002025-002-16321-I001 Filosofia de Operación Rev A

DOCUMENTO PDVSA EB021002-PU2D3-PD05001

DOCUMENTO VEPICA 002025-002-16321-I001

PAG No. 1 de 44

FECHA

DESCRIPCION DEL CONTENIDO

PROYECTO: INGENIERÍA DE DETALLES “INSTALACIÓN DE DOS CALDERAS GENERACIÓN DE VAPOR EN LA REFINERÍA EL PALITO”

PROYECTO No: 002025

TÍTULO DEL DOCUMENTO: FILOSOFÍA DE OPERACIÓN DISCIPLINA : PROCESOS

14 04 11

Refinería El Palito DPTO. INGENIERIA & PROYECTOS

– documentos técnicos –

REV. FECHA BREVE DESCRIPCIÓN DEL CAMBIO TOTAL PÁG. ELAB. POR REV. POR APROB. POR

A 14/04/11 EMISIÓN PARA COMENTARIOS 44 X.C. J.M. J.A.M.

Elaborado por VEPICA: Revisado por PDVSA RELP Aprobado por PDVSA RELP

FIRMA

FIRMA

FIRMA

NOMBRE: J. MACERO NOMBRE: A. DE LIMA/ A. BOLÍVAR NOMBRE: A. SÁNCHEZ



Fecha: 14/04/11

DESCRIPCIÓN DEL CONTENIDO


PROYECTO No: 002025

TÍTULO DEL DOCUMENTO: FILOSOFÍA DE OPERACIÓN DISCIPLINA: PROCESOS

Pág. 2 de 44 Rev. A

Refinería El Palito – documentos técnicos –

CONTENIDO PÁG. 1. OBJETIVO..............................................................................................................3

2. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................3

3. DOCUMENTOS Y PLANOS DE REFERENCIA.....................................................4

4. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROCESO..........................................................6

5. FILOSOFÍA DE OPERACIÓN ................................................................................9

5.1 Sistema de alimentación de Agua Desaireada ...............................................9

5.2 Producción de Vapor ....................................................................................13

5.3 Sistema de alimentación de Gas Combustible .............................................19

5.4 Sistema de alimentación de Combustible líquido Diesel ..............................23

5.5 Sistema de alimentación de Aire para la Combustión ..................................29

5.6 Control de la Combustión .............................................................................31

5.7 Condiciones de operación Calderas B-7455 y B-7456 .................................31

5.8 Sistema de Escape de los Gases de Combustión ........................................32

5.9 Insumos ........................................................................................................34

5.10 Sistema de Control de Seguridad de las Calderas .......................................37

5.11 Sistemas de Protección y Emergencia .........................................................38

5.12 Lineamientos para diferentes Escenarios de Operación ..............................39

5.13 Requerimientos de Servicios Industriales por Escenario Operacional..........41



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




1. OBJETIVO Este documento tiene como objetivo presentar la Filosofía de Operación del Proceso asociada a las dos nuevas calderas de generación de vapor a instalarse en la Unidad de Planta Eléctrica y su interrelación con el sistema existente. Este documento forma parte del proyecto INGENIERÍA DE DETALLES “INSTALACIÓN DE DOS CALDERAS GENERACIÓN DE VAPOR EN LA REFINERÍA EL PALITO”, que será ejecutado por la Refinería El Palito, propiedad de PDVSA Petróleo, S. A., en lo sucesivo referida como PDVSA.

2. INTRODUCCIÓN El proyecto se fundamenta en la instalación de dos (02) nuevas calderas acuotubulares B-7455/B-7456 para la generación de vapor de agua sobrecalentado, con una capacidad instalada de producción de vapor de 250.000 lb/h cada una, una presión de 610 psig y una temperatura de 720°F. Los componentes periféricos asociados a las dos calderas, son:

• (02) Sopladores de aire para la combustión.

• (03) Válvulas damper asociadas a cada soplador de aire.

• (01) Tambor de purga de fondo y (01) Tambor de purga continua.

• (02) Chimeneas.

• (02) Economizadores.

• (02) De-Sobrecalentadores.

• (02) Paneles de acondicionamiento y análisis del agua de purga continua de las calderas, con sus respectivas tuberías de agua de enfriamiento (suministro y retorno).

• Sistema de alimentación de gas combustible, constituido por (01) nuevo tambor separador.

• Sistema de alimentación de combustible líquido (Diesel), constituido por: (01) tanque de almacenamiento y (03) bombas de alimentación.

• Sistema de preparación de soda cáustica (para control de pH y alcalinidad cáustica) y mezcla con el dispersante de sales disueltas (copolímero), constituido por (01) nuevo tanque, así como su sistema de impulsión constituido por (3) bombas.

• Tuberías de alimentación de agua desmineralizada desaireada a las calderas.



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




• Tuberías de alimentación de aire de planta y aire de instrumentos.

• Interconexión de los (02) dos cabezales de producción de los nuevos generadores de vapor en un cabezal común, el cual se interconectará con el cabezal de descarga de los generadores de vapor existentes en la refinería.

• Integración del sistema existente constituido por cuatro calderas con una capacidad instalada de generación de vapor de 300.000 lb/h a 610 psig de presión, con dos (02) calderas nuevas con una capacidad instalada de 250.000 lb/h de vapor sobrecalentado a 610 psig de presión. Es importante destacar que las seis calderas de la unidad de planta eléctrica se regirán bajo el control del master de presión existente.

3. DOCUMENTOS Y PLANOS DE REFERENCIA Los documentos utilizados como referencia para la realización de esta Filosofía de Operación se muestran en la Tabla I:

Tabla I Documentos de Referencia

Número Nombre Proyecto Fecha

S/N Descripción General del Proceso del Sistema de Generación de Vapor de la REP

Documento PDVSA -

S/N Data Sheet Calderas Nuevas A5-250

Documento Indeck Keystone

Energy, LLC 05/2010

S/N Data Sheet Calderas existentes B-7451/52/53/54

Documento PDVSA 1978/1991

EB021002-PU2C3-

PD06001 Bases de Diseño. Rev. 0 15/12/2010

EB021002-PU2D3-

PD09001

Balance de Masa y Energía. Rev. 0 15/12/2010

EB021002-PU2D3-

GD20001

Requerimientos de Servicios Industriales. Rev. B

ID “Instalación de dos Calderas Generación de Vapor en la Refinería El Palito” 28/10/2010



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




Tabla I (Continuación) Documentos de Referencia

Número Nombre Proyecto Fecha EB021002-

PU4D3-GD20001

Informe de Diagnóstico Operacional. Rev. 0 12/2010

EB021002-PU2D3-

PD03001 Descripción del Proceso. Rev. A

ID “Instalación de dos Calderas Generación de Vapor en la Refinería El Palito”

03/2010

Asimismo los planos utilizados como referencia se muestran en la Tabla II: Tabla II

Planos de Referencia Número Nombre Proyecto Fecha

7100-1-50-0001 Sistema Alimentación Calderas Plano PDVSA 07/2001

EB021002-PU2I3-

PP03008

Actualización del DTI G2598-1-602 Upgrades (Vapor y Agua para Caldera #1 RH). Rev. 0

03/2011

EB021002-PU2I3-

PP03009

Actualización del DTI G2598-1-601 Upgrades (Aire y Combustible para Caldera #1 RH. Rev. 0)

03/2011

EB021002-PU2I3-

PP03012

Actualización del DTI G2598-403 (Blowdown Equipment Rev. 0)

03/2011

EB021002-PU2I3-

PP03013

DTI Almacenamiento e impulsión de Combustible Diesel a las Calderas B-7455/56. Rev. B

12/2010

EB021002-PU2I3-

PP03006

DTI Alimentación de Químicos a B-7455/56. Rev. B 03/2011

EB021002-PU2I3-

PP03010

Actualización del DTI G2598-2-402 Upgrades (Vapor y Agua para Caldera #2 LH Rev. 0)

ID “Instalación de dos Calderas Generación de Vapor en la Refinería El Palito”.

03/2011



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




Tabla II (Continuación) Planos de Referencia

Número Nombre Proyecto Fecha

EB021002-PU2I3-

PP03011

Actualización del DTI G2598-2-401 Upgrades (Aire y Combustible para Caldera #2 LH Rev. 0)

ID “Instalación de dos Calderas Generación de Vapor en la Refinería El Palito”.

03/2011

4. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROCESO El proceso consiste en la generación de vapor de alta presión a 610 psig y 720 °F, por medio de dos nuevas calderas acuotubulares, Tipo A, marca INDECK, Modelo A-250, con una capacidad instalada de 250.000 lb/h cada una, conectadas a la batería de cuatro calderas existentes en la unidad de planta eléctrica de la Refinería El Palito, éstas últimas tienen una capacidad instalada de 300.000 lb/h cada una; para una capacidad total de producción de 1.700.000 lb/h. Las seis calderas podrán operar en forma paralela, descargando al cabezal principal de vapor de alta presión existente, en conjunto con la producción de vapor de alta presión proveniente de la unidad de FCC (Enfriador de gases de combustión (B-6102) y calderines (E-6204 A/B); desde donde se alimentan todas las unidades de proceso de la refinería y los sistemas auxiliares de la misma planta de generación de vapor. En la Figura N° 1 se muestra un esquema general del sistema de alimentación de agua desaireada, generación de vapor y sistema de recolección de condensado de la Refinería El Palito; donde se observa que el agua desmineralizada proveniente de la unidad de planta de agua (específicamente de los tanques 33x1/2) alimenta al desaereador D-7451, al cual también se alimenta (a través del D-7452) el condensado caliente que retorna al sistema desde las diferentes unidades de proceso (el cual representa un 60% aprox. del vapor consumido), así como el condensado frío proveniente de los turbogeneradores de la unidad de planta eléctrica y el condensado frío proveniente de la turbina del compresor de gas húmedo de la unidad de FCC. También se alimenta al desaereador el vapor de baja presión producido en los tambores de purga continua D-7453 (existente) y D-74X2 (incorporado con las nuevas calderas). Una vez que el agua desmineralizada y condensado son desaireados en el D-7451, donde se despojan con vapor los gases disueltos como Dióxido de Carbono (CO2)



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




y Oxígeno (O2); se envía por medio de las bombas de alta presión G-7452 A/B/C a las calderas de la unidad de planta eléctrica y unidad de FCC para la producción de vapor de alta presión, y por medio de las bombas G-7453 A/B para la producción de vapor de baja y mediana presión a otras unidades de proceso.



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025


Pág.8 de 44 Rev. A

Figura N° 1. Esquema General Sistema de Agua Desaireada y Generación de Vapor de Alta Presión y Sistema de Recolección de Condensado de la REP.


B-7451

B-7452

B-7453

B-7454

B-7455

B-7456

FCC

G-7452 A/B/C

Agua Desaireada

del D-7451

Condensado Frío desde Unidad de FCC

Condensado Frío desde Turbogeneradores

Agua Desaireada a Prod. Vapor de Baja y Mediana Presión

Unidades de Proceso Actuales

Turbogeneradores

D-7451 D-7452

Agua DesmineralizadaDesde Planta de Agua

Condensado Caliente desde Unidades de Proceso Actuales

G-7453 A/B

D-7453

D-74X2 D-74X3

ATM

D-7455

ATM

Vapor de baja presión


Purga

B-7451

B-7452

B-7453

B-7454

B-7455

B-7456

FCC

G-7452 A/B/C

Agua Desaireada

del D-7451

Condensado Frío desde Unidad de FCC

Condensado Frío desde Turbogeneradores

Agua Desaireada a Prod. Vapor de Baja y Mediana Presión

Unidades de Proceso Actuales

Turbogeneradores

D-7451 D-7452

Agua DesmineralizadaDesde Planta de Agua

Condensado Caliente desde Unidades de Proceso Actuales

G-7453 A/B

D-7453

D-74X2 D-74X3

ATM

D-7455

ATM



Purga



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025


Pág.9 de 44 Rev. A


5. FILOSOFÍA DE OPERACIÓN Para el proceso de generación de vapor en las nuevas calderas B-7455 y B-7456 se requiere de lo siguiente:

• Agua desmineralizada desaireada.

• Gas combustible o combustible Diesel.

• Aire atmosférico para la combustión.

• Sistema para el escape de los gases de combustión que se generan en el proceso de producción de vapor.

• Otros servicios industriales como: vapor de media presión (200 psig) para la atomización del combustible líquido (en caso de utilizar el mismo) y para el accionamiento de la turbina que mueve la bomba de respaldo de alimentación de dicho combustible; vapor de alta presión (600 psig) para el accionamiento de las turbinas respaldo de los sopladores de aire, agua (condensado frío) para la preparación de solución de soda cáustica (que luego se mezcla con copolímero para el tratamiento químico), agua de enfriamiento para el acondicionamiento de la muestra de agua de purga continua, aire de planta y aire de instrumentos.

5.1 Sistema de alimentación de Agua Desaireada Como se mencionó anteriormente, para suministrar agua desaireada a las calderas de generación de vapor B-7455 y B-7456, se dispone de las bombas de alta presión G-7452 A/B/C de la unidad de planta eléctrica. Este insumo se suministra por medio de líneas independientes de 6 plg de diámetro, una para cada caldera, a una presión de 825 psig y una temperatura de 250°F. Las bombas G-7452 A/B son accionadas por motores eléctricos y la G-7452 C es accionada por una turbina de vapor, la cual usa vapor de 600 psig en la alimentación y produce vapor de 200 psig en el exhausto. Normalmente están en servicio dos (02) bombas de alta presión, una de accionamiento por motor eléctrico y una de accionamiento por turbina a vapor, a objeto de brindar una mayor confiabilidad y continuidad operacional al sistema. Estas bombas poseen en la descarga una válvula de tres vías (Válvula Yarway), la cual opera como una válvula de retención que posee una derivación hacia el desaereador. La misma puede permitir un flujo mínimo



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025


Pág.10 de 44 Rev. A


hacia el desaereador de hasta 296 gpm, en caso que esté cerrada la entrada de agua a los tambores superiores de las calderas (Domos superiores). Para la alimentación de agua desaireada se dispone de un lazo de control de flujo, constituido por un elemento de medición y transmisión de flujo (FIT-140 para B-7455 y FIT-240 para B-7456) y una válvula de control automática (FV-140 para B-7455 y FV-240 para B-7456), cuyo punto de ajuste lo fija el control de nivel de agua en el tambor superior o tambor de vapor de la caldera (LC-150 para B-7455 y LC-250 para B-7456), ver Figura N° 2. Con el objeto de precalentar el agua de alimentación y así aumentar la eficiencia térmica de las calderas B-7455 y B-7456, el agua desaireada se hace pasar a través de los tubos de los economizadores, donde se aprovecha la energía remanente de los gases de combustión que abandonan la zona de convección de la caldera. Es necesario evitar el cambio de fase dentro del economizador, para prevenir grandes pérdidas de presión del lado del flujo de agua en este equipo. La temperatura del agua desaireada que sale del economizador varía entre 363,4 ºF (mínima carga) y 411 ºF (máxima carga), y la caída de presión de ésta a través de este equipo es de 0,3 psi (mínima carga) y 4.8 psi (máxima carga). Para realizar el seguimiento operacional respectivo se cuenta con las siguientes indicaciones en la consola de Control:

• TI-140A / TI-240A: Indicadores de temperatura entrada de agua desaireada al economizador para B-7455 y B-7456 respectivamente.

• TI-140B /TI-240B: Indicadores de temperatura salida de agua desaireada del economizador para B-7455 y B-7456 respectivamente.

5.1.1 Control de nivel de agua en el Tambor de Vapor (LC150 y LC250) El control de esta variable se realiza en forma automática y para el mismo se debe considerar elementos para medir, registrar y ajustar las siguientes variables: • La producción de vapor, a través de FI-160 y FI-260 para B-7455 y

B-7456 respectivamente. • El flujo de agua de alimentación, a través de FI-140 y FI-240. Los ajustes a realizar se ejecutarán dependiendo del nivel de agua en el tambor superior o tambor de vapor. Si por alguna razón el nivel del tambor varía sin que el flujo de vapor producido lo haga (acción de purgas por ejemplo), el control de nivel actuará. Se pudiera presentar la condición operativa:



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




a. Alta demanda de vapor, bajo flujo de agua y nivel tiende a bajar. En este caso será necesario actuar sobre la válvula de control de flujo de agua a fin de aumentar su apertura e incrementar el flujo del agua de alimentación.

b. Baja demanda de vapor, alto flujo de agua y nivel tiende a subir. La operación es idéntica, pero esta vez para que se reduzca el flujo de agua y se mantenga el nivel de líquido en el domo o tambor de vapor

En ambos casos el ajuste se realiza por una combinación de señales de nivel y de flujo de vapor, que induce a modificar la apertura de la válvula de control de acuerdo con la señal de flujo de agua que se esté recibiendo. Es importante destacar que el tambor superior de cada caldera dispone en campo de cristales de nivel dobles para mayor confiabilidad operacional (LG-150 A y LG-150 B para la B-7455 y LG-250 A y LG-250 B para la B-7456), por lo que el operador debe, dentro de su rutina operacional, realizar seguimiento diario a esta variable a fin de detectar cualquier desviación con la registrada automáticamente en la consola respectiva.



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




Figura N° 2. DTI No. EB021002-PU2I3-PP03008 Actualización del DTI G2598-1-602 Upgrades (Vapor y Agua para Caldera #1 RH).



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




5.2 Producción de Vapor El vapor producido en el tambor superior es vapor húmedo saturado a una presión de 685 psig y 503°F de temperatura, que luego se hace pasar por el Sobrecalentador de la caldera, donde el mismo es sobrecalentado hasta 742°F para máxima producción de Vapor (250.000 lb/h) y hasta 784°F para mínina producción de Vapor (62.500 lb/h); luego pasa por la válvula de no retorno (NRV) cuyas condiciones a la entrada son de 742 - 784°F y 617,2 psig. Posteriormente el vapor es atemperado en el De-Sobrecalentador hasta una temperatura de 720°F mediante la inyección automática de agua desaireada, lo cual se realiza a través de un lazo de control de temperatura (TC-160 para B-7455 y TC-260 para B-7456). El agua desaireada se encuentra a una temperatura de 250°F y su flujo varía entre 1.937 lb/h (mínima carga) y 2.558 lb/h (máxima carga). La corriente de vapor atemperado de la caldera B-7455 se une con la producción de vapor atemperado proveniente de la caldera B-7456 y se envían por medio de un cabezal de 20 plg de diámetro al cabezal principal de distribución de vapor de la refinería, que opera a una presión de 600 psig (presión controlada por el master de presión). El seguimiento al proceso que debe realizar el operador contempla un monitoreo continuo de las siguientes variables:

• TI-160/260: indicador local de temperatura de la corriente del vapor salida del Sobrecalentador, para la B-7455 y B-7456 respectivamente.

• TI-160A/260A: indicador en consola de control de temperatura de la corriente del Vapor salida del Sobrecalentador, para la B-7455 y B-7456 respectivamente.

• TI-160B/260B: indicador en consola de control de temperatura de la corriente del vapor atemperado salida del De-Sobrecalentador, para la B-7455 y B-7456 respectivamente.

• PI-160A/260A: indicación local de presión del tambor superior o tambor de vapor, para B-7455 y B7456 respectivamente.

• PI-1160B/260B: indicación en consola de control de presión del tambor superior o tambor de vapor, para B-7455 y B7456 respectivamente.

En la Figura N°3 se muestra una imagen de un De-Sobrecalentador.




Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025



Refinería El Palito

Figura N°3. De-Sobrecalentador Tipo DMA/DF a instalar en las líneas de

producción de Vapor en las Calderas B-7455/56. 5.2.1 Sistema de Control de Presión de Vapor

Está integrado por un sistema que mide:

• La presión del vapor en el cabezal principal, • El flujo de gas combustible o combustible diesel, • El flujo de aire a través del soplador; La operación de control consiste en ajustar las dos últimas variables a fin de mantener la presión de vapor fija en el cabezal principal de distribución. El transmisor de presión en el cabezal principal de Vapor (75PT-07), envía su señal al control de presión principal o master de control de presión (75PIC-07). A este controlador se le introduce un punto de



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




ajuste, por medio del cual se indica la presión que se debe mantener en el cabezal principal de vapor (sea cual fuese el consumo de vapor en un momento determinado). Este punto de ajuste es manual y permanece constante en 620 psig. El Master de presión normalmente opera en Automático/Local y su punto de ajuste solo puede ser cambiado por el operador o consolista. El Master envía su salida o variable de proceso a otro controlador llamado Sub Master (FIC-XX), el cual tiene varias funciones dependiendo si está en manual o si está en automático. Si el Sub Master está en automático, actuará como un desvío del punto de ajuste que tiene (punto de ajuste de flujo) el cual es ajustado automáticamente por el controlador, de acuerdo con su algoritmo de programación; y tendrá preferencia por la variable de proceso (punto de ajuste de presión) que viene del Master para que su salida sea igual a esta, es decir, el Sub Master transmite directamente la salida del Master de Control de presión. Si el Sub Master está en manual éste solo transmitirá la señal que le ha sido introducida como punto de ajuste, a objeto de mantener un flujo de vapor uniforme y estable que garantice la demanda del servicio. Posteriormente la señal del Sub Master pasa a dos seleccionadores (FY), uno de alta y otro de baja que operan de la siguiente forma: a. Condición operativa: Alta demanda de vapor, lo que implica

baja presión en el cabezal En esta condición el Master incrementa su señal de salida y el Sub Master también, lo cual permite que el selector de alta incremente su salida y haga que el flujo de aire aumente su señal. Así el transmisor de flujo de aire nota un aumento, el cual es enviado al seleccionador de baja que toma como señal la salida del Sub Master (ya que esta es menor ahora), y la envía al controlador de flujo de gas combustible o combustible diesel para aumentar el punto de ajuste y así incrementar el flujo de gas o diesel. Es decir, se produce un incremento en la producción de vapor para cubrir la demanda requerida.



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




b. Condición Operativa: Baja demanda de Vapor, lo que implica alta presión en el Cabezal En este caso sucede todo lo contrario, o sea, primero actuará el seleccionador de baja, ya que la señal transmitida del Master al Sub Master es menor que en condiciones normales, lo cual hará que primero descienda el flujo de gas combustible o combustible diesel y luego el flujo de aire que es lo que se desea.

En resumen, la Filosofía Operacional del Sistema de Control, es una garantía continua de que siempre se tenga un exceso de aire para así trabajar seguro y eficientemente (bien sea con alta demanda o baja demanda de vapor).

5.2.2 Purga Continua de la Caldera Desde el tambor superior (tambor de vapor) se purga la caldera en forma continua, a fin de controlar los parámetros de calidad físico químicos del agua circulante dentro de la misma y mantener una adecuada cantidad de sólidos disueltos que garantiza la pasivasión interna de los tubos de agua y tambores. Tal como se observa en la Figura N°2 para realizar la operación de control señalada, se dispone de: • Un lazo de control de flujo (FIC-151 para B-7455 y FIC-251 para

B-7456) constituido por: o Un medidor de flujo (FI-151/FI-251). o Una válvula de control de flujo de agua de purga (FV-151/FV-

251). • Monitoreo continuo del agua purgada, lo cual consta de:

o Una válvula reductora de presión para reducir la presión de la muestra a valores cercanos a la presión atmosférica.

o Un enfriador con agua que permite disminuir la temperatura de la muestra a 100 ºF.

o Analizador en línea de conductividad (AI-151A y AI-251A para B-7455 y B-7456 respectivamente).

o Analizador en línea de pH (AI-151B y AI-251B para B-7455 y B-7456 respectivamente).

De acuerdo con los valores de conductividad y pH sensados continuamente y por medio de un algoritmo de cálculo, se determina el flujo de agua a purgar y de esta manera se fija el punto de ajuste de la



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




válvula de control de agua de purga en el controlador (FIC-151 y FIC-251), lo que permite mantener la caldera dentro de los parámetros requeridos. Este flujo se ubica entre 3 y 5% del flujo de agua alimentado a la misma. En el sistema de muestreo se dispone de una válvula de corte que cierra la entrada de muestra a los analizadores en línea cuando la temperatura supera los 120 °F, a fin de preservar la integridad física de dichos equipos. La purga continua proveniente de cada caldera es enviada en forma independiente al tambor separador D-74X2, al cual también se alimenta el condensado proveniente de la trampa de vapor ubicada en la línea de producción de vapor de cada caldera. En dicho tambor se recupera y separa por el tope una corriente de vapor de baja presión (15 psig y 250 °F) que se envía al desaeredor D-7451, y por el fondo sale automáticamente una corriente de agua de purga, por medio de control de nivel hacia el cabezal de agua de procesos (drenaje). Tal y como se observa en la Figura N° 4.

5.2.3 Purga de Fondo La purga de fondo o intermitente de las calderas se realiza desde los tambores Inferiores o tambores de lodos, la misma tiene por finalidad extraer los lodos sedimentados (no adherentes) que se concentran en la caldera, producto de la acción de los productos químicos dispersantes, los cuales por reacción química secuestran toda la dureza temporal que se alimenta con el agua desmineralizada. Esta purga debe ser realizada por el operador manualmente una vez por turno durante 5 segundos. La purga discontinua o intermitente proveniente de los tambores inferiores o tambores de lodos de las calderas, se envía hacia el tambor de purga intermitente D-74X3, y tal como observa en la Figura N° 4 también se reciben otros drenajes misceláneos provenientes de instrumentos y trampas de vapor. Este tambor opera a presión atmosférica y temperatura de 212 °F. El agua de purga que se drena de dicho tambor se envía hacia el cabezal de agua de procesos (drenaje).



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




Figura N° 4. DTI No. EB021002-PU2I3-PP03012 Actualización del DTI G2598-403 (Blowdown Equipment).




Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




5.3 Sistema de alimentación de Gas Combustible El gas proveniente de las diferentes unidades de procesos, conocido como gas de refinería, y la reposición o compra de gas natural (proveniente del gasoducto Anaco-Barquisimeto), en similar proporción, entran al sistema de gas combustible y alimentan al Tambor separador de gas combustible (D-7402), desde donde se despacha a una presión de 85 psig y 100°F de temperatura a los diferentes consumidores. Este gas alimenta al tambor vertical separador gas - líquido (D-74X1), a objeto de eliminar posibles líquidos combustibles que puedan estar asociados con el gas. El cabezal de salida de este tambor, que luego se bifurca en dos líneas independientes, constituye la alimentación de gas combustible al quemador de las calderas B-7455 y B-7456. A continuación en la Figura N° 5 se muestra la sección del DTI N° 7100-1-50-0001 actualizado con el nuevo tambor separador D-74X1.

Figura N° 5. Sección del DTI No. 7100-1-50-0001 actualizado con el nuevo Tambor separador de Gas Combustible



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




Como se observa en la figura anterior, el tambor separador de gas combustible asociado a las calderas B-7455 y B-7456 dispone de la siguiente instrumentación:

• Cristal de nivel, 74LG-XX • Transmisor de nivel, 74LT-XX • Indicación de nivel en consola de control, 74LI-XX • Manómetro, 74PI-XX • Válvula de seguridad, 74PSV-XX La operación de este sistema es completamente manual y se describe a continuación: El operador de planta dentro de su rutina diaria debe realizar seguimiento al nivel de líquido en el tambor separador de gas combustible D-74X1, por intermedio del cristal de nivel (74LG-XX). Al detectar líquido en el mismo debe proceder a drenarlo, abriendo la válvula de 2 plg de diámetro que se encuentra en la línea de fondo del tambor hasta que el nivel de líquido llegue a un valor cercano a 0%. El líquido combustible drenado se envía al Mechurrio B-7351. Asimismo el operador de control de Planta Eléctrica dispone de la indicación de nivel de dicho tambor en la consola de control, 74LI-XX, por lo que al activarse la alarma de alto nivel de líquido en el tambor, debe informar de inmediato al operador de planta para que proceda a drenar el mismo. Como se mencionó anteriormente, desde el tambor D-74X1 el gas se alimenta a cada caldera con el empleo de líneas independientes de 6 plg de diámetro, donde se dispone de una válvula reguladora de presión con la cual la presión se reduce a 30 psig (PCV-120 para B-7455 y PCV-220 para B-7456). A la salida de cada válvula reguladora de presión, se divide el suministro de gas combustible en dos corrientes, las cuales entran en el “Rack” de combustible, una línea de 1 plg de diámetro para el piloto y una línea principal de 6 plg de diámetro para el quemador de la caldera. Tal y como se observa en la Figura N° 6. El suministro de gas a piloto, cuyo consumo se estima en 1.000 SCFH, se realiza empleando una válvula reductora de presión (PCV-122 para B-7455 y PCV-222 para B-7456), donde se disminuye la misma a 2 psig, antes de ser enviado al piloto de la caldera, en esta misma línea se encuentran las válvulas de corte asociadas al sistema de seguridad de la caldera (BV-122A, BV-122B y BV-122C para B-7455 y BV-222A, BV-222B y BV-222C para B-7456). Además se dispone de manómetros locales antes (PI-122A y PI-



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




222-A) y después (PI-122B y PI-222B) de la válvula reductora de presión para el respectivo seguimiento diario por parte del operador de planta. Para el suministro de gas combustible al quemador de la caldera (a una presión aproximada de 7,3 psig cuando la producción de vapor de la caldera es de 250.000 lb/h), se dispone de un lazo de control de flujo (FIC-120 para B-7455 y FIC-220 para B-7456) constituido por un medidor de flujo y una válvula de control de flujo, la cual es regulada por el lazo de control de combustión de la caldera, ya que dependiendo de la relación aire/combustible deseada se fija el punto de ajuste del flujo de gas combustible. Igualmente en esta línea se tienen instaladas las válvulas de corte y venteo asociadas al sistema de seguridad de la caldera (BV-120A, BV-120B y BV-120C respectivamente para B-7455 y BV-220A, BV-220B y BV-220C respectivamente para B-7456). Además el operador dispone de la siguiente instrumentación para realizar el seguimiento respectivo: • TI-120/TI-220: indicador en consola de control de la temperatura del gas

combustible en la línea principal antes del “Rack” de combustible. • PI-120A/PI-220A: indicador de presión local antes de la válvula de

control de flujo FV-120/FV-220. • PI-120B/PI-220B: indicador de presión local luego de la válvula de

control de flujo FV-120/FV-220 y entrada al quemador de la caldera B-7455 y B-7456 respectivamente.

• PI-120B/PI-220B: indicador en consola de control de la presión antes de la válvula de control de flujo FV-120/FV-220 de la caldera B-7455 y B-7456 respectivamente.

Para la operación del quemador es necesario crear una buena mezcla entre el gas y el aire para combustión, lo cual resulta en una gran turbulencia del gas y alta velocidad, que permite producir una llama corta y muy ramificada, con lo que se favorece la transferencia de calor y se evita la generación de sobrecalentamiento de los tubos traseros de la caldera. Esto debe ser cuidadosamente observado, ya que cuando la velocidad de la llama excede la velocidad de la mezcla aire-gas, esta se despega del quemador y el mismo puede apagarse. Por último es importante destacar que ante el cierre inadvertido de la válvula reguladora de presión (PCV-120/220) ubicadas antes del “Rack” de combustible, que provoque un incremento brusco de presión en la línea de alimentación de gas combustible, se dispone en el tambor separador de gas D-74X1 de una válvula de seguridad (74PSV-XX), la cual abrirá para aliviar el exceso de presión hacia el Mechurrio B-7351 y proteger dicho tambor.



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025



Figura N° 6. DTI No. EB021002-PU2I3-PP03009 Actualización del DTI G2598-1-601 Upgrades (Aire y Combustible para Caldera #1 RH).





Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




5.4 Sistema de alimentación de Combustible líquido Diesel Para las calderas B-7455 y B-7456 se tiene la opción de alimentar combustible líquido diesel, para ello se dispone de un sistema constituido por un tanque de almacenamiento, un sistema de bombeo para impulsar el combustible hacia el quemador de las mismas y la red de tubería correspondiente, tal como se muestra en la Figura N° 7.



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




Figura N° 7. DTI No. EB021002-PU2I3-PP03013 Almacenamiento e impulsión de Combustible Diesel a las nuevas Calderas B-7455/56.



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




El suministro de combustible diesel hacia el tanque TK-74XX se realiza por transferencia desde los tanques de diesel de la Refinería El Palito con el empleo de las bombas G-706 A/B. Por su parte el tanque de almacenamiento TK-74XX tiene una capacidad total de 25.575,33 pie3 (4.555 Bbls), y un volumen útil de 21.739 pie3 (3.872 Bbls), lo que provee una autonomía de 33,88 horas para el suministro de combustible al quemador de las calderas, con un consumo máximo total de combustible en 80 gpm, los niveles de operación y alarmas del tanque TK-74XX se muestran en la Tabla III.

Tabla III Niveles de operación y alarmas del Tanque TK-74XX Niveles de Operación Alarmas

Nivel alto-alto, pie 30,96 Nivel alto, pie 29,73

Nivel normal, pie 17,16 Nivel bajo, pie 4,14

Nivel bajo-bajo, pie 3,74

En este sentido y a fin de realizar el seguimiento operacional respectivo, se dispone en consola de control de un indicador de nivel (74LI-XX) cuyo valor de operación normal es 55%, de manera tal que el operador de control debe realizar seguimiento a esta variable e informar al operador de Planta Eléctrica y al operador de Movimiento de Crudo y Productos cuando dicho nivel baje del valor indicado, a fin de realizar la transferencia respectiva mediante el empleo de las bombas G-706 A/B, y de esta manera garantizar el inventario de operación en el Tanque TK-74XX.

Para el suministro de combustible diesel desde el tanque TK-74XX al quemador de cada Caldera, se dispone de las bombas:

• G-74XX A dedicada a la Caldera B-7455 (accionada con motor eléctrico)

• G-74XX C dedicada a la Caldera B-7456 (accionada con motor eléctrico)

• G-74XX B la cual es el respaldo para cualquiera de las dos anteriores (accionada con turbina a vapor).

Por otro lado a fin de retirar impurezas presentes en el combustible diesel, se dispone en la tubería de succión de cada bomba, de un filtro tipo cesta



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




cuya perforación de malla es 0,125 plg. Para realizar el seguimiento operacional respectivo se cuenta con un manómetro a la salida del tanque TK-74XX y con manómetros en la succión de cada bomba, de manera de realizar seguimiento al diferencial de presión de cada filtro. Cuando dicha variable alcance un valor de 2 psi, se debe programar el mantenimiento del filtro cesta respectivo. La configuración del sistema permite realizar la alimentación del combustible diesel en forma independiente a cada Caldera, y se provee confiabilidad operacional al mismo. Con estas bombas se puede manejar un flujo de diseño de 44 gpm y una presión de descarga entre 262 y 286 psig. La operación de este sistema es completamente manual y cada bomba dispone de la siguiente instrumentación:

• Interruptor de baja presión en la línea de succión (74PSL-XX), a fin de disparar la bomba y proteger la misma cuando se presente un valor de presión de 1,1 psig.

• Manómetro en la línea de descarga (74PI-XX), para realizar el seguimiento operacional respectivo.

• Interruptor de alta presión en la línea de descarga (74PSH-XX), a fin de disparar la bomba y proteger la misma cuando se presente un valor de presión de 286,7 psig.

Se destaca que las bombas cuentan con una válvula de recirculación automática tipo “Yarway”, cuya finalidad es proteger la bomba cuando se opere con un valor cercano al flujo mínimo de la misma (el cual es 10 gpm), es decir cuando ocurra una disminución brusca en la carga de la caldera. La finalidad de la válvula de recirculación automática es recircular el flujo mínimo de la bomba al tanque de almacenamiento TK-74XX, por lo que dicha válvula debe abrir cuando se alcance una presión de descarga de 286,2 psig. Asimismo y como se mencionó anteriormente, la bomba de respaldo es accionada por una turbina de vapor, de manera tal que el operador en caso de requerir la puesta en servicio de esta bomba, debe alinear manualmente el vapor a este equipo. Desde la descarga de cada una de las bombas G-74XX A/B/C, el combustible diesel se alimenta al quemador de cada caldera con el empleo de líneas independiente de 1-1/2 plg de diámetro.



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




Para suministrar combustible diesel al quemador de la caldera, a una presión aproximada de 175 psig cuando la producción de vapor de la caldera es de 250.000 lb/h, se dispone de un lazo de control de flujo (FIC-121 para B-7455 y FIC-221 para B-7456) compuesto por un medidor de flujo y una válvula de control de flujo, la cual es regulada por el lazo de control de combustión de la caldera. Igualmente en esta línea se tienen instaladas las válvulas de corte asociadas al sistema de seguridad de la caldera (BV-121A, BV-121B para B-7455 y BV-221A y BV-221B para B-7456). Asimismo se dispone de los siguientes instrumentos para realizar el seguimiento operacional respectivo:

• PI-121A/PI-221A: indicador de presión local antes de la válvula de control de flujo FV-121 para la caldera B-7455 y FV-221 para B-7456.

• PI-121B/PI-221B: indicador de presión local luego de la válvula de control de flujo FV-121/FV-221 y entrada al quemador de la caldera B-7455 y B-7456 respectivamente.

Para quemar eficientemente el combustible diesel se requiere una relación muy alta entre la superficie de la partícula y su volumen, es decir, se requiere de un alto grado de atomización del combustible, típicamente el mejor tamaño de partícula se encuentra entre 20 y 40 μm. Para el logro de este objetivo, en las calderas se dispone de una línea de vapor de atomización antes de entrar a la lanza, el cual proviene desde el cabezal principal de Vapor de 200 psig, este vapor se hace pasar a través de una válvula reguladora de presión (PCV-XX) a fin de reducir la misma a 125 psig, para luego entrar al “Rack” de combustible donde pasa por un lazo de control de presión (PIC-125 para B-7455 y PIC-225 para B-7456), el cual es regulado por el lazo de control de flujo de combustible diesel que se esté alimentando al quemador (FIC-121/FIC-221), el cual a su vez como se mencionó antes, es regulado por el lazo de control de combustión de la caldera y depende de la relación aire/combustible con que se esté operando. En esta línea también se encuentra la válvula asociada al sistema de seguridad de la Caldera (BV-125 para B-7455 y BV-225 para B-7456). Asimismo se dispone de los siguientes instrumentos para realizar el seguimiento operacional respectivo:

• PI-125A/PI-225A: indicador de presión local antes de la válvula de control de presión PV-125 para la Caldera B-7455 y PV-225 para B-7456.




Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




• PI-125B/PI-225B: indicador de presión local luego de la válvula de control de presión PV-125/PV-225 y entrada al quemador de la Caldera B-7455 y B-7456 respectivamente.

• PI-125/PI-225: indicador de presión en consola de control luego de la válvula de control de presión PV-125/PV-225 y entrada al quemador de la caldera B-7455 y B-7456 respectivamente.

Durante el proceso de arranque de la caldera en caso de no disponer de vapor para la atomización del combustible diesel, se tiene la facilidad de atomizar con aire proveniente desde el cabezal de aire de planta, el cual se encuentra a una presión de 90 psig y una temperatura de 100°F. Esta corriente pasa a través de una válvula autoreguladora de presión (PCV-126 para B-7455 y PCV-226 para B-7456) a fin de reducir la misma. Para el envío del aire de atomización hacia la lanza del quemador se emplea la misma línea de vapor de atomización. Asimismo se dispone en campo de un indicador de presión (PI-126/PI-226) ubicado antes de la válvula autoreguladora de presión (PCV-126/PCV-226) para el seguimiento operacional respectivo. A continuación en la Figura N° 8 se muestra una imagen de un quemador dual (Gas/Combustible líquido) típico.

Figura N° 8. Quemador dual típico.



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




5.5 Sistema de alimentación de Aire para la Combustión Para suministrar el aire necesario para la combustión se dispone de un soplador centrífugo que succiona una mezcla de aire atmosférico y gases de combustión (recirculados desde la chimenea de la caldera y controlados a través de un damper FV-137 para B-7455 y FV-237 para B-7456), y lo descarga hacia la cámara de combustión de la Caldera. Para regular la cantidad de aire succionado desde la atmósfera que es requerido para la combustión, se dispone de un damper ubicado en la succión del soplador (FV-111 para B-7455 y FV-211 para B-7456). Para ajustar la rotación adecuada de la mezcla aire-gases de combustión a la descarga del soplador, se emplean los registros (FV-112 para B-7455 y FV-212 para B-7456), constituidos por un conjunto de aspas o persianas, que permiten producir alta velocidad rotacional y lograr alta turbulencia, con lo que se incrementa la eficiencia de la combustión. Tal y como se observa en la Figura N° 9, el punto de operación de mayor eficiencia del soplador centrífugo es de 82%, para el cual se obtiene un flujo de 112.500 pie3/min y un diferencial de presión (Tiro) de 49,1 plg de agua, que permite vencer la resistencia al paso de flujo a través de la caldera. El soplador es accionado por un motor eléctrico de 1.000 hp, y en el futuro se acoplará una turbina de respaldo accionada con vapor de alta presión a fin de incrementar la confiabilidad operacional del sistema; el exhausto de esta turbina será vapor de baja presión (50 psig), el cual se incorporará al cabezal de baja presión de la refinería. Asimismo se dispone de los siguientes instrumentos para realizar el seguimiento operacional respectivo:

• FI-110B/FI-210B: indicador en consola de control de flujo del aire atmosférico succionado por el soplador para las calderas B-7455 y B-7456 respectivamente.

• TI-108A/208A y TI-108B/208B: indicador en panel de control de la temperatura de los cojinetes del soplador, para las calderas B-7455 y B-7456 respectivamente.



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




Figura N° 9. Curva de desempeño de los Sopladores de Aire para la Combustión de las nuevas Calderas B-7455/56.




Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




5.6 Control de la Combustión La combustión se controla regulando los flujos de aire y combustible (gas o diesel) a ser quemados.

• El control de aire se efectúa a través del tiro, controlando el flujo de aire, por medio de los dampers y a través de la forma de la llama por medio de los registros.

• El flujo de gas combustible o combustible diesel se regula a través de su válvula de control y de la demanda de Vapor.

5.7 Condiciones de operación Calderas B-7455 y B-7456 Las condiciones de operación de las nuevas Calderas de acuerdo con el porcentaje de carga son las siguientes:

Tabla IV Condiciones de operación Calderas B-7455 y B-7456

Porcentaje de Carga (%): 25 50 75 100 del Economizador 0,19/ 0,60/ 1,34/ 2,43/ PΔ

(plg de agua): 0,17 0,48 1,07 1,93 PΔ * * * * Ductos (plg de agua): PΔ 0,70/ 2,90/ 6,80/ 12,72/ del Quemador (plg de agua):

0,60 2,80 6,50 12,11 PΔ * * * * del Venturi (plg de agua): PΔ * * * * Total (plg de agua):

Tiro (plg de agua): 49,1/ 52,7/ 50,9/ 50,0/ 51,3 51,8 50,6 49,5

Flujo de Aire (lb/h): 84.036/ 153.591/ 231.719/ 311.582/82.281 140.108 210.764 282.543

Flujo de Gases de Combustión (lb/h)

111.038/ 203.895/ 307.611/ 413.361/108.095 185.615 279.221 374.315

Exceso de Aire en los Gases de Combustión (%) 25/35 15/15 15/15 15/15

Concentración de O2 en los Gases de Combustión (%)

4,48/ 2,94/ 2,94/ 2,94/ 5,67 2,88 2,88/ 2,88

Recirculación de Gases de Combustión (%) 25/- 25/- 25/- 25/-

Flujo de Agua de alimentación(lb/h):

63.849/ 128.047/ 193.616/196.660

260.597/65.789 131.181 263.158



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




Tabla IV (Continuación) Condiciones de operación Calderas B-7455 y B-7456

Porcentaje de Carga (%): 25 50 75 100 Calor de Salida (sale con el Vapor producido) (106 BTU/h)

72,258/ 71,401

144,515/144,517

216,819/ 216,819

289,174/289,175

Eficiencia (%) 83,24/ 86,85

83,80/ 87,94

83,34/ 87,70

82,66/ 87,25

Flujo de Gas Combustible/ Combustible Diesel (lb/h)

4.795/ 4.195

9.525/ 8.385

14.370/ 12.613

19.323/ 16.909

Calor de Entrada (suministrado por el Combustible) (106 BTU/h)

86,804/ 82,216

172,447/164,343

260,166/ 247,227

349,834/331,417

Notas: *: Pendiente información por el Proveedor de las Calderas B-7455/56. Los valores indicados de la siguiente manera ( / ) reflejan en primera instancia los reportados para la operación con Gas Combustible y en segundo termino los reportados para la operación con Combustible Diesel.

5.8 Sistema de Escape de los Gases de Combustión Los gases de combustión generados en el hogar de las calderas, cuya temperatura oscila entre 1.819°F y 2.388°F para mínima y máxima carga cuando se utiliza gas combustible, y entre 1.821°F y 2.737°F cuando se utiliza combustible Diesel, se hacen pasar externamente a través del banco de tubos del sobrecalentador de vapor saturado. Una vez que el gas sale del sobrecalentador (fluye externamente), pasa a través del banco de tubos de la caldera, el cual está conformado por los tubos elevadores de Vapor y bajantes de agua, para finalmente entrar al ducto de salida de gases de la caldera. La temperatura de salida de los gases de combustión de la caldera oscila entre 522°F (mínima carga) y 727°F (máxima carga) para Gas combustible, y entre 522°F (mínima carga) y 718°F (máxima carga) cuando se utiliza combustible Diesel, siendo esta la temperatura de alimentación al economizador de la caldera. Los gases de combustión se hacen pasar externamente a través del banco de tubos del economizador, y se dirigen hacia la chimenea de expulsión a la atmósfera, desde la cual son liberados a una temperatura que oscila entre 270,1/267,5 °F (mínima carga) y 339/323°F (máxima carga) para gas combustible y combustible Diesel respectivamente. Para realizar el seguimiento operacional respectivo a la eficiencia del economizador y a la temperatura de expulsión hacia la atmósfera de dichos gases de combustión, se cuenta con los siguientes instrumentos:




Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




• TI-135A/TI-235A: indicador en panel de control de la temperatura de los gases de combustión a la entrada del economizador.

• TI-135B/TI-235B: indicador en panel de control de la temperatura de los gases de combustión a la salida del economizador.

En la chimenea antes del economizador, se dispone de un analizador en línea que permite medir la concentración de Oxígeno en los gases de combustión (AE-135A para la B-7455 y AE-235A para B-7456), el cual forma parte del lazo de control de combustión de la caldera. También se cuenta con un punto para toma de muestra de estos gases, para monitorear la concentración de NOx’s. Para controlar la generación de NOx’s se recircula una cantidad de gases de combustión hacia la succión del soplador, equivalente al 25% del flujo de aire que se alimenta al quemador. Para el control del flujo de recirculación indicado, se dispone de un damper (FV-137/FV-237) en la línea de recirculación de gases de combustión (FRG). En la chimenea de cada caldera existe otro damper (PV-135 para B-7455 y PV-235 para B-7456), que se emplea para controlar la expulsión de los gases de combustión hacia la atmósfera por medio de control de presión (Tiro). A continuación en la Figura N° 10 se muestra un esquema general para la producción de vapor de agua sobrecalentado en una caldera acuotubular con economizador y FRG.

Figura N° 10. Esquema general para la producción de vapor de agua sobrecalentado en una Caldera Acuotubular con Economizador y FRG.

GAS

AIRE

AGUA AL DOMO SUPERIORDE LA CALDERA

AGUA DEL DESAEREADOR

GASES DECOMBUSTIÓN

REGISTROS

SOPLADOR

AIRE

ECONOMIZADOR

BANCODE

TUBOS

SOBRECALENTADOR

DAMPER

CHIMENEA

GASES DECOMBUSTIÓN

QUEMADORES

VAPOR SATURADO

VAPOR SOBRECALENTADO

y/o DIESEL

FRG

DAMPER

DAMPER

GAS

AIRE



GASES DECOMBUSTIÓN

REGISTROS

SOPLADOR

AIRE

ECONOMIZADOR

BANCODE

TUBOS

SOBRECALENTADOR

DAMPER

CHIMENEA

GASES DECOMBUSTIÓN

QUEMADORES

VAPOR SATURADO


GAS

AIRE



GASES DECOMBUSTIÓN

REGISTROS

SOPLADOR

AIRE

ECONOMIZADOR

BANCODE

TUBOS

SOBRECALENTADOR

DAMPER

CHIMENEA

GASES DECOMBUSTIÓN

QUEMADORES

VAPOR SATURADO


y/o DIESEL

FRG

DAMPER

DAMPER



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




5.9 Insumos Para la operación de las Calderas B-7455 y B-7456 se requiere la aplicación de un tratamiento químico, que permita controlar los parámetros de calidad físico químicos del agua que circula dentro de las mismas, y de esta forma garantizar la adecuada pasivación interna de los tubos y tambores. El tratamiento químico para las calderas B-7455/56 es idéntico al que se aplica a las calderas B-7451/52/53/54. Para ello se dispone de un tanque para preparación de soda cáustica y mezcla con copolímero (a base de un fosfonato orgánico) para el control tanto de la alcalinidad cáustica como de la dureza del agua que circula en las calderas. Además del tanque mencionado, el sistema cuenta con tres bombas (una para cada Caldera y una de respaldo de ambas) del tipo desplazamiento positivo para la impulsión de la mezcla a las calderas B-7455/56. Con estas bombas se pueden manejar las siguientes condiciones: Flujo de operación = 10 gph Presión de descarga = 750 psig A continuación en la Figura N° 11 se muestra el DTI asociado al sistema de alimentación de químico para las calderas B-7455/56.



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




Figura N°11. DTI No. EB021002-PU2I3-PP03006 Alimentación Químicos a las nuevas Calderas B-7455/56.



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




Por su parte, el tanque TK-74XX tiene una capacidad total de 194,8 pie3 y un volumen útil de 175,3 pie3, con lo que se obtiene un tiempo de autonomía de 2,7 días a una rata de inyección de 10 gph para cada caldera. La preparación de una carga o batch de solución de químicos a alimentar a las calderas B-7455 y B-7456 es completamente manual, y depende directamente de la receta que esté empleando la casa encargada del tratamiento químico, consta de las siguientes etapas: • Preparar la solución de soda cáustica al 12% p, para lo cual se deberá

agregar soda cáustica en escamas y completar con agua (condensado frío), hasta la medida indicada por la empresa encargada del tratamiento químico de las Calderas de Planta Eléctrica, medido en el cristal de nivel 74LG-XX del tanque.

• Con la ayuda de un montacargas, se agrega copolímero al tanque de preparación y mezcla TK-74XX, directamente desde el “semibulk” o tanque de la empresa encargada del tratamiento químico de las calderas de Planta Eléctrica hasta la medida indicada por la misma, medido en el cristal de nivel 74LG-XX de dicho tanque.

• Mezcla de la solución de soda cáustica con el copolímero, utilizando el agitador mecánico tipo helicoidal ubicado en el tope del tanque TK-74XX y soportado a la pared del mismo, el cual tiene una potencia de 0,3 hp.

Es importante mencionar que al disponerse de un solo tanque de preparación y mezcla, se debe considerar el tiempo muerto que le toma al operador realizar dicha operación, de manera tal que siempre se disponga del volumen mínimo requerido para seguir inyectando a las Calderas cuando se prepara una nueva carga o batch. Como se indicó para la inyección de químico hacia las calderas, el sistema cuenta con tres bombas (una para cada Caldera y una de respaldo de ambas) del tipo desplazamiento positivo. En las líneas de succión las bombas de alimentación de químicos G-74XX A/B/C poseen filtros tipo “Y”, a fin de retener partículas presentes en la solución. Asimismo en dichas líneas, se dispone de cilindros graduados que permiten al operador medir el flujo manejado por la bomba, y graduar la carrera del pistón para ajustar la alimentación al valor requerido. Se destaca que las bombas de alimentación de químicos por ser del tipo desplazamiento positivo, poseen válvulas de alivio de presión interna, de



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




manera de proteger la bomba en caso de algún bloqueo en la línea de descarga.

5.10 Sistema de Control de Seguridad de las Calderas El Sistema BMS (Burner Management System) monitorea y toma acción en diferentes escenarios para la operación segura de las calderas: un escenario donde se chequean las condiciones antes del arranque de la caldera y el otro escenario donde se dispara la caldera durante la operación de la misma, si existe alguna condición operacional insegura. Es importante aclarar que cuando se menciona la “Operación Segura”, significa que el encargado de velar, principalmente, porque los límites peligrosos de operación de una caldera no se alcancen, es el Sistema BMS en el Panel de Seguridad y no el Sistema de Control. Es decir, que en el Sistema de Seguridad existen todos los dispositivos y permisivos diseñados para parar la caldera en un momento determinado, siempre y cuando las condiciones de operación sean de alto nivel de riesgo. 5.10.1 Control de Pre Ignición

Este sistema revisa que antes del arranque de una caldera, la misma sea purgada con aire para eliminar cualquier acumulación de gas combustible, que pueda causar una mezcla explosiva que por post combustión pueda generar una explosión en el hogar del equipo. Adicionalmente revisa la posición de las válvulas de corte de flujo de los sistemas, el flujo de aire, la presión del gas combustible, etc.; antes de que los quemadores sean abiertos y encendidos.

5.10.2 Parada de Emergencia de la Caldera Los paneles de seguridad de las calderas están ubicados en campo en gabinetes cercanos al rack de combustible de las Calderas, a un lado del panel de control de las mismas. Estos paneles permiten la operación segura de las Calderas, en ellos se encuentran todos los sistemas de parada (corte) de las Calderas y los permisivos necesarios para su encendido. Se destaca que los cortes o paradas de las Calderas contenidos en el panel de seguridad con alarmas asociadas, serán detallados en el documento de Filosofía de Control. Cualquiera de las condiciones que se especifican a continuación, originará el disparo automático del equipo:

• Bajo flujo de aire



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




• Alta temperatura en la chimenea • Bajo nivel de agua en el tambor de vapor • Alto nivel de agua en el tambor de vapor • Alta presión en el tambor superior o de vapor de la caldera • Falla de llama / Alarma Visual Sonora Disparo quemador • Baja presión en el aire de Instrumentos • Disparo del soplador de aire para la combustión • Baja presión de gas combustible • Alta presión de gas combustible • Baja presión de combustible diesel • Alta presión de combustible diesel • Alta presión en el hogar • Alta presión de gas al quemador Adicionalmente se cuenta con un sistema limitador de carga, a fin de evitar variaciones bruscas en la carga que puedan generar una condición de alta presión en el hogar, que a su vez originará el disparo del equipo. La carga de las calderas B-7455 y B-7456 nunca debe exceder de 250.000 lb/h de vapor, y sus sistemas de seguridad deben permitir su operación en esta condición de producción pico. Por encima de esta condición, los sistemas de seguridad asociados a la condición pico de producción deben actuar, a objeto de proteger el equipo.

5.11 Sistemas de Protección y Emergencia Seguridad: Con la finalidad de garantizar la seguridad del personal que labora en el sistema de generación de vapor, se provee al mismo de implementos de protección personal como guantes de carnaza para evitar cualquier tipo de quemaduras en áreas de excesivo calor, lentes y pantallas faciales, así como de protectores auditivos para su uso en áreas de alto nivel de ruido. Son de uso rutinario la braga, zapatos de seguridad y casco. Por otra parte, se instruye al personal del área referente tanto en los procedimientos rutinarios como los especiales en cuanto a la operación segura de los diferentes equipos del proceso, para mantener la integridad física del personal y de la operación.



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




5.11.1 Válvulas de Seguridad A continuación se presentan las válvulas de seguridad relacionadas a los diferentes equipos asociados a las Calderas B-7455/56.

Tabla V Válvulas de Seguridad Incorporadas por las Nuevas Calderas

(B-7455 / 56) de Generación de Vapor en Planta Eléctrica Tambor separador de Gas Combustible D-74X1

Válvula Diám. (plg)

Flujo Alivio(lb/h)

Disparo (psig)

Cierre(psig) Servicio

74-PSV-XX 4X6 38.646 110 Gas CombTambor Superior o Tambor de Vapor Calderas B-7455/56

PSV-160A/260A 3X6 126.702 800 Vapor PSV-160B/260B 2-1/2X6 97.701 810 Vapor

Sobrecalentador de las Calderas B-7455/56 PSV-160C/260C 1-1/2X3 29.822 760 Vapor

Turbinas bomba Diesel / Sopladores 74-PSV-XX 2X3 4.515,55 75 Vapor 74-PSV-XX 4X6 24.966,41 75 Vapor 74-PSV-XX 4X6 24.966,41 75 Vapor

Tambor de purga continua D-74X2 PSV-072 N.D. N.D. 150 Vapor

Nota: N.D.: No Disponible

5.12 Lineamientos para diferentes Escenarios de Operación

La instalación de dos Calderas adicionales en la Unidad de Planta Eléctrica permite desarrollar el planteamiento de la operación de generación y distribución de vapor para diferentes escenarios de acuerdo con el requerimiento específico. Cabe señalar que la filosofía operacional que se puede aplicar para cada uno de los escenarios está contemplada en los esquemas de control del proceso, ya que como se indicó anteriormente, el control master del sistema de vapor deberá actuar en caso de requerirse mayor o menor demanda de vapor. A continuación se presentan las condiciones para tres posibles escenarios operacionales. Escenario Operacional 1: Máxima demanda y producción de vapor Escenario Operacional 2: Demanda y producción de vapor normal esperada Escenario Operacional 3: Minima demanda y producción de vapor.



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




Tabla VI Condiciones operacionales para los Escenarios Operacionales

Escenario Operacional 1.Requerimiento de Servicios Industria-les para la máxi-ma capacidad ins-talada de cada una de las Calderas

2. Demanda de Ser-vicios Industriales para Refinería ope-rando a Capacidad Instalada de sus Unid. de Procesos

3.Demanda de Ser-vicios Industriales para Refinería ope-rando a su Mínima Capacidad de Refi-nación

Calderas en servicio en Planta eléctrica, Producción Vapor lb/h

4, con 300.000

2, con 250.000

4, con 188.023,9

2, con 156.686,6 (NOTA 1)

4, con 99.306

2, con 82.755 (NOTA 2)

Producción Vapor en Planta Eléctrica, lb/h 1.700.000 1.065.469 562.734

Producción de Vapor en Unidad de FCC, lb/h

135.531 134.531 67.265,5

Producción/Demanda Total de Vapor, lb/h 1.834.531 1.200.000 630.000

Carga Unidad de Dest. Atmosférica, BPD

140.000 90.000

Carga en Turbogene-radores (3), MW Consumo vapor en Turbogeneradores N-7101/2/3, lb/h

30 MW. (10 MW / Turbogenerador)

300.000

30 MW (10 MW / Turbogenerador)

300.000 Bombeo de Sistema SISCO

100% (Máximo consumo de Potencia)


Bombeo a Sistema YAGUA



Unidad de FCC Operando con 70.000 BPD de carga de VGO

Operando con 35.000 BPD de carga de VGO

Consumo vapor Unidades de Proceso, lb/h

900.000 330.000

NOTA 1: Esta operación equivale a una carga de 62,7% en cada Caldera. NOTA 2: Esta operación equivale a una carga de 33,2% en cada Caldera.



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




5.13 Requerimientos de Servicios Industriales por Escenario Operacional

A continuación se presentan los requerimientos de servicios estimados para cada uno de los tres escenarios planteados, en función de considerar las variables a controlar de acuerdo con el escenario en el que se deba operar el sistema de generación de vapor.

Tabla VII Requerimientos de Agua Desmineralizada

Escenario Operacional Requerimiento Total de Agua Desmineralizada (gpm)

1 1.701

2 1.150

3 553

Tabla VIII Requerimientos de Agua Desaireada

Escenario Operacional

Requerimiento Calderas Planta

Eléctrica (gpm)

Requerimiento Calderas Unidad

de FCC (gpm)

Requerimiento Otras Unidades

de Proceso (gpm)

Requerimiento Total de Agua

Desaireada (gpm)

1

B-7451= 662,7 B-7452= 662,7 B-7453= 662,7

B-7454= 662,7 B-7455= 552,3 B-7456= 552,3 Total = 3.755,2

297,2 464,7 4.519,2(1)

2

B-7451= 415,3 B-7452= 415,3 B-7453= 415,3 B-7454= 415,3

B-7455= 346,1 B-7456= 346,1 Total = 2.253,5

297,2 464,7 3.117 (1)

3

B-7451= 219,4 B-7452= 219,4 B-7453= 219,4

B-7454= 219,4 B-7455= 182,8 B-7456= 182,8 Total = 1.243,2

148,5 295,5 1.695(1)

(1): Flujo volumétrico determinado a las condiciones termodinámicas a la succión de las bombas G-7452 A/B/C y G-7453 A/B, Presión = 22 psig y Temperatura = 250 °F.



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




Tabla IX Producción de Vapor de Alta Presión


Producción Calderas Planta Eléctrica

(lb/h)

Producción Unidad FCC (lb/h)

Producción Total REP (lb/h)

1

B-7451= 300.000 B-7452= 300.000 B-7453= 300.000 B-7454= 300.000

B-7455= 250.000 B-7456= 250.000 Total = 1.700.000

134.531 1.834.531

2

B-7451= 188.023,9 B-7452= 188.023,9 B-7453= 188.023,9 B-7454= 188.023,9

B-7455= 156.686,6 B-7456= 156.686,6 Total = 1.065.469

134.531 1.200.000

3

B-7451= 99.306 B-7452= 99.306 B-7453= 99.306 B-7454= 99.306

B-7455= 82.755 B-7456= 82.755 Total = 562.734

67.265,5 630.000




Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




Tabla X Requerimientos de Gas Combustible

Requerimiento Calderas Planta

Eléctrica

Requerimiento Unidades de

Proceso Requerimiento Total o Compra Escenario

Operacional Producción REP (SCFH) (SCFH) (SCFH) (SCFH)

B-7451= 337.134,5 (1) FCC = 855.400 B-7452= 337.134,5

BTX = 143.400 (1)B-7453= 337.134,5

(1): Valor tomado de la Descripción General del Proceso, Operación y Control del Sistema de Gas Combustible de la Refinería El Palito, y prorrateando la carga a las Unidades de Proceso al valor requerido dependiendo del Escenario Operacional. (2): Dado que el Gas Natural posee un Peso Molecular diferente al Gas producido en Refinería, el Balance se cuadra en masa y luego se calcula el flujo volumétrico expresado en SCFH.

1 B-7454= 336.649,4 B-7455= 323.185,5 B-7456= 323.185,5 Total = 1.994.424

781.700 (1) PTR = 18.900 (1) 1.758.424 (2)

Total = 1.017.700

B-7451= 211.297,8 (1)FCC = 855.400 B-7452= 211.297,8

2 B-7453= 211.297,8 BTX = 143.400 (1)

B-7454= 210.993,8 B-7455= 202.555,3 B-7456= 202.555,3 Total = 1.249.998

781.700 (1) (1) 1.013.998 (2)PTR = 18.900 Total =

1.017.700

B-7451= 111.598,3 B-7452= 111.598,3 (1)FCC = 427.700 B-7453= 111.598,3 BTX = 92.635 (1)

3 B-7454= 111.437,7 B-7455= 106.980,9 B-7456= 106.980,9 Total = 660.194,2

508.105 (1) 635.104,2 (2)(1)PTR = 12.860

Total = 533.195



Fecha: 14/04/11



PROYECTO No: 002025




Tabla XI Requerimientos de Aire de Instrumentos


Requerimiento Calderas Planta Eléctrica

(SCFM)

Requerimiento Unidades de

Proceso (SCFM)

Requerimiento Total (SCFM)

1

B-7451= 77,48 B-7452= 77,48 B-7453= 77,48 B-7454= 77,48

B-7455= 64,48 B-7456= 64,48 Total = 438,49

2.597,6 (1) 3.036

2

B-7451= 48,50 B-7452= 48,50 B-7453= 48,50 B-7454= 48,50

B-7455= 40,42 B-7456= 40,42 Total = 274,82

2.597,6 (1) 2.872,4

3

B-7451= 25,61 B-7452= 25,61 B-7453= 25,61

B-7454= 25,61 B-7455= 21,35

B-7456= 21,59 Total = 145,15

1.644 (1) 1.789,1

Tabla XII Requerimientos de Combustible Diesel


Requerimiento Nuevas Calderas

(gpm)

Requerimiento Calderas Existentes

(gpm)

Requerimiento Total (gpm)

1 B-7455= 39,88 B-7456= 39,88 Total = 79,76

- 79,76

2 B-7455= 25,00 B-7456= 25,00 Total = 50,00

- 50,00

3 B-7455= 13,20 B-7456= 13,20 Total = 26,40

- 26,40

Documents

002025-002-16321-I001 Filosofia de Operación Rev A