BR112014028120B1

BR112014028120B1 - caldeira de calor residual com desvio e misturador

Info

Publication number: BR112014028120B1
Application number: BR112014028120-3A
Authority: BR
Inventors: Søren Heinesen; Michael Boe
Original assignee: Haldor Topsøe A/S.
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2020-11-03
Also published as: KR20150008467A; PL2852804T3; CN104285117A; EP2852804A1; CN104285117B; BR112014028120A2; EA026857B1; AR090960A1; US20150159861A1; KR101544733B1; US9739474B2; WO2013167180A1; TW201413176A; TWI593919B; EP2852804B1; EA201492035A1

Abstract

CALDEIRA DE CALOR RESIDUAL COM DESVIO E MISTURADOR. Trata-se de uma caldeira de calor residual que tem tubos de troca de calor para troca de calor indireta de um gás de processo relativamente quente e um meio de resfriamento e um tubo de desvio para desviar uma parte do gás de processo; um misturador com efeito redemoinho garante a mistura do gás de processo de resfriado e do gás de processo a quente relativo que sai dos tubos de troca de calor e do tubo de desvio

Description

[001] A presente invenção é direcionada à recuperação de calor residual a partir de reações químicas. Mais particularmente, a invenção refere-se a uma caldeira de calor residual com mistura aprimorada das correntes de gás que saem da caldeira de calor residual.

[002] As caldeiras de calor residual são geralmente mais usadas para a geração de vapor por calor residual recuperado das correntes a partir de processo a quente. Tipicamente, essas caldeiras são projetadas como trocadores de tipo carcaça e tubo com uma pluralidade de tubos de troca de calor dispostos dentro de uma carcaça cilíndrica.

[003] Dois tipos básicos de trocadores de tipo carcaça e tubo são empregados na indústria, o tipo tubo de água, no qual misturas de água/vapor fluem através de tubos e o tipo tubo de fogo que tem a corrente de processo de aquecimento dentro dos tubos.

[004] Os componentes característicos da caldeira são os tubos montados em lâminas de tubo em uma cabeça de extremidade frontal e uma cabeça de extremidade posterior dentro da carcaça. Nas caldeiras de tubo de fogo, a produção de vapor é realizada no lado de carcaça dos tubos por troca de calor indireta de uma corrente de processo a quente que flui através dos tubos de caldeira. 0 lado de carcaça é através de inúmeros tubos de descenso e de ascensão conectados a um tambor de vapor que pode estar disposto acima ou como uma parte integral da carcaça de caldeira.

[005] O projeto mecânico e, em particular, o dimensionamento da superfície de troca de calor em caldeiras do tipo trocador de carcaça e tubo representam certos problemas. Aplicações de caldeira de tubo de fogo envolvem pressões altas no lado de carcaça ou em ambos os lados e diferenças de temperatura consideráveis entre o lado de carcaça e o lado de tubo. Considerações particulares têm que ser dadas para características de corrosão e incrustação da corrente de processo.

[006] As caldeiras de manipulação de correntes de processos corrosivos e/ou de incrustação devem ser projetadas para um trabalho maior além do exigido quando limpas a fim de permitir satisfazer o tempo de vida sob sérias condições de corrosão e/ou incrustação. A superfície de troca de calor dos tubos de caldeira tem que ser adicionalmente adaptada para fatores de corrosão e incrustação esperados na corrente. Para fornecer um efeito de resfriamento substancialmente constante e desejado durante operação em longo prazo das caldeiras, controle apropriado de temperatura e troca de calor é exigido.

[007] As caldeiras convencionalmente projetadas são equipadas com um desvio de um tubo de diâmetro relativamente grande (em relação ao diâmetro de tubo de troca de calor), que pode ser interno ou externo à carcaça de caldeira. O desvio é geralmente construído como um tubo isolado dotado de uma válvula de controle de fluxo. Durante a operação inicial das caldeiras, parte da corrente de processo a quente é desviada dos tubos de troca de calor para limitar a troca de calor dentro do nível exigido.

[008] Após certo tempo, uma vez que a corrosão e/ou incrustação de corrente dos tubos aumenta, isso leva a uma troca de calor diminuída. A quantidade da corrente de processo desviada é, então, reduzida, o que permite fluxo maior da corrente de processo através dos tubos de troca de calor para manter o efeito de resfriamento exigido. Portanto, o controle da temperatura do gás de processo que sai da caldeira de calor residual é realizado pela variação do fluxo do gás de processo resfriado que sai dos tubos de troca de calor relativo ao fluxo do gás de processo a quente relativo que sai do tubo de desvio.

[009] No entanto, uma desvantagem das caldeiras conhecidas do tipo acima é uma mistura pobre do gás de processo resfriado e do gás de processo a quente relativo que sai dos tubos de troca de calor e do tubo de desvio, respectivamente da caldeira de calor residual. Experiência com caldeira de calor residual conhecida mostra que grandes variações de temperatura existem no gás de processo a jusante da caldeira de calor residual. Isso é problemático conforme, por exemplo, a parte relativamente quente do gás de processo a jusante pode levar a corrosão e as variações de temperatura podem acarretar tensões de temperatura.

[010] Exemplos da técnica conhecida que têm procurado resolver o problema da mistura pobre são revelados no documento EP0357907 que revela um trocador de calor com canos trocadores de calor que passam entre duas câmaras e que fluem através de um fluido e fluem contra outro fluido e com um cano de transbordamento através do qual um fluxo parcial alterável do fluido pode ser guiado para impedir a troca de calor. 0 cano de transbordamento é dotado de uma disposição de válvula para a modificação de sua seção transversal de fluxo. Essa disposição de válvula compreende um disco de válvula, que fecha o cano de transbordamento em uma posição de extremidade da disposição de válvula e um anel de válvula que é fluida através pelo fluido que deixa o cano de transbordamento e, na outra posição de extremidade da disposição de válvula, fecha uma abertura de saída para o fluido distribuído dos canos trocadores de calor. A fim de garantir uma perda pequena e mistura intensa dos fluxos parciais do fluido com exigência de espaço consideravelmente reduzida para a seção de mistura, a abertura de saída é formada em um cone de coleta que interage com o anel de válvula. 0 anel de válvula é dotado de uma área de saída cônica que é dotada de um número maior de aberturas de penetração e a inclinação a qual para o eixo geométrico longitudinal do trocador de calor corresponde aproximadamente à inclinação do cone de coleta.

[011] Outro exemplo é revelado no documento WO 2012/041344 que descreve uma caldeira de calor residual que tem tubos de troca de calor para troca de calor indireta de um gás de processo relativamente quente e um meio de resfriamento e um tubo de desvio para desviar uma parte do gás de processo; um coletor de gás de processo coleta e mistura uma parte do gás de processo trocado por calor e pelo menos uma parte do gás de processo de desvio antes que a mistura seja conduzida através de uma válvula de controle para a saída de gás de processo da caldeira de calor residual junto com o resto do gás de processo trocado por calor.

[012] Exemplos adicionais de caldeiras de calor residual são descritos nos documentos US5452686A, US2007125317A, US4993367A, GB1303092A, US1918966A e EP0357907A.

[013] Um objetivo dessa invenção é evitar as desvantagens das caldeiras de calor residual conhecidas fornecendo-se uma caldeira do tipo trocadora de calor carcaça e tubo com uma mistura de gás de saída aprimorada.

[014] Um objetivo adicional dessa invenção é obter mistura eficiente do gás de processo de saída da caldeira de calor residual dentro de um comprimento de mistura pequeno sem provocar perda de pressão excessiva.

[015] De acordo com uma modalidade da invenção, isso é obtido por uma caldeira de calor residual para troca de calor de um gás de processo relativamente quente com um meio de resfriamento em que a caldeira de calor residual compreende uma carcaça que compreende partes de carcaça e pelo menos duas lâminas de tubo colocadas em uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída da parte de carcaça da segunda seção de troca de calor, pela qual essa segunda parte de carcaça e as duas lâminas de tubo encerram a seção de troca de calor da caldeira de calor residual. Uma pluralidade de tubos de troca de calor e pelo menos um tubo de desvio de gás de processo são colocados na seção de troca de calor e são fixados na primeira lâmina de tubo próxima a primeira extremidade de cada tubo e fixados na segunda lâmina de tubo próxima a segunda extremidade de cada tubo. Pelo menos uma entrada de meio de resfriamento e pelo menos uma saída de meio de resfriamento estão localizadas na caldeira de calor residual para possibilitar que um meio de resfriamento flua para o interior e para fora da seção de troca de calor no lado de carcaça dos tubos. O meio de resfriamento é, desse modo, envolto pela segunda parte de carcaça e a primeira e a segunda lâmina de tubo. Uma seção de entrada de gás de processo está localizada próxima à primeira lâmina de tubo, no lado oposto da primeira lâmina de tubo do que o meio de resfriamento. A seção de entrada pode ser adicionalmente envolta por uma primeira parte de carcaça na extremidade de entrada de gás de processo. Uma seção de saida de gás de processo está localizada próxima à segunda lâmina de tubo também no lado oposto da segunda lâmina de tubo do que o meio de resfriamento. A seção de saída pode ser adicionalmente envolta por uma terceira parte de carcaça. Na extremidade de saída de gás de processo, um misturador com efeito redemoinho está localizado. 0 mesmo compreende um primeiro duto em conexão fluida com a saída dos tubos de troca de calor e um segundo duto que está localizado dentro do primeiro duto e que está em conexão fluida com a saída do tubo de desvio. A saída do primeiro duto é formada por um elemento de indução com efeito redemoinho e a saída do segundo duto é formada por bocais radiais.

[016] O gás de processo flui da primeira parte de carcaça, extremidade de entrada de gás de processo, para as entradas de tubo de troca de calor e a entrada de tubo de desvio, através dos tubos de troca de calor e do pelo menos um tubo de desvio, fora das saídas de tubo de troca de calor e da pelo menos uma saída de gás de processo de desvio para a terceira parte de carcaça, extremidade de saída de gás de processo. Um meio de resfriamento flui para o interior da seção de troca de calor através da entrada de meio de resfriamento e está em contato com o lado de carcaça dos tubos de troca de calor e pode estar em contato com o lado de carcaça de pelo menos um tubo de desvio antes que o meio de resfriamento saia da seção de troca de calor através da saída de meio de resfriamento. 0 gás de processo entra na seção de entrada de gás de processo em uma primeira temperatura e sai dos tubos de troca de calor em uma segunda temperatura relativamente baixa. 0 gás de processo que sai do tubo de desvio tem uma terceira temperatura que é menor que ou igual à primeira temperatura, mas maior que a segunda temperatura. Desse modo, o gás de processo que sai da seção de troca de calor compreende uma parte que é resfriada (que sai dos tubos de troca de calor) e uma parte que é relativamente quente (que sai do tubo de desvio). 0 gás de processo resfriado que sai dos tubos de troca de calor flui através do primeiro tubo e passa o elemento de indução com efeito redemoinho localizado na extremidade do primeiro tubo relativo à direção de fluxo. Conforme o gás de processo resfriado sai do elemento de indução com efeito redemoinho, o mesmo tem um movimento com efeito redemoinho. 0 gás de processo a quente relativo que sai do tubo de desvio flui de maneira axial através do segundo tubo e muda a direção do fluxo para uma direção radial na extremidade do segundo tubo em que o mesmo sai através dos bocais radiais ou orifício(s) localizado na extremidade do segundo tubo em relação à direção de fluxo axial do gás de processo, apenas após o elemento de indução com efeito redemoinho. 0 gás de processo a quente relativo e o resfriado são, desse modo, misturados de maneira muito eficiente conforme o gás de processo a quente relativo é injetado de maneira radial para o interior do gás de processo resfriado com efeito redemoinho.

[017] De acordo com uma modalidade adicional da invenção, o misturador com efeito redemoinho compreende ainda uma primeira válvula para controlar o fluxo do gás de processo resfriado que sai dos tubos de troca de calor. 0 controle de fluxo do gás de processo resfriado possibilita o controle da temperatura de saída do gás de processo do misturador com efeito redemoinho, conforme o mesmo controla a proporção de mistura do gás de processo resfriado e do gás de processo a quente relativo. Essa válvula de controle de fluxo também torna possível manter uma temperatura de saída constante do gás de processo que deixa o misturador com efeito redemoinho independente da incrustação aumentada potencial nos tubos de troca de calor que mudam suas habilidades de troca de calor. Em uma modalidade adicional dessa invenção, a primeira válvula está localizada na entrada do primeiro duto em relação à direção de fluxo axial do gás de processo. A válvula é uma válvula deslizante e desliza ao redor do segundo duto.

[018] Em uma modalidade da invenção, o misturador com efeito redemoinho compreende ainda um elemento de alinhamento de fluxo localizado dentro do primeiro duto antes do elemento de indução com efeito redemoinho em relação à direção de fluxo axial do gás de processo. 0 elemento alinha o fluxo do gás de processo resfriado antes que o mesmo entre em contato com o elemento de indução com efeito redemoinho.

[019] Uma modalidade da invenção compreende ainda uma segunda válvula para controlar o fluxo do gás de processo a quente relativo que sai do pelo menos um tubo de desvio. A segunda válvula está localizada na primeira parte do segundo duto em relação à direção de fluxo axial do gás de processo.

[020] Em uma modalidade da invenção, o primeiro e o segundo dutos são tubos circulares que são posicionados de maneira coaxial um para o outro. 0 gás de processo resfriado que sai dos tubos de troca de calor está, desse modo, fluindo no espaço anular dentro do primeiro duto e fora do segundo duto do misturador com efeito redemoinho.

[021] Em uma modalidade da invenção, o primeiro duto é fixado à carcaça da caldeira de calor residual por meio de uma lâmina de tubo adicional. A lâmina de tubo tanto fixa o primeiro duto quanto garante que todo o gás de processo resfriado que sai dos tubos de troca de calor flua através do primeiro duto.

[022] O elemento de indução com efeito redemoinho pode, em uma modalidade da invenção, compreender palhetas. As palhetas são posicionadas de maneira angular em relação ao eixo geométrico do primeiro duto.

[023] Para resistir à corrosão e o desempoeiramento de metal, a parede interna do tubo de desvio e pelo menos uma parte do segundo duto está em uma modalidade da invenção forrada com um forro de cerâmica.

[024] A caldeira de calor residual de acordo com a invenção pode ser usada por inúmeros meios. Em uma modalidade da invenção, o meio de resfriamento pode ser água ou pode ser vapor. 0 meio de resfriamento pode ser água quando entra na seção de troca de calor e uma parte da água ou toda a água pode ser aquecida pela troca de calor indireta com o gás de processo a quente relativo tal que toda ou uma parte do meio de resfriamento que sai da seção de troca de calor através da saída de meio de resfriamento é vapor.

[025] Em uma modalidade adicional da invenção, a uma ou mais parte(s) de carcaça é substancialmente cilíndrica. 0 formato cilíndrico pode ser vantajoso visto que se trata de um formato que economiza material e resistente à pressão. 0 termo substancial significa que qualquer formato que é oblongo em uma vista em corte transversal e qualquer formato que não esteja longe de ser circular em outra vista em corte transversal, tal como circular, elíptico, quadrado, pentagonal, hexagonal, etc.

[026] Em uma modalidade adicional da invenção, uma pluralidade de tubos de troca de calor é colocada em uma matriz substancialmente circular nas lâminas de tubo e o tubo de desvio ou o pelo menos um tubo de desvio é colocado substancialmente no centro da matriz. 0 termo substancialmente significa que a localização não tem que ser matematicamente precisa, os formatos podem variar para uma extensão maior desde que a consideração para efetividade de troca de calor e custos de material seja respeitada.

[027] Em uma modalidade da invenção, a caldeira de calor residual é usada em uma instalação de processo que produz ácido sulfúrico molhado. 1. Caldeira de calor residual 100 para troca de calor de gás de processo relativamente quente com um meio de resfriamento que compreende: • uma carcaça 110, 120, 130, • pelo menos duas lâminas de tubo 115, 125, • uma pluralidade de tubos de troca de calor 123, • pelo menos um tubo de desvio 124, • a seção de troca de calor envolta pela dita parte de carcaça e as ditas pelo menos duas lâminas de tubo 126, • uma seção de entrada de gás de processo 112, • uma seção de saída de gás de processo 132, • pelo menos uma entrada de meio de resfriamento 121, • pelo menos uma saída de meio de resfriamento 122, o gás de processo relativamente quente entra nos tubos de troca de calor e o pelo menos um tubo de desvio na seção de entrada de gás de processo, flui através da seção de troca de calor em que pelo menos o gás de processo que flui nos tubos de troca de calor está em troca de calor indireta com o meio de resfriamento e sai na seção de saída de gás de processo, em que a dita caldeira de calor residual compreende ainda um misturador com efeito redemoinho 200 com um primeiro duto 210 em conexão fluida com a saída dos tubos de troca de calor 134 e um segundo duto 220 dentro do primeiro duto e em conexão fluida com a saída do tubo de desvio 133, a saída do primeiro duto é formada por um elemento de indução com efeito redemoinho 211 e a saída do segundo duto é formada por bocais radiais 221. 2. Caldeira de calor residual, de acordo com o recurso 1, em que o misturador com efeito redemoinho compreende ainda uma primeira válvula 212 para controlar o fluxo do gás de processo resfriado que sai dos tubos de troca de calor. 3. Caldeira de calor residual, de acordo com o recurso 2, em que a primeira válvula está localizada na entrada do primeiro duto e desliza ao redor do segundo duto. 4. Caldeira de calor residual, de acordo com qualquer um dos recursos anteriores, em que o misturador com efeito redemoinho compreende ainda um elemento de alinhamento de fluxo localizado dentro do primeiro duto e antes do elemento de indução com efeito redemoinho relativo à direção de fluxo axial do gás de processo resfriado no primeiro duto. 5. Caldeira de calor residual, de acordo com qualquer um dos recursos anteriores, em que o misturador com efeito redemoinho compreende ainda uma segunda válvula 222 para controlar o fluxo do gás de processo a quente relativo que sai do pelo menos um tubo de desvio. 6. Caldeira de calor residual, de acordo com qualquer um dos recursos anteriores, em que o primeiro e o segundo dutos são tubos circulares que são posicionados de maneira coaxial um em relação ao outro. 7. Caldeira de calor residual, de acordo com qualquer um dos recursos anteriores, em que o primeiro duto é fixado à carcaça 130 por meio de uma lâmina de tubo 213. 8. Caldeira de calor residual, de acordo com qualquer um dos recursos anteriores, em que o elemento de indução com efeito redemoinho compreende palhetas. 9. Caldeira de calor residual, de acordo com qualquer um dos recursos anteriores, em que a parede interna do tubo de desvio e pelo menos parte do segundo duto é forrado com um forro de cerâmica. 10. Caldeira de calor residual, de acordo com qualquer um dos recursos anteriores, em que o meio de resfriamento é água ou vapor ou tanto água quanto vapor. 11. Caldeira de calor residual, de acordo com qualquer um dos recursos anteriores, em que a dita carcaça tem um formato cilíndrico e as ditas pelo menos duas lâminas de tubo têm um formato circular. VISÃO GERAL DO NÚMERO DE POSIÇÃO 100 Caldeira de Calor Residual, WHB 110 Primeira parte de carcaça, extremidade de entrada de gás de processo 111 Forramento 112 Seção de entrada de gás de processo 113 Entrada de gás de processo de desvio 114 Entrada de tubo de troca de calor 115 Primeira lâmina de tubo, extremidade de entrada de gás de processo 120 Segunda parte de carcaça, seção de troca de calor 121 Entrada de meio de resfriamento 122 Saída de meio de resfriamento 123 Tubo de troca de calor 124 Tubo de desvio de gás de processo 125 Segunda lâmina de tubo, extremidade de saída de gás de processo 126 Seção de troca de calor 130 Terceira parte da carcaça, extremidade de saída de gás de processo 132 Seção de saída de gás de processo 133 Saída de gás de processo de desvio 134 Saída de tubo de troca de calor 135 Saída de gás de processo misturado 200 Misturador com efeito redemoinho 210 Primeiro duto 211 Elemento de indução com efeito redemoinho 212 Primeira válvula 213 Terceira lâmina de tubo 220 Segundo duto 221 Bocais radiais 222 Segunda válvula 223 Bloqueio de válvula

[028] A Figura 1 é uma vista em corte transversal de uma caldeira de calor residual 100 de acordo com uma modalidade da invenção, sem mostrar o misturador com efeito redemoinho. A caldeira de calor residual compreende uma primeira parte de carcaça, uma extremidade de entrada de gás de processo 110; uma segunda parte de carcaça, uma seção de troca de calor 120 e uma terceira parte de carcaça, uma extremidade de saída de gás de processo 130; sendo que todos têm um formato substancialmente cilíndrico e substancialmente o mesmo diâmetro, mas conforme pode ser visto na Figura, não necessariamente a mesma espessura de material. A espessura de material bem como a escolha do material pode ser variada dependendo das condições do processo.

[029] Uma primeira lâmina de tubo, extremidade de entrada de gás de processo 115 separa a primeira parte de carcaça da segunda parte de carcaça. De modo semelhante, uma segunda lâmina de tubo, extremidade de saída de gás de processo 125 separa a segunda parte de carcaça da terceira parte de carcaça. Desse modo, a primeira parte de carcaça e a primeira lâmina de tubo envolve a seção de entrada de gás de processo 112; a segunda parte de carcaça junto com a primeira e a segunda lâmina de tubo envolve a seção de troca de calor 126 e a terceira parte de carcaça e a segunda lâmina de tubo envolve a seção de saída de gás de processo 132. A superfície interna da seção de entrada de gás de processo pode ter um forro 111, por exemplo, um forro de cerâmica para proteger as superfícies internas das temperaturas altas do gás de processo de entrada.

[030] A primeira e a segunda lâminas de tubo têm furos correspondentes para acomodar tubos de troca de calor 123. Os tubos de troca de calor se estendem pelo menos da primeira lâmina de tubo através da seção de troca de calor para a segunda lâmina de tubo. A conexão entre cada tubo de troca de calor e cada uma das lâminas de tubo é feita impermeável a líquido e gás. Cada tubo de troca de calor tem uma entrada de tubo de troca de calor 114 localizada na seção de entrada de gás de processo e uma saída de tubo de troca de calor 134 localizada na seção de saída de gás de processo.

[031] A primeira e a segunda lâminas de tubo também têm pelo menos um furo correspondente para pelo menos um tubo de desvio de gás de processo 124. Na modalidade da invenção de acordo com a Figura 1 há um tubo de desvio de gás de processo. A conexão entre o tubo de desvio de gás de processo e a primeira e a segunda lâmina de tubo é feita impermeável a líquido e gás. 0 tubo de desvio de gás de processo tem uma entrada de gás de processo de desvio 113 localizada na seção de entrada de gás de processo e uma saída de gás de processo de desvio 133 localizada na saída de gás de processo. 0 tubo de desvio de gás de processo pode ser dotado de um forramento (não mostrado) que pode proteger o tubo das temperaturas de gás de processo relativamente altas e que pode também reduzir a troca de calor indireta entre o meio de resfriamento e o gás de processo de desvio.

[032] Na seção de troca de calor, uma entrada de meio de resfriamento 121 fornece conexão fluida de um meio de resfriamento para a seção de troca de calor. A pelo menos uma entrada de meio de resfriamento pode estar localizada em qualquer posição na segunda parte de carcaça ou mesmo na primeira ou na segunda lâmina de tubo, desde que a conexão fluida para a seção de troca de calor seja fornecida. Uma localização na parte de carcaça da seção de troca de calor é mostrada na Figura 1. Uma saída de meio de resfriamento 122 localizada em conexão fluida para a seção de troca de calor fornece saída do meio de resfriamento da seção de troca de calor.

[033] Cada um dentre os tubos de troca de calor e o tubo de desvio de gás de processo, desse modo, fornece conexão fluida da seção de entrada de gás de processo através da seção de troca de calor e para a seção de saída de gás de processo, através disso, possibilitando que o gás de processo flua através da seção de troca de calor sem contato direto com o meio de resfriamento. 0 gás de processo que flui nos tubos de troca de calor está em troca de calor indireta com o meio de resfriamento, enquanto que a parte do gás de processo que é desviada, isto é, que flui no tubo de desvio de gás de processo, é relativa à troca de calor baixa ou substancialmente não indireta com o meio de resfriamento: Se o tubo de desvio não for forrado, o gás de processo desviado terá alguma troca de calor com o meio de resfriamento, mas a troca de calor no tubo de desvio será relativamente mais baixa que a troca de calor nos tubos de troca de calor devido ao volume maior do tubo de desvio para a razão de superfície. Se o tubo de desvio for forrado, por exemplo, com um forro de cerâmica, a troca de calor indireta entre o gás de processo de desvio que flui no tubo de desvio e o meio de resfriamento será relativamente baixa ou próxima a zero. Em qualquer caso, a temperatura do gás de processo de troca de calor que sai das saídas de tubo de troca de calor é consideravelmente menor que a temperatura do gás de processo de desvio que sai da saída de gás de processo de desvio. Uma distância após a extremidade de saída de gás de processo, na saída de gás de processo misturado 135, o gás de processo desviado relativamente quente e o gás de processo resfriado é um gás misturado homogêneo mesmo com distribuição de temperatura através da vista em corte transversal do duto. Para diminuir essa distância, um misturador com efeito redemoinho 200 de acordo com a Figura 2 está localizado na seção de saída de gás de processo.

[034] Em referência à Figura 2, o misturador com efeito redemoinho 200 compreende um primeiro duto 210 que está em conexão fluida com a saída dos tubos de troca de calor. 0 fluxo do gás de processo dos tubos de troca de calor através do primeiro duto é controlado por meios de uma primeira válvula deslizante 212. A partir da primeira válvula através do primeiro duto, o gás de processo resfriado flui para fora do primeiro duto passando um elemento de indução com efeito redemoinho 211 na forma de palhetas anguladas em relação ao eixo geométrico do primeiro duto. As palhetas induzem um movimento com efeito redemoinho ao gás de processo resfriado que sai do primeiro duto. Nessa modalidade, o primeiro duto é cilíndrico. Uma terceira lâmina de tubo 213 apoia o primeiro duto total ou parcialmente para a terceira parte de carcaça 130 e também impede que o gás de processo resfriado ultrapasse o primeiro duto.

[035] Um segundo duto 220 é colocado de maneira concêntrica dentro do primeiro duto e está em conexão fluida com a saída de gás de processo de desvio. 0 gás de processo de desvio relativamente quente está passando através do segundo duto e de maneira tangencial para fora da extremidade do segundo duto através de bocais radiais 221, pelos quais o gás de processo de desvio relativamente quente é misturado de maneira eficiente com o gás de processo resfriado com efeito redemoinho. Opcionalmente (não mostrado na Figura 2) uma segunda válvula 222 pode ser colocada dentro do segundo duto para controlar o fluxo desviado do gás de processo. Na modalidade mostrada na Figura 2, uma placa age como um bloqueio de válvula 223 para a primeira válvula limitar seu movimento axial.

Claims

1. Caldeira de calor residual (100) para troca de calor de um gás de processo relativamente quente com um meio de resfriamento compreendendo: • uma carcaça (110, 120, 130); • pelo menos duas lâminas de tubo (115, 125); • uma pluralidade de tubos de troca de calor (123); • pelo menos um tubo de desvio (124); • uma seção de troca de calor envolta pela dita parte de carcaça e pelas ditas pelo menos duas lâminas de tubo (126) ; • uma seção de entrada de gás de processo (112); • uma seção de saida de gás de processo (132); • pelo menos uma entrada de meio de resfriamento (121); • pelo menos uma saida de meio de resfriamento (122); o gás de processo relativamente quente entra nos tubos de troca de calor e o pelo menos um tubo de desvio na seção de entrada de gás de processo flui através da seção de troca de calor em que pelo menos o gás de processo que flui nos tubos de troca de calor está em troca de calor indireta com o meio de resfriamento e sai na seção de saida de gás de processo, caracterizada pelo fato de que a dita caldeira de calor residual compreende ainda um misturador com efeito redemoinho (200) com um primeiro duto (210) em conexão fluida com a saida dos tubos de troca de calor (134) e um segundo duto (220) dentro do primeiro duto e em conexão fluida com a saida do tubo de desvio (133), sendo que a saida do primeiro duto é formada por um elemento de indução com efeito redemoinho (211) e a saida do segundo duto é formada por bicos radiais (221) e em que o misturador com efeito redemoinho compreende ainda uma primeira válvula (212) para controlar o fluxo do gás de processo resfriado que sai dos tubos de troca de calor.

2. Caldeira de calor residual, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a primeira válvula está localizada na entrada do primeiro duto e desliza ao redor do segundo duto.

3. Caldeira de calor residual, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o misturador com efeito redemoinho compreende ainda um elemento de alinhamento de fluxo localizado dentro do primeiro duto e antes do elemento de indução com efeito redemoinho relativo à direção de fluxo axial do gás de processo resfriado no primeiro duto.

4. Caldeira de calor residual, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o misturador com efeito redemoinho compreende ainda uma segunda válvula (222) para controlar o fluxo do gás de processo a quente relativo que sai do pelo menos um tubo de desvio.

5. Caldeira de calor residual, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o primeiro e o segundo dutos são tubos circulares que são posicionados de maneira coaxial um em relação ao outro.

6. Caldeira de calor residual, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o primeiro duto é fixado à carcaça (130) por meio de uma lâmina de um tubo (213) .

7. Caldeira de calor residual, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o elemento de indução com efeito redemoinho compreende palhetas.

8. Caldeira de calor residual, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a parede interna do tubo de desvio e pelo menos parte do segundo duto é forrada com um forro de cerâmica.

9. Caldeira de calor residual, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que o meio de resfriamento é água ou vapor ou tanto água quanto vapor.

10. Caldeira de calor residual, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que a dita carcaça tem um formato cilíndrico e as ditas pelo menos duas lâminas de tubo têm um formato circular.