La caldera Cochran fue comprada inicialmente por el grupo Thompson-Cochran como tecnología de caldera de paquete a Sudáfrica y se convirtió en un líder internacional en la fabricación de calderas después de unirse al grupo Rolls-Royce.
Se utilizó principalmente en barcos para producir vapor con un propósito diferente. Puede utilizar aceite / carbón o recuperación de calor del escape del motor diesel para producir vapor. Estas calderas también se conocían como calderas compuestas.
Definición de caldera Cochran
Es una caldera de tubo de fuego de eje de tambor vertical que tiene muchos tubos horizontales para aumentar el área de superficie de calentamiento. Se clasifica como caldera de tiro natural, circulación natural, baja presión, tiene mejor eficiencia que la caldera vertical simple. Con él se puede utilizar cualquier tipo de combustible como carbón o aceite.
Caldera Cochran Thermax
Es una caldera de tubo de fuego de eje de tambor vertical que tiene muchos tubos horizontales para aumentar el área de superficie de calentamiento. Se clasifica como caldera de tiro natural, circulación natural, baja presión. Tiene mejor eficiencia que la caldera vertical simple. Requiere una superficie mínima de suelo. Dentro de esta caldera se pueden utilizar diferentes tipos de combustible, como carbón y aceite.
Construcción y trabajo de calderas Cochran
Una Caldera Cochran consta de las siguientes partes:
1. Concha:
Es el cuerpo principal de la caldera que cierra tanto el vapor como el agua.
2. Rejilla de la caldera
Es parte de la caldera donde se almacena el combustible sólido y está diseñado para que el aire circule fácilmente y elimine las cenizas.
3. Cámara de combustión de la caldera
Parte de la caldera donde se quema combustible para producir gases de combustión a alta temperatura. La superficie interior está revestida con ladrillos refractarios para evitar el sobrecalentamiento del cuerpo de la caldera.
4. Tubos de fuego
Estos son tubos horizontales conectados en un manojo cuyo extremo está unido al horno y el otro a la chimenea para aumentar el área de contacto de la superficie de calentamiento.
5. Agujero de fuego
Se utiliza un pequeño orificio en la parte inferior de la cámara de combustión para colocar el combustible en la caldera.
6. Caja de fuego (horno)
El mediador entre los tubos de fuego y la cámara de combustión se conoce como caja de fuego.
7. Chimenea
Es un tubo de escape por el que se liberan los gases de combustión a la atmósfera.
8. Agujero de hombre
Una boca de inspección es una pequeña abertura para el mantenimiento y la inspección de la parte interior de la caldera.
9. Revestimiento de ladrillo refractario
es un tipico tipo de aislamiento hecho de arcilla y provisto en el interior de la caldera Cochran para reducir la transferencia de calor por convección a la superficie exterior.
10. Pozo de ceniza
Las cenizas se almacenan en Ash Pit, que se encuentra debajo de la rejilla.
11. Puerta de la caja de humo
Da acceso al depósito de humo limpio de Smoke Box.
12. Tubo anti cebado
Se utiliza para evitar que las gotas de agua se lleven con el vapor.
13. corona
Es el lugar donde tiene lugar la quema de combustible dentro de la caldera.
14. Manómetro
Se utiliza para medir la presión del vapor.
15. Válvula de seguridad de la caldera
Es un accesorio de seguridad montado en la caldera para liberar vapor extra cuando la presión dentro de la caldera excede el límite de seguridad.
16. Indicador de nivel de agua
Es un dispositivo de seguridad y se utiliza para inspeccionar el nivel de agua dentro de la caldera y evitar el funcionamiento de la caldera a un nivel bajo de agua.
17. Indicador de nivel de agua
Para verificar el nivel de agua dentro de la caldera, se coloca un medidor de tubo de vidrio en la superficie exterior de la caldera que se conoce como medidor de nivel de agua.
18. Enchufe fusible
Un montaje de seguridad en la caldera para evitar cualquier daño por sobrecalentamiento de la caldera. Cuando la temperatura del agua de la caldera excede la zona segura, el tapón fusible se derretirá y el agua fluirá hacia el horno de la caldera y extinguirá el fuego.
19. Válvula de parada
Es un dispositivo de seguridad montado en el cuerpo de la caldera para detener el flujo de vapor hacia la línea principal. Es una válvula normalmente cerrada.
Funcionamiento de la caldera Cochran
El principio de funcionamiento de Cochran Boiler es similar al de una caldera de tubo de fuego vertical. En la parrilla, el combustible se suministra a través del orificio del fuego. El combustible se quema y los gases calientes que se forman se utilizan para transferir calor al agua a través del tubo de fuego. El agua gana energía térmica y se convierte en vapor.
Caldera vertical Cochran
Una caldera vertical se clasifica como tiro natural, circulación natural, caldera de baja presión.
Es una caldera multitubular que da como resultado una mayor superficie de transferencia de calor.
Generalmente se utiliza para generar vapor para maquinaria pequeña. Estas calderas se utilizan especialmente en barcos como calderas auxiliares.
Aplicación de la caldera Cochran
La caldera Cochran se utiliza en:
- Industria de papel y celulosa.
- Planta de procesamiento químico.
- Unidades de refinación.
- Varias industrias de aplicación de procesos.
Diagrama de caldera Cochran
La caldera Cochran es qué tipo de caldera
Es una forma mejorada de caldera vertical simple donde el área de superficie de calentamiento aumenta mediante el uso de tubos de fuego multitubulares.
Especificación de la caldera Cochran
A continuación se muestran las especificaciones de la caldera Cochran
- Capacidad de vapor: 3500 kg / hr
- Presión de trabajo: 6.5 - 7 bar (presión nominal 15 bar)
- Superficie de calefacción: 120 m2
- Altura: m 5.79
- Diámetro de la carcasa: 2.75 m
- Diámetro del tubo: 6 cm
- Eficiencia: 70 a 75%
Funcionamiento de la caldera Cochran
El principio de funcionamiento de Cochran Boiler es similar al de una caldera de tubo de fuego. Los diferentes tipos de combustible, como carbón o aceite, se transfieren a la rejilla de la caldera a través del orificio del fuego. El combustible se enciende a través del orificio de incendio en la caldera y el flujo natural de aire se lleva a cabo en la cámara de combustión desde la atmósfera.
Los gases de combustión a alta temperatura que se forman durante la combustión del combustible proporcionado fluyen a través del grupo de tubos de combustión horizontales. El calor se transmite desde el tubo de fuego (en el interior fluye gas de combustión de alta temperatura) al agua. La entalpía del agua aumenta se produce la formación de vapor. El gas de escape se libera a la atmósfera.
Caldera de tubo de fuego Cochran
Es un tipo de caldera en la que los gases de combustión fluyen dentro del tubo de fuego y el agua está rodeada por estos tubos. La transferencia de calor por convección tiene lugar desde el gas caliente dentro del tubo al agua circundante para convertirlo en vapor.
Caldera de vapor Cochran
Con una alta eficiencia y un consumo reducido de combustible, los economizadores Cochran son rentables y se utilizan como recuperación de calor residual para generar vapor.
Accesorios acoplados a la caldera Cochran
Accesorios de la caldera Cochran
1. Indicador de nivel de agua
Indica el nivel del agua en el interior de la caldera lo que nos ayuda a mantener el nivel del agua entre alto y bajo.
2. Manómetro
La presión del vapor dentro de la caldera se mide con la ayuda de un instrumento conocido como manómetro.
3. Válvula de seguridad
Una válvula de liberación rápida, montada en el cuerpo de la caldera para proteger la caldera de estallar debido a una presión excesiva, se conoce como válvula de seguridad.
Cuando la presión interna alcanza el valor establecido de la válvula de seguridad, se abre automáticamente y se libera el vapor de alta presión.
4. Válvula de cierre
La función principal de una válvula de cierre es detener el funcionamiento de la caldera cuando sea necesario y también controlar el flujo dentro de la caldera.
5. Válvula de purga
Se utiliza para eliminar sedimentos y depósitos de sarro en el fondo del tambor de la caldera mientras está en funcionamiento y también se utiliza para vaciar la caldera para su limpieza o inspección.
- Válvula de retención de alimentación montada en la caldera.
El flujo de agua desde el chulo de alimentación hasta la caldera se controla mediante la válvula de retención de alimentación
7. Enchufe fusible
Se utiliza para cortar el fuego de la caldera en el horno, cuando el nivel de agua está por debajo de la zona segura para evitar daños a la caldera.
Principales ventajas de la caldera Cochran
Las principales ventajas de Cochran Boiler se enumeran a continuación
- Menor costo de instalación inicial.
- El requisito de superficie de suelo es menor.
- Fácil de manejar y operar.
- Se pueden utilizar diferentes tipos de combustible.
- Es portátil y manejable.
Clasificación de la caldera Cochran
La caldera Cochran se puede clasificar según diferentes criterios como caldera vertical, multitubo, tubo de fuego, caldera interna y caldera de circulación natural.
Ventajas y desventajas de la caldera Cochran.
Ventajas de la caldera Cochran
- El costo de instalación inicial es menor.
- Requiere menos área de piso.
- Fácil de manejar y operar.
- Se pueden utilizar diferentes tipos de combustible.
Desventajas
- La tasa de generación de vapor es baja.
- La realización de trabajos de mantenimiento e inspección es difícil.
- Está disponible un rango de presión limitado.
- Se requiere un área grande para la instalación debido a su diseño vertical.
Capacidad de la caldera Cochran
La capacidad de la caldera se define como la tasa de producción de vapor en condiciones de combustión completa y generalmente se expresa en peso. La capacidad de la caldera Cochran está en el rango de 500 kg / sa 16 bar.
Diseño de calderas Cochran
El cuerpo cilíndrico principal de la caldera, que contiene agua y vapor en la casa, se conoce como carcasa de una caldera. La parte superior de la caldera tiene una estructura semiesférica en forma de cúpula para proporcionar espacio para el vapor generado. Esta forma se proporciona para tener una mayor relación área / volumen. Tiene una estructura compacta y ocupa menos área de piso. Se utiliza principalmente para requisitos de baja capacidad.
Dimensiones de la caldera Cochran
- Diámetro de la carcasa: 2.75 m
- Altura de la caldera: 5.79 m
- intercambiador de calor diámetro del tubo: 6 cm
- Superficie de calentamiento 120 m2
Economizador de caldera Cochran
Se puede utilizar un economizador para reducir el consumo de combustible hasta en un 6%. Utiliza el calor residual del motor principal del barco para generar vapor.
Caldera Cochran horizontal
Se utiliza principalmente en locomotoras y es una caldera tubular multitubular de combustión interna con circulación natural. Está diseñado para satisfacer las demandas de fluctuación repentina del vapor.
Mantenimiento de calderas Cochran
A continuación se muestra la lista de algunas actividades de mantenimiento de rutina realizadas en la caldera:
- Análisis y tratamiento de la calidad del agua mediante el uso de productos químicos.
- Limpieza química del depósito de hollín en el economizador utilizando aire a alta presión.
- Purga regular para reducir los depósitos de cal.
- Mantener registros de pruebas e inspecciones.
- Inspección visual general.
- Lubricación de componentes.
- Inspección diaria del estado del motor.
- Limpieza de filtros e inspección de conjuntos piloto y quemador.
- Inspección periódica del estado de las juntas de la línea de vapor y reemplazo de juntas dañadas.
- Importante para mantener el nivel de agua requerido dentro del tambor de la caldera.
Proceso de fabricación de calderas Cochran
Se utiliza una máquina de corte por plasma de control numérico para cortar una placa plana. Esta placa plana se enrolla para el diámetro requerido con la ayuda de presión hidráulica. La soldadura por arco sumergido longitudinal se realiza para una unión sin costuras.
La inspección y el aseguramiento de la calidad se llevan a cabo durante todo el proceso de fabricación. La tecnología de rayos X se utiliza para inspeccionar soldaduras críticas. Para una alineación precisa de los orificios del tubo, se utiliza el fresado CNC.
Los tubos se sueldan manualmente en alineación con los orificios del tubo. El horno, la cámara de combustión y la carcasa del tubo frontal están instalados en el cuerpo de la caldera.
La prueba de presión se realiza mediante un método no destructivo.
Repuestos para calderas Cochran
- Cáscara
- Rejilla
- Cámara de combustión
- Tubos de fuego
- Hoyo de fuego
- Horno
- Chimney
- Revestimiento de ladrillo refractario
- Agujero de hombre
- Tubo de humos
Principio de la caldera Cochran
La transferencia de calor por convección tiene lugar desde los gases de combustión al agua mediante los tubos de fuego para formar vapor.
Caldera de calor residual Cochran
Es una caldera que produce vapor utilizando el calor residual de los gases de escape de la unidad principal de propulsión de un barco o bien utiliza combustible en el puerto. También se conoce como caldera de recuperación de calor residual.
Caldera de tubo de agua Cochran
Es una caldera de tubo de agua en la que hay agua en el tubo y gases de combustión a alta temperatura en los alrededores del tubo para producir vapor.
Diferencia entre la caldera Cochran y Babcock
Una caldera Cochran es una caldera de tubo de fuego vertical en la que los gases de combustión fluyen a través del tubo de fuego. La energía térmica se transfiere principalmente en forma de convección desde el tubo de fuego caliente al agua circundante para generar vapor.
La caldera Babcock es una caldera de tubo de agua en la que el agua fluye dentro del tubo, rodeada de gas de combustión caliente. La energía térmica se transfiere principalmente en forma de convección de los gases calientes al agua dentro del tubo para generar vapor. Este tipo de caldera se utiliza para producir vapor a alta presión.
Diferencia entre la caldera Cochran y la caldera Babcock & Wilcox
Una caldera Cochran es una caldera de tubo de fuego vertical en la que los gases de combustión fluyen a través del tubo de fuego. El calor se transfiere del tubo de fuego caliente al agua que lo rodea para generar vapor.
Caldera Babcock & Wilcox es una caldera acuotubular en la que el agua fluye por el interior del tubo, rodeada de gases de combustión calientes. El calor se convección del tubo al agua para aumentar la entalpía del agua y convertirla en vapor. El vapor a alta presión es producido por esta caldera. Tiene un tambor longitudinal y un tubo inclinado horizontal para generar vapor a alta presión. El ángulo de inclinación de los tubos es de unos 15° o más con la horizontal.
Diferencia entre la caldera Cochran y la caldera Lancashire
La caldera Cochran es una caldera de tubo de fuego vertical en la que los gases de combustión fluyen a través de varios tubos de fuego. Se utiliza para generar vapor a baja presión y tiene un horno ubicado en el interior.
Lancashire se define como una caldera de combustión interna de tipo tubo de fuego horizontal. La longitud de la caldera de Lancashire es de aproximadamente 7 a 9 metros y el diámetro está en el rango de 2 a 3 metros.
La definición de la eficiencia de la caldera Cochran.
La eficiencia de la caldera Cochran se define como la relación entre el calor realmente requerido para producir vapor en cierto lapso de tiempo y el calor liberado en el horno durante el período de tiempo dado.
Dónde,
m1 = es la masa de agua
hf = entalpía específica de agua en la curva de líquido saturado
h1 = entalpía específica de agua en la región subfría
x = fracción de sequedad
hfg = diferencia de entalpías entre vapor saturado y líquido saturado Curva a presión constante.
C = capacidad calorífica del agua
Historia de la caldera Cochran
La caldera Cochran fue comprada inicialmente por el grupo Thompson-Cochran como tecnología de caldera de paquete a Sudáfrica y se convirtió en un líder internacional en la fabricación de calderas después de unirse al grupo Rolls-Royce.
Se utilizó principalmente en barcos para producir vapor con un propósito diferente. Puede utilizar aceite / carbón o recuperación de calor del escape del motor diesel para producir vapor. Estas calderas también se conocían como calderas compuestas.
Las siguientes son las limitaciones de la caldera Cochran
- La tasa de generación de vapor es baja.
- La capacidad de manejo de presión es limitada.
- No apto para altas tasas de generación de vapor.
- Debido a su tamaño compacto, es difícil de inspeccionar y mantener.
Problema 1: Suministro de agua de alimentación por hora 690 kg a 28 ℃, vapor producido 0.97 seco a 8 bar, carbón quemado por hora 91 kg de valor calorífico 27,200 kJ / kg, cenizas y carbón no quemado recogido debajo de las barras de fuego 7.5 kg / hora de poder calorífico 2760 kJ / kg, masa de gases de combustión por kg de carbón quemado 17.3 kg, temperatura de los gases de combustión 325 ℃, temperatura ambiente 17 ℃ y el calor específico de los gases de combustión 1.026 kJ / kg K.
Encuentre
1. La eficiencia de la caldera
2. El porcentaje de calor arrastrado por los gases de combustión.
3. El porcentaje de pérdida de calor en las cenizas.
4. El porcentaje de pérdida de calor no contabilizado
5. Explique qué pudo haber sucedido realmente con el calor incluido en pérdidas no contabilizadas.
Solución:
Calor suministrado a la caldera por hora = masa de combustible por hora x valor calorífico del combustible
= 91 x 27,200 kJ / hora
= 24,75,200 kJ / hora
A 8 bar,
Entalpía del agua en la curva de líquido saturado (hf) = 721.1 kJ / kg (Datos de la tabla de vapor)
Entalpía del vapor en la curva de vapor saturado (hg) = 2769.1 kJ / kg
Latente calor de vaporización (hgf) = hg – hf
= 2769.1 - 721.1 kJ / kg
= 2048 kJ / kg
Entalpía del vapor húmedo = {hf + (X * hfg)}
Donde, X = factor de sequedad
Entalpía del vapor húmedo = {721.1 + (0.97 * 2048)}
= 2707.67 kJ / kg
Entalpía del agua de alimentación a 28 ℃ = C x T
Dónde,
C = capacidad calorífica del agua
T = Temperatura del agua en ℃
Entalpía del agua de alimentación a 28 ℃ = 28 x 4.187
= 117.24 kJ / kg
Calor utilizado en la producción de vapor por hora
= masa de vapor producida por hora (m) x diferencia de entalpía del vapor húmedo y el agua de alimentación.
= 690 * (2707.67 - 117.24) = 1787396 kJ / kg
1. Eficiencia de la caldera: Relación entre el calor utilizado en la formación de vapor por hora y el calor suministrado a la caldera por hora.
= 1787396 / 2475200
= 0.7221 bar
= 72.21% de eficiencia
2. El porcentaje de calor arrastrado por los gases de combustión = mg x Kp (tg - tf)
Dónde,
mg = es la masa de los gases de combustión = 17.3 kg / kg de carbón quemado,
Kp = calor específico de los gases de combustión = 1.026 kJ / kg K
tg = temperatura de los gases de combustión = 325 ℃
tf = temperatura ambiente = 17 ℃
Energía calorífica total arrastrada por los gases de combustión
= 17.3 x 1.026 (325 - 17)
= 5467 kJ / kg de carbón.
Porcentaje de calor arrastrado por los gases de combustión por kg de carbón quemado
= (5467/27200) x 100
= 20.1%
3. El porcentaje de pérdida de calor en cenizas es la relación entre el poder calorífico de las cenizas en kJ / h y el calor suministrado a la caldera en kJ / h.
= {(7.5 x 2760) / 2475200} x 100
= 0.836%
4. El porcentaje de pérdida de calor no contabilizado se calcula mediante
= 100 - (72.21 + 20.1 + 0.836)
= 6.854%
5. El calor incluido en pérdidas no contabilizadas es el debido a la radiación, combustibles que no se queman completamente, pérdida de calor con cenizas calientes, etc.
FAQ / NOTAS BREVES
Pregunta 1: ¿Dónde se usa la caldera Cochran?
Respuesta: La caldera Cochran se utiliza en el siguiente sector:
- Industrias del papel
- Industrias de refinación
- Industrias químicas
- Diferentes aplicaciones de procesos
Pregunta 2: ¿Cuáles son los tres tipos principales de calderas?
Respuesta: Tres tipos diferentes de caldera son caldera combinada, caldera de calor (regular), caldera del sistema.
- La caldera combinada
La caldera tiene una sola unidad y se utiliza para proporcionar agua caliente para uso doméstico en el hogar.
- Caldera de solo calor (normal)
Se adjunta un cilindro de agua caliente.
- Caldera del sistema
Una caldera de sistema es en su mayoría similar a la caldera combinada excepto en la producción de agua caliente. Se le adjunta un cilindro de agua caliente de acero.
Pregunta 3: ¿Cuál es el área de la superficie de calentamiento de una caldera Cochran?
Respuesta: Con una eficiencia de alrededor del 70 - 75 por ciento, el área de superficie de calefacción de la caldera Cochran es de 120 m2. El funcionamiento de esta caldera es de 7 bar y está clasificado para 15 bar.
Que 4: ¿Cuáles son las Unidades de consumo de vapor específicas de ruptura?
A. kg / kW-hr B. kJ / kg-K
C. kJ / kg D. kg / kW
Respuesta: A
Que 5: La máxima pérdida de energía térmica en una caldera se debe a
A. Gases de combustión B. Contenido de cenizas
C. Pérdidas por radiación D. Combustión incompleta
Respuesta: A
Que 6: ¿Qué instrumento se utiliza para medir la temperatura de los gases de combustión con mayor precisión?
A. Termómetro B. Termopar
C. Pirómetro D. Puente de piedra de trigo
Respuesta: C
Que 7: La caldera Cochran es un tipo de
A. Una caldera de tubo de fuego horizontal
B. Una caldera de tubo de fuego vertical
C.Una caldera de tubo de agua horizontal
D. Una caldera de tubo de agua vertical
Respuesta: D
Que 8: Orientación de los tubos de agua en una caldera vertical simple son
A. Horizontales
B. Inclinado
C verticales
D. Todas las anteriores.
Resp .: B
Que 9: La relación entre el diámetro de los conductos de humos internos de una caldera Lancashire y el diámetro de su carcasa es
A. Un cuarto
B. Un tercio
C. Dos quintos
D. la mitad
Respuesta: C
Que 10: El proceso de calentar vapor seco a presión constante, por encima de la temperatura de saturación se conoce como
A. Isentrópico
B. Supercalentamiento
C. Subenfriamiento
D. Isotermo
Resp .: B
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