MÉTODO PARA OBTENER UN RENDIMIENTO MÁXIMO EN UNA CALDERA SIN CONDENSACIÓN.

Un método para operar una caldera sin condensación con un rendimiento máximo sin condensación,

en donde el método comprende las etapas de: detectar una temperatura del agua de intercambio introducida en un intercambiador de calor de la caldera sin condensación y una temperatura del agua de suministro descargada desde el intercambiador de calor por los medios de sensores, transmitiendo las temperaturas detectadas a un controlador, y calculando una temperatura media a partir de la temperatura el agua de intercambio y la temperatura del agua de suministro en el controlador; calcular una concentración máxima de CO2 a partir de la temperatura media calculada, basándose en la información que indique una relación de una temperatura del punto de rocío con una concentración de CO2 que se haya introducido previamente en el controlador; calcular una relación de aire en exceso (λ) a partir de la máxima concentración de CO2 utilizando una ecuación de la combustión seleccionada con dependencia del combustible utilizado; cuando se haya calculado la relación de aire en exceso (λ), ajustar un valor de objetivo de control para la relación de aire en exceso (λ) a partir de la relación de aire en exceso calculada; cuando se haya ajustado el valor de objetivo de control para la relación del aire en exceso (λ), calcular un valor de objetivo del flujo de aire adecuado para una cantidad de consumo en curso del combustible a partir del valor de objetivo de control ajustado; y realizar el control de la realimentación con respecto con respecto al valor de objetivo del flujo de aire y una entrada del valor a partir de un sensor del flujo de aire, y suministrar una cantidad mayor de aire que el valor de objetivo del flujo de aire

Campo técnico 5

La presente invención está relacionada con un método para la operación de una caldera sin condensación, en la cual se suministra una cierta cantidad de aire en exceso para la combustión estable de un quemador, y en donde el vapor de agua formado por la combustión del combustible queda impedido de condensarse sobre un intercambiador de calor de la caldera y de poder dañar el intercambiador de calor, incrementando así realmente el rendimiento térmico. 10

Antecedentes de la técnica

Las calderas que se han utilizado principalmente en las casas ordinarias para la calefacción y para el suministro de agua caliente están clasificadas en calderas de gas y calderas de petróleo de acuerdo con el tipo del combustible utilizado. Las calderas de gas utilizan algunas veces un gas de petróleo licuado (LPG) como combustible, pero en su mayor parte utilizan un gas natural licuado 15 (LNG), el cual es un combustible limpio capaz de minimizar la polución del aire porque no contiene casi nada de componentes sulfurosos (S), en comparación con el petróleo ligero o keroseno utilizado en las calderas de petróleo.

Las calderas pueden clasificarse, de acuerdo con el tipo de intercambiadores de calor, en calderas de condensación y calderas sin condensación. En las calderas que utilizan generalmente gas 20 o petróleo, se han realizado multilateralmente estudios para incrementar el rendimiento térmico. Como resultado de ello, se ha desarrollado recientemente una caldera de condensación que utiliza el uso del calor latente de condensación del vapor de agua (H2O), un producto de la combustión contenido en el gas de escape.

El intercambiador de calor de condensación funciona para reducir la pérdida del calor 25 radiante, utilizando un principio de recuperación del calor latente de condensación, y que está provisto con un intercambiador de calor sensible, que directamente calienta el agua utilizando el calor de combustión de un quemador, así como también un intercambiador de calor latente que calienta agua utilizando el calor latente del gas de escape que pasa a través del intercambiador de calor sensible. Así pues, el intercambiador de calor de condensación puede reducir la temperatura del gas de escape 30 por debajo de una temperatura del punto de rocío, para absorber el calor latente de condensación del gas de escape, mejorando por tanto el rendimiento térmico.

En el intercambiador de calor de condensación, no obstante, tiene lugar una corrosión debido al líquido ácido de aproximadamente pH 2 a 4, el cual se genera por la reacción de la humedad que se produce durante la condensación con óxidos de azufre (en el caso del petróleo) o de los óxidos de 35 nitrógeno (en el caso de gas) en el gas de escape, así como también el calor de combustión. La inhibición de esta corrosión ha emergido siempre como un problema. En la mayoría de los intercambiadores de calor de condensación para resolver este problema, las fundiciones formadas por acero inoxidable especial, aleación de aluminio, etc., se han utilizado para las aletas de intercambio de calor, tubos de intercambio de calor, y así sucesivamente, que constituyen el intercambiador de calor. 40 No obstante, estos intercambiadores de calor de condensación son difíciles de fabricar, y son de grandes dimensiones y pesados, de forma que incurren en unos costos altos de fabricación. En consecuencia, estos factores actúan como restricciones considerables en la realización del simple conjunto de los intercambiadores de calor.

En comparación con el intercambiador de calor de la caldera de condensación, la caldera sin 45 condensación está provista con un solo intercambiador de calor, de forma que incurre en unos costos de producción relativamente bajos, siendo fácil de ensamblar, y que puede realizarse de forma compacta. No obstante, es absolutamente necesario estrictamente que pueda impedirse que se condense el vapor de agua.

A diferencia de la caldera de condensación basada en la condensación del vapor de agua en 50 el gas de escape, el intercambiador de calor de una caldera ordinaria está hecho típicamente de un material tal como el cobre (Cu), acero inoxidable ordinario, o de un material similar. Cuando el agua condensada se lleva a entrar en contacto con el intercambiador de calor hecho de este material, tendrá lugar una intensa corrosión, la cual reduce el rendimiento del intercambio térmico, y provoca que la función del intercambiador de calor se pierda en el lago recorrido. 55

Así pues, se precisa un método de operación de la caldera sin condensación con un rendimiento térmico máximo y sin condensación.

Por ejemplo, el documento DE4337146 muestra un método de operación de una caldera sin condensación con un rendimiento máximo sin condensación, comprendiendo el método las etapas de:

 detectar una temperatura del agua de intercambio introducida en el intercambiador de calor de la caldera sin condensación por los medios de los sensores,

 transmitir la temperatura detectada a un controlador, 5

 ejecutar un control de realimentación con respecto al valor de objetivo del flujo de aire.

Exposición de la invención

Problema técnico

En consecuencia, la presente invención se ha realizado teniendo en cuenta los problemas 10 anteriores que se producen en la técnica anterior, y un objeto de la presente invención es proporcionar un método de operación de una caldera sin condensación, capaz de suministrar una cantidad apropiada de aire en exceso para la combustión de un quemador, evitando los daños de un intercambiador de calor, haciendo que el vapor de agua formado durante la combustión se pueda condensar sobre el intercambiador de calor de la caldera, y mejorando así realmente el rendimiento 15 térmico.

Solución técnica

Un método de operación de una caldera sin condensación con un rendimiento máximo sin condensación, de acuerdo con la presente invención, comprende las etapas de: detectar la temperatura del agua de intercambio introducida en un intercambiador de calor de la caldera sin 20 condensación, y la temperatura del agua de suministro descargada desde el intercambiador de calor por los medios de unos sensores, transmitiendo las temperaturas detectadas a un controlador, y calculando una temperatura media de la temperatura del agua de intercambio, y la temperatura del agua de suministro en el controlador; calcular una concentración máxima de CO2 de la temperatura promedio calculada sobre la base de la información que indique una temperatura del punto de rocío, 25 dependiendo de la concentración de CO2 que previamente se introdujo en el controlador; calcular una relación del aire en exceso (λ) a partir de la concentración máxima de CO2 sobre la base de una ecuación de la combustión, dependiendo del combustible utilizado; cuando se calcule la relación del aire en exceso (λ) ajustar un valor de objetivo de control para la relación (λ) del aire en exceso, a partir de la relación del aire en exceso; cuando se ajuste el valor de objetivo de control para la relación (λ) 30 del aire en exceso, calcular un valor de objetivo del flujo de aire adecuado para un consumo en curso del combustible a partir del valor de objetivo de control ajustado; y ejecutar el control de realimentación a partir del valor de objetivo del flujo de aire y una entrada del valor del sensor del flujo de aire, y suministrar una cantidad mayor de aire que el valor de objetivo del flujo de aire.

Además de ello, la etapa de ajuste del valor de objetivo de control para la relación (λ) del aire 35 en exceso puede comprender una etapa de determinar si la relación del aire en exceso (λ) calculada a partir de la concentración máxima de CO2 está dentro de una zona de combustión estable sobre la base de la información en torno a la relación entre la relación (λ) del aire en exceso, que previamente se introdujo en controlador y el monóxido de carbono (CO).

Adicionalmente, después de determinar si la relación de aire en exceso (λ) calculada a partir 40 de la concentración máxima de CO2 está o no dentro de la zona de combustión estable, esta relación del aire en exceso puede ajustarse al valor de objetivo de control, y cuando la relación del aire en exceso (λ) sea inferior a un limite inferior de la zona de combustión estable, la relación de aire en exceso mínima de la zona...

1. Un método para operar una caldera sin condensación con un rendimiento máximo sin condensación, en donde el método comprende las etapas de:

detectar una temperatura del agua de intercambio introducida en un intercambiador de calor de la caldera sin condensación y una temperatura del agua de suministro descargada desde el 5 intercambiador de calor por los medios de sensores, transmitiendo las temperaturas detectadas a un controlador, y calculando una temperatura media a partir de la temperatura el agua de intercambio y la temperatura del agua de suministro en el controlador;

calcular una concentración máxima de CO2 a partir de la temperatura media calculada, basándose en la información que indique una relación de una temperatura del punto de rocío con una 10 concentración de CO2 que se haya introducido previamente en el controlador;

calcular una relación de aire en exceso (λ) a partir de la máxima concentración de CO2 utilizando una ecuación de la combustión seleccionada con dependencia del combustible utilizado;

cuando se haya calculado la relación de aire en exceso (λ), ajustar un valor de objetivo de control para la relación de aire en exceso (λ) a partir de la relación de aire en exceso calculada; 15

cuando se haya ajustado el valor de objetivo de control para la relación del aire en exceso (λ), calcular un valor de objetivo del flujo de aire adecuado para una cantidad de consumo en curso del combustible a partir del valor de objetivo de control ajustado; y

realizar el control de la realimentación con respecto con respecto al valor de objetivo del flujo de aire y una entrada del valor a partir de un sensor del flujo de aire, y 20

suministrar una cantidad mayor de aire que el valor de objetivo del flujo de aire.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la etapa de ajuste del valor de objetivo de control para la relación del aire en exceso (λ) comprende una etapa de determinación de si o no la relación de aire en exceso (λ) calculada a partir de la concentración máxima de CO2 está dentro de una zona de combustión estable basándose en la información sobre una relación entre la 25 relación del aire en exceso (λ) que previamente fue introducida en el controlador y en el monóxido de carbono (CO).

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en donde después de determinar si o no la relación de aire en exceso (λ) calculada a partir de la concentración máxima de CO2 está dentro de la zona de combustión estable, cuando la relación de aire en exceso (λ) esté dentro de la zona de 30 combustión estable, esta relación de aire en exceso se ajustará para configurar el valor de objetivo de control, y cuando la relación de aire en exceso (λ) sea menor que un limite inferior de la zona de combustión estable, en donde la relación de aire en exceso mínima de la zona de combustión estable se ajustará al valor de objetivo de control.