BRPI0515852B1 - Método para limpar pelo menos um elemento de transferência térmica de uma caldeira dentro de uma fornalha, sistema de caldeira e método para iniciar a limpeza de um sistema de caldeira - Google Patents

Método para limpar pelo menos um elemento de transferência térmica de uma caldeira dentro de uma fornalha, sistema de caldeira e método para iniciar a limpeza de um sistema de caldeira Download PDF

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BRPI0515852B1 BRPI0515852-4A BRPI0515852A BRPI0515852B1 BR PI0515852 B1 BRPI0515852 B1 BR PI0515852B1 BR PI0515852 A BRPI0515852 A BR PI0515852A BR PI0515852 B1 BRPI0515852 B1 BR PI0515852B1
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Abstract

"método para limpar pelo menos um elemento de transferência térmica de uma caldeira dentro de uma fornalha, método para iniciar a limpeza de pelo menos um elemento de transferência térmica de uma caldeira dentro de uma fornalha e sistema de caldeira". um método para limpar um elemento de transferência térmica dentro de uma fornalha de caldeira é provido. o método inclui as etapas de permitir uma fornalha operar e depositar cinzas sobre um elemento de transferência térmica, determinar uma taxa de eficiência para pelo menos um elemento de limpeza, e administrar o elemento de limpeza baseado na taxa de eficiência. adicionalmente um sistema de caldeira (10) é provido, compreendendo uma fornalha (16), uma caldeira (14) disposta na citada fornalha (16), uma estrutura suporte (70), um sistema de pesagem (94), um sistema de limpeza (80) acoplado à citada fornalha (16) e um sistema de controle (300) acoplado ao citado sistema de pesagem (94) e ao citado sistema de limpeza (80).

Description

MÉTODO PARA LIMPAR PELO MENOS
UM
ELEMENTO DE TRANSFERÊNCIA
TÉRMICA DE UMA CALDEIRA DENTRO
DE
UMA FORNALHA, SISTEMA
DE
CALDEIRA E MÉTODO PARA INICIAR
LIMPEZA DE UM SISTEMA
DE
CALDEIRA.
Antecedentes da invenção
Campo da invenção
A presente invenção relaciona-se com caldeiras e, em particular, com um método e aparelho para medir eficiência de sopradores de fuligem que removem depósitos de cinzas nos superaquecedores das caldeiras usadas com processo de formação de polpa de kraft.
Informações antecedentes
No processo de produção de papel, a formação de polpa química produz, como um subproduto, licor negro, que contém quase todos os produtos químicos de cozimento inorgânico junto com a lignina e outra matéria orgânica separada da madeira durante a formação de polpa em um digestor. O licor negro é queimado em uma caldeira. As duas funções principais da caldeira são recuperar os produtos químicos de cozimento inorgânico usados no processo de formação de polpa e fazer uso da energia química na porção orgânica do licor negro para gerar vapor para uma usina de papel. Os objetivos gêmeos de recuperar tanto produtos químicos quanto energia tornam o projeto e operação da caldeira muito complexos. Como usado aqui, uma caldeira indica uma caldeira suportada pelo topo que, como descrito abaixo, queima um combustível que se incrusta nas superfícies de transferência térmica.
Em uma caldeira de kraft, superaquecedores são
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2/30 colocados na fornalha superior para extrair calor por radiação e convecção dos gases da fornalha. Vapor saturado entra na seção do superaquecedor, e vapor superaquecido sai em uma temperatura controlada. O superaquecedor é construído de uma série de painéis de tubos. A superfície do superaquecedor está continuamente sendo incrustada por cinzas que estão sendo carregadas para fora da câmara da fornalha. A quantidade de licor negro que pode ser queimada em uma caldeira de kraft é frequentemente limitada pela taxa e extensão de incrustação sobre as superfícies do superaquecedor. Esta incrustação com cinzas depositadas reduz o calor absorvido da combustão do licor, resultando em temperaturas baixas do vapor de saída dos superaquecedores e temperaturas altas do gás entrando na caldeira. A parada da caldeira para limpeza é requerida quando ou a temperatura do vapor de saída está muito baixa para uso em equipamentos a jusante ou a temperatura entrando no banco da caldeira excede a temperatura de fusão dos depósitos, resultando em entupimento lateral de gás do banco da caldeira. Em adição, a incrustação eventualmente provoca entupimento, e para remover o entupimento, o processo de queima na caldeira tem que ser interrompido. Uma caldeira entupida tipicamente significa pelo menos uma parada de vinte e quatro horas para toda a unidade de produção, o que provoca grandes perdas econômicas para toda a usina de polpa. Caldeiras de kraft são particularmente propensas ao problema de incrustação do superaquecedor, devido à grande quantidade de cinzas no combustível (tipicamente mais que 35%) e à baixa temperatura de fusão das cinzas.
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3/30 [004] Existem três métodos convencionais para remover depósitos de cinzas dos superaquecedores em caldeiras de kraft, listados em ordem crescente de tempo de parada requerido e ordem decrescente de frequência: 1) sopro de fuligem, pedido
2) resfriamento e sopro; e 3) lavagem com água. Este de patente encaminha somente o primeiro destes métodos, sopro de fuligem.
O sopro de fuligem é o processo de soprar cinzas depositadas para fora do superaquecedor com um jato de vapor a partir de bicos chamados sopradores de fuligem. O sopro de fuligem ocorre essencialmente continuamente durante operação normal da caldeira, com diferentes sopradores de fuligem ligados em diferentes momentos. O sopro de fuligem é usualmente executado usando vapor, o consumo de vapor de um procedimento de sopro de fuligem sendo tipicamente 4-5 kg/s, o que corresponde a cerca de 4-5% da produção de vapor de toda a caldeira; o procedimento de sopro de fuligem, portanto, consome uma grande quantidade de energia térmica.
[005] O mais simplesmente, sopro de fuligem é conhecido como um sopro de fuligem em sequência onde sopradores de fuligem operam em intervalos determinados em uma ordem determinada por uma certa lista predeterminada. O procedimento de sopro de fuligem opera em seu próprio ritmo de acordo com a lista, independente de se sopro de fuligem é necessário ou não, o que significa que entupimento pode não ser necessariamente impedido mesmo se o procedimento de sopro de fuligem consumir uma grande quantidade de vapor. Cada operação de sopro de fuligem reduz uma porção do depósito de cinzas na proximidade, mas o depósito de cinzas contudo
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4/30 continua a se acumular com o tempo. À medida que o depósito aumenta, o sopro de fuligem se torna gradualmente menos efetivo e resulta em uma deterioração da transferência térmica. Quando o depósito de cinzas alcança certo limite onde a eficiência da caldeira é significativamente reduzida e sopro de fuligem é insuficientemente efetivo, os depósitos podem necessitar serem removidos por um dos outros processos de limpeza identificados acima.
[006] Um soprador de fuligem a vapor é, tipicamente, tubos alongados tendo uma ou mais aberturas radiais na extremidade distal. Os tubos são acoplados a uma fonte de vapor pressurizado. Os sopradores de fuligem são adicionalmente estruturados para se mover entre uma primeira posição localizada fora da fornalha, até uma segunda localização dentro da fornalha. À medida que os sopradores de fuligem se movem entre a primeira posição e a segunda posição, o soprador de fuligem se move adjacente às superfícies de transferência térmica. Um tipo de soprador de fuligem é estruturado para se mover geralmente perpendicular às superfícies de transferência térmica. Um outro tipo de soprador de fuligem se move geralmente paralelo e entre as superfícies de transferência térmica. Para se mover perpendicular às superfícies de transferência térmica, as superfícies de transferência térmica têm passagens entre elas. O movimento para dentro da fornalha, que é tipicamente o movimento entre a primeira e a segunda posições, pode ser identificado como um “primeiro curso e o movimento para fora da fornalha que é tipicamente o movimento entre a segunda posição e a primeira posição, pode ser identificado como o
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5/30 segundo curso. Geralmente, métodos de sopro de fuligem usam o movimento completo do soprador de fuligem entre a primeira posição e a segunda posição, entretanto, um movimento parcial também pode ser considerado um primeiro ou segundo curso. À medida que o soprador de fuligem se move adjacente às superfícies de transferência térmica, o vapor é expelido através das aberturas. O vapor contata os depósitos de cinzas sobre as superfícies de transferência térmica e desaloja uma quantidade de cinzas; algumas cinzas, entretanto, permanecem. Como usado aqui, o termo cinzas removidas deve se referir ao depósito de cinzas que é removido pelo procedimento de sopro de fuligem e cinzas residuais deve se referir às cinzas que permanecem sobre uma superfície de transferência térmica após o procedimento de sopro de fuligem. O vapor é usualmente aplicado durante tanto o primeiro quanto o segundo cursos.
[007] Ao invés de simplesmente operar os sopradores de fuligem em uma programação, é desejável atuar os sopradores de fuligem quando o acúmulo de cinzas alcançar um nível predeterminado. Um método para determinar a quantidade de acúmulo de cinzas sobre as superfícies de transferência térmica dentro da fornalha é medir o peso das superfícies de transferência térmica e componentes de superaquecedor associados. O método para determinar o peso dos depósitos é divulgado na patente U.S. ns. 6.323.442, que é incorporada aqui por referência. É adicionalmente desejável conservar energia fazendo os sopradores de fuligem usarem vapor somente quando o vapor estiver efetivamente limpando as superfícies de transferência térmica.
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6/30 [008] Existe, portanto, uma necessidade de um método para limpar as superfícies de transferência térmica de componentes de superaquecedor de fornalha quando as superfícies de transferência térmica atingem um nível predeterminado de incrustação.
[009] Existe, portanto, uma necessidade adicional de um método para limpar as superfícies de transferência térmica de componentes de superaquecedor de fornalha que utilize somente vapor durante uma porção efetiva do procedimento de limpeza. Sumário da invenção [010] Estas necessidades, e outras, são atendidas pela presente invenção que provê um método para limpar as superfícies de transferência térmica de um elemento de transferência térmica em um superaquecedor de fornalha quando as superfícies de transferência térmica atingem um nível predeterminado de incrustação como determinado pelo peso das cinzas. Esta invenção adicionalmente provê um método para administrar o sistema de limpeza baseado na eficiência do sistema de limpeza ou de um elemento de limpeza. O peso das cinzas é, preferivelmente, determinado usando um sistema de pesagem acoplado à estrutura suporte suportando a superfície de transferência térmica. Tipicamente, as superfícies de transferência térmica pendem de hastes e o sistema de pesagem inclui pelo menos um dispositivo de pesagem, tal como, mas não limitado a, um extensômetro [“strain gage] ou célula de carga, acoplado às hastes do gancho. Embora um sistema de pesagem preferido esteja estruturado para determinar o peso em cada haste de gancho, o sistema de pesagem com um número mais limitado de dispositivos de pesagem também pode ser
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7/30 usado. Isto é, por exemplo, um sistema de pesagem tendo um número limitado de dispositivos de pesagem pode ser estruturado para medir torque para determinar o peso das cinzas. Consequentemente, o sistema de pesagem é dito a medir a “força, em oposição a simplesmente o peso, aplicada sopre a estrutura suporte pelo elemento de transferência térmica e as cinzas depositadas sobre ele.
[011] Medindo a força aplicada à estrutura suporte pelos elementos de transferência térmica quando os elementos de transferência térmica estão limpos, p.ex. quando recentemente instalados ou após lavagem com água, uma força inicial pode ser determinada. Enquanto a fornalha está em uso, os elementos de transferência térmica se tornarão incrustados com cinzas. O peso das cinzas cria uma força adicional. Cada elemento de transferência térmica pode suportar uma quantidade máxima de cinzas antes que o uso do elemento de transferência térmica se torne ineficiente. Um sistema de limpeza é usado para remover as cinzas para retardar o acúmulo de cinzas até o limite máximo. Se o sistema de limpeza não puder remover uma quantidade suficiente de cinzas, e os elementos de transferência térmica permanecerem acima da quantidade máxima de cinzas após a limpeza, a fornalha pode necessitar ser limpa usando os métodos de resfriamento e sopro ou de lavagem com água notados acima. Adicionalmente, o sistema de limpeza tem uma pluralidade de elementos de limpeza. Cada elemento de limpeza tem uma taxa de eficiência conhecida na qual o sistema de limpeza é esperado a operar. Isto é, para cada elemento de limpeza, uma quantidade conhecida de cinzas é esperada a ser removida
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8/30 durante uma operação de limpeza. Se esta quantidade de cinzas não é removida, o custo da operação do sistema de limpeza não é justificado pela quantidade de cinzas sendo removida. Portanto, se o elemento de limpeza não alcançar a taxa de eficiência minimamente aceitável, o uso daquele elemento é reduzido tal que vapor não seja desperdiçado em um elemento de limpeza ineficiente.
[012] O sistema de limpeza é usado para limpar os elementos de transferência térmica quando uma força predeterminada é alcançada, e/ou, o sistema de limpeza pode ser usado em uma programação. Independente do evento que inicia a limpeza, o sistema de pesagem é usado para determinar uma primeira força representando a força criada pelos elementos de transferência térmica e pelas cinzas. O sistema de limpeza, que é preferivelmente pelo menos dois sopradores de vapor, é operado para remover as cinzas. Após o sistema de limpeza ser operado, o sistema de pesagem é usado para determinar uma segunda força representando a força criada pelos elementos de transferência térmica e as cinzas residuais. Comparando a primeira força e a segunda força, a quantidade de cinzas removida por um elemento de limpeza específico pode ser determinada. A razão do peso das cinzas antes e após limpeza é usada para determinar uma taxa de eficiência para cada elemento de limpeza. Baseado nestas informações, o uso dos elementos de limpeza pode ser administrado para promover limpeza eficiente. Isto é, se for determinado que um elemento de limpeza específico não está removendo uma quantidade suficiente de cinzas, aquele elemento de limpeza pode ter vapor adicional fornecido ao
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9/30 mesmo, ter um curso de limpeza adicional executado ou ser desabilitado.
[013] A administração de um elemento de limpeza pode ser baseada em vários fatores. Por exemplo, a medição pode ser uma medição relativa. Isto é, por exemplo, se dois elementos de limpeza estão limpando um único elemento de transferência térmica, e é determinado que um dos elementos de limpeza está funcionando mais eficientemente que o outro, o elemento de limpeza menos eficiente pode ser desabilitado. Alternativamente, a taxa de eficiência para cada elemento de limpeza pode ser determinada durante o curso do tempo registrando a quantidade de depósitos de cinzas removida através de cada procedimento de limpeza. Alternativamente, o elemento de limpeza pode ser projetado com uma capacidade de limpeza ou taxa de eficiência pretendida. Onde há uma taxa mínima de eficiência, a taxa de eficiência de um elemento de limpeza em uso é comparada com a taxa mínima de eficiência para determinar se o elemento de limpeza será usado novamente. Adicionalmente, onde existem múltiplos elementos de limpeza, o sistema de pesagem é usado para identificar uma mudança de força, e, portanto, uma taxa de eficiência, associada com cada elemento de limpeza. Isto é, por exemplo, onde existem dois elementos de transferência térmica e um único elemento de limpeza associado com cada elemento de transferência térmica, o sistema de pesagem pode ser estruturado para determinar a mudança de peso de cada elemento de transferência térmica. Portanto, o sistema de pesagem pode ser usado para determinar a taxa de eficiência de cada elemento de limpeza. Quando um dos elementos de
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10/30 limpeza cai abaixo da taxa mínima de eficiência, somente o uso daquele elemento de limpeza é desabilitado. O conceito deste exemplo simples também pode ser aplicado a configurações complexas, onde múltiplos sistemas de pesagem estão acoplados a múltiplos elementos de transferência térmica, que são limpos por múltiplos elementos de limpeza e o sistema de pesagem utiliza múltiplos dispositivos de pesagem para determinar a taxa de eficiência dos elementos de limpeza separados.
[014] Em uma configuração mais preferida, a eficiência de cada elemento de limpeza é determinada durante, ou provida para, um primeiro curso e um segundo curso. Isto é, a etapa de limpeza inclui um primeiro curso onde os elementos de limpeza se movem entre uma primeira posição e uma segunda posição, e um segundo curso onde os elementos de limpeza se movem da segunda posição de volta para a primeira posição. Nesta configuração, cada elemento de limpeza tem uma taxa mínima de eficiência de ciclo completo, uma taxa mínima de eficiência conhecida de primeiro curso, e uma taxa mínima de eficiência conhecida de segundo curso. A taxa mínima de eficiência de ciclo completo relaciona-se com a quantidade de cinzas esperada a ser removida após o ciclo completo de limpeza, isto é, ambos primeiro e segundo cursos. A taxa mínima de eficiência de primeiro curso relaciona-se com a quantidade de cinzas esperada a ser removida após o primeiro curso. A taxa mínima de eficiência de segundo curso relaciona-se com a quantidade de cinzas esperada a ser removida após o segundo curso. Também pode haver uma taxa mínima provisória de eficiência de segundo curso que se
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11/30 relaciona com a quantidade de cinzas esperada a ser removida após o segundo curso quando a aplicação de vapor durante o primeiro curso foi eliminada.
[015] Como antes, uma primeira força é determinada antes que a operação de limpeza comece. A segunda força é determinada após o primeiro curso e uma terceira força é determinada no fim do segundo curso. Comparando a primeira e segunda forças, uma taxa de eficiência de primeiro curso pode ser determinada. Comparando a segunda e terceira forças, uma taxa de eficiência de segundo curso pode ser determinada. Comparando a primeira e terceira forças, uma taxa de eficiência de ciclo completo pode ser determinada. Se a taxa de eficiência de primeiro curso estiver abaixo da taxa mínima de eficiência de primeiro curso, a aplicação de vapor durante o primeiro curso pode ser eliminada por um número de ciclos de limpeza. Se a taxa de eficiência de segundo curso estiver abaixo da taxa mínima de eficiência de segundo curso, a aplicação de vapor durante o segundo curso pode ser eliminada por um número de ciclos de limpeza. Se a taxa de eficiência de ciclo completo estiver abaixo da taxa mínima de eficiência de ciclo completo, o uso do elemento de limpeza associado pode ser terminado. Adicionalmente, se a aplicação de vapor durante o primeiro curso tiver sido eliminada, mas vapor ainda estiver sendo aplicado durante o segundo curso, a taxa provisória de eficiência de segundo curso pode ser determinada comparando a primeira e terceira forças. Se a taxa provisória de eficiência de segundo curso estiver abaixo de uma taxa mínima de eficiência provisória de segundo curso, a aplicação de vapor durante o segundo curso pode ser
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12/30 eliminada por um número de ciclos de limpeza.
[016] Inicialmente, o sistema de limpeza é esperado a prover limpeza suficiente durante um único curso. Portanto, se a maioria das cinzas for removida durante o primeiro curso, o segundo curso é provável a remover somente uma pequena quantidade de cinzas e portanto cair abaixo da taxa mínima de eficiência de segundo curso. Alternativamente, o elemento de limpeza pode ser operado no segundo curso somente como discutido acima. Onde o sistema de limpeza é uma pluralidade de sopradores de fuligem a vapor, tipicamente o vapor será aplicado somente durante o primeiro curso onde os sopradores de fuligem estão se movendo para dentro da fornalha. À medida que as superfícies de transferência térmica se tornam mais incrustadas com cinzas, o uso de vapor durante o segundo curso pode se tornar requerido. Alternativamente, o soprador de fuligem pode ser estruturado para inicialmente aplicar vapor somente durante o segundo curso. Quando o segundo curso falha em remover uma quantidade suficiente de cinzas, o primeiro curso pode ser ativado durante o próximo procedimento de limpeza. Daqui por diante, um curso durante o qual vapor é aplicado deve ser referido como um curso ativo e um curso durante o qual vapor não é aplicado deve ser referido como um curso inativo. Se vapor é aplicado durante ambos os cursos, o procedimento deve ser referido como um ciclo completo. Se vapor não deve ser aplicado, o soprador de fuligem será dito a estar desabilitado. Em operação, um soprador de fuligem pode ser mecanicamente ligado a um outro soprador de fuligem. Assim, um soprador de fuligem sem curso ativo ainda pode ser movido
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13/30 para dentro e para fora da fornalha.
[017] Portanto, o sistema de limpeza pode ser estruturado para inicialmente utilizar um elemento de limpeza com um curso inativo então, à medida que cinzas residuais se acumulam, ativar o curso inativo do elemento de limpeza quando o curso ativo cair abaixo da taxa mínima de eficiência para aquele curso. Alternativamente, o curso inativo pode ser ativado após um número definido de ciclos. Deve ser adicionalmente entendido que a remoção de cinzas nem sempre progride de modo padrão. Isto é, embora um curso de limpeza ou ciclo completo de limpeza possa falhar em remover uma quantidade efetiva de cinzas, isto nem sempre indica que um curso de limpeza posterior ou ciclo completo também falhará em remover uma quantidade efetiva de cinzas. Portanto, é possível que a administração do sistema de limpeza incluirá a reativação de elementos de limpeza desabilitados. Eventualmente, entretanto, o uso de vapor durante tanto o primeiro quanto segundo cursos pode consistentemente falhar em remover a quantidade requerida de cinzas e o elemento de limpeza cairá abaixo da taxa mínima de eficiência de ciclo completo e o uso do elemento de limpeza será desabilitado.
[018] Devido à eficiência de primeiro curso poder ser determinada durante o ciclo de limpeza, é preferido fazer o primeiro curso ser o curso ativo inicial. Isto é, se for determinado que o primeiro curso falhou em remover uma quantidade suficiente de cinzas, o segundo curso pode ser ativado no meio do ciclo e o elemento de transferência térmica terá o benefício da limpeza do segundo curso. Se o segundo curso for o curso ativo inicial e ele falhar em
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14/30 remover uma quantidade suficiente de cinzas, o elemento de transferência térmica permanecerá com depósito excessivo de cinzas até o próximo ciclo de limpeza quando o primeiro curso pode ser ativado. Nas circunstâncias onde o segundo curso é o curso ativo inicial, o curso é identificado como um segundo curso provisório. Como antes, uma vez que a taxa de eficiência provisória de segundo curso cai abaixo da taxa de eficiência mínima provisória de segundo curso, a aplicação de vapor pode ser ativada no primeiro curso em um esforço para trazer a taxa de eficiência de ciclo completo do elemento de limpeza para cima até a taxa de eficiência mínima de ciclo completo.
[019] Consequentemente, é um objetivo desta invenção prover um método para limpar as superfícies de transferência térmica de componentes de superaquecedor de fornalha quando as superfícies de transferência térmica atingem um nível predeterminado de incrustação.
[020] É um outro objetivo desta invenção prover um método para limpar as superfícies de transferência térmica de componentes de superaquecedor de fornalha que utilize somente vapor durante uma porção efetiva do procedimento de limpeza. Descrição resumida dos desenhos [021] Uma compreensão completa da invenção pode ser obtida a partir da descrição seguinte das configurações preferidas quando lida em conjunção com os desenhos anexos nos quais:
[022] A figura 1 mostra diagramaticamente os componentes de um sistema típico de caldeira de licor negro de kraft.
[023] A figura 2 ilustra diagramaticamente como a
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15/30 caldeira é montada em uma estrutura suporte de vigas de aço
[024] A figura 3 mostra diagramaticamente alguns dos
componentes do sistema de superaquecedor e um sistema de
limpeza.
[025] A figura 4 é um diagrama de fluxo mostrando as
etapas do método provido.
[026] A figura 5 é um diagrama de fluxo mostrando as sub-
etapas do método provido.
[027] A figura 6 é um diagrama de fluxo mostrando as sub-
etapas do método provido.
[028] A figura 7 é um diagrama de fluxo mostrando as
etapas do método de sopro de fuligem baseado no peso de acúmulo de depósito.
Descrição das configurações preferidas [029] Como usada aqui, a palavra desabilitado quando usada para descrever um soprador de fuligem a vapor deve indicar que o fornecimento de vapor para aquele soprador de fuligem foi desligado, ou reduzido significativamente.
[030] Como usada aqui, a palavra administrar quando aplicada ao sistema de limpeza, um elemento de limpeza, ou elementos de limpeza deve significar o uso/ativação seletivo de um elemento ou elementos de limpeza. Adicionalmente, quando aplicada a um soprador de fuligem a vapor, a palavra administrar deve significar o fornecimento seletivo da quantidade de vapor a um soprador de fuligem a vapor.
[031] Como usada aqui, a palavra fornecida quando aplicada a uma taxa de eficiência deve significar que a taxa de eficiência está baseada em fatores de projeto conhecidos sobre os elementos de limpeza ou o elemento de limpeza.
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16/30 [032] Como usada aqui, a palavra “determinação quando aplicada a uma taxa de eficiência deve significar que a taxa de eficiência está baseada em dados coletados durante o uso dos elementos de limpeza ou sistema de limpeza.
[033] Como usada aqui, a palavra “provida quando aplicada a uma taxa de eficiência deve significar que a taxa de eficiência é ou fornecida ou determinada.
[034] A figura 1 mostra diagramaticamente os componentes de um sistema típico de caldeira de licor negro de kraft 10. O licor negro é um subproduto da formação química de polpa no processo de produção de papel e o qual é queimado no sistema de caldeira 10. A concentração inicial de “licor negro fraco é cerca de 15%. O licor negro é concentrado para condições de queima (65% a 85% de teor de sólidos secos) em um evaporador 12, e então queimado em uma caldeira 14. A caldeira 14 tem uma seção de fornalha, ou “fornalha 16, onde o licor negro é queimado, e uma seção de transferência térmica convectiva 18, com uma ponta forte arredondada 20 entre elas. A combustão converte o material orgânico do licor negro em produtos gasosos em uma série de processos envolvendo secagem, desvolatilização (pirolização, craqueamento molecular) e carbonização/gaseificação. Alguns dos orgânicos líquidos são queimados para um particulado de carbono sólido chamado carvão [“char]. A queima do carvão ocorre muito em um leito de carvão 22 que cobre o piso da fornalha 16, embora algum carvão queime em vôo. À medida que o carbono no carvão é gaseificado ou queimado, os compostos inorgânicos no carvão são liberados e formam uma mistura de sal fundida chamada fundido, que escoa para o fundo do leito de carvão 22, e é
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17/30 continuamente sangrada da fornalha 16 através de calhas de fundido 24. Gases de exaustão são filtrados através de um precipitador eletrostático 26, e saem através de uma chaminé 28.
[035] As paredes verticais 30 da fornalha 16 estão alinhadas com tubos de parede alinhados verticalmente 32, através dos quais água é evaporada a partir do calor da fornalha 16. A fornalha 16 tem portas de ar de nível primário 34, portas de ar de nível secundário 36, e portas de ar de nível terciário 38 para introduzir ar para combustão em três níveis diferentes de altura. Licor negro é pulverizado na fornalha 16 para fora de pistolas de licor negro 40.
[036] A seção de transferência térmica 18 contém três conjuntos de bancos de tubos (armadilhas térmicas) que sucessivamente, em estágios, aquecem a água de alimentação para vapor superaquecido. Os bancos de tubos incluem um economizador 50, no qual a água de alimentação é aquecida até abaixo de seu ponto de ebulição, um tanque de caldeira 52, ou “banco gerador de vapor, no qual, ao longo dos tubos de parede 32, a água é evaporada para vapor, e um sistema de superaquecedor 60, que aumenta a temperatura do vapor da saturação até a temperatura de superaquecimento final.
[037] A figura 2 ilustra diagramaticamente como o sistema de caldeira 10 é montado em uma estrutura suporte de vigas de aço 70, mostrando somente o perfil e componentes do sistema que são de interesse corrente. Todo o sistema de caldeira 10 é suspenso no meio da estrutura suporte 70 por hastes de gancho de caldeira 72. As hastes de gancho de caldeira 72 estão conectadas entre o teto 17 do sistema de caldeira 10 e
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18/30 as vigas de topo 74 da estrutura suporte 70. Um outro conjunto de hastes de gancho, daqui por diante chamadas hastes de gancho de superaquecedor ou simplesmente hastes de gancho 76, suspendem somente o sistema de superaquecedor 60. Isto é, o sistema de superaquecedor 60 é suspenso independentemente do resto do sistema de caldeira 10.
[038] A figura 3 ilustra diagramaticamente alguns dos componentes do sistema de superaquecedor 60 que são suspensos independentemente dentro do sistema de caldeira 10. O sistema de superaquecedor 60, nesta configuração, tem três superaquecedores 61, 62, 63. Embora três superaquecedores sejam mostrados, está dentro dos termos da invenção incorporar mais ou menos superaquecedores à necessário.
Para clareza, a discussão construção do superaquecedor 61 ou fala seguinte em
medida do
descreve a
termos do
superaquecedor 61, com o entendimento que a construção dos outros superaquecedores 62, 63 é a mesma. Cada superaquecedor 61, 62, 63 é um conjunto tendo pelo menos um, e preferivelmente 20-50 elementos de transferência térmica 64. O vapor entra nos elementos de transferência térmica 64 através de um tubo coletor chamado um coletor de entrada 65. Vapor é superaquecido dentro dos elementos de transferência térmica 64, e sai dos elementos de transferência térmica como vapor superaquecido através de um outro tubo coletor chamado coletor de saída 66. Os elementos de transferência térmica 64 são suspensos dos coletores 65, 66, os próprios quais são suspensos das vigas superiores 74 (fig. 2) por hastes de gancho 76. Tipicamente, as 10-20 hastes de gancho 76 são uniformemente espaçadas ao longo da extensão de cada coletor
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65, 66. Por exemplo, um superaquecedor 61 pode ser suportado por 20 hastes de gancho 76 acopladas ao coletor de entrada 65 e dez hastes de gancho 76 acopladas ao coletor de saída 66.
[039] A superfície externa, ou superfície de transferência térmica 67, de cada elemento de transferência térmica 64 é exposta ao interior da fornalha 16. Portanto, virtualmente todas as partes da superfície de transferência térmica 67 são prováveis de serem revestidas com cinzas durante operação normal da fornalha 16. Uma porção substancial das superfícies de transferência térmica 67 são limpadas, isto é, têm uma porção de cinzas removida, por um sistema de limpeza 80. O sistema de limpeza 80 inclui pelo menos um, e preferivelmente uma pluralidade de, elementos de limpeza 82 estruturados para limpar os elementos de transferência térmica 64 e, mais especificamente, as superfícies de transferência térmica 67. Preferivelmente, os elementos de limpeza 82 são sopradores de fuligem a vapor 84, daqui por diante “sopradores de fuligem, os quais são conhecidos na técnica. Os sopradores de fuligem 84 são tubos alongados 86 tendo pelo menos uma abertura 88, e, preferivelmente, um par de aberturas radiais 88 sobre 180 graus aparte na ponta distal do tubo 86. Os tubos 86 estão em comunicação fluida com uma fonte de vapor 90. Preferivelmente, o vapor é fornecido em uma pressão entre cerca de 200 a 400 psi. Assim, vapor pode ser expelido através das aberturas 88 e sobre as superfícies de transferência térmica 67. Os sopradores de fuligem 84 são estruturados para se mover entre uma primeira posição, tipicamente fora da fornalha 16, e uma segunda posição,
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20/30 adjacente aos elementos de transferência térmica 64. O movimento para dentro, entre a primeira e segunda posições, é chamado um primeiro curso e o movimento para fora, entre a segunda posição e a primeira posição, é chamado o segundo curso.
[040] Como mostrado na figura 3, os sopradores de fuligem 84 estão, preferivelmente, estruturados para se mover geralmente perpendiculares a e entre os elementos de transferência térmica 64. Como mostrado no lado direito da figura 3, os elementos de limpeza 82A também podem ser estruturados para se mover geralmente paralelos a e entre os elementos de transferência térmica 64. Como mostrado no lado esquerdo da figura 3, os sopradores de fuligem 84 também podem ser estruturados para se mover geralmente perpendiculares aos elementos de transferência térmica 64 e através de uma pluralidade de aberturas tubulares 92 dentro dos elementos de transferência térmica 64. Isto é, os elementos de transferência térmica 64 são selados e os sopradores de fuligem 84 podem passar livremente através das aberturas tubulares 92. À medida que os sopradores de fuligem 84 se movem entre a primeira e a segunda posições, vapor é expelido via as aberturas 88. À medida que o vapor contata as cinzas revestidas sobre as superfícies de transferência térmica 67, uma porção das cinzas é removida. Com o tempo, o acúmulo de cinzas residuais pode se tornar muito resiliente para ser removido pelos sopradores de fuligem 84 e um método de limpeza alternativo pode ser usado. Os sopradores de fuligem 84 descritos acima utilizam vapor, é notado entretanto que a invenção não está limitada assim e os
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21/30 sopradores de fuligem também podem ser baseados em um outro princípio, tal como sopro de fuligem acústico ou um outro princípio permitindo soprar fuligem enquanto a caldeira 14 está sendo usada.
[041] O sistema de caldeira 10 adicionalmente inclui um sistema de pesagem 94. O sistema de pesagem 94 está estruturado para determinar a força aplicada pelos elementos de transferência térmica 64 na estrutura suporte 70 e converter aquela força em um sinal de saída representativo da força. O sistema de pesagem 94 inclui uma pluralidade de dispositivos de pesagem 95. Os dispositivos de pesagem 95 são preferivelmente células de carga 96 ou extensômetros 97. Os dispositivos de pesagem 95 estão acoplados às hastes de gancho 76 suportando os elementos de transferência térmica 64. Os dispositivos de pesagem 95 estão geralmente configurados para determinar o peso dos elementos de transferência térmica 64 e são preferivelmente dispostos em cada haste de gancho 76. Entretanto, os dispositivos de pesagem 95 também podem ser configurados para medir outras forças, tais como, mas não limitadas a torque. A força aplicada à estrutura suporte 70 aumenta à medida que depósitos de cinzas se acumulam e é reduzida durante a limpeza. Como descrito abaixo, qualquer etapa relacionada com a determinação de uma força implica que o sistema de pesagem 94 é usado para determinar aquela força.
[042] A operação do sistema de limpeza 80 é controlada por um sistema de controle 300 que está estruturado para administrar o sistema de limpeza 80 baseado no peso dos depósitos de cinzas em um elemento de transferência térmica
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64. O sistema de controle 300 está estruturado para ativar a inserção e remoção dos sopradores de fuligem 84, isto é, movimento entre a primeira e segunda posições dos sopradores de fuligem 84, velocidade de percurso, e a aplicação e/ou quantidade de vapor. Isto é, vapor pode ser aplicado no primeiro, segundo, ou ambos cursos. Além disso, o vapor pode ser fornecido em qualquer ponto de zero a cem por cento da quantidade máxima que o soprador de vapor 84 está estruturado para fornecer. Portanto, o sistema de controle 300 pode ser usado para administrar os elementos de limpeza 82. O sistema de controle 300 também pode receber entrada a partir do sistema de pesagem 94. O sistema de controle 300 pode utilizar e/ou exibir o sinal de saída a partir do sistema de pesagem. A administração dos elementos de limpeza 82 pode ser manual, isto é um usuário ajustando a utilização dos elementos de limpeza 82 baseado em dados exibidos, ou pode ser automática. Tipicamente, o sistema de controle 300 utilizará um ou mais controladores lógicos programáveis 302 que foram programados para administrar os elementos de limpeza baseado nas taxas mínimas de eficiência. Isto é, por exemplo, o controlador lógico programável 302 está estruturado para receber e registrar o sinal de saída a partir do sistema de pesagem 94, para atuar o sistema de limpeza 80, e, recebendo o sinal de saída e atuando o sistema de limpeza 80, determinar a taxa de eficiência, como descrito abaixo, para um elemento de limpeza 82 e exibir a taxa de eficiência para aquele elemento de limpeza 82. Em uma configuração preferida, o controlador lógico programável 302 tem uma estrutura de dados 304 representando a taxa mínima de
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23/30 eficiência, como descrito abaixo, para um elemento de limpeza 82. O controlador lógico programável 302 está estruturado para desabilitar o elemento de limpeza 82 quando a taxa de eficiência para o elemento de limpeza 82 cair abaixo da taxa mínima de eficiência para o elemento de limpeza 82. Em uma configuração mais preferida, o controlador lógico programável 302 tem uma estrutura de dados 304 representando a taxa mínima de eficiência de curso ativo, como descrito abaixo, um elemento de limpeza 82 e a taxa mínima de eficiência de ciclo completo, como descrito abaixo, para um elemento de limpeza 82. O controlador lógico programável 302 está estruturado para ativar a limpeza durante o curso não ativo quando a taxa de eficiência do curso ativo cair abaixo da taxa mínima de eficiência de curso ativo e para desabilitar o elemento de limpeza 82 quando a taxa de eficiência de ciclo completo para aquele elemento de limpeza 82 cair abaixo da taxa mínima de eficiência de ciclo completo para aquele elemento de limpeza 82.
[043] O uso de vapor para limpar os elementos de transferência térmica 64 é caro. Portanto, é desejável somente aplicar vapor quando aquele vapor estiver sendo usado efetivamente para remover cinzas. Para aumentar a eficiência do sistema de limpeza 80, o método seguinte é fornecido. Para clareza, a discussão abaixo encaminhará um único elemento de transferência térmica 64, entretanto, deve ser entendido que um ou mais elementos de transferência térmica 64, ou grupos de elementos de transferência térmica 64, podem ser limpos de uma vez.
[044] Como mostrado na figura 4, uma primeira etapa pode
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24/30 ser fornecer ou determinar as limitações operacionais para o sistema de caldeira 10. Assim, o peso máximo de cinzas admissível em um elemento de transferência térmica 64 é provido 100. Adicionalmente, a taxa mínima de eficiência para cada elemento de limpeza 82 é provida 102. A taxa mínima de eficiência para cada elemento de limpeza 82 pode ser fornecida por especificações de design ou pode ser determinada pelo uso real dos elementos de limpeza 82 durante um período de tempo enquanto ajuntando dados sobre acúmulo de cinzas e transferência térmica.
[045] Como usado aqui, a “taxa de eficiência de um elemento de limpeza 82 é determinada comparando a força na estrutura suporte 70 antes da limpeza com a força da estrutura suporte 70 após limpeza para estimar a quantidade de cinzas removida. Consequentemente, a taxa mínima de eficiência um valor predeterminado representando a eficiência que o elemento de limpeza 82 deve alcançar para justificar despesa de usar o vapor naquele elemento.
Adicionalmente, cada elemento de limpeza 82 pode ter taxas de eficiência para cada parte do ciclo de limpeza. Isto é, como mostrado na figura 5, a etapa de prover 102 uma taxa mínima de eficiência para cada elemento de limpeza 82 pode incluir as etapas de fornecer uma taxa mínima de eficiência de curso ativo 103, uma taxa mínima de eficiência de primeiro curso 104, fornecer uma taxa mínima de eficiência de segundo curso 106, e fornecer uma taxa mínima de eficiência de ciclo completo 108. Adicionalmente, uma taxa mínima provisória de eficiência de segundo curso é provida 110. A taxa provisória de eficiência de segundo curso relaciona-se com a quantidade
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25/30 de cinzas esperada a ser removida durante o segundo curso quando o segundo curso é o único curso ativo.
[046] Uma outra etapa inicial pode ser prover a força inicial 112 aplicada pelo elemento de transferência térmica 64 na estrutura suporte 70. A força inicial é determinada 112 quando os elementos de transferência térmica 64 estão limpos, p.ex. quando recentemente instalados ou após lavagem com água. Após estes parâmetros iniciais serem determinados, a fornalha 16 é operada 114. A operação da fornalha 114 faz cinzas serem depositadas sobre o elemento de transferência térmica 64. Eventualmente, as cinzas devem ser removidas usando o sistema de limpeza 80. O início do procedimento de limpeza 130 pode ser determinado pela passagem de tempo ou com a determinação de que o peso das cinzas excede o peso máximo admissível de cinzas. O procedimento de limpeza 130 também é uma parte da etapa de determinação da eficiência 116 do sistema de limpeza 80 ou de um elemento de limpeza 82. A determinação da eficiência 116 do sistema de limpeza 80 ou de um elemento de limpeza 82 inclui as seguintes etapas.
[047] Uma primeira força é determinada 120 representando a força de um elemento de transferência térmica 64 e quaisquer cinzas revestidas sobre o mesmo. É notado que, como as células de carga 96 e extensômetros 97 são sabidos a terem “ruído que interfere com leituras precisas em vários pontos no tempo, a força na estrutura suporte 70 pode ser medida com o tempo tal que uma correlação linear do peso versus tempo possa ser criada. Tal correlação pode ser usada para mais precisamente refletir a força sendo aplicada pela estrutura suporte 70. Portanto, embora qualquer medição específica de
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26/30 força possa ser baseada em uma única medição em um único ponto no tempo, é preferido que qualquer medição de força seja uma média de forças medidas com o tempo. Após a primeira força ser determinada 120, o elemento de transferência térmica é limpo 130 usando o sistema de limpeza 80. A etapa de limpeza 130 pode ter sub-etapas adicionais como descrito acima. Após a etapa de limpeza 130, uma segunda força é determinada 140 representando a força de um elemento de transferência térmica 64 e quaisquer cinzas residuais revestidas sobre ele. A primeira força e a segunda força são comparadas 150 para determinar a taxa de eficiência de cada elemento de limpeza 82.
[048] Após a determinação da eficiência 116 do sistema de limpeza 80 ou de um elemento de limpeza 82, um usuário administra 118 o sistema de limpeza 80 para economizar o uso de energia. Onde os elementos de limpeza 82 são sopradores de fuligem 84, tal administração pode incluir aumentar ou diminuir a quantidade de vapor fornecido para um soprador de fuligem 84 selecionado, desabilitando ou o primeiro ou o segundo curso, desabilitando o soprador de fuligem 84 todos juntos, ou reativando um soprador de fuligem 84 desabilitado. Em uma fornalha 16 onde os elementos de limpeza 82 são providos com uma taxa mínima de eficiência, a administração 118 do sistema de limpeza pode incluir a etapa de desabilitar 160 um elemento de limpeza 82 quando a taxa de eficiência para aquele elemento de limpeza 82 estiver abaixo da taxa mínima de eficiência para aquele elemento de limpeza 82.
[049] Como mostrado na figura 6, em uma configuração preferida, a força medida é o peso dos elementos de
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27/30 transferência térmica 64. Adicionalmente, na configuração preferida, a etapa de limpeza 130 inclui a etapa de execução 131 de uma operação de dois cursos tendo um primeiro curso e um segundo curso - isto é, executar um primeiro curso 133 e executar um segundo curso 135. Inicialmente, somente um dos cursos, ou o primeiro ou o segundo curso, é um curso ativo. Isto é, o elemento de limpeza 82 opera somente durante o curso ativo e está desabilitado durante o curso inativo. Assim, existe uma etapa de execução de um curso ativo 132 e execução de um curso inativo 134. Nesta configuração, como antes, uma primeira força é determinada 120 antes que a operação de limpeza comece. A segunda força é determinada 140 após o curso ativo. A primeira e segunda forças são comparadas 152 para determinar uma taxa de eficiência de curso ativo. Quando a taxa de eficiência de curso ativo cai abaixo da taxa mínima de eficiência de curso ativo, a etapa de administração 116 do sistema de limpeza 80 ou de um elemento de limpeza 82 pode incluir a etapa de ativação 162 do curso inativo para prover limpeza adicional.
[050]
Em uma configuração mais preferida, o curso ativo ocorre durante a etapa de execução de um primeiro curso 133.
Portanto, se a taxa de eficiência de curso ativo cai abaixo da taxa mínima de eficiência de curso ativo durante o primeiro curso, segundo curso pode ser imediatamente ativado.
Assim, na configuração mais preferida, a segunda força determinada
140 após primeiro curso.
Adicionalmente, uma terceira força é determinada 142 no fim do segundo curso. Portanto, nesta configuração, comparando
152 a primeira e a segunda forças, uma taxa de eficiência de
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28/30 primeiro curso pode ser determinada. Adicionalmente, comparando 154 a segunda e terceira forças, uma taxa de eficiência de segundo curso pode ser determinada. Comparando 156 a primeira e terceira forças, uma taxa de eficiência de ciclo completo pode ser determinada.
[051] A determinação da taxa de eficiência de primeiro curso, de uma taxa de eficiência do segundo curso, e uma taxa de eficiência de ciclo completo pode ser usada para administrar 118 o sistema de limpeza 80 de vários modos. Por exemplo, se tanto o primeiro quanto o segundo cursos estão ativos, e os dados refletem que um único curso está removendo uma quantidade substancial de cinzas, um dos dois cursos pode ser desabilitado. Uma vez que o único curso ativo falha em remover uma quantidade suficiente de cinzas, o curso inativo pode ser novamente ativado. Este processo pode ser repetido.
[052] Adicionalmente, se a aplicação de vapor durante o primeiro curso foi eliminada, mas vapor ainda está sendo aplicado durante o segundo curso, a taxa provisória de eficiência de segundo curso pode ser determinada comparando 158 a primeira e terceira forças. Se a taxa provisória de eficiência de segundo curso está abaixo da taxa mínima provisória de eficiência de segundo curso, a aplicação de vapor durante o segundo curso pode ser eliminada 166 por um número de ciclos de limpeza. Na configuração preferida, a etapa de administração 118 do sistema de limpeza 80 ou de um elemento de limpeza 82 pode incluir a etapa de reativação 170 dos elementos de limpeza 82 após um período de tempo e as eficiências serem reavaliadas.
[053] Como mostrado na figura 7, o sistema de caldeira 10
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29/30 tendo um sistema de pesagem 94 também pode ser usado para aumentar a eficiência do sistema de limpeza 80 iniciando a limpeza baseado no depósito de cinzas acumuladas em oposição a executar limpeza em uma programação. Este método inclui as etapas de fornecimento 100 do peso máximo admissível de cinzas em um elemento de transferência térmica 64 e fornecimento 112 da força inicial aplicada ao elemento de transferência térmica 64 na estrutura suporte 70. Durante a operação 114 da fornalha 16, peso adicional é adicionado aos elementos de transferência térmica 64 uma vez que cinzas são depositadas sobre eles. O método inclui adicionalmente a etapa de administração 200 do acúmulo de peso das cinzas usando o sistema de pesagem 94. O acúmulo de peso das cinzas é comparado 202 com o peso máximo admissível de cinzas naquele elemento de transferência térmica 64. Quando o peso das cinzas em um elemento de transferência térmica 64 excede o peso máximo admissível de cinzas naquele elemento de transferência térmica 64, o elemento de transferência térmica 64 é limpo 130. As etapas de administração 200 do acúmulo de peso, comparação 202 do acúmulo de peso das cinzas com o peso máximo admissível de cinzas naquele elemento de transferência térmica 64, e limpeza 130 do elemento de transferência térmica 64 podem ser repetidas até que os elementos de limpeza 82 não mais atuem de uma maneira eficiente.
[054] Embora configurações específicas da invenção tenham sido descritas em detalhes, será apreciado por aqueles experientes na técnica que várias modificações e alternativas para aqueles detalhes podem ser desenvolvidas à luz dos ensinamentos globais da divulgação. Consequentemente, os
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30/30 particulares arranjos divulgados são pretendidos a serem ilustrativos somente e não limitantes do escopo da invenção para o qual deve ser dada a amplitude total das reivindicações anexas e qualquer e todas as equivalentes das mesmas.

Claims (23)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método para limpar pelo menos um elemento de transferência térmica (64) de uma caldeira (14) dentro de uma fornalha (16), sendo que a citada fornalha (16) inclui uma caldeira (14) disposta nela e um sistema de limpeza (80), a citada fornalha (16) estruturada para queimar um combustível, a citada caldeira (14) tendo pelo menos um elemento de transferência térmica (64), o citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64), suportado por uma estrutura suporte (70), a citada estrutura suporte (70) tendo um sistema de pesagem (94) estruturado para determinar uma força aplicada pelo citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64), e quaisquer cinzas depositadas nele, na citada estrutura suporte (70); e para prover uma saída indicando a citada força, o citado sistema de limpeza (80) tendo pelo menos um elemento de limpeza (82) estruturado para limpar o citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64), dito método compreendendo as etapas de:
    a) operar a citada fornalha (16) e permitir que as cinzas sejam depositadas sobre o citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64);
    b) determinar a taxa de eficiência para o citado pelo menos um elemento de limpeza (82); e
    c) administrar o uso do citado sistema de limpeza (80) com base na citada taxa de eficiência;
    sendo o método caracterizado pelo fato de a etapa de determinar a taxa de eficiência para o citado pelo menos um elemento de limpeza (82) compreender:
    (i) determinar uma primeira força aplicada por pelo menos um
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  2. 2/12 do citado elemento de transferência térmica (64) sobre a citada estrutura de suporte (70);
    (ii) limpar o citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) com o referido sistema de limpeza (80);
    (iii) determinar uma segunda força fornecida pelo citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) sobre a referida estrutura de suporte (70); e (iv) comparar a citada primeira força e a citada segunda força para determinar uma taxa de eficiência do citado pelo menos um elemento de limpeza (82).
    2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as citadas etapas de determinação da primeira força aplicada pelo citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) sobre a citada estrutura de suporte (70), determinar uma segunda força aplicada pelo citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) sobre a referida estrutura de suporte (70), e comparar a citada primeira força e a referida segunda força para determinar uma taxa de eficiência do citado pelo menos um elemento de limpeza (82) incluir as etapas de:
    a) determinar um primeiro peso de cada um do citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64);
    b) determinar um segundo peso de cada um do dito pelo menos um elemento de transferência térmica (54); e
    c) comparar o citado primeiro peso e o citado segundo peso para determinar uma taxa de eficiência do citado pelo menos um elemento de limpeza (82).
  3. 3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de:
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    a) o citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) incluir uma pluralidade de elementos de transferência térmica (64);
    b) a citada estrutura suporte (70) incluir uma pluralidade de hastes de gancho (76), os citados elementos de transferência térmica (64) suspensos pelas citadas hastes de ganchos (76); e
    c) o citado sistema de pesagem (94) incluir dois ou mais dispositivos de pesagem (95), cada dispositivo de pesagem (95) acoplado a hastes de gancho separadas (76).
  4. 4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o citado dispositivo de pesagem (95) ser um extensômetro (97) acoplado à citada haste de gancho (76).
  5. 5. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o citado dispositivo de pesagem (95) ser uma célula de carga (96) acoplada à citada haste de gancho (76).
  6. 6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as citadas etapas de determinação da taxa de eficiência para um elemento de limpeza (82) e administração do uso do citado sistema de limpeza (80) baseado na citada taxa de eficiência, incluírem as etapas de:
    a) executar uma operação de dois cursos tendo um primeiro curso e um segundo curso;
    b) limpar com um único curso ativo sendo tanto o primeiro quanto o segundo curso;
    c) determinar a citada segunda força aplicada pelo citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) na citada estrutura suporte (70) após o citado curso ativo;
    d) comparar a citada primeira força e a citada segunda força
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    4/12 para determinar uma taxa de eficiência de primeiro curso do citado pelo menos um elemento de limpeza (82); e
    e) ativar o citado pelo menos um elemento de limpeza (82) no curso inativo seguinte.
  7. 7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada etapa de determinação da taxa de eficiência para um elemento de limpeza (82), incluir as etapas de:
    a) executar um primeiro curso de limpeza com o citado pelo menos um elemento de limpeza (82);
    b) determinar a citada segunda força aplicada pelo citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) sobre a citada estrutura suporte (70) após o citado primeiro curso;
    c) comparar a citada primeira força e a citada segunda força para determinar uma taxa de eficiência de primeiro curso do citado pelo menos um elemento de limpeza (82);
    d) executar um segundo curso de limpeza com os citados elementos de limpeza (82);
    e) determinar uma terceira força aplicada pelo citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) na citada estrutura suporte (70); e
    f) comparar a citada segunda força e a citada terceira força para determinar uma taxa de eficiência de segundo curso do citado pelo menos um elemento de limpeza (82).
  8. 8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a citada etapa de administração do citado pelo menos um elemento de limpeza (82) incluir a etapa de reativar o citado pelo menos um elemento de limpeza (82) após ele ter sido desabilitado para reavaliar a eficiência do citado pelo
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    5/12 menos um elemento de limpeza (82).
  9. 9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o citado pelo menos um elemento de limpeza (82) incluir uma pluralidade de sopradores de fuligem (84).
  10. 10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender antes da etapa (a) uma etapa de prover uma taxa de eficiência mínima para cada um dos citados pelo menos um elemento de limpeza (82).
  11. 11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de as citadas etapas de determinar a taxa de eficiência para o citado pelo menos um elemento de limpeza (82) e administrar o uso do citado sistema de limpeza (80) com base na citada taxa de eficiência incluir as etapas de:
    a) determinar uma primeira força aplicada pelo citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) na citada estrutura suporte (70);
    b) limpar o citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) com o citado sistema de limpeza (80);
    c) determinar uma segunda força aplicada pelo citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) na citada estrutura suporte (70);
    d) comparar a citada primeira força e a citada segunda força para determinar uma taxa de eficiência do citado pelo menos um elemento de limpeza (82); e
    e) desabilitar um elemento de limpeza (82) quando a citada taxa de eficiência cair abaixo da citada taxa mínima de eficiência.
  12. 12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de as citadas etapas de determinação de uma
    Petição 870180124824, de 03/09/2018, pág. 40/57
    6/12 primeira força aplicada pelo citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) na citada estrutura suporte (70), determinação de uma segunda força aplicada pelo citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) na citada estrutura de suporte (70), e a comparação da citada primeira força e a citada segunda força para determinar uma taxa de eficiência do citado pelo menos um elemento de limpeza (82) incluírem as etapas de:
    a) determinar um primeiro peso de cada citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64);
    b) determinar um segundo peso de cada citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64); e
    c) comparar o citado primeiro peso e citado segundo peso para determinar uma taxa de eficiência do citado pelo menos um elemento de limpeza (82).
  13. 13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de:
    a) o citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) incluir uma pluralidade de elementos de transferência térmica (64);
    b) a citada estrutura suporte (70) incluir uma pluralidade de hastes de gancho (70), os citados elementos de transferência térmica (64) suspensos pelas citadas hastes de gancho (76); e
    c) o citado sistema de pesagem (94) incluir dois ou mais dispositivos de pesagem (95), cada dispositivo de pesagem (95) acoplado a hastes de gancho (76) separadas.
  14. 14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o citado dispositivo de pesagem (95) ser um extensômetro (97) acoplado à citada haste de gancho (76).
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    7/12
  15. 15. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o citado dispositivo de pesagem (95) ser uma célula de carga (96) acoplada à citada haste de gancho (76).
  16. 16. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de as citadas etapas de fornecimento de uma taxa mínima de eficiência para cada citado pelo menos um elemento de limpeza (82), determinação da taxa de eficiência para um elemento de limpeza (82), e administração do uso do citado sistema de limpeza (80) baseado na citada taxa de eficiência incluírem as etapas de:
    a) prover uma taxa mínima de eficiência de curso ativo;
    b) executar uma operação de dois cursos tendo um primeiro curso e um segundo curso;
    c) executar a limpeza em um único curso ativo sendo ou o primeiro ou o segundo curso;
    d) determinar a citada segunda força aplicada pelo citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) na citada estrutura suporte (70) após o citado curso ativo;
    e) comparar a citada primeira força e a citada segunda força para determinar uma taxa de eficiência de primeiro curso do citado pelo menos um elemento de limpeza (82); e
    f) ativar o citado pelo menos um elemento de limpeza (82) no curso inativo seguinte quando a citada taxa de eficiência de curso ativo cair abaixo da citada taxa mínima de eficiência de curso ativo.
  17. 17. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de as citadas etapas de fornecimento de uma taxa mínima de eficiência para cada citado pelo menos um elemento de limpeza (82), determinação da taxa de eficiência para um
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    8/12 elemento de limpeza (82), e administração do uso do citado sistema de limpeza (80) baseado na citada taxa de eficiência incluírem as etapas de:
    a) prover uma taxa mínima de eficiência de primeiro curso, prover uma taxa mínima de eficiência de segundo curso, e prover uma taxa mínima de eficiência de ciclo completo;
    b) executar um primeiro curso ativo com o citado pelo menos um elemento de limpeza (82);
    c) determinar a citada segunda força aplicada pelo citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) na citada estrutura suporte (70) após o citado primeiro curso;
    d) comparar a citada primeira força e a citada segunda força para determinar uma taxa de eficiência de primeiro curso do citado pelo menos um elemento de limpeza (82);
    e) executar um segundo curso ativo com os citados elementos de limpeza (82);
    f) determinar uma terceira força aplicada pelo citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) na citada estrutura (70);
    g) comparar a citada segunda força e a citada terceira força para determinar uma taxa de eficiência de segundo curso do citado pelo menos um elemento de limpeza
    h) desabilitar o citado segundo curso se citada taxa de
    eficiência de primeiro curso eficiência de primeiro curso. 18. Método , de acordo com a pelo fato de a citada etapa
    reivindicação de administração menos um elemento de limpeza estiver acima da taxa mínima de caracterizado do citado pelo (82) incluir a etapa de reativar o citado pelo menos um elemento de limpeza (82) após ele ter
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    9/12 sido desabilitado para reavaliar a eficiência do citado pelo menos um elemento de limpeza (82).
  18. 19. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o citado pelo menos um elemento de limpeza (82) incluir uma pluralidade de sopradores de fuligem (85).
  19. 20. Sistema de caldeira, compreendendo: uma fornalha (16) estruturada para queimar um combustível; uma caldeira (14) disposta na citada fornalha (16) e tendo pelo menos um elemento de transferência térmica (64); uma estrutura suporte (70) acoplada na citada fornalha (16) e estruturada para suportar o citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64); um sistema de pesagem (94) acoplado à citada estrutura suporte (70) e estruturado para determinar uma força aplicada pelo citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64), e quaisquer cinzas depositadas sobre ele, na citada estrutura suporte (70) e para prover um sinal de saída indicando a citada força; um sistema de limpeza (80) acoplado à citada fornalha (16) e tendo pelo menos um elemento de limpeza (82) estruturado para limpar o citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64); e um sistema de controle (300) acoplado ao citado sistema de pesagem (94) e ao citado sistema de limpeza (80) e estruturado para administrar o sistema de limpeza (80) baseado no peso dos depósitos de cinzas sobre o citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64); dito citado sistema de controle (300) incluindo pelo menos um controlador lógico programável (302); e citado controlador lógico programável (302) sendo estruturado para receber e registrar o citado sinal de saída, para atuar o citado sistema de
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    10/12 limpeza (80), e receber o citado sinal de saída e atuando o citado sistema de limpeza (80), determinar a taxa de eficiência para o citado pelo menos um elemento de limpeza (82) e exibir a citada taxa de eficiência para o citado pelo menos um elemento de limpeza (82), dito sistema sendo caracterizado pelo fato de: o citado sistema de limpeza (80) ser estruturado para executar uma operação de dois cursos tendo um primeiro curso e um segundo curso sendo que o citado elemento de limpeza (82) está inicialmente ativo no primeiro curso somente; e o citado controlador lógico programável (302) ter uma estrutura de dados (304) representando a taxa mínima de eficiência de curso ativo para o citado pelo menos um elemento de limpeza (82) e a taxa mínima de eficiência de ciclo completo para o citado pelo menos um elemento de limpeza (82), e o citado controlador lógico programável (302) ser estruturado para ativar limpeza durante o curso não ativo quando a citada taxa de eficiência de curso ativo cair abaixo da citada taxa mínima de eficiência de curso ativo e para desabilitar o citado pelo menos um elemento de limpeza (82) quando a citada taxa de eficiência de ciclo completo para o citado pelo menos um elemento de limpeza (82) cair abaixo da taxa mínima de eficiência de ciclo completo para o citado pelo menos um elemento de limpeza (82).
  20. 21. Sistema, de acordo com a reividnicação 20, caracterizado pelo fato de o citado sistema de limpeza (80) ser estruturada para mover o citado pelo menos um elemento de limpeza (82) entre uma primeira posição localizada fora da fornalha (16) até uma segunda localização dentro da fornalha (16); e o citado sistema de controle (300) ser estruturado para atuar
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    11/12 no citado sistema de limpeza (80) para mover o citado pelo menos um elemento de limpeza (82) entre uma primeira posição localizada fora da fornalha (16) para uma segunda localização dentro da fornalha (16).
  21. 22. Sistema, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de o citado controlador lógico programável (302) ter uma estrutura de dados (304) representando a taxa mínima de eficiência de curso ativo para o citado pelo menos um elemento de limpeza (82) e o citado controlador lógico programável (304) ser estruturado para desabilitar o citado pelo menos um elemento de limpeza (82) quando a citada taxa de eficiência par o citado pelo menos um elemento de limpeza (82) cair abaixo da citada taxa mínima de eficiência para o citado pelo menos um elemento de limpeza (82).
  22. 23. Método para iniciar a limpeza de um sistema de caldeira como definido na reivindicação 20, em um método para aumentar a eficiência do sistema de limpeza (80) iniciando a limpeza com base no depósito de cinza acumulado, dito método sendo caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:
    a) prover o peso máximo admissível de cinzas sobre o citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64);
    b) prover a força inicial aplicada pelo citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) na estrutura suporte (70);
    c) operar a citada fornalha (16) e permitir que as cinzas sejam depositadas sobre o citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64);
    d) monitorar o acúmulo de peso de cinzas sobre o citado pelo menos um elemento de transferência térmica (64) usando o sistema de pesagem (94);
    e) comparar o acúmulo de peso das cinzas com o peso máximo
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    12/12 admissível de cinzas sobre aquele elemento de transferência térmica (64); e
    f) limpar o citado pelo menos um elemento de transferência térmica quando o citado acúmulo de peso das cinzas exceder o peso máximo admissível de cinzas sobre aquele elemento de transferência térmica (64).
  23. 24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de o referido método compreender a etapa adicional de repetir as etapas (b) até (e).
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