BRPI0709295A2 - sistema de moagem e resfriamento a ar e água de cinza residual de fornalhas de aquecimento para combustìveis sólidos - Google Patents

Abstract

Sistema de moagem e resfriamento a ar e água de cinza residual de fornalhas de aquecimento para combustíveis sólidos. A presente invenção refere-se a um sistema de moagem e resfriamento combinado a ar e água para cinza residual de fornalhas de aquecimento de combustíveis sólidos, capaz de maximizar a eficiência de moagem e resfriamento também de grandes blocos de cinza sob alta temperatura e de aprimorar a dinâmica de fluido de ar de resfriamento que passa pelo mencionado sistema em contrafluxo. O sistema compreende um fragmentador (1) equipado com um fragmentador prévio (1) equipado com um pré-fragmentador integral com a porta do fragmentador (1), um sistema de resfriamento a água (3-4) e uma separação (5-6) do fluxo do material fino que entra no fragmentador (1) a partir da cinza com tamanho de bloco. O dispositivo de moagem prévia (2) permite moagem parcial dos blocos grandes e é acionado a laser ou por sensores equivalentes (7) que detectam a presença de aglomerados de cinza na área de moagem. A água de resfriamento passa preferencialmente ao longo da haste (8) do rotor dentado (9) e/ou ao longo de toda a placa fixa (10) e move-se a partir dela, através de dutos (4) e bocais (3) apropriados, para a área de moagem. A intervenção de água é automatizada, dependendo da temperatura do rotor (9) ou do invólucro (11) do fragmentador detectada por sensores apropriados (12). A separação de fluxo do material fino é atingida por meio da criação de uma abertura (13) na parede traseira do fragmentador e seu isolamento por um contrapeso ou válvula automática (5) no canal de descarga (14) e um escudo de fechamento (6) abaixo no fluxo da cabeça de tração do recuperador de cinzas finas (15).

Description

Sistema de moagem e resfriamento a ar e água de cinza residual de fornalhas deaquecimento para combustíveis sólidos.

Nos sistemas de extração de cinza seca (vide EP0.471.055), o resfriamento de cinza sobre o condutor de descarga e os condutoressubseqüentes é atingido por meio de troca de calor por convecção forçada com retornode ar para o sistema após haver sido puxado para fora por uma válvula de depressãoexistente no fundo da fornalha. Ar de resfriamento é introduzido ao longo de todas asportas apropriadas localizadas nas paredes laterais do extrator e dos condutoressubseqüentes e corre ao longo da cinza enquanto passa através da linha de máquinascondutoras de contrafluxo até atingir a câmara de combustão. O sistema fornece um oumais estágios de moagem entre o extrator e o condutor/resfriador subseqüente, bemcomo entre dois condutores subseqüentes, a fim de aumentar a eficiência da troca decalor entre ar e cinza. Esses sistemas de moagem por meio da redução do tamanho departícula da cinza aumentam a sua superfície disponível para troca de calor com o ar emcontrafluxo. No sistema de extração convencional, o extrator principal que recebe cinzada fornalha ou os condutores subseqüentes são equipados com recuperadores de cinzafina localizados no fundo. A cinza recuperada é descarregada em seguida, junto comblocos de cinza pesados sobre a máquina seguinte.

Ao longo do trajeto de ar de resfriamento para trás comrelação à linha da máquina até atingir a câmara de combustão, a passagem de umamáquina para a anterior é particularmente crítica na presença do fragmentador. Ao voltarpara o fragmentador e em seguida para o funil de carga, o ar arrasta parte de materialfino recuperado ao retornar para a zona inferior onde o recuperador de cinza fina estáinstalado, causando acúmulo na dobra da máquina. Estas tendências repetidas ao longodo tempo geram dificuldades de desgaste muito mais importantes que as esperadasdurante a operação normal, mau funcionamento e também travamento do sistema derecuperação de cinza fina que opera de forma anômala com um valor de velocidade defluxo mais alto que o do projeto. A fim de evitar esta condição, o sistema conhecidofornece um duto de passagem com uma cobertura superior de extrator de conexão comdiâmetro apropriado, nas proximidades do ponto de descarga, para a cobertura docondutor subseqüente, em uma posição pouco abaixo no fluxo com relação ao ponto dedescarga. O propósito é de permitir um trajeto preferencial para o ar de resfriamento, aomesmo tempo em que passa de um condutor para o anterior, iniciando-o a partir do topoda correia transportadora de cinza. Esta solução reduz muito, entretanto, a eficiência doresfriamento de cinza, pois apenas uma quantidade mínima de ar cruza o fragmentadorem que a eficiência de troca de calor é máxima devido à abertura do fluxo de cinza quecai no fragmentador e à redução do tamanho de bloco atingida por membros defragmentação que causam o aumento da superfície de troca de calor por convecçãoforçada disponível da cinza.

Além disso, grandes aglomerados de cinza residual,provenientes da fornalha, são resfriados por ar apenas do lado de fora, de forma que noseu interior eles podem manter um estado pastoso; neste caso, a função de moagem dofragmentador é grandemente reduzida, sendo capaz de gerar apenas algumas ranhurassobre o aglomerado de cinza, que não é moído pela ação do rolo dentado. Esta condiçãocausa problemas de acúmulo para o fragmentador, com necessidade de intervençãopara limpar a porta e permitir o fluxo normal de material, gerando aumento indesejável datemperatura de trabalho dos membros de moagem e do invólucro do fragmentador,ocorrendo também uma forte redução da resistência ao desgaste, bem como rápidoconsumo dos membros de moagem.

Todos estes problemas são solucionados por meio dosistema de moagem e resfriamento conforme a presente invenção, capaz de maximizar aeficiência de moagem e resfriamento de cinza residual também na presença de grandesaglomerados sob alta temperatura e aumentar a dinâmica de fluido do ar deresfriamento, com conseqüente eliminação de mau funcionamento e desgaste excessivopara máquinas de recuperação de material fino.

Graças a expedientes apropriados, tais como a válvulaautomática normalmente fechada no duto de passagem e a separação da descarga decinza fina de cinza com tamanho de bloco, a dinâmica de fluido do ar de resfriamento e aeficiência da troca de calor entre ar e cinza aumentam muito com relação ao sistemaconvencional. Todo o fluxo de ar, de fato, é passado ao longo de todo o fragmentador,onde a eficiência de resfriamento de ar e cinza é máxima devido à queda livre de cinzaem ar forçado e à superfície mais larga disponível para troca de calor, graças à ação defragmentação. A separação da descarga de cinza fina é atingida por meio da formaçãode uma abertura dedicada na parede traseira do fragmentador, à qual um canal dedescarga da máquina de recuperação de cinza é conectado e por meio de isolamento damencionada descarga do ambiente fragmentador por meio de uma válvula localizada nocanal de descarga e um escudo de fechamento abaixo no fluxo da cabeça de tração dorecuperador de cinza fina. A posição da entrada de cinza fina para o fragmentador é talque evita a passagem através da zona de moagem para a cinza fina e aparece na formade fluxo compacto e mais dispersa em queda livre, resultando em difícil retenção pelo arde resfriamento que cruza o fragmentador em contrafluxo.

A eficiência de moagem e resfriamento de grandes blocosde cinza sob alta temperatura é maximizada devido à presença de um fragmentadorprévio e do sistema de resfriamento a água.

A função do fragmentador prévio é de executar umaprimeira moagem de blocos grandes de cinza sob alta temperatura que obstróem a portado fragmentador, tornando a ação de moagem dos dentes de rotor mais rápida eeficiente. A intervenção do fragmentador prévio é ativada por um sensor a laser ouequivalente que determina a presença da chegada de grandes blocos de cinza na áreade moagem.

A água para o sistema de resfriamento é preferencialmentefornecida por meio do eixo de rotor e/ou na base de placa fixa e passa dali na área demoagem através de bocais colocados no rotor dentado e/ou na placa fixa. O mencionadosistema de resfriamento é acionado por meio de aumento dos valores de temperatura dorolo dentado e do invólucro de fragmentador, detectado por meio de sensoresapropriados e determinado pela presença de cinza, ou grandes aglomerados, sob altatemperatura. A velocidade de fluxo de água a ser fornecida para os bocais pode serajustada, dependendo da temperatura da cinza que deixa o fragmentador, e detectadana máquina abaixo no fluxo por um sensor apropriado. O vapor que surge durante oprocesso de resfriamento, graças à separação do ambiente de fragmentador dorecuperador de cinza fina, será arrastado pelo ar de resfriamento diretamente para acâmara de combustão.

Esta configuração de sistema permite diversas vantagensnotáveis, pois ela remove obstruções e o desgaste precoce do recuperador de cinza fina,reduzindo o desgaste do fragmentador, que também possui mais material fino paraprocessar, a eficiência da troca de calor entre ar e cinza é levada ao máximo, pois todo oar de resfriamento colide com a cinza durante quedas entre uma máquina condutora e aseguinte e o processo de resfriamento e moagem é otimizado também para grandesblocos de cinza sob alta temperatura, atingindo ainda resfriamento eficaz dofragmentador.

As características inovadoras, objetos e vantagens dapresente invenção tornar-se-ão evidentes a partir da descrição a seguir e das figurasanexas das realizações não limitadoras nas quais as diferentes figuras exibem:

- a Fig. 1 exibe uma vista em seção cruzada do sistema de moagem e resfriamento aar/água integrado;

- a Fig. 2 exibe uma esquematização do posicionamento do sistema de moagem eresfriamento integrado no interior do sistema de extração e fluxo de ar de resfriamentoao longo de todo o sistema; e

- a Fig. 3 exibe uma projeção axonométrica do sistema de moagem e resfriamento aar/água.

Neste particular, é desejável indicar que algarismos dereferência similares nas diferentes figuras indicam as mesmas partes ou equivalentes.

O sistema de moagem e resfriamento descrito a seguirpermite diversas vantagens notáveis, pois: ele melhora a dinâmica de fluido do ar deresfriamento, com conseqüente remoção de mau funcionamento e desgaste excessivode máquinas de recuperação de cinzas finas e redução do desgaste do fragmentador, aeficiência da troca de calor entre ar e cinza é levada ao máximo, pois todo o ar deresfriamento colide com a cinza durante quedas entre uma máquina transportadora e aseguinte e o processo de resfriamento e moagem é otimizado também para grandesblocos de cinza sob alta temperatura, atingindo ainda resfriamento eficaz dos membrosde moagem do fragmentador.

O sistema é constituído por um fragmentador 1 equipadocom um rolo dentado único ou duplo 9, um dispositivo de moagem prévia 2, sistema deresfriamento a ar 3 e água 4 e caracterizado por uma entrada lateral 13 para material finoseparado da entrada de cinza com tamanho de blocos.

A descarga de cinza fina separada 5, 6, 13 do fragmentador1 é formada por um canal apropriado 14, independente da descarga de cinza principal16, conectado a uma abertura apropriada 13 formada na parede traseira dofragmentador 1. A posição de entrada de cinza fina para o fragmentador 1 é tal que evitaque ela cruze os membros de moagem 9. No interior do canal de descarga de cinza fina14, um contrapeso ou válvula automática 5 permite a descarga de material fino, evitandoa entrada de ar no recuperador quando ele cruzar o contrafluxo do fragmentador. Alémdisso, um escudo de fechamento 6 colocado abaixo no fluxo da cabeça de tração 15 dorecuperador de cinza fina permite o isolamento desta zona da zona de descarga damáquina condutora 16 e a remoção de recorrências de ar no interior do recuperador decinza fina 15. Por meio destes expedientes e do uso de uma válvula automáticanormalmente fechada 17 colocada no duto de passagem, é permitida a passagem do arde resfriamento ao longo de todo o fragmentador 1 levando a troca de calor entre ar ecinza ao máximo e também evitando problemas de desgaste excessivo e maufuncionamento do sistema de recuperação 15. A válvula automática 17 no duto depassagem permite a passagem do ar de resfriamento somente em caso de obstrução dofragmentador 1 detectada por um transmissor de pressão diferencial que detecta umaumento de pressão abaixo no fluxo do fragmentador 1.

Durante a passagem do ar ao longo de todo o fragmentador1, a troca de calor entre ar e cinza é máxima, pois utiliza-se queda livre e, desta forma, aabertura do fluxo de cinza em ar forçado e uma superfície mais larga disponível paratroca de calor após a moagem da cinza.

O sistema de resfriamento a água 3-4 permite umresfriamento adicional de grandes aglomerados de cinza sob alta temperatura e éoperado dependendo da temperatura do rotor 9 e do invólucro 11, detectada porsensores apropriados 12, que aumenta devido à presença de grandes blocos e/ou altavelocidade de fluxo de cinza sob alta temperatura na área de moagem.O sistema de resfriamento a água 3-4 fornece bocais depulverização 3 dispostos preferencialmente no interior do rotor 9 e/ou na placa fixa 10. Aágua fornecida através da haste 8 do rotor 9 e/ou acima da placa fixa 10 atinge a área demoagem por meio de dutos 4 e bocais 3 apropriados que resfriam a cinza que entra nofragmentador 1, auxiliando simultaneamente o resfriamento eficaz dos membros detrabalho 9-10. O ajuste da velocidade de fluxo de água para os bocais 3 é obtidodependendo da temperatura da cinza que sai do fragmentador 1 detectada por umsensor apropriado 19 sobre a máquina abaixo no fluxo do fragmentador.

O vapor que ocorre durante o processo de resfriamento,graças à separação 5-6-13 do ambiente do fragmentador 1 do recuperador de cinza fina15, será arrastado pelo ar de resfriamento diretamente para a câmara de combustão,evitando problemas para as máquinas de recuperação 15.

O fragmentador prévio 2 é constituído por placas compunções 20 elaboradas com material antidesgaste apropriado, que deslizam em oposiçãosobre um quadro fixo 21 conectado à porta do fragmentador 1 e acionados por cilindroshidráulicos 22. Esse dispositivo facilita e acelera ações dos dentes do rotor 9 dofragmentador 1 quando grandes blocos de cinza sob alta temperatura obstróem a suaentrada, movendo-os e moendo-os parcialmente por meio do movimento das placas compunções 20. A intervenção do fragmentador prévio 2 é controlada por um sensor a laserou equivalente 7 que detecta a presença de grandes blocos de cinza na área demoagem.

O sistema de moagem e resfriamento a ar e água conformea presente invenção, além da enorme vantagem funcional na melhoria da dinâmica defluido de ar de resfriamento com conseqüente remoção de obstruções e bloqueios dofragmentador 1 e dos recuperadores de cinzas finas 15, fornece moagem mais rápida econfortável também de grandes aglomerados de cinza sob alta temperatura, ajudando,por meio de resfriamento indireto dos membros de moagem 9, a aumentar a vida útilesperada do fragmentador 1.

Claims (6)

1. Sistema de moagem e resfriamento a ar e água paradepósito de cinza de fornalhas de aquecimento para combustíveis sólidos, capaz demaximizar a eficiência de - moagem e resfriamento também de grandes blocos de cinzasob alta temperatura e melhoria da dinâmica de fluido de ar de resfriamento,caracterizado pelo fato de utilizar a ação integrada de um fragmentador prévio (2)integral com a porta do fragmentador (1), um sistema de resfriamento a água 3-4 e aseparação do fluxo de material fino que entra no fragmentador (1), da cinza comtamanho de blocos, que permite a passagem mais apropriada do fragmentador (1) para ocontrafluxo de ar de resfriamento com relação ao fluxo de cinza, evitando a captura domaterial fino recuperado.

2. Sistema de moagem e resfriamento a ar e água conformea reivindicação 1, caracterizado pela presença de um fragmentador prévio (2) integralcom a porta do fragmentador (1) formado por placas com punções (20), fabricadas commaterial antidesgaste apropriado, que deslizam em oposição sobre um quadro fixo (21)conectado à porta do fragmentador (1) e acionados por cilindros hidráulicos (22), quefuncionam como fragmentador prévio de grandes blocos de cinza que obstróem aentrada do fragmentador (1) graças à ação das placas com punções (20).

3. Sistema de moagem e resfriamento a ar e água conformea reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a água do sistema de resfriamentopassa preferencialmente ao longo de toda a haste (8) do rotor dentado (9) e/ou atravésda placa fixa (10) e move-se a partir dela, através de dutos (4) e bocais (3) apropriados,na área de moagem resfriando a cinza que entra no fragmentador (1) e, indiretamente,os membros de moagem (9).

4. Sistema de moagem e resfriamento a ar e água conformea reivindicação 1, caracterizado pela separação da entrada de material fino no interiordo fragmentador (1) da cinza com tamanho de blocos atingida por uma aberturadedicada (13) na parede traseira do fragmentador (1), que é conectado ao canal dedescarga (14) e uma placa de fechamento (6) abaixo no fluxo da cabeça de tração dorecuperador de cinza fina (15); em que tudo isso permite a passagem de contrafluxo dofragmentador para o ar de resfriamento, evitando a captura de cinza fina recuperada.

5. Sistema de moagem e resfriamento a ar e água conformea reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a intervenção do fragmentador prévio(2) é controlada por um sensor a laser ou equivalente (7) que detecta a presença degrandes blocos de cinza na área de moagem.

6. Sistema de moagem e resfriamento a ar e água conformea reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a intervenção de resfriamento a água écontrolada pelo valor de temperatura do rotor (9) e do invólucro (11) detectado porsensores apropriados (12), enquanto o ajuste da velocidade de fluxo de água para osbocais (3) é conduzido dependendo da temperatura da cinza que sai do fragmentador (1)detectada por um sensor apropriado (19) sobre a máquina abaixo no fluxo dofragmentador (1).