Horno de lecho fluidizado

Tipos de hornos de lecho fluidizado

Un horno de lecho fluidizado puede adoptar diversas formas, dirigidas a diferentes industrias y funcionalidades:

• Hornos de lecho fluidizado circulante (CFB)

  Los CFB, el tipo más utilizado, permiten que los gases fluyan a través de partículas sólidas, haciendo que se comporten como un líquido. El horno tiene una rejilla de distribución, que ayuda a homogeneizar la temperatura y la reacción. Los CFB son apreciados por su flexibilidad. Pueden manejar diversos materiales y son conocidos por su calidad constante. La eficiencia energética es otro punto a favor de los CFB.

• Horno de lecho fluidizado burbujeante (BFB)

  Inicialmente, los BFB eran la opción popular, y todavía se utilizan en muchas industrias. Al igual que los CFB, los BFB tienen una rejilla de distribución en la parte inferior y hacen que las partículas burbujeen hacia arriba como el agua hirviendo. Si bien los BFB son buenos para algunos trabajos, es posible que no sean adecuados para tareas que requieren alta eficiencia o la capacidad de procesar diversos materiales tan bien como los CFB.

• Horno de lecho fluidizado fijo

  También llamado reactor de lecho empacado, este horno tiene partículas sólidas que no se mueven mucho. Si bien los hornos de lecho fluidizado fijo son más simples y económicos de construir, no manejan el calor y los materiales tan bien como los otros dos tipos. Además, necesitan más tiempo para cada reacción.

• Hornos de combustión de lecho fluidizado

  Los FBC funcionan como reactores de horno de lecho fluidizado, pero con el objetivo de quemar combustible. Controlan la temperatura con mayor facilidad y pueden utilizar combustibles más económicos. Para aquellos que desean reducir los costos, los FBC pueden ser una buena opción.

• Hornos de lecho fluidizado en bucle

  Los LF son únicos. Recorren un bucle, moviendo partículas sólidas a otro lugar. Los LF manejan materiales y gases sin bloquear los flujos, lo que los hace excelentes para las grandes empresas que necesitan quemar grandes cantidades de combustible o trabajar continuamente.

Especificaciones y mantenimiento del horno de lecho fluidizado

Especificaciones

• Tamaño

  Los lechos fluidizados a escala industrial tienen un diámetro de 1 a 4 m y una altura de hasta 8 m. Los lechos más pequeños a escala de laboratorio tienen un diámetro de 0,5 a 1 m. Los microscopios y otras escalas similares pueden ser inferiores a 0,5 m. El tamaño exacto de los hornos de lecho fluidizado dependerá del propósito para el que se utilizarán.

• Volumen del horno

  El volumen de los hornos se puede encontrar dividiendo el diámetro interior del horno entre cuatro, lo que dará un total de longitud. Multiplique ese número por tres y luego debería encontrar el volumen total del horno.

• Transferencia de calor

  Esto muestra cuánto combustible puede quemar un horno en un año. Para encontrar este número, se debe tomar el coeficiente de transferencia de calor de un lecho fluidizado dado. Multiplique 0,15 por el área superficial del lecho y la diferencia de temperatura entre la fuente de combustible y el aire ambiente. Esto dará una aproximación de la cantidad de combustible que el horno puede quemar en un año.

• Tasa de flujo

  Esto es lo mismo que la cantidad de combustible que el horno puede procesar en un año. Para encontrar este número, se debe tomar la tasa de flujo del combustible utilizado en el lecho fluidizado y multiplicarlo por el área del lecho y la diferencia de temperatura. Esto dará una aproximación de la cantidad de combustible que el horno puede procesar en un año.

• Tamaño de las partículas

  El tamaño de las partículas en el horno puede variar de 0,1 mm a 1 mm, dependiendo del tipo de lecho fluidizado que sea. El carbón triturado y la arena son dos ejemplos de partículas que se utilizan normalmente en estos hornos.

Mantenimiento

Debido a que el horno de lecho fluidizado de un horno fluidizado es el más importante, ahí es donde se centrará el mantenimiento. Las siguientes son algunas formas de mantener los hornos bien mantenidos con el tiempo para que no se descompongan y no siempre estén en demanda para ser reparados.

• Inspecciones periódicas

  Es muy importante programar inspecciones regulares y luego realizarlas incluso si son un poco incómodas. Durante las inspecciones, cosas como el filtro, el lecho burbujeante, el ciclón y el intercambio de calor deben revisarse cuidadosamente y a fondo en busca de signos de daños o desgaste. Si algo parece incluso ligeramente fuera de lugar, debe rectificarse inmediatamente.

• Reparaciones

  Si algún componente está dañado, tiene una fuga o necesita una reparación de una grieta, es mejor hacer las reparaciones lo antes posible. Como se dijo antes, ignorar incluso el daño más pequeño puede hacer que todo el horno de lecho fluidizado se dañe irremediablemente, lo que dificulta el mantenimiento y la reparación.

• Limpieza

  Con el tiempo, los depósitos de ceniza pueden agrietarse y afectar el intercambio de calor. Si esto sucede, el funcionamiento general del horno de lecho fluidizado puede verse afectado y todo el sistema no funcionará correctamente. Para evitar esto, es necesario limpiar regularmente y, si es posible, purgar el equipo para mantenerlo libre de ceniza.

• Calibración de controles

  De vez en cuando, es esencial comprobar y calibrar los controles de la protección de un horno de lecho fluidizado. La combustión precisa del lecho fluidizado depende del control de la temperatura, la tasa de flujo y la presión. Seguir estas cosas ayudará a garantizar que el horno se mantenga.

Escenarios de hornos de lecho fluidizado

Los hornos de lecho fluidizado se han vuelto populares en una amplia gama de industrias como máquinas de procesamiento térmico potentes y flexibles. Estos hornos son particularmente atractivos para los compradores que buscan hornos de lecho fluidizado a escala industrial para alimentos porque ofrecen una amplia gama de posibilidades de aplicación, son efectivos y producen productos con calidad constante. Las industrias química, metalúrgica, de la construcción, agrícola, alimentaria, papelera, petroquímica, minera, farmacéutica y del embalaje utilizan todos estos hornos de lecho fluidizado de gran capacidad a escala industrial.

Los hornos de lecho fluidizado se utilizan comúnmente en la industria química para operaciones como secado, calcinación, pirólisis, oxidación, reducción, gasificación, carbonización, desintoxicación, stripping de vapor y reacciones químicas. Tratan eficientemente las materias primas y producen productos químicos calentando uniformemente las mezclas de reacción. Por ejemplo, los hornos de lecho fluidizado pueden secar y procesar varios alimentos en la industria alimentaria, como granos, frijoles, nueces, tortas de aceite, frutas y verduras. Los productos finales son nutritivos y sabrosos. De manera similar, en la industria metalúrgica, los hornos de lecho fluidizado funden y procesan metales como cobre, plomo, níquel, hierro y zinc. Manejan minerales mediante la tostación, un método que es beneficioso económicamente y respetuoso con el medio ambiente.

Al producir pellets a través de procesos como la granulación y la agregación de partículas finas, los hornos de lecho fluidizado también son cruciales en el tratamiento de minerales. La industria de la construcción emplea estos hornos para calcinar cal viva con precisión con el fin de crear cemento. Además de ser herramientas de procesamiento vitales en numerosas industrias, los hornos de lecho fluidizado se destacan entre una variedad de técnicas de tratamiento térmico al fusionar, sinterizar, fundir y quemar materiales de manera efectiva.

Cómo elegir hornos de lecho fluidizado

Deben considerarse varios factores antes de comprar un horno de lecho fluidizado. Algunos de ellos incluyen los siguientes:

• Preste atención al material del lecho:

  La naturaleza de la partícula fluidizada definirá el diseño y el funcionamiento de todo el horno. Por lo tanto, es fundamental considerar las propiedades físicas, térmicas y químicas del material del lecho. Por ejemplo, el tamaño y la distribución de las partículas tendrán un impacto en el comportamiento de la fluidización y la uniformidad del calentamiento. La conductividad térmica del material del lecho también influirá en la transferencia de calor dentro del horno. Las propiedades químicas del material del lecho afectarán la reactividad y las características de combustión.

• Diseño del horno:

  Debido a que diferentes industrias y aplicaciones tienen necesidades únicas, es crucial examinar los criterios particulares para seleccionar un diseño de lecho fluidizado. Se debe buscar a un experto en la materia para que considere las demandas de capacidad, la temperatura, la presión y otras variables operativas. Además, considere el tipo de horno de lecho fluidizado adecuado para el uso previsto. Por ejemplo, un horno de lecho fluidizado circulante (CFB) sería óptimo si el usuario busca un horno con excelente eficiencia de transferencia de calor y masa. Por el contrario, un horno de lecho fluidizado burbujeante sería preferible si uno requiere un sistema que pueda manejar diversas materias primas y mantener condiciones de reacción estables.

• Eficiencia energética:

  La eficiencia energética es un factor crítico a considerar al elegir un horno de combustión de lecho fluidizado. Diferentes modelos tienen diferentes niveles de consumo de energía. Concéntrese en aquellos con sistemas avanzados de distribución de aire, recuperadores primarios/secundarios y sistemas de intercambio de calor. Estas innovaciones pueden conducir a importantes ahorros de energía y menores costos operativos.

Preguntas frecuentes sobre el horno de lecho fluidizado

P1: ¿Cómo funciona un horno de lecho fluidizado?

A1: Los FBF operan según los mismos principios que todos los lechos fluidizados. El aire se fuerza a través del sistema desde un distribuidor a o por encima de la velocidad de fluidización mínima de la partícula, lo que hace que se muevan hacia arriba, se extiendan y se vuelvan más livianas hasta que quedan completamente suspendidas en el gas que pasa. Las partículas se comportan de manera similar a un líquido hirviendo, formando burbujas a medida que se mueven, y comienza el proceso de transferencia de calor.

P2: ¿Cuáles son algunas aplicaciones de los hornos de lecho fluidizado?

A2: Los FBF se utilizan con frecuencia para hornear cerámica, cerámica y arena refractaria y tratada térmicamente en fundiciones. También se pueden emplear en la industria química para la craqueo térmico, la pirólisis, la eliminación de humedad y la calcinación, entre otros procesos. Además, cuando se combinan con un reactor de lecho fluidizado circulante, los FBF se pueden utilizar para la gasificación o cogasificación de biomasa sólida o carbón como materia prima.

P3: ¿Cuáles son las ventajas de los hornos de lecho fluidizado?

A3: Los FBF tienen varios beneficios, que incluyen una excelente uniformidad de temperatura, tasas de calentamiento flexibles, transferencia de calor eficiente y intercambio de masa, y la capacidad de procesar grandes cantidades de materia prima. También permiten una operación continua y proporcionan una alta eficiencia de reacción.

P4: ¿Cuáles son las desventajas de los hornos de lecho fluidizado?

A4: Los FBF también tienen algunos inconvenientes. El delicado equilibrio de factores como la presión, el tamaño de las partículas, la temperatura y la velocidad del gas es necesario para que el proceso de fluidización funcione correctamente. Las explosiones pueden ocurrir en sistemas de lecho fluidizado porque el movimiento de las partículas es esporádico en sistemas gas-sólido. Otra desventaja son los altos gastos de mantenimiento causados por la atrición de las partículas.