ES2286394T3 - Procedimiento de limpieza en marcha de las superficies de intercambio termico de hornos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de limpieza en marcha de las superficies (2) de hornos (1), en particular de las superficies metálicas de intercambio térmico del lado de los gases del humo de hornos industriales, en el cual se realizan las etapas siguientes: - se genera un chorro de gas que se dirige hacia las superficies que se tienen que limpiar, - se integran partículas (6) en estado sólido al chorro de gas y se proyectan las partículas a una velocidad tal que las partículas se desintegren al entrar en contacto con dichas superficies que se tienen que limpiar, - se desplaza el chorro de gas y de las partículas a lo largo de las superficies que se tienen que limpiar, dicho procedimiento estando caracterizado porque se utilizan partículas cuya formulación está constituida mayoritariamente por carbamida.
Description
Procedimiento de limpieza en marcha de las
superficies de intercambio térmico de hornos.
La invención se refiere a un procedimiento de
limpieza en marcha de las superficies de hornos, en particular de
las superficies metálicas de intercambio térmico del lado de los
gases del humo de hornos industriales, tales como los hornos de
refinado de petróleo y de petroquímica, así como de calderas
industriales.
Tales hornos utilizan a menudo fuel pesado como
combustible por razones económicas. O, siendo incompleta la
combustión del fuel pesado, se forman depósitos sobre las
superficies de los intercambios térmicos. Estos depósitos
normalmente están constituidos por fracciones pesadas de
hidrocarburos, de sílice, de metales pesados y de compuestos
estables que conservan un estado sólido en el interior del horno,
también a elevada temperatura. Problemas similares igualmente se
pueden constatar con otros combustibles líquidos o gaseosos.
Estos depósitos reducen considerablemente los
intercambios térmicos entre los gases de la combustión y el fluido
que se tiene que calentar, lo que genera una pérdida de rendimiento
del horno.
Se conocen ya diversas técnicas que permiten
limpiar las superficies de los intercambios térmicos del horno,
manteniendo activo el horno. En particular el documento
EP-A-0 410 867 divulga la
realización de las etapas siguientes:
- generar un chorro de gas que se dirija hacia
las superficies que se tienen que limpiar,
- integrar partículas en estado sólido al chorro
de fluido, proyectar las partículas a una velocidad tal que las
partículas se desintegren al entrar en contacto con dichas
superficies que se tienen que limpiar,
- desplazar el chorro de fluido y de las
partículas a lo largo de las superficies que se tienen que
limpiar.
Las partículas eliminan el depósito por un
efecto químico oxidante y por un efecto mecánico debido a la
velocidad de las partículas que no se subliman hasta que entran en
contacto con las superficies que se tienen que limpiar.
Sin embargo, este procedimiento presenta grandes
problemas de seguridad por el aprovisionamiento del agente oxidante
en la medida en la que el más satisfactorio está constituido por
nitrato de amonio el cual con otros productos puede formar un
poderoso explosivo.
Un procedimiento similar que utiliza partículas
sólidas de formaldehído de urea es conocido a partir del documento
US 6186869 B.
La invención contempla por consiguiente proponer
una solución que resuelva estos problemas, que sea barata y que
conserve una buena eficacia para eliminar el depósito.
Para hacer eso, según la invención, se utilizan
partículas en las que la formulación está constituida
mayoritariamente (en más de 50% en peso) por carbamida.
La carbamida (de urea) es barata y se obtiene
sin mayor dificultad bajo la forma de bolas sólidas. Por otra
parte, aunque la carbamida no sea un oxidante, se ha revelado más
eficaz para eliminar los depósitos que los productos anteriormente
utilizados y globalmente menos contaminante.
Finalmente, la presencia en mayor cantidad de la
carbamida en la formulación permite obtener una temperatura de
fusión de la formulación suficientemente elevada para que las
partículas no se sublimen antes de que entren en contacto con las
superficies que se tienen que limpiar, pero igualmente
suficientemente baja como para neutralizar los compuestos ácidos
del depósito, para fragilizar por acción química la estructura
física del depósito, para después sublimarse o vaporizarse
totalmente bajo el calor de los gases de la combustión.
Teniendo en cuenta las ventajas proporcionadas
por la carbamida, según la invención, se introduce por lo menos un
95% de carbamida (en peso) en la formulación de las partículas.
Sólo algunos aditivos serán también añadidos en
reducidas cantidades para una acción dirigida.
En particular, según la invención, se añade una
sal de magnesio, ventajosamente de carbonato de magnesio o de
silicato de magnesio a la formulación de las partículas.
Siendo higroscópica la carbamida, la sal de
magnesio permite absorber la humedad y evitar la aglomeración de
partículas y la obturación del dispositivo que genera el chorro de
gas. Además, el magnesio capta el vanadio que a menudo está
presente en los depósitos y que provoca la corrosión de las
superficies de intercambio térmico. Por otra parte, permite
aumentar ligeramente la temperatura de fusión de las partículas, lo
que mejora más aún la eficacia de la limpieza.
Ventajosamente, se añade entre el 0,5% y el 5%
de sal de magnesio al peso de la formulación de las partículas.
Esta proporción permite obtener un rendimiento
satisfactorio sin generar más que una mínima cantidad de residuos
sólidos. En efecto, una parte de la sal de magnesio no se vaporiza y
cae sobre la solera del horno con una parte de los depósitos
desprendidos de las superficies limpiadas.
Según otra característica ventajosa de la
invención para obtener un buen rendimiento de la formulación, se
ajusta el horno de forma que la temperatura de dichas superficies
que se tienen que limpiar sea superior a 250ºC.
Así, la formulación, y en particular la
carbamida, cambia de estado al entrar en contacto con las
superficies que se tienen que limpiar, lo que la hace mucho más
potente para reaccionar con los componentes del depósito.
Por otra parte, ventajosamente se proyectan las
partículas para el contacto con las superficies que se tienen que
limpiar a una velocidad de por lo menos 50 m/s.
Se obtiene también una desintegración
satisfactoria de las partículas sólidas de la formulación, lo que
mejora todavía su eficacia y asegura una limpieza todavía mejor de
dichas superficies por efecto mecánico y químico.
La figura adjunta representa esquemáticamente un
procedimiento de limpieza de tubos 2 de un horno cilíndrico 1 de
una unidad de refinado de petróleo.
El horno 1 se mantiene en funcionamiento,
calentado por un quemador (no representado). Los tubos 2 se
extienden en el interior del horno entre un primer extremo 2a y un
segundo extremo 2b. Los hidrocarburos que circulan por el interior
de dichos tubos 2 son calentados entre estos dos extremos por el
intercambio de calor con el gas de la combustión.
La presencia de un depósito sobre el exterior de
los tubos 2 aísla térmicamente el fluido que se tiene que
recalentar (aquí los hidrocarburos) de los gases de combustión, lo
que necesita aumentar la potencia suministrada por el quemador para
mantener el mismo intercambio térmico.
Para desprenderse este depósito, se hace pasar
una caña de inyección 4 a través de una abertura 8 practicada en la
pared 10 del horno. Esta caña proyecta partículas sólidas 6 contra
uno de los tubos. Esta caña 4 está alimentada 4 con aire comprimido
a una presión de aproximadamente 5 a 10 bar y con partículas sólidas
6 por un dispositivo provisto a este efecto.
Las partículas 6 son sensiblemente esféricas y
tienen una dimensión comprendida entre 1 y 5 mm, ventajosamente
entre 2 y 4 mm. Alcanzan el tubo 2 a una velocidad de por lo menos
50 m/s, ventajosamente entre 100 m/s y 200 m/s. La formulación de
las partículas contiene de preferencia alrededor del 98% de
carbamida -(NH_{2})_{2}CO -y aproximadamente un 2% de
carbonato de magnesio, en peso. Al entrar en contacto con el tubo 2
en el que la temperatura es de por lo menos 250º, las partículas 6
desprenden una parte del depósito, toda la carbamida contenida en
las partículas se vaporiza y sólo una cantidad muy reducida de
residuos sólidos cae sobre la solera del horno.
Los derivados ácidos del depósito son
neutralizados por los gases emitidos por la descomposición de la
formulación, lo que genera un desprendimiento de óxido de azufre,
nitrógeno y vapor de agua. El utilizador desplaza entonces la caña
de inyección, tal como se ilustra mediante la flecha 12, entre el
primer extremo 2a y el segundo extremo 2b del tubo 2, a fin de
retirar el depósito sobre el conjunto del tubo. En caso de
necesidad, hace pasar la caña por otras aberturas existentes o
especialmente creadas en las paredes del horno y procede de manera
análoga con los otros tubos 2.
Claims (9)
1. Procedimiento de limpieza en marcha de las
superficies (2) de hornos (1), en particular de las superficies
metálicas de intercambio térmico del lado de los gases del humo de
hornos industriales, en el cual se realizan las etapas
siguientes:
- se genera un chorro de gas que se dirige hacia
las superficies que se tienen que limpiar,
- se integran partículas (6) en estado sólido al
chorro de gas y se proyectan las partículas a una velocidad tal que
las partículas se desintegren al entrar en contacto con dichas
superficies que se tienen que limpiar,
- se desplaza el chorro de gas y de las
partículas a lo largo de las superficies que se tienen que
limpiar,
dicho procedimiento estando caracterizado
porque se utilizan partículas cuya formulación está constituida
mayoritariamente por carbamida.
2. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque se introduce por lo menos un 95% de
carbamida en la formulación de las partículas.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o la
reivindicación 2 caracterizado porque se añade una sal de
magnesio a la formulación de las partículas.
4. Procedimiento según la reivindicación 3
caracterizado porque se añade entre un 0,5% y un 5% de sal de
magnesio a la formulación de las partículas.
5. Procedimiento según la reivindicación 3 o la
reivindicación 4 caracterizado porque se añade carbonato de
magnesio a la formulación de las partículas.
6. Procedimiento según la reivindicación 3 o la
reivindicación 4 caracterizado porque se añade silicato de
magnesio a la formulación de las partículas.
7. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizado porque se regula el
horno de forma que la temperatura de las superficies que se tienen
que limpiar sea superior a 250ºC.
8. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizado porque se proyectan
las partículas para que entren en contacto con las superficies que
se tienen que limpiar a una velocidad de por lo menos 50 m/s.
9. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizado porque un conducto
conteniendo un fluido de recalentamiento que se extiende por el
interior del horno entre un primer (2a) y un segundo (2b) extremo,
desplaza el chorro de fluido desde el primer hasta el segundo
extremo.
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