NATHALIA CASAS HAROLD GUAVITA  YOHEN CUELLARGERMÁN CABRERA
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La herramienta tiene tres funciones principales:1.   Sirve para evaluar el desempeño de equipos de generación     de calor...
INICIAR EL PROGRAMA Seleccionar una de las dos    opciones del tipo desistema de calentamiento a     usar: fuel fired ó   ...
Seleccionar las unidades    a utilizar unidades inglesas o unidades del  sistema internacional. Después aparecerá la venta...
Esta      sección     incluye    variasherramientas o calculadoras quepueden ser utilizadas para evaluar- la mejora de la ...
Los cálculos para la conversión de los valores de lasnecesidades de energía cuando la fuente de calor secambia de fuego de...
Cálculo del calor disponible(una indicación de la eficienciatérmica) para los hornos de fuely ahorros de energía previstos...
Cálculo de los caudalesde los gases de usocomún a partir de datosde un medidor de flujotipo orificio y cálculosde entrada ...
En esta pestaña se proporcionarinformación general sobre la plantacomo- la descripción,- el producto final,- segmento de l...
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En esta pestaña se proporcionainformación        acerca    de   loscombustibles como- el valor de calentamiento delcombust...
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El informe Resumen de la planta incluye- una tabla de la energía utilizada,- costo estimado de operación de los hornos dee...
El informe de resumen del hornopresenta- esquemática de la pérdida decalor- el uso del horno de distribuciónseleccionada.E...
• Seleccione una planta de la listadesplegable. Todos los hornos de la plantaseleccionada se mostrará en una lista con elp...
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• Seleccione una o varias plantas de la listapara que la información se va a exportar.• Haga clic en "Aceptar" para contin...
En esta sección se ofrece laposibilidad de importar e integrartoda la información       de otraplanta en        la base de...
Evaluación de la eficiencia de energía en el proceso deevaluación de calefacción y herramienta de estudio(PHAST) y análisi...
   La industria siderúrgica es una de las industrias de    mayor intensidad energética, lo que contribuye    gases de efe...
Proceso de producción de un horno de arcoeléctrico (EAF) de acero que hace la operación, unaadaptación de Gerdau Ameristeel
   Se encontraron dos zonas de alta eficiencia    energética:    ◦ La recuperación de calor residual de palanquillas de  ...
   En la herramienta PHAST se debe para este estudio    se debe considerar:    ◦ el calor absorbido por el agua de enfria...
   La tasa y el monto de las pérdidas de calor en cada    categoría puede ser analizada mediante la introducción    de la...
   Se siguieron los siguientes pasos    ◦ Paso 1: Medición de datos estructurales para calentar      hornos incluyendo su...
   Los datos recogidos incluían:    ◦ la temperatura del gas de combustión,    ◦ la temperatura del gas residual,    ◦ la...
◦ Paso 3: Cálculo de la eficiencia energética y las pérdidas de  energía en PHAST la producción total, la producción de lo...
Las pérdidas de energía en elhorno a calentar GAM durante85 ton / h de producción y alralentí.
   El calor residual del horno de recalentamiento puede ser    reutilizado para el precalentamiento    palanquillas, entr...
   El fin de carga en el horno de recalentamiento es un    área de 100% de apertura establecidas. Esta    apertura genera...
   El extremo de descarga tiene una puerta por donde    se retiran las palanquillas de la caldera cada diez    segundos, ...
   En el horno de recalentamiento de presión de proceso y    control de la temperatura tener efectos significativos en   ...
   Mantener el funcionamiento del horno en su capacidad    máxima puede maximizar la energía utilizada por    unidad de p...
   Para el precalentamiento de palanquillas de calor residual a    315 C se necesitan 1,48 h, y el resultado en aproximad...
   La eficiencia global del horno de recalentamiento es de un    60%, según PHAST en plena producción.   Las pérdidas de...
   http://www1.eere.energy.gov/industry/bestpractic    es/software_phast.html   Minxing Si, Shirley Thompsona, Kurtis Ca...
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Process heating assessment and survey tool final

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PHAST.
Curso Diseño Ambiental de Procesos Universidad Nacional de Colombia
Presentacion desarrollada por Nathalia Casas - Harol Guavita - Yohen Cuellar - German Cabrera.

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Process heating assessment and survey tool final

  1. 1. NATHALIA CASAS HAROLD GUAVITA YOHEN CUELLARGERMÁN CABRERA
  2. 2. • Esta herramienta introduce métodos para mejorar la eficiencia térmica de los equipos de calefacción.• También ayuda a los usuarios del estudio industrial de equipos de proceso de calentamiento que consumen combustible, vapor o electricidad, e identifica la mayoría de los equipos de alto consumo energético.
  3. 3. La herramienta tiene tres funciones principales:1. Sirve para evaluar el desempeño de equipos de generación de calor en la industria.2. Se puede usar para efectuar balances de energía para identificar las partes del procesos en donde se requiere mayor energía.3. Además se pueden evaluar diferentes condiciones de operación, se pueden evaluar “what if” escenarios para reducir los consumos de energía.
  4. 4. INICIAR EL PROGRAMA Seleccionar una de las dos opciones del tipo desistema de calentamiento a usar: fuel fired ó electrotecnia.
  5. 5. Seleccionar las unidades a utilizar unidades inglesas o unidades del sistema internacional. Después aparecerá la ventana principal conlas seis secciones de la aplicación.
  6. 6. Esta sección incluye variasherramientas o calculadoras quepueden ser utilizadas para evaluar- la mejora de la eficiencia,- la reducción en el uso decombustible,- los cálculos de flujo de los gases deuso general con una disposición parael cálculo de la entrada de calor degases de combustible que quemanlos equipos de calefacción proceso(hornos, etc.)
  7. 7. Los cálculos para la conversión de los valores de lasnecesidades de energía cuando la fuente de calor secambia de fuego de combustible (Btu / hr o kJ / hr) a laenergía eléctrica (kW), o viceversa.• Introduzca la eficiencia del horno (en términos deporcentaje) para los equipos de fuel (60% en el ejemplo)• Introduzca la eficiencia del horno (en términos deporcentaje) para el sistema de calefacción eléctrica (90% enel ejemplo)• Introducir la entrada de calor para equipos de fuel (10millones de Btu / hr en el ejemplo)• Equivalente a la Potencia Eléctrica (1,953.32 kW en elejemplo) se calcula y se muestra en el cuadro de texto encolor
  8. 8. Cálculo del calor disponible(una indicación de la eficienciatérmica) para los hornos de fuely ahorros de energía previstoscuando el oxígeno en lacombustión, el "aire", se cambiade nivel (21%) a un valorsuperior.
  9. 9. Cálculo de los caudalesde los gases de usocomún a partir de datosde un medidor de flujotipo orificio y cálculosde entrada de calorcuando el gas es uncombustible (es decir,gas natural, gaspropano).
  10. 10. En esta pestaña se proporcionarinformación general sobre la plantacomo- la descripción,- el producto final,- segmento de la industria,- de divisas y su tasa de conversión adólares,- fecha de inicio- información de contacto.
  11. 11. • Escriba "Nombre de la empresa*"• Seleccione "Moneda*" de la listadesplegable• Introducir / modificar "Tasa deConversión*" de la moneda• Entre otros datos como la descripción,productos, dirección, información decontacto, etc.*Datos obligatorios para continuar
  12. 12. En esta pestaña se proporcionainformación acerca de loscombustibles como- el valor de calentamiento delcombustible- el costo del mismo.Para cualquier instalación nueva, laaplicación cuenta con tres fuentes deenergía- electricidad, gas natural y vaporTambién con su poder calorífico y loscostos estándar en la monedaseleccionada como valores pordefecto.
  13. 13. El usuario en esta pestañapuede ver una lista detodos equipos decalentamientopreviamente ingresadospara el análisis.
  14. 14. Si usted ya ingreso una planta aparecerá una lista de las hornos con los respectivos datos ingresados los cuales se pueden ver o modificar haciendo doble clic sobre el horno. Cuando se ingresa una nueva planta no aparece ningún horno , para lo cual se deben ingresar con sus respectivos datos de operación.Cuando no hay hornos se adiciona unnuevo horno el cual se le debe suministrarlos datos de operación (horas de operaciónlas cuales se pueden ingresar las horas olas asignadas por defecto ) y tipos decombustible .
  15. 15. Después de ingresar el horno, se pasa alas zonas de calentamiento en las cualesse puede elegir que tipo de combustiblea usar , su consumo y demáspropiedades del medio de generaciónde calentamiento.
  16. 16. Equipos auxiliaresEn esta pestaña se puede introducirinformación acerca de equipos auxiliares dela planta.Equipos principales incluyen: compresores,ventiladores, bombas de vacío y otrosmotores eléctricos utilizados para el manejode materiales / procesamiento.Esta información se utiliza para calcular laenergía utilizada por los equipos auxiliares relacionados con el horno.
  17. 17. En esta sección se utiliza para analizar laenergía utilizada en varias partes de lacaldera en condiciones de funcionamientodada.Las áreas de uso incluyen tarifas deenergía o de carga, accesorios, bandejas,etc., paredes, pérdidas de agua derefrigeración, las pérdidas a través de lasaberturas y las partes expuestas del calory los productos de combustión.Permite al usuario identificar lasprincipales áreas donde la energía seconsume y para estudiar el efecto de loscambios en las condiciones defuncionamiento, que afectan el consumode energía en un horno.
  18. 18. Los hornos que no han sido analizados su nombreaparece en azul y en negro los que se han analizado.Para realizar un análisis y balance de calor de unhorno se siguen los siguientes pasos:• Seleccione la planta de la lista desplegable.• Seleccione el horno de la lista desplegable.• Haga clic en "Aceptar" para analizar el hornoseleccionado.Una nueva pantalla se abrirá son la informaciónsobre los diferentes tipos de uso de la energía (delproducto) y las pérdidas para el horno • Haga clic en "Cerrar" para salir sin el análisis decualquier horno y volver a la pantalla principal.
  19. 19. Hay nueve fichas que representan pérdidascomúnmente encontrados en un horno. Las pantallas estándiseñadas para su uso en hornos de fuel, pero también puedeser utilizado para calefacción eléctrica. 1. Cargue el material de carga 2. Accesorios, bandejas, cestas, etc. pérdidas 3. Las pérdidas atmosféricas. 4. Perdidas por agua de enfriamiento. 5. Las pérdidas por las paredes. 6. Las pérdidas de apertura . 7. Otras pérdidas 8. Las pérdidas de gas de combustión / eficiencia del sistema de calefacción 9. almacenamiento de calor
  20. 20. El informe Resumen de la planta incluye- una tabla de la energía utilizada,- costo estimado de operación de los hornos deencuesta y su comparación.El informe de análisis de horno incluye- una tabla de la energía utilizada en varias partesdel horno analizado,- su importancia relativa en términos deporcentaje del total de energía utilizada- el efecto de los cambios en los parámetrosoperativos clave de la energía utilizada para elhorno.
  21. 21. El informe de resumen del hornopresenta- esquemática de la pérdida decalor- el uso del horno de distribuciónseleccionada.El informe presenta los datos deentrada todos los datos que hansido dados como entrada para laplanta seleccionada.
  22. 22. • Seleccione una planta de la listadesplegable. Todos los hornos de la plantaseleccionada se mostrará en una lista con elporcentaje del costo total de la planta.• Seleccione una opción de los informes• Seleccione el horno de la lista que aparece.• Para la opción de resumen de planta, elusuario puede seleccionar cualquier númerode hornos que se requieren para el análisis.• Para el análisis del horno o la opciónResumen del horno, el usuario puedeseleccionar cualquier horno para un análisisdetallado .
  23. 23. .• Para la entrada de datos de opción, elusuario no tendrá la opción deseleccionar los hornos y el informe segenera para todos los hornos de la planta.• Haga clic en "Mostrar informe" paragenerar un informe de pre-formato conlos datos reales y los cálculos congráficos / imágenes• Haga clic en "Cerrar" para regresar a lapantalla principal sin mostrar el informecomún.
  24. 24. • Seleccione una o varias plantas de la listapara que la información se va a exportar.• Haga clic en "Aceptar" para continuar. Estoabrirá una nueva interfaz de usuario• Seleccionar la ubicación en el menúdesplegable en la que desea guardar /almacenar el archivo exportado. De unnombre al archivo.• Haga clic en "Guardar" para llevar a cabotodo el proceso de exportación de la base dedatos de plantas seleccionadas.
  25. 25. En esta sección se ofrece laposibilidad de importar e integrartoda la información de otraplanta en la base de datosexistente de PHAST.Aquí el usuario puede seleccionarel archivo de Microsoft Accessde aplicaciones (Phast.mdb oarchivo con un nombre enviadopor otro usuario) recibido de laotra planta .
  26. 26. Evaluación de la eficiencia de energía en el proceso deevaluación de calefacción y herramienta de estudio(PHAST) y análisis de viabilidad de la recuperacióndel calor residual en el horno de recalentamiento enuna empresa siderúrgica
  27. 27.  La industria siderúrgica es una de las industrias de mayor intensidad energética, lo que contribuye gases de efecto invernadero (GEI). Esta investigación analizo la viabilidad de la recuperación del calor residual y se evalúa la eficiencia energética en una empresa de acero, Gerdau Ameristeel en Selkirk, Manitoba.
  28. 28. Proceso de producción de un horno de arcoeléctrico (EAF) de acero que hace la operación, unaadaptación de Gerdau Ameristeel
  29. 29.  Se encontraron dos zonas de alta eficiencia energética: ◦ La recuperación de calor residual de palanquillas de precalentamiento ◦ Evaluar la eficiencia de energía en el horno de recalentamiento  Este estudio se centra en el precalentamiento palanquillas a 315 C (600 F), utilizando los gases de combustión capturados en el horno de recalentamiento.
  30. 30.  En la herramienta PHAST se debe para este estudio se debe considerar: ◦ el calor absorbido por el agua de enfriamiento, ◦ la transmisión de calor a través de la pared, chimenea y el techo, ◦ la radiación de calor a través de las áreas de apertura (finales de carga y descarga final), ◦ las pérdidas de calor por gases de combustión y la infiltración de la atmósfera, ◦ las pérdidas de la atmósfera por fugas de aire en el horno.
  31. 31.  La tasa y el monto de las pérdidas de calor en cada categoría puede ser analizada mediante la introducción de la los siguientes factores: ◦ Las pérdidas de agua: el caudal de agua, la diferencia de temperatura entre agua dentro y fuera, etc, ◦ Muro, hogar y las pérdidas de techo: área fuera del horno, el espesor y las propiedades térmicas de los materiales refractarios y aislamiento, la superficie temperatura, etc ◦ Apertura de las pérdidas: la zona de apertura y de la temperatura interior del horno. ◦ pérdidas de gas de combustión: la temperatura del gas de combustión, la temperatura del aire de combustión y el oxígeno en los gases de combustión. ◦ Las pérdidas Ambiente: diferencia de temperatura entre dentro y fuera ambiente y el caudal atmósfera.
  32. 32.  Se siguieron los siguientes pasos ◦ Paso 1: Medición de datos estructurales para calentar hornos incluyendo su dimensiones, información de la capa, las áreas de apertura y la información de la pared. ◦ Paso 2: los datos recogidos de producción para las fechas de  09 de abril 2010 (07:00-16:00),  13 de junio de 2010 (20:15-23:50)  27 de julio 2010 (02:30-07:00),
  33. 33.  Los datos recogidos incluían: ◦ la temperatura del gas de combustión, ◦ la temperatura del gas residual, ◦ la temperatura del horno, ◦ la temperatura del agua , ◦ la temperatura de descarga, ◦ la temperatura interior ◦ el ciclo de apertura y el tiempo de los fines de carga y descarga en plena producción (85 ton / h), ◦ la producción parcial (65 ton / h) y marcha en vacío (0 ton / h).
  34. 34. ◦ Paso 3: Cálculo de la eficiencia energética y las pérdidas de energía en PHAST la producción total, la producción de los datos parciales y al ralentí.◦ Paso 4: la transferencia de calor determinada por el método de resistencia interna despreciable para determinar el tiempo de calentamiento palanquilla (desde temperatura ambiente hasta 315C) en la caja de precalentamiento.
  35. 35. Las pérdidas de energía en elhorno a calentar GAM durante85 ton / h de producción y alralentí.
  36. 36.  El calor residual del horno de recalentamiento puede ser reutilizado para el precalentamiento palanquillas, entrada de agua, etc, por lo que la eficiencia energética se puede calcular por medio de PHAST. El calor necesario (kJ / h) en el horno de recalentamiento se reducirá en un 23,6% y la intensidad energética (kJ / kg) se reducirá en 278.12 kJ / kg. Precalentamiento de palanquilla a 315 ◦ C ahorrará $ 215,086.12 al año. Con un período de retorno de 3,03 años.
  37. 37.  El fin de carga en el horno de recalentamiento es un área de 100% de apertura establecidas. Esta apertura genera fugas en el horno, el cual debe ser calentado antes de salir a través del sistema de combustión, gastando energía. Las pérdidas de la apertura provocó una pérdida de 396.768 kJ /h de energía, que representan el 14,5% y el 2,1% de pérdida de energía durante la producción total y al ralentí, respectivamente.
  38. 38.  El extremo de descarga tiene una puerta por donde se retiran las palanquillas de la caldera cada diez segundos, por lo que este ciclo de apertura es variable. Se propone una actualización del final de carga, un extremo de abertura variable similar al extremo de descarga PHAST estima que con esta actualización se reducen el 83% de las pérdidas. El proyecto de mejora ahorra 46.463 dólares de energía por año.
  39. 39.  En el horno de recalentamiento de presión de proceso y control de la temperatura tener efectos significativos en la mejora de la eficiencia energética. En este estudio, las pérdidas representaron el 2,2% con 1.376.892 kJ/h durante el pico de producción. Cuando la operación se encuentra en producción parcial, la presión atmosférica aumenta ligeramente un 0,2%. El controlador del horno de presión puede tener un efecto de presión positiva en la cámara del horno para reducir las pérdidas de la atmósfera.
  40. 40.  Mantener el funcionamiento del horno en su capacidad máxima puede maximizar la energía utilizada por unidad de producción. Por el contrario, inactivo y operaciones parciales en el horno de recalentamiento son mucho menos eficientes. en este estudio, durante la producción parcial, la eficiencia global se redujo a 56,4% en comparación con el 60,43% de la producción total, y la energía aumento la intensidad en un 6%. Por lo tanto, la mejor programación y carga del horno debe ser tenida en cuenta por la producción planificadores para aumentar el ahorro de energía.
  41. 41.  Para el precalentamiento de palanquillas de calor residual a 315 C se necesitan 1,48 h, y el resultado en aproximadamente $ 215 mil en el ahorro de energía anual con un plazo de amortización de tres años. El precalentamiento de reduce manera significativa las pérdidas de gases de combustión, el calor necesario y la intensidad energética en el hornos de recalentamiento. El calor debe ser utilizado directamente en las palanquillas sin necesidad de intercambiadores de calor. A medida que el proceso de recalentamiento es un proceso esencial en la fabricación de acero, que requieren mucha energía, este hallazgo con respecto a precalentamiento se puede utilizar para reducir la energía y gases de efecto invernadero ampliamente en el sector del acero.
  42. 42.  La eficiencia global del horno de recalentamiento es de un 60%, según PHAST en plena producción. Las pérdidas de gases de combustión son más grandes las pérdidas de energía. Minimizar las pérdidas de gases de combustión se maximizar la energía la eficiencia en el horno de recalentamiento de recuperación de calor. la mejora de la final de carga de una abertura fija a una apertura variable también es factible, lo que reduciría las pérdidas de la apertura de un 83%.
  43. 43.  http://www1.eere.energy.gov/industry/bestpractic es/software_phast.html Minxing Si, Shirley Thompsona, Kurtis Calderb. Energy efficiency assessment by process heating assessment and survey tool (PHAST) and feasibility analysis of waste heat recovery in the reheat furnace at a steel company. Renewable and Sustainable Energy Reviews 15 (2011) 2904– 2908

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