BR112020006945A2

BR112020006945A2 - uma construção de caldeira

Info

Publication number: BR112020006945A2
Application number: BR112020006945-0A
Authority: BR
Inventors: Pentti Lankinen; Heikki Holopainen; Jussi Pollari; Martyna POREBA-SEBASTJAN; Slawomir SOLIPIWKO
Original assignee: Sumitomo SHI FW Energia Oy
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2017-10-16
Publication date: 2020-10-06
Also published as: US11209158B2; SA520411675B1; JP7266586B2; EP3982043A1; CN111465805B; PL3982043T3; EP3698083B1; PL3698083T3; PH12020550177A1; JP2020537104A; AU2017436110A1; EP3982043B1; CN111465805A; US20200292164A1; HUE063551T2; KR20200063209A; KR102386165B1; JOP20200056A1; ZA202001669B; WO2019076427A1

Abstract

Uma construção de caldeira (10) compreendendo um corpo de pressão de caldeira (12) tendo um fundo (14) e uma cobertura (16) em uma altura H a partir do fundo e pelo menos quatro paredes planas de tubos de água (18) formando uma seção cruzada horizontal poligonal com pelo menos quatro seções de canto (20), e uma estrutura de aço de suporte rígido (34), o corpo de pressão de caldeira sendo sustentado na estrutura de aço de suporte rígido em uma altura entre o fundo e a cobertura, em que uma coluna de canto vertical (40) é fixada exteriormente a pelo menos quatro das pelo menos quatro seções de canto (20) em uma região de altura entre o fundo e a cobertura, e o suporte do corpo de pressão de caldeira (12) é fornecido suportando cada uma das colunas de canto verticais (40) à estrutura de aço de suporte rígido (34) em uma altura de 0,1 H a 0,9 H a partir do fundo de modo a equilibrar cargas verticais do corpo de pressão de caldeira.

Description

“UMA CONSTRUÇÃO DE CALDEIRA”

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO Campo da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se a uma construção de caldeira de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. Mais particularmente, a invenção refere- se a uma construção de caldeira compreendendo um corpo de pressão de caldeira tendo um fundo e uma cobertura em uma altura H a partir do fundo e pelo menos quatro paredes planas de tubos de água formando uma seção cruzada horizontal poligonal com pelo menos quatro seções de canto, e uma estrutura de aço de suporte rígido, o corpo de pressão de caldeira sendo sustentado na estrutura de aço de suporte rígido em uma altura entre o fundo e a cobertura. o corpo de pressão de caldeira é vantajosamente um forno, mas it pode alternativamente ser uma outra parte estrutural da caldeira formada de paredes planas de tubos de água, como um separador de partícula, uma gaiola de convecção ou uma passagem vazia.

Descrição da Técnica Relacionada

[0002] As caldeiras relativamente grandes são convencionalmente dispostas com suporte superior, ou seja, são suportadas de modo que o forno, ou, de maneira mais geral, o corpo de pressão da caldeira, da caldeira seja disposto para pendurar em uma estrutura de aço de suporte rígido convencional que se estende ao redor e acima o corpo de pressão da caldeira. As caldeiras relativamente pequenas são convencionalmente dispostas com suporte inferior, em que a carga vertical do corpo de pressão da caldeira é equilibrada apenas por uma estrutura de aço de suporte rígido disposta abaixo da caldeira. A principal diferença entre as construções com suporte superior e inferior é que, quando a temperatura da caldeira aumenta, a expansão térmica de uma caldeira com suporte superior ocorre principalmente para baixo, enquanto em uma caldeira com expansão inferior ocorre principalmente para cima. As caldeiras com suporte inferior são, no caso de caldeiras relativamente pequenas, geralmente mais simples e economicamente mais vantajosas que caldeiras com suporte superior, porque elas não exigem uma estrutura de aço de suporte rígido separada que se estende ao redor e acima do corpo de pressão da caldeira. Uma desvantagem da construção apoiada no fundo é que as paredes do corpo de pressão da caldeira precisam ser fortes o suficiente para suportar a carga de compressão vertical do corpo de pressão.

[0003] Uma terceira alternativa é suportar o corpo de pressão de caldeira a uma estrutura de aço de suporte rígido em sua seção intermediária. Desse modo, a porção inferior do corpo de pressão de caldeira, abaixo da seção intermediária, é suportada para cima, e a porção superior do corpo de pressão de caldeira, acima da seção intermediária, é suportada para baixo. A construção com suporte intermediário é vantajosa para algumas aplicações enquanto reduz o tamanho da estrutura de aço de suporte daquela necessária em torno do corpo de pressão de um com suporte superior caldeira. Da mesma forma, uma tal construção com suporte intermediário elimina a necessidade de paredes muito fortes do corpo de pressão de caldeira como em caldeiras grandes com suporte inferior. Diferentes construções de caldeiras com suporte intermediário são mostradas, por exemplo, em Patente dos EUA Nº 2.583.599, Patente dos EUA Nº 2.856.906, publicação do Pedido de Patente Europeia EP 0073851 Al e publicação do Pedido de Patente dos EUA Nº 2015/0241054.

[0004] Patente dos EUA Nº 4.428.329 divulga uma de construção caldeira com suporte intermediário com uma estrutura de aço de suporte compreendendo vários braços de cantilever em uma altura intermediária da caldeira. De modo a absorver expansão térmica horizontal, as paredes do tubo do forno e a passagem traseira da caldeira está pendurada em várias alavancas flexíveis conectadas aos braços de cantilever por um grande número de ligações verticais fixadas a uma seção dobrada para dentro da parede de tubo. Documentos de Patente EP 1 998 111 A2, DE 19 55 982 Al e DE 198 21 587 Al divulgam caldeiras convencionalmente sustentadas com construções para lateralmente suportar o corpo da caldeira e documento DE 19 55 982 divulga uma caldeira com suporte intermediário tendo colunas verticais e molas ou contrapesos para obter alívio adicional parcial do peso.

[0005] Um problema no projeto de caldeiras com suporte intermediário é encontrar uma maneira simples e vantajosa de conectar a seção intermediária do corpo de pressão de caldeira a uma estrutura de aço de suporte rígido em torno de o forno e, da mesma forma, levar em consideração os efeitos da expansão térmica.

[0006] Um objeto da presente invenção é fornecer uma construção vantajosa para uma caldeira com suporte intermediário.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0007] De acordo com um aspecto, a presente invenção fornece uma construção de caldeira compreendendo um corpo de pressão de caldeira tendo um fundo e uma cobertura em uma altura H a partir do fundo e pelo menos quatro paredes planas de tubos de água formando uma seção cruzada horizontal poligonal com pelo menos quatro seções de canto, e uma estrutura de aço de suporte rígido, o corpo de pressão de caldeira sendo sustentado na estrutura de aço de suporte rígido em uma altura entre o fundo e a cobertura, em que uma coluna de canto vertical é fixada exteriormente a pelo menos quatro das pelo menos quatro seções de canto em uma região de altura entre o fundo e a cobertura, e o suporte do corpo de pressão de caldeira é fornecido suportando cada uma das colunas de canto verticais à estrutura de aço de suporte rígido em uma altura de 0,1 H a 0,9 H a partir do fundo de modo a equilibrar cargas verticais do corpo de pressão de caldeira.

[0008] O termo corpo de pressão de caldeira refere-se aqui geralmente a uma parte estrutural de um planta de geração de vapor formada de paredes planas de tubos de água, isto é, de tubos geralmente verticais que transportam água ou vapor de alta pressão e sendo conectados juntos em uma maneira convencional por aletas soldadas entre os tubos. De acordo com uma modalidade da presente invenção o corpo de pressão de caldeira é oO forno de uma caldeira de leito fluidizado, mas o corpo de pressão de caldeira pode alternativamente ser um outro tipo de corpo de pressão, como um forno, uma gaiola de convecção ou uma passagem vazia de qualquer tipo de um gerador de vapor, tal como, por exemplo, uma caldeira de leito borbulhante ou caldeira de PC. Quando a descrição abaixo se refere a um forno, deve ser entendido que o corpo de pressão pode alternativamente ser um outro corpo de pressão de caldeira, sempre que adequado. O corpo de pressão de caldeira geralmente tem uma seção cruzada horizontal retangular com quatro seções de canto formada pelas paredes de água tubular, mas geralmente o corpo de pressão de caldeira pode ter uma seção cruzada horizontal poligonal com ainda mais do que quatro seções de canto.

[0009] Uma característica principal da presente invenção é que o corpo de pressão de caldeira é suportado pelo meio, isto é, que cargas verticais, como forças gravitacionais e forças sísmicas, afetando o corpo de pressão de caldeira são equilibradas com a estrutura de aço de suporte rígido em uma altura intermediária, entre o fundo e a cobertura, do corpo de pressão de caldeira. Mais particularmente, quando a altura do corpo de pressão de caldeira de seu fundo à cobertura é H, o corpo de pressão de caldeira é preferencialmente sustentado na estrutura de aço de suporte rígido em uma altura de 0,1 H a 0,9 H a partir do fundo, mais preferencialmente de 0,3 H a 0,7 Ha partir do fundo, e ainda mais preferencialmente em uma altura de 0,4 H a 0,6 H a partir do fundo. Pela altura acima mencionada de suporte é, em seguida, significado o nível do corpo de pressão de caldeira que não se move na direção vertical devido à expansão térmica do corpo de pressão de caldeira. De acordo com uma outra característica principal da presente invenção, o suporte do corpo de pressão de caldeira, ou, mais precisamente, o equilíbrio de cargas verticais do corpo de pressão de caldeira, é fornecido através de colunas de canto verticais fixadas exteriormente, ou fora de, as seções de canto formadas pelas paredes de água tubular do corpo de pressão da caldeira.

[0010] A estrutura de aço de suporte rígido vantajosamente compreende várias colunas de suporte principais verticais sustentadas ao solo ou fundação da caldeira, e o corpo de pressão de caldeira é sustentado em vários feixes de suporte principais horizontais fixados às colunas de suporte principais verticais. Os feixes de suporte principais horizontais são preferencialmente fixados às colunas de suporte principais verticais em uma altura de 0,1 H a 0,9 H, mais preferencialmente em uma altura de 0,3 H a 0,7 H, e ainda mais preferencialmente em uma altura de 0,4 H a 0,6 H, a partir do fundo. Assim, as vigas de suporte principais horizontais de acordo com a presente invenção estão em um nível consideravelmente mais baixo do que em uma caldeira convencional com suporte superior, onde estão tipicamente em um nível de cerca de 1,1 H a partir do fundo.

[0011] Em caso de um corpo de pressão de caldeira convencional tendo uma seção cruzada retangular com quatro seções de canto, as colunas de canto verticais são naturalmente fixadas em todas as quatro seções de canto. Mesmo no caso de um corpo de pressão de caldeira tendo uma seção cruzada poligonal com mais do que quatro seções de canto, as colunas de canto verticais são vantajosamente fixadas para selecionar adequadamente quatro seções de canto. As colunas de canto verticais podem alternativamente ser fixadas a mais do que quatro seções de canto, como seis ou oito seções de canto, de um corpo de pressão de caldeira com várias seções de canto, um tal separador de partícula poligonal.

[0012] Pode, em algumas modalidades da presente invenção ser possível suplementar o suporte intermediário descrito acima do corpo de pressão de caldeira pelo suporte superior ou suporte inferior auxiliar flexível, mas em qualquer caso, de acordo com a presente invenção, a maioria das cargas verticais do corpo de pressão de caldeira são equilibradas pelo suporte intermediário. De acordo com uma modalidade preferível da presente invenção, as cargas verticais do corpo de pressão de caldeira são equilibradas somente pelas colunas de canto verticais fixadas às seções de canto. A expressão de que um corpo de pressão de caldeira é sustentado somente através de suas seções de canto não significa que não há conexões com as estruturas circundantes fora das seções de canto, mas que tais outras conexões, como meios para transportar gás de combustão a partir do forno ou água para os tubos de água, ou meios para alimentar ar e combustão ao forno, não fornecem qualquer equilíbrio essencial de cargas verticais do corpo de pressão de caldeira.

[0013] Suportar o corpo de pressão de caldeira somente através das colunas de canto verticais é possível por causa de uma capacidade de força de cisalhamento relativamente alta fornecida por uma parede de tubo de água convencional. As paredes de água tubular de um corpo de pressão de caldeira podem, em prática, sustentar somente através de colunas de canto verticais fixadas a suas seções de canto até uma largura de cerca de 20 metros, ou mesmo mais alto, de modo que sejam adequadas para suportar, por exemplo, o forno de uma caldeira de leito fluidizado circulante até uma capacidade de 50 a 100 MWe, ou mesmo mais alta.

[0014] Devido à razão entre altura e largura de um corpo de pressão de caldeira convencional, a expansão térmica das paredes do tubo de água planas do corpo de pressão de caldeira geralmente ocorre principalmente na direção vertical. Entretanto, a expansão térmica geralmente também ocorre, embora geralmente em uma menor quantidade, na direção horizontal. Como mencionado acima, à medida que o corpo de pressão de caldeira é sustentado em sua seção intermediária, a expansão térmica na direção vertical ocorre acima da seção intermediária para cima e abaixo da seção intermediária para baixo. Suportar o corpo de pressão de caldeira somente através das colunas do canto à estrutura de aço de suporte rígido em uma altura de 0,1 H a 0,9 H a partir do fundo fornece uma construção vantajosa que torna possível a absorção simples e eficaz da expansão térmica horizontal.

[0015] De modo a permitir a expansão térmica horizontal, a conexão entre as colunas de canto verticais e a estrutura de aço de suporte rígido deve ser adaptável em todas, ou pelo menos em todas mas uma, direções horizontais. Uma tal conexão adaptável pode ser fornecida dispondo-se o suporte do corpo de pressão de caldeira através das colunas de canto verticais pendurando-se por cima ou sustentando-se por baixo. No meio da construção suportada acima, as colunas de canto verticais são dispostas penduradas a partir da estrutura de aço de suporte rígido, ou as vigas de suporte principais horizontais da estrutura de aço de suporte rígido. No meio da construção suportada abaixo, as colunas de canto verticais são sustentadas nas vigas de suporte principais horizontais por conexões deslizantes adequadas.

[0016] Mais particularmente, as colunas de canto verticais estão no meio da disposição suportada acima vantajosamente suportada nas vigas de suporte principais horizontais por pelo menos uma haste de suporte fixada à coluna de canto vertical por pelo menos uma lingueta de suporte. Cada coluna de canto vertical é geralmente, em prática, suportada nas vigas de suporte principais horizontais por pelo menos duas hastes de suporte. Tais hastes de suporte permitem a absorção da expansão térmica horizontal inclinando-se levemente as hastes de suporte, de modo a permitir movimentos horizontais relativamente pequenos da seção de canto. De acordo com uma modalidade especialmente preferível da presente invenção, cada uma das colunas de canto verticais é pendurada a partir de pelo menos uma viga de suporte auxiliar horizontal sustentada por duas vigas adjacentes das vigas de suporte principais horizontais.

[0017] Correspondentemente, as colunas de canto verticais estão no meio da disposição suportada abaixo vantajosamente sustentada na estrutura de aço de suporte rígido dispondo-se de conexão deslizante adequada, tais como rolamentos deslizantes, nas vigas de suporte principais horizontais da estrutura de aço de suporte rígido. A conexão deslizante permite a absorção da expansão térmica horizontal permitindo movimentos horizontais relativamente pequenos da seção de canto. De acordo com uma modalidade preferível da presente invenção, a conexão deslizante compreende uma placa de base de aço fixada à coluna de canto vertical pelas nervuras que se estendem verticalmente, ou linguetas de suporte. A placa de base é em seguida, vantajosamente sustentada por uma superfície deslizante de aço ou rolamentos “deslizantes para duas vigas de suporte principais horizontais adjacentes, perpendicularmente dispostas umas às outras.

[0018] As colunas de canto verticais devem ser fixadas à respectiva seção de canto em uma região de pelo menos uma altura suficiente para fornecer à resistência necessária. Em algumas aplicações a altura é preferencialmente pelo menos 5 %, ainda mais preferencialmente pelo menos 15 %, da altura do corpo de pressão de caldeira. Também é possível que as colunas de canto verticais sejam fixadas às respectivas seções de canto em uma região de altura claramente maior, como pelo menos 30 %, ou mesmo na maior parte ou toda a altura do corpo de pressão de caldeira. As colunas de canto verticais são vantajosamente fixadas à seção de canto por pelo menos uma tira de metal contínua de modo a fornecer, na direção vertical, uma junta rígida. A fixação à seção de canto é vantajosamente feita por soldagem contínua a pelo menos um tubo de canto ou uma aleta de canto entre os tubos de água mais externos das paredes do tubo de água formando a seção de canto.

[0019] De modo a evitar a tensão térmica entre as colunas de canto verticais e o corpo de pressão de caldeira, as colunas do canto são vantajosamente mantidas pelo menos quase na mesma temperatura como O corpo de pressão de caldeira. Assim, a tira de metal conectando a coluna do canto à seção de canto é vantajosamente dimensionada de modo a fornecer, além da rigidez desejada, também um bom contato térmico entre a seção de canto e a vertical coluna. As colunas de canto verticais também são geralmente dispostas dentro de um isolamento térmico comum com o corpo de pressão de caldeira.

[0020] De acordo com uma modalidade preferível da presente invenção, pelo menos uma, Ou preferencialmente cada, das colunas verticais é uma tubulação de caldeira. As tubulações de caldeira são vantajosamente tubulações de tubos de descida da caldeira, mas em algumas aplicações elas também podem ser, por exemplo, tubulações de vapor. Ao usar as tubulações de tubos de descida como as colunas verticais, a necessidade de suporte especial das tubulações de tubos de descida é minimizada. Porque a água nas tubulações de tubos de descida está quase na mesma temperatura que a água nos tubos da parede de água, não há qualquer tensão térmica significante entre as paredes do tubo de água e as tubulações de tubos de descida fixadas às paredes do tubo de água.

[0021] De acordo com uma outra modalidade preferível da presente invenção, que é especialmente aplicável quando tubulações de tubos de descida ou outras tubulações de caldeira adequadas não estão disponíveis, as várias colunas de canto verticais não são tubulações de caldeira, ou pelo menos uma das várias colunas verticais não é uma tubulação de caldeira. Tais colunas verticais podem ser, por exemplo, vigas verticais ocas separadas com uma seção transversal quadrada, ou vigas ocas de qualquer formato ou mesmo barras sólidas. Tais vigas verticais separadas, que são dedicadas ao uso como as colunas verticais, têm a vantagem que seus tamanhos podem ser selecionados mais livremente. Ao usar tais vigas separadas como as colunas verticais, minimizar a diferença de temperatura entre as paredes do tubo de água e as colunas verticais deve ser garantida usando-se especialmente boa condutividade térmica fornecendo tiras de metal entre as paredes do tubo de água e as colunas verticais. De modo a minimizar aa diferença de temperatura, cada uma das colunas verticais, independentemente de ser, por exemplo, uma tubulação de caldeira ou uma viga vertical oca, é preferencialmente disposta dentro de um isolamento térmico comum com o corpo de pressão de caldeira.

[0022] A presente invenção possibilita um projeto especialmente direto da caldeira, uma montagem claramente mais rápida da caldeira do que usando métodos convencionais e, em muitos casos, uma redução notável nas quantidades das estruturas de aço necessárias.

[0023] A breve descrição acima, bem como outros objetos, características e vantagens da presente invenção serão mais amplamente apreciados por referência à seguinte descrição detalhada das modalidades atualmente preferidas, mas ainda assim ilustrativas, de acordo com a presente invenção, quando tomadas em conjunto com os desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0024] A Figura 1 ilustra esquematicamente uma vista lateral de uma caldeira de acordo com uma primeira modalidade preferível da presente invenção.

[0025] As Figuras 2a e 2b ilustram esquematicamente duas modalidades de um detalhe de uma caldeira de acordo com a presente invenção.

[0026] As Figuras 3a e 3b ilustram esquematicamente outros detalhes de uma caldeira de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0027] A Figura 4 ilustra esquematicamente um detalhe de uma caldeira de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção.

[0028] A Figura 5 ilustra esquematicamente uma vista lateral de uma caldeira de acordo com uma modalidade preferível da presente invenção.

[0029] A Figura 6 ilustra esquematicamente um detalhe de uma caldeira de acordo com uma outra modalidade preferível da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0030] Oo diagrama da Figura 1 ilustra esquematicamente uma vista lateral de uma construção de caldeira de leito fluidizado 10, representando uma modalidade da presente invenção. A construção de caldeira de leito fluidizado 10 compreende um forno 12 tendo um fundo 14 e uma cobertura 16 em uma altura H a partir do fundo e quatro paredes planas de tubos de água 18, apenas um dos quais é observado na Figura l. As paredes de água tubular são do tipo convencional, consistindo em tubos de água verticais conectados juntos pelas aletas. As paredes de água tubular 18 formam uma seção cruzada retangular com quatro seções de canto 20, duas das quais são observadas na Figura l. O forno compreende equipamento convencional, como cabeçalhos de entrada e saída 22, 24, um duto de gás de combustão 26 e meios para alimentar a combustão 28 e ar primário 30 ao forno. Porque tal equipamento não é relevante para a compreensão da presente invenção, eles não são descritos aqui em detalhes.

[0031] O forno 12 é sustentado no solo 32 através de uma estrutura de aço de suporte rígido 34 disposta em torno da caldeira. A estrutura de aço de suporte 34 compreende várias colunas de suporte principais verticais 36, na prática, pelo menos quatro colunas de suporte principais verticais, e várias vigas de suporte principais horizontais 38 fixadas entre as colunas de suporte principais verticais. Como observado na Figura 1, as vigas de suporte principais horizontais 38 estão em um nível L que está claramente abaixo da cobertura 16 do forno, por exemplo, de 0,3 H a 0,7 H a partir do fundo.

[0032] De acordo com a presente invenção, uma coluna de canto vertical 40 é fixada, vantajosamente por uma tira de metal contínua 42, a uma porção verticalmente intermediária de cada uma das seções de canto 20. A fixação das colunas de canto verticais às respectivas seções de canto deve ser forte o suficiente para permitir suportar o peso do forno. As colunas de canto verticais são, portanto, preferencialmente fixadas à respectiva seção dos cantos em uma região de altura de pelo menos 5 8%, ainda mais preferencialmente pelo menos 15 %, da altura H do corpo de pressão de caldeira. As colunas de canto verticais 40 podem ser porções de tubos de descida 44, água de caldeira circulante de um tambor de vapor 46 para um cabeçalho de entrada 22, ou outras colunas adequadas para suportar o forno.

[0033] De acordo com a modalidade mostrada na Figura 1, o forno 12 é sustentado na estrutura de aço de suporte 34 pelas hastes de suporte 48. As bordas superiores das hastes de suporte 48 são fixadas às vigas de suporte principais horizontais 38, e as bordas inferiores das hastes de suporte são fixadas às colunas de canto verticais 40 por linguetas 50 fixadas aos dois lados das colunas de canto verticais. Assim, as colunas de canto verticais são sustentadas nas hastes de suporte 48, e por elas, na estrutura de aço de suporte 34 no nível C das linguetas 50, que o nível C é menor do que o nível L das vigas de suporte principais horizontais 38.

[0034] Quando o forno 12 aquece até a temperatura ambiente para a temperatura operacional, a expansão térmica aumenta a altura e largura do forno. Assumindo que as hastes de suporte 48 permaneçam na temperatura ambiente, mas as colunas de canto verticais 40 seguem a temperatura do forno, a porção intermediária do forno, no nível C das linguetas 50, permanece em seu nível original. A porção superior do forno 12, para cima a partir do nível C, se expande para cima, e a porção inferior do forno, para baixo a partir do nível C, se expande para baixo. As hastes de suporte podem, na prática, também estar parcialmente quentes, o que deve ser levado em consideração ao considerar movimentos verticais exatos do forno. Além da expansão vertical, oO forno também experimenta a expansão na direção horizontal. O movimento horizontal devido à expansão horizontal é possível pela inclinação das extremidades inferiores das hastes de suporte 48 para fora. De modo a evitar ângulos de inclinação muito grandes, as hastes de suporte devem ter um comprimento suficiente, como pelo menos cerca de três metros. As hastes de suporte mais longas absorvem a expansão térmica com menos inclinação, mas elas têm a desvantagem de possivelmente aumentar a altura da construção de aço rígida necessária para suportar o corpo de pressão de caldeira em uma certa altura.

[0035] As Figuras 1 a 6 mostram vistas e detalhes de diferentes modalidades da presente invenção. Os mesmos números de referência são geralmente usados para os mesmos ou elementos semelhantes nas diferentes modalidades em todas as Figuras 1 a 6. Também deve ser entendido que as Figuras 1 a 6 mostram apenas modalidades exemplificativas da presente invenção, e as características mostradas nas diferentes modalidades podem ser alteradas para características correspondentes mostradas em outras modalidades, ou para aquelas com base no ensino geral da presente descrição, sempre que for tecnicamente possível.

[0036] As Figuras 2a e 2b mostram esquematicamente em mais detalhes uma seção transversal horizontal de dois exemplos de fixação de uma coluna de canto vertical 40, 40” à seção de canto 20 de duas paredes do tubo de água 18 por uma forte tira de metal que se estende verticalmente 42. Na Figura 2a a coluna de canto vertical 40 é uma tubulação de caldeira de parede espessa, preferencialmente uma tubulação de tubos de descida da caldeira, enquanto que na Figura 2b a coluna de canto vertical 40' é uma viga vertical oca com um formato em seção cruzada quadrado. Na prática, a coluna de canto vertical pode ter também qualquer outro formato de seção cruzada adequado. A tira de metal 42 é preferencialmente fixada por soldagem contínua 52 à coluna de canto vertical 40, 40" e a uma aleta de canto 54, 54" entre os tubos de água mais externos 56 das paredes de água tubular 18 formando a seção de canto 20. A Figura 2a mostra, como um exemplo, uma aleta de canto semelhante ao canto 54, enquanto que a Figura 2b mostra, como um outro exemplo, uma aleta de canto chanfrada 54".

[0037] A diferença de temperatura entre a seção de canto 20 e a coluna de canto vertical 40 deve ser relativamente pequena em qualquer condição de operação de modo a evitar fadiga térmica desnecessária. Portanto, a tira de metal 42 é vantajosamente dimensionada de modo a fornecer, além da resistência necessária, também condutividade térmica suficiente entre a seção de canto 20 e a respectiva coluna de canto vertical 40, 40". A coluna de canto vertical 40, 40" e às paredes de água tubular 18 do forno são vantajosamente também cobertas por uma camada isoladora comum 58, como esquematicamente mostrado na Figura 2b.

[0038] As Figuras 3a e 3b esquematicamente mostram em seção transversal horizontal e em uma vista lateral, respectivamente, uma maneira exemplificativa de pendurar uma coluna de canto vertical 40 a partir das vigas de suporte principais horizontais 38 de uma estrutura de aço de suporte 34. Nesta modalidade um par de linguetas de suporte 50 é fixado a cada um de dois lados opostos da coluna de canto vertical 40, e uma haste de suporte 48 é fixada por uma porca 52 na extremidade externa de cada um dos pares de linguetas de suporte 50. As extremidades superiores das hastes de suporte 48 são travadas por um meio adequado às vigas de suporte principais horizontais 38, como é observado na Figura 1.

[0039] No exemplo mostrado na Figura 3a, as linguetas de suporte 50 estendem-se horizontalmente o suficiente para permitir a conexão das hastes de suporte 48 diretamente às vigas de suporte principais horizontais 38 acima das porções de extremidade das linguetas de suporte 50. Na prática, pode ser útil fixar as extremidades superiores das hastes de suporte 48 às vigas horizontais auxiliares adequadas, não mostrado na Figura 3a, dispostas, por exemplo, acima dois lados opostos da coluna do canto 40 e sustentadas às vigas de suporte principais horizontais 38. A Figura 3a mostra também uma maneira alternativa de fixar a coluna do canto 40 à seção de canto 20. Aqui a coluna do canto 40 é fixada à seção de canto 20 pelas duas tiras de metal 42 conectadas aos dois tubos de água mais externos 56. Usando duas tiras de metal, ou ainda mais do que duas tiras de metal, naturalmente fortalece ainda mais a fixação e também melhora a conexão térmica da coluna do canto 40 ao forno.

[0040] A Figura 4 esquematicamente mostra um detalhe de uma outra modalidade exemplificativa da presente invenção em que uma coluna de canto vertical 40 é fixada à seção de canto 20 de duas paredes de água tubular 18 do forno por uma tira de metal que se estende verticalmente 42 que é paralela à extensão de uma parede de tubo de água 18, em vez de estar em um ângulo de 45 graus como nas Figuras 2a, 2b e 3a. A orientação da tira de metal 42, que pode, como é claro para uma pessoa versada na técnica, têm ainda outras possibilidades do que as descritas acima, afeta a orientação mais adequada das linguetas 50, e também a maneira mais adequada para fixar as hastes de suporte 48 às vigas de suporte principais horizontais 38. Especialmente quando a coluna de canto vertical 40 é uma porção de uma tubulação de tubos de descida da caldeira, pode ser necessário organizar a suspensão da coluna de canto vertical àa partir das vigas de suporte principais horizontais 38, por exemplo, usando vigas de suporte auxiliar, para evitar fazer curvas extra na tubulação de tubos de descida de modo a contornar as vigas de suporte horizontais.

[0041] A Figura 4 mostra também a coluna de canto vertical pode vantajosamente ser conectada por peças de ligação adequadas 58 aos pilares de ancoragem 60 do forno. Como foi explicado acima, a função principal das colunas de canto verticais é permitir o suporte simples e eficiente do forno 12 em sua seção intermediária pelos cantos. A resistência adicional fornecida pelas colunas de canto verticais ao gabinete do forno também fornece a vantagem adicional de reduzir o número de pilares de ancoragem necessário para evitar o risco de abaulamento do gabinete do forno.

[0042] A Figura 5 esquematicamente mostra uma vista lateral de uma construção de caldeira de leito fluidizado 10', representando uma outra modalidade da presente invenção. A construção da Figura 5 difere daquela da Figura 1 principalmente em que as colunas de canto verticais 40 não estão pendurada a partir das vigas de suporte principais horizontais 38 mas as colunas de canto verticais são sustentadas por baixo pelas linguetas de suporte que se estendem verticalmente 50' dispostas nas vigas de suporte principais. Portanto, as colunas de canto verticais 40 são sustentadas na estrutura de aço de suporte 34 no nível C das linguetas de suporte 50', que Oo nível C é mais alto do que o nível L das vigas de suporte principais horizontais 38. De modo a permitir movimentos relacionados a expansão térmica horizontal do forno 12, cada uma das linguetas de suporte 50" é fixada a uma placa de base 62 que é capaz de deslizar na respectiva viga de suporte principal horizontal 38, ou em um rolamento deslizante 64 fixado à viga de suporte principal.

[0043] A lingueta de suporte 50" pode na direção horizontal ser dirigida a um canto de duas vigas de suporte principais horizontais perpendiculares dispostas umas às outras 38, em que a placa de base 62 é vantajosamente sustentada por um rolamento deslizante 64 fixado à duas vigas de suporte principais horizontais. Suportar as colunas de canto verticais 40 de baixo, como na Figura 5, fornece o efeito de que não existem vigas de suporte principais horizontais 38 acima das colunas de canto verticais. No caso, a coluna de canto vertical 40 é uma porção de uma tubulação de tubos de descida 44, a solução da Figura 5, portanto, fornece a vantagem que a tubulação de tubos de descida 44 pode ser estendida mais livremente para cima, sem a necessidade de fazer curvas adicionais em torno de vigas de suporte principais horizontais.

[0044] De acordo com uma modalidade vantajosa, esquematicamente mostrada na Figura 6, cada uma das linguetas de suporte 50' compreende várias nervuras paralelas 66, como três nervuras, fixadas lado a lado na coluna de canto vertical 40 e na placa de base

62. A Figura 6 também mostra uma outra característica de acordo com que duas linguetas 50', 50”, ou duas séries de nervuras 66, 66', são fixadas em um ângulo de 90 graus à coluna de canto vertical 40. As duas linguetas 50', 50” e suas placas de base 62, 62' são, desse modo, dispostas em rolamentos deslizantes separados 64, 64" dispostas em duas vigas de suporte principais horizontais 38, 38”, paralelas às paredes do tubo 18, 18" formando a respectiva seção de canto 20. A solução da Figura 6 é especialmente vantajosa quando existe uma necessidade de estender uma coluna de suporte principal vertical 36 no cruzamento das vigas de suporte principais horizontais 38, 38' a um nível mais alto do que o das vigas de suporte horizontais 38, 38".

[0045] Como torna-se claro a partir do acima, diferentes modalidades de um forno de uma caldeira de leito fluidizado com uma construção de suporte simples e confiável são fornecidas. Deve ser entendido que os elementos descritos em relação a uma modalidade podem ser usados também em outras modalidades, quando possível. As construções de suporte correspondentes são aplicáveis também em várias outras aplicações, como um forno de outro tipo de uma caldeira de energia, uma gaiola de convecção, uma passagem vazia, um separador de sólidos ou um passagem horizontal em relação a uma caldeira de energia.

[0046] Embora a invenção tenha sido descrita aqui por meio de exemplos em conexão com o que atualmente são consideradas as modalidades mais preferidas, deve-se entender que a invenção não está limitada às modalidades divulgadas, mas destina-se a cobrir várias combinações ou modificações de suas características e várias outras aplicações incluídas no escopo da invenção, conforme definido nas reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Construção de caldeira (10) compreendendo um corpo de pressão de caldeira (12) tendo um fundo (14) e uma cobertura (16) em uma altura H a partir do fundo e pelo menos quatro paredes planas de tubos de água (18) formando uma seção cruzada horizontal poligonal com pelo menos quatro seções de canto (20), e uma estrutura de aço de suporte rígido (34), o corpo de pressão de caldeira sendo sustentado na estrutura de aço de suporte rígido em uma altura entre o fundo e a cobertura, caracterizada pelo fato de que uma coluna de canto vertical (40) é fixada exteriormente a pelo menos quatro das pelo menos quatro seções de canto (20) em uma região de altura entre o fundo e a cobertura, e, cargas verticais do corpo de pressão de caldeira são equilibradas somente pelas colunas de canto verticais suportando-se cada uma das colunas de canto verticais (40) à estrutura de aço de suporte rígido (34) em uma altura de 0,1 H a 0,9 H a partir do fundo.

2. Construção de caldeira, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a estrutura de aço de suporte rígido (34) compreende várias colunas de suporte principais verticais (36) sustentadas ao solo (32) e várias vigas de suporte principais horizontais (38) fixadas às colunas de suporte principais verticais em uma altura de 0,l H a 0,9 H a partir do fundo, e cada uma das várias colunas de canto verticais (40) é sustentada a pelo menos uma das vigas de suporte principais horizontais (38).

3. Construção de caldeira, de acordo com a reivindicação l, caracterizada pelo fato de que cada uma das colunas de canto verticais (40) é sustentada na estrutura de aço de suporte rígido (34) em uma altura de 0,4 H a 0,6 H a partir do fundo

4. Construção de caldeira, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada uma das colunas de canto verticais (40) é fixada à respectiva seção de canto (20) em uma região de altura tendo uma altura de pelo menos 5 % da altura H do corpo de pressão de caldeira.

5. Construção de caldeira, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que cada uma das colunas de canto verticais (40) é fixada à respectiva seção de canto (20) em uma região de altura tendo uma altura de pelo menos 15 % da altura H do corpo de pressão de caldeira.

6. Construção de caldeira, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que cada uma das colunas de canto verticais (40) é fixada à respectiva seção de canto (20) por pelo menos uma tira de metal contínua (42) de modo a fornecer uma junta rígida na direção vertical.

7. Construção de caldeira, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a fixação é feita por soldagem contínua de cada uma das pelo menos uma tira de metal (42) a um tubo de água mais externo (56) ou a uma aleta de canto (54) entre os tubos de água mais externos (56) das paredes do tubo de água (18) formando a seção de canto.

8. Construção de caldeira, de acordo com à reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma das colunas de canto verticais (40) é uma tubulação de tubos de descida (44) da caldeira.

9. Construção de caldeira, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as colunas de canto verticais (40) são dispostas dentro de um isolamento térmico comum (58) com o corpo de pressão de caldeira.

10. Construção de caldeira, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que cada uma das colunas de canto verticais (40) é sustentada a pelo menos uma das vigas de suporte principais horizontais (38) por pelo menos uma haste de suporte (48) fixada à coluna de canto vertical por uma lingueta de suporte (50).

11. Construção de caldeira, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que cada uma das colunas de canto verticais (40) é sustentada a pelo menos uma das vigas de suporte principais horizontais (38) por uma conexão deslizante.

12. Construção de caldeira, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que a conexão deslizante compreende uma placa de base (62) fixada à coluna de canto vertical (40) pelas nervuras que se estendem verticalmente (66) e um rolamento deslizante (64).

13. Construção de caldeira, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que cada uma das colunas de canto verticais (40) é sustentada por uma conexão deslizante a duas vigas de suporte principais horizontais adjacentes (38).

14. Construção de caldeira, de acordo com a reivindicação 1, em que o corpo de pressão de caldeira (12) é um forno de uma caldeira de leito fluidizado.