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APH - Air Preheaters - Precalentadores de aire

Un APH o precalentador de aire es un intercambiador de calor aire-humos que está diseñado para, mediante la energía contenida en los humos calientes, elevar la temperatura de una corriente de aire, que puede ser conducido a los quemadores de un horno, caldera o un secadero entre otros.

Estos equipos suelen consistir en haces de tubos o placas, y cuentan con dos circuitos:

Circuito de aire

  • En el caso de precalentador de tubos, el aire circula por el interior de los tubos y está dispuesto de manera perpendicular al circuito de gases calientes. Este aire circula a través del equipo gracias a la acción de un ventilador de tiro forzado.

Circuito de humos o gases calientes

  • En el caso de precalentador de tubos, el aire circula por el exterior de los tubos y está dispuesto de manera perpendicular al circuito de aire. La circulación de los humos por el equipo se ayuda de la acción de un ventilador de tiro inducido o una chimenea.

¿Qué tipos de APH (air preheaters) - precalentadores de aire existen?

Estos precalentadores se pueden clasificar según el equipo principal al que dan servicio, y puede ser:

  • Precalentador de aire de combustión a calderas de fuego pirotubulares

Aquí el calor a recuperar se obtiene de los gases calientes a la salida de la caldera. Este calor se cede al aire de alimentación al quemador de la caldera, elevando su temperatura y aumentando el aprovechamiento del combustible utilizado y el rendimiento de la caldera. De esta manera se obtiene una disminución del consumo de combustible en la caldera y con ello las emisiones derivadas de su operación.

Precalentador de aire a quemadores de hornos de proceso o calentadores a fuego directo. En este caso el calor proviene de los gases calientes a la salida de la sección convectiva del horno, antes de la chimenea. Este calor se cede al aire de combustión que alimenta los quemadores del horno, que ve incrementada su temperatura, aumentando la eficiencia del combustible, reduciendo en consumo del mismo y las emisiones.

En función de la tecnología utilizada en el precalentador, estos se pueden dividir en:

  • Precalentadores de tubos de fundición

En este caso se utilizan tubos con aletas exteriores e interiores, fabricados en fundición gris. En este tipo de tubos, es necesario mantener la temperatura de pared del tubo al menos 10ºC por encima de la temperatura de condensación ácida de los gases calientes.

  • Precalentador de tubos de vidrio

En el caso de que la temperatura de entrada del aire sea demasiado baja, se utilizan precalentadores con tubos de vidrio de borosilicato, que permiten elevar la temperatura del aire, para después introducirlo en un precalentador de tubos de fundición.

  • Precalentadores de placas metálicas

Este tipo de precalentadores permiten trabajar con temperaturas en los gases calientes inferiores al punto de condensación ácida. Para ello, se trabaja con placas en materiales resistentes a la acción corrosiva de los ácidos presentes en la corriente de gases. De esta manera, se maximiza la recuperación de calor, y la eficiencia del combustible utilizado en el horno o caldera.

  • Precalentadores de tubos de matriz polimérica

Consta de haces de tubos en material polímero, que también permiten reducir la temperatura de gases calientes por debajo del punto de condensación ácida.

¿Cuáles son las ventajas de los APH (air preheaters) - precalentadores de aire?

Los beneficios de la ejecución de este tipo de proyectos de eficiencia energética mediante el uso de precalentadores de aire son los siguientes:

  • Aumento en la eficiencia del horno o la caldera a la que el precalentador está asociado.
  • Disminución del consumo de combustible en el horno o la caldera.
  • Reducción de las emisiones de CO2, directamente relacionado con un menor consumo de combustible.
  • Disminución de las emisiones de SO2. En el caso de los precalentadores que trabajan por debajo del punto de condensación ácida, este condensado sulfúrico en forma de gotas se conduce a un sistema neutralizador, eliminando prácticamente la totalidad de contenido de SO2 en la corriente de gases de salida.
  • Reducción de las emisiones de NOx. En este caso esta reducción sólo se puede conseguir con la inclusión de quemadores de bajo NOx. Esto es debido a que en el proceso de precalentamiento de aire, se obtienen temperaturas globales más altas, teniendo una mayor tendencia a generación de NOx de tipo térmico, por lo tanto, es necesario corregir este fenómeno mediante la inclusión de este tipo de quemadores.

En AITESA somos expertos en diseño de APH / precalentadores de aire.

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