado
Extra ,1atm, 100ºC
Aceite combustible150 ºC

Aire
27º C

G

A
B
CProductos de combustión
(vapor H2O)

F


Productos de combustión
( H2O liquida , 25ºC)

E
D

Aceite combustible
Aire
Agua


Paso A-D calor sensible del aceite combustible
∆H= mcomb×Cp ×∆T
Cpcomb= 0.34KcalKg-ºC
ρcomb=0.94 g/ml
∆H=531.86 Kg combh×0.34KcalKg-ºC×25-150ºC
∆H(A-D)=-23508.21 Kcalh
Paso B – D Calor sensible más calor latente del agua que lleva el aire...