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Quemadores de Postcombustión
Introducción
En aquello sistemas de cogeneración donde los gases procedentes de la combustión posean un elevado exceso de oxígeno, se puede colocar un quemador para realizar una postcombustión en la que se utilicen los gases de escape como comburente. El principal resultado de emplear la postcombustión es aumentar el nivel térmico de la energía residual contenida endichos gases. Este sistema se empleará siempre y cuando el proceso requiera más energía térmica de la producida directamente por el motor. Normalmente es en los sistemas de cogeneración que emplean turbinas de gas donde se aplica esta etapa de la postcombustión, pues la cantidad de oxígeno que contienen los gases de escape ronda el 14-18% en volumen. El diseño empleado en este tipo deaplicaciones es el quemador de vena de aire, también conocido como de conducto (duct-burner). Este quemador se situará en el paso de los gases hacia la caldera de vapor.

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Quemador Convencional Quemador en Vena de aire

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Con la postcombustión se consigue: -Aumentar el rendimiento de la caldera de recuperación, pues al aumentar la temperaturaaumenta el salto térmico y por tanto el intercambio gases – fluido caloportador. El aumento del rendimiento hace que para una misma potencia recuperada haga falta menor superficie de intercambio. - Posibilidad de producir vapor a mayor presión y temperatura que la que se podría alcanzar utilizando directamente los gases de escape. -Aumento del cociente entre la energía térmica y la eléctricaproducidas - Posibilidad de mayor regulación ante fluctuaciones de la demanda. - Con la postcombustión una caldera de recuperación aumenta su grado de flexibilidad pues puede producir una cantidad variable de vapor, desde los 4-5 kg/kWh hasta los 20-30 kg/kWh, mientras que sin ella la caldera únicamente puede producir un caudal fijo de vapor. Como efecto negativo cabe destacar la disminución delrendimiento de la turbina como consecuencia de la pérdida de carga introducida.

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By-pass Gases de Escape

Gas Natural Aire Gases de Escape

Quemador Caldera de Recuperación Postcombustión Humos de Salida

C.C. C C T

Gas Natural

Alternador

Vapor a Proceso

Agua de Proceso

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By-pass Gases de Escape Gases de Escape

ProductoHúmedo Gas Natural Aire Gases de Escape Quemador Postcombustión

C.C. C T

Gas Natural

Alternador Producto Seco

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Descripción de un Quemador de Vena de Aire
Los quemadores de postcombustión de vena de aire utilizan los gases de escape como aire de combustión desviando parte de la corriente de gases a calentar a través de unas placas, hacia el interior de untubo donde se mezcla con un combustible gaseoso. Los componentes principales son:

- Envolvente o placa soporte: contiene en su interior los demás componentes
en posición adecuada. Se coloca en el conducto de gases, entre la turbina y el sistema de recuperación de calor.

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- Módulos Elementales: Cada módulo está constituido por una base que es un
tubo de gas conunos orificios, que son lo inyectores a través de los cuales se distribuye el gas natural. Dicha base soporta unas placas mezcladoras, que están perforadas gradualmente para asegurar un aporte creciente de gases . Estos quemadores permiten modulaciones elevadas, de hasta el 20:1. La potencia por módulo oscila entre los 35 y 60 kW, obteniéndose la máxima densidad de potencia por superficie dequemador cuando se acoplan los módulos en cruz, pudiéndose llegar hasta potencias de 2750 kW/m2.

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Aspectos Generales
El contenido mínimo de oxígeno que debe existir en los gases de escape para un correcto funcionamiento de los quemadores es del 12% Los gases de escape pasan a través de cada módulo, generándose la llama a una distancia...