BRPI0819386B1

BRPI0819386B1 - Sistema de limpeza para limpar superfícies de trocador de calor e método para operar um sistema de limpeza

Info

Publication number: BRPI0819386B1
Application number: BRPI0819386-0A
Authority: BR
Inventors: Andrew K. Jones
Original assignee: International Paper Company
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2020-02-11
Also published as: RU2010124637A; EP2584255B1; CN102865570A; WO2009078901A3; US9671183B2; RU2011149361A; PL2584255T3; CA2709149A1; RU2449214C2; EP2584255A1; BRPI0819386A2; WO2009078901A2; EP2227653A2; CN101896769B; PT2584255E; US20090151656A1; US8381690B2; CN101896769A; RU2499213C2; US20130152973A1

Abstract

sistema de limpeza para limpar superfícies de trocador de calor e método para operar um sistema de limpeza um sistema e método de limpeza para limpar superfícies de transferência térmica em uma caldeira usando um sistema de medição de temperatura para medir e monitorar a temperatura de parede de uma parede anular do tubo de uma lança de um ou mais sopradores de fuligem. o controle de um fluxo de vapor ou outro fluido através do tubo durante as porções de resfriamento dos golpes baseado em medições de temperatura de parede a partir de um sistema de medição de temperatura. sistemas de medição de temperatura por infravermelho ou termopar podem ser usados. o vapor ou outro fluido podem ser escoados em uma taxa de fluxo default que pode ser substancialmente zero até que o sistema de medição de temperatura indique que a temperatura de parede da parede anular começa a exceder um limite pré-determinado de temperatura que pode ser o ponto de amolecimento da parede anular. então o vapor ou outro fluido é escoado em uma taxa maior do que a taxa de fluxo default.

Description

“SISTEMA DE LIMPEZA PARA LIMPAR SUPERFÍCIES DE TROCADOR DE CALOR E MÉTODO PARA OPERAR UM SISTEMA DE LIMPEZA Antecedentes da invenção

Campo da invenção [0001] Esta invenção se relaciona geralmente com caldeiras e sopradores de fuligem e, em particular, com métodos e aparelho para remover depósitos de cinzas em trocadores de calor das caldeiras e para minimizar uma taxa de fluxo de vapor ou outro fluido de limpeza através dos sopradores de fuligem quando não limpando ativamente o depósito de cinzas. Descrição da técnica relacionada [0002] No processo de fabricação de papel, a produção química de celulose produz, como um subproduto, licor preto que contém quase todos os produtos químicos inorgânicos do cozimento junto com a lignina e outra matéria orgânica separada da madeira durante a produção de celulose em um digestor. O licor preto é queimado em uma caldeira. As duas funções principais da caldeira são recuperar os produtos químicos inorgânicos do cozimento usados no processo da produção de celulose e fazer uso da energia química na porção orgânica do licor preto para gerar vapor para uma usina de papel. Como usado aqui, o termo caldeira inclui uma caldeira suportada superior que, como descrito abaixo, queima um combustível que contamina as superfícies de transferência de calor.

[0003] Uma caldeira Kraft inclui superaquecedores em uma fornalha superior que extrai calor por radiação e convecção dos gases da fornalha. O vapor saturado entra na seção do superaquecedor e vapor superaquecido sai a uma temperatura controlada. Os superaquecedores são construídos de um

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2/16 conjunto de bandejas que são construídas de tubos para conduzir e transferir calor. As superfícies de transferência térmica do superaquecedor estão sendo continuamente contaminadas por cinzas que estão sendo carregadas para fora da câmara da fornalha. A quantidade de licor preto que pode ser queimada em uma caldeira Kraft é frequentemente limitada pela taxa e extensão de contaminação nas superfícies do superaquecedor. A contaminação, incluindo as cinzas depositadas sobre as superfícies do superaquecedor, reduz o calor absorvido da combustão do licor, resultando em temperaturas reduzidas do vapor de saída dos superaquecedores e altas temperaturas de gás entrando no corpo da caldeira.

[0004] A parada da caldeira para limpeza é requerida quando a temperatura de vapor na saída está muito alta para uso em equipamentos a jusante ou a temperatura entrando no corpo da caldeira excede a temperatura de fusão dos depósitos, resultando na formação de plugue lateral de gás do corpo da caldeira. Em adição, eventualmente a contaminação causa a formação de plugue e, para remover o plugue, o processo de queima na caldeira tem que ser interrompido. As caldeiras Kraft são particularmente propensas ao problema de contaminação do superaquecedor. Os três métodos convencionais para remover depósitos de cinzas dos superaquecedores em caldeiras Kraft incluem:

1) sopro de fuligem, 2) resfriamento e sopro, e 3) lavagem com água. Este pedido de patente encaminha somente o primeiro destes métodos, o sopro de fuligem.

[0005] O sopro de fuligem é um processo que inclui soprar cinzas depositadas para fora do superaquecedor (ou outra superfície de transferência térmica que esteja contaminada

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3/16 com depósitos de cinzas, com um jato de vapor a partir de bicos de uma lança de um soprador de fuligem. Uma lança de soprador de fuligem tem um tubo de lança para conduzir o vapor até um bico em uma extremidade distal da lança. O sopro de fuligem é executado essencialmente continuamente durante a 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 soprador de fuligem individual é tipicamente 4-5 kg/s; até 4 sopradores de fuligem são usados simultaneamente. A utilização típica do soprador de fuligem é de cerca de 3-7% da produção de vapor de toda a caldeira. O procedimento de sopro de fuligem consome portanto uma grande quantidade da energia térmica produzida pela caldeira.

[0006] O processo de sopro de fuligem pode ser parte de um procedimento conhecido como sopro de fuligem em sequência, onde sopradores de fuligem operam em intervalos determinados em uma ordem determinada por uma certa lista pré-determinada. O procedimento de sopro de fuligem opera em seu próprio ritmo de acordo com a lista, independente de se o sopro de fuligem é necessário ou não. Frequentemente isto leva a entupimento que não pode ser necessariamente evitado mesmo se o procedimento do sopro de fuligem consumir uma alta quantidade de vapor.

[0007] Cada operação de sopro de fuligem reduz uma porção do depósito de cinzas na vizinhança mas o depósito de cinzas contudo continua a se acumular com o tempo. À medida que o depósito cresce, o sopro de fuligem se torna menos efetivo e resulta em uma deterioração da transferência térmica. Quando o depósito de cinzas alcança um certo limite onde a

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4/16 eficiência da caldeira está significativamente reduzida e o sopro de fuligem é insuficientemente efetivo, os depósitos podem necessitar ser removidos por um outro processo de limpeza.

[0008] Um soprador de fuligem a vapor, tipicamente, inclui uma lança tendo um tubo alongado com um bico em uma extremidade distal do tubo e o bico tem uma ou mais aberturas radiais. O tubo é acoplado a uma fonte de vapor pressurizado. Os sopradores de fuligem são estruturados adicionalmente para serem inseridos e extraídos de dentro da caldeira ou movidos entre uma primeira posição localizada fora da fornalha, para uma segunda posição dentro da fornalha. À medida que os sopradores de fuligem se movem entre a primeira e segunda posições, o soprador de fuligem gira e fica adjacente às superfícies de transferência térmica. Os sopradores de fuligem são arranjados para se mover geralmente perpendiculares às superfícies de transferência térmica.

[0009] Algumas das bandejas tendo superfícies de transferência térmica têm passagens através delas para permitir o movimento perpendicular às superfícies de transferência térmica. O movimento para dentro da fornalha, que é tipicamente o movimento entre a primeira e segunda posições, pode ser identificado como um “primeiro golpe ou inserção, 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 “segundo golpe ou extração. Geralmente, os 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 golpe.

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5/16 [0010] À medida que o soprador de fuligem se move adjacente às superfícies de transferência térmica, vapor é expelido pelas aberturas no bico. 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 golpes.

[0011] Ao invés de operar os sopradores de fuligem em uma programação, pode ser desejável atuar os sopradores de fuligem quando o acúmulo de cinzas alcançar um nível prédeterminado. Um método para determinar a quantidade de acúmulo de cinzas nas superfícies de transferência térmica dentro da fornalha é medir o peso das superfícies de transferência térmica e componentes de superaquecedor associados. Um método para determinar o peso dos depósitos é divulgado na patente U.S. n° 6.323.442 e um outro método é divulgado no pedido de patente dos Estados Unidos série n° 10/950.707, depositado em 27 de setembro de 2004, ambos os quais são incorporados aqui por referência. É adicionalmente desejável conservar energia tendo os sopradores de fuligem usando uma quantidade mínima de vapor quando limpando as superfícies de transferência térmica.

Sumário resumido da invenção [0012] Um sistema de limpeza para limpar superfícies de transferência térmica de um ou mais trocadores de calor em

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6/16 uma caldeira inclui um ou mais sopradores de fuligem, cada um dos quais inclui uma lança com um tubo oco alongado e dois bicos em uma extremidade distal do tubo. Um sistema de medição de temperatura é usado para medir e monitorar a temperatura de parede de uma parede anular do tubo durante a operação do um ou mais sopradores de fuligem.

[0013] Uma configuração exemplar do sistema de limpeza inclui que cada um dos sopradores de fuligem seja operável para mover a lança para dentro e para fora da caldeira em golpes de inserção e extração e um sistema de controle é usado para controlar um fluxo de vapor ou outro fluido de limpeza através do tubo e bico durante porções de limpeza e porções de resfriamento dos golpes. O meio de controle é operável adicionalmente para controlar o fluxo de vapor durante as porções de resfriamento dos golpes baseado em medições da temperatura da parede a partir do sistema de medição de temperatura. O meio de controle é operável adicionalmente para controlar o fluxo de vapor durante as porções de resfriamento dos golpes para impedir as medições da temperatura da parede de excederem um limite prédeterminado de temperatura que pode ser um ponto de amolecimento ou ligeiramente menor que o ponto de amolecimento do tubo.

[0014] O sistema de medição de temperatura pode ser um sistema de medição de temperatura por infravermelho para medir a temperatura de parede da parede anular fora da caldeira. O sistema de medição de temperatura pode ser um sistema de medição de temperatura por termopar tendo termopares ligados à parede anular para medir a temperatura da parede anular dentro da caldeira. Os termopares podem ser

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7/16 dispostos parcialmente a partir de uma superfície interna da parede anular em furos através e ao longo do comprimento da parede anular.

[0015] O método para operar o sistema de limpeza pode incluir escoar o vapor ou o outro fluido de limpeza quente pelo tubo e bico durante as porções de resfriamento dos golpes em uma taxa de fluxo igual a um valor default a menos que a temperatura da parede exceda ou esteja próxima de exceder o limite de temperatura pré-determinado baseado em medições de temperatura a partir do sistema de medição de temperatura e, então, aumentar a taxa de fluxo acima do valor default. O valor default pode ser substancialmente zero.

Descrição resumida dos desenhos [0016] Os aspectos anteriores e outras características da invenção são explicados na descrição seguinte, tomada em conexão com os desenhos anexos onde:

[0017] A figura 1 é uma ilustração diagramática de um sistema de caldeira de licor preto Kraft típico tendo vários sopradores de fuligem e um sistema de medição de temperatura para medir e monitorar a temperatura do tubo da lança e baseando uma taxa de fluxo de limpeza através dos sopradores de fuligem na temperatura;

[0018] A figura 2 é uma ilustração diagramática dos sopradores de fuligem no sistema de caldeira ilustrado na figura 1;

[0019] A figura 3 é uma ilustração diagramática de um sistema de medição de temperatura por infravermelho para medir a temperatura dos tubos das lanças de sopradores de fuligem ilustradas nas figuras 1 e 2;

[0020] A figura 4 é uma ilustração de um sensor de

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8/16 infravermelho do sistema de medição de temperatura por infravermelho para medir a temperatura dos tubos das lanças de sopradores de fuligem ilustradas na figura 3;

[0021] A figura 5 é uma ilustração diagramática de um sistema de medição de temperatura por termopar para medir a temperatura dos tubos das lanças de sopradores de fuligem ilustradas nas figuras 1 e 2; e [0022] A figura 6 é uma ilustração diagramática de um termopar montado no tubo da lança do sistema de medição de temperatura por termopar ilustrado na figura 4.

Descrição detalhada da invenção [0023] Ilustrada diagramaticamente na figura 1 está uma configuração exemplar de um sistema de caldeira de licor preto Kraft 10 tendo um sistema de soprador de fuligem 3 com um ou mais sopradores de fuligem 84. Um sistema de caldeira de licor preto Kraft 10 tendo uma pluralidade de sopradores de fuligem 84 é divulgado e descrito no pedido de patente U.S. n° 10/950.707, depositado em 27 de setembro de 2004, intitulado “Method of Determining Individual Sootblower Effectiveness [Método para determinar a eficácia de soprador de fuligem individual], que é incorporado aqui por referência. Um sistema de controle 300 que opera o soprador de fuligem 84 é em parte baseado em uma temperatura medida de uma parede anular 93 de um tubo 86 de uma lança 91 do soprador de fuligem. O soprador de fuligem 84 tipicamente gira a lança 91 durante a operação. A temperatura da parede anular 93 é medida e/ou monitorada com um sistema de medição de temperatura 9 ilustrado na figura 1 como um sistema de medição de temperatura por infravermelho 11 como ilustrado em mais detalhes nas figuras 3 e 4. Outros tipos de sistemas de

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9/16 medição de temperatura podem ser usados tais como um sistema de medição de temperatura por termopar 13 como ilustrado nas figuras 5 e 6.

[0024] O licor preto é um subproduto da produção química de celulose no processo de fabricação de papel e o qual é queimado no sistema de caldeira 10. O licor preto é concentrado para condições de queima em um evaporador 12 e então queimado em uma caldeira 14. O licor preto é queimado em uma fornalha 16 da caldeira 14. Um bullnose [ferramenta de torno] 20 é disposto entre uma seção de transferência térmica convectiva 18 na caldeira 14 e fornalha 16. A combustão converte o material orgânico do licor preto em produtos gasosos em uma série de processos envolvendo secagem, desvolatilização (pirólise, craqueamento molecular), e queima/gaseificação de carvão. Parte dos orgânicos líquidos são queimados para um particulado de carbono sólido chamado carvão. A queima do carvão ocorre grandemente 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 sais fundidos chamada smelt [minério fundido], que escoa para o fundo do leito de

carvão	22,	e	é	continuamente extraído	da fornalha 16	por
calhas	de	smelt	24. Os gases de exaustão são filtrados
através	de	um	precipitador eletrostático	26, e saem por	uma
chaminé	28.

[0025] As paredes verticais 30 da fornalha 16 são revestidas com tubos de parede alinhados verticalmente 32, através dos quais água é evaporada a partir do calor da fornalha 16. A fornalha 16 tem orifícios de ar de nível

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10/16 primário 34, orifícios de ar de nível secundário 36, e orifícios de ar de nível terciário 38 para introduzir ar para combustão em três níveis diferentes de altura. O licor preto é pulverizado na fornalha 16 para fora de pistolas de licor preto 40. A seção de transferência térmica 18 contém três conjuntos de bancadas de tubos (capturas de calor) que sucessivamente, em estágios, aquecem a água de alimentação para vapor superaquecido. As bancadas de tubos incluem um economizador 50, no qual a água de alimentação é aquecida até logo abaixo de seu ponto de ebulição; um corpo de caldeira 52, ou “bancada geradora de vapor no qual, junto com os tubos de parede 32, a água é evaporada para vapor; e um sistema superaquecedor 60, que aumenta a temperatura do vapor da temperatura de saturação para a de superaquecimento final. [0026] Referindo-se à figura 2, o sistema superaquecedor 60 ilustrado aqui tem primeiro, segundo, e terceiro superaquecedores 61, 62, e 63 para um total de três superaquecedores, entretanto, mais ou menos superaquecedores podem ser incorporados à medida do necessário. A construção dos três superaquecedores é a mesma. Cada superaquecedor é um conjunto tendo pelo menos um, mas tipicamente mais, tal como 20-50, trocadores de calor 64. O vapor entra nos trocadores de calor 64 por um tubo coletor chamado um coletor de entrada 65. O vapor é superaquecido dentro dos trocadores de calor 64 e sai dos trocadores de calor como vapor superaquecido por um outro tubo coletor chamado um coletor de saída 66. Os trocadores de calor 64 são suspensos a partir dos coletores 65, 66 os quais eles próprios são suspensos a partir de vigas superiores por hastes de enganchar não ilustradas aqui.

[0027] As bandejas 67 do trocador de calor 64 têm

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11/16 superfícies externas referidas aqui como superfícies de transferência térmica 69 que são expostas ao calor interior da fornalha 16. Assim, virtualmente todas as partes das superfícies de transferência térmica são prováveis de ficarem revestidas com cinzas durante a operação normal da fornalha

16. Uma porção substancial das superfícies de transferência térmica 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 sopradores de fuligem de vapor 84, que são conhecidos na técnica. O sistema de limpeza 80 ilustrado aqui inclui sopradores de fuligem de vapor 84; entretanto o sistema de limpeza 80 também pode ser usado com sopradores de fuligem usando outros fluidos de limpeza. Os sopradores de fuligem 84 são arranjados para limpar os trocadores de calor e, mais especificamente, as superfícies de transferência térmica. Os sopradores de fuligem 84 incluem tubos ocos alongados 86 tendo dois bicos 87 em extremidades distais 89 dos tubos 86. Os dois bicos 87 espaçados cerca de 180 graus à parte.

[0028] Os tubos 86 estão em comunicação fluida com uma fonte de vapor 90. Em uma configuração do sistema de limpeza 80, o vapor é fornecido a uma pressão entre cerca de 200 a 400 psi. O vapor é expelido pelos bicos 87 e sobre as superfícies de transferência térmica. Os sopradores de fuligem 84 são estruturados para mover os bicos 87 na extremidade dos tubos 86 para dentro entre uma primeira posição, tipicamente fora da fornalha 16, e uma segunda posição, adjacente aos trocadores de calor 65. O movimento para dentro, entre a primeira e segunda posições, é chamado um golpe de inserção e um movimento para fora, entre a

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12/16 segunda posição e a primeira posição, é chamado um golpe de extração.

[0029] Um primeiro conjunto 81 dos sopradores de fuligem 84 são operáveis para mover os bicos 87 na extremidade dos tubos 86 geralmente perpendiculares a e entre os trocadores de calor 64. Um segundo conjunto 82 dos sopradores de fuligem 84 são operáveis para mover os bicos 87 na extremidade dos tubos 86 geralmente paralelos a e entre os trocadores de calor 64. Uma pluralidade de aberturas tubulares 92 através dos trocadores de calor 64 são providas para permitir os tubos 86 do primeiro conjunto 81 dos sopradores de fuligem 84 se moverem geralmente perpendiculares através dos trocadores de calor 64. Os trocadores de calor 64 são selados e os tubos 86 podem passar livremente pelas aberturas tubulares 92.

[0030] Vapor é expelido a partir dos bicos 87 à medida que os bicos se movem entre a primeira e segunda posições. À medida que o vapor contata as cinzas revestidas sobre as superfícies de transferência térmica, 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 alternativo de limpeza de cinzas pode ser usado. Os sopradores de fuligem 84 descritos acima utilizam vapor, é notado entretanto, que a invenção não está limitada assim e os sopradores de fuligem também podem usar outros fluidos de limpeza os quais podem, por exemplo, incluir ar e misturas de água-vapor.

[0031] A operação do sistema de limpeza 80 é controlada por um sistema de controle 300 que controla o sistema de limpeza 80 baseado no peso dos depósitos de cinzas em um ou mais dos trocadores de calor 64. O sistema de controle 300

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13/16 também controla a quantidade de vapor fornecido ou a taxa de fluxo de vapor para os tubos 86 durante as porções de limpeza dos golpes de inserção e extração e durante as porções de resfriamento dos golpes de inserção e extração. O sistema de controle 300 é programado para ativar a inserção e extração das lanças 91 dos sopradores de fuligem 84, isto é, o movimento entre a primeira e segunda posições da lança 91, velocidade de percurso, e a aplicação e/ou quantidade de vapor.

[0032] O sistema de limpeza é tipicamente aplicado no golpe de inserção das lanças 91 mas também pode ser aplicado no de extração ou ambos os golpes. O vapor é aplicado em uma taxa de limpeza para remover as cinzas e em uma taxa de resfriamento para impedir a lança 91 de se tornar muito quente. Em caldeiras Kraft convencionais, o vapor tem sido aplicado em uma taxa de limpeza ou fluxo de limpeza entre 15.000-20.000 lb/h e em uma taxa de resfriamento ou fluxo de resfriamento entre 5.000-6.000 lb/h para garantir que a lança do soprador de fuligem esteja operando bem abaixo da temperatura limite do material. O vapor pode ser fornecido em qualquer ponto de substancialmente zero a cem por cento da quantidade máxima que o sistema de limpeza esteja programado para fornecer. O sistema de controle 300 usando a temperatura medida da parede anular 93, ilustrado nas figuras 3 e 6 do tubo 86 da lança 91 a partir do sistema de medição de temperatura 9 para controlar e minimizar a taxa de resfriamento. Para uma caldeira usando fluxo de limpeza entre 15.000-20.000 lb/h, um fluxo de resfriamento entre 0 a 2.000 lb/h pode ser conseguido usando o sistema de medição de temperatura 9 para controlar e minimizar o fluxo de

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14/16 resfriamento .

[0033] O uso de vapor para limpar os trocadores de calor 64 é caro. Portanto, é desejável usar somente a quantidade de vapor necessária para remover as cinzas. Substancialmente menos vapor é usado durante as porções de resfriamento do que as porções de limpeza dos golpes. As quantidades de vapor de limpeza ou resfriamento podem ser usadas durante os golpes de inserção ou extração. Em uma configuração do método de sopro de fuligem a limpeza em um sentido é usada para reduzir o vapor de sopro de fuligem usado. A limpeza em um sentido usa fluxo de limpeza total durante o golpe de inserção para dentro da caldeira e somente fluxo de resfriamento durante o golpe de extração ou na saída da caldeira. Durante as porções de resfriamento do golpe, o vapor é usado somente para manter as lanças 91 dos sopradores de fuligem 84 frias. O sistema de medição de temperatura 9 é usado para medir ou monitorar a temperatura do tubo da lança 86 e minimizar a quantidade de vapor usado durante as porções de resfriamento dos golpes.

[0034] O sistema de limpeza 80 usa o sistema de medição de temperatura 9 para medir ou monitorar continuamente a temperatura de um tubo de lança de soprador de fuligem 86 enquanto ele está operando na caldeira 14. O sistema de controle varia o fluxo de resfriamento dentro da lança 91 (usando uma válvula de controle de fluxo variável não mostrada) para impedir a temperatura de parede da parede anular 93 do tubo 86 da lança 91 de exceder um limite prédeterminado de temperatura. Em um método exemplar do sistema de limpeza 80, a quantidade de vapor fornecida ou a taxa de fluxo de vapor para os tubos 86 durante as porções de resfriamento dos golpes é definida para um valor default que

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15/16 pode ser substancialmente zero e é aumentado se o sistema de controle 300 determinar que a temperatura de parede excede ou está próxima de exceder o limite pré-determinado de temperatura baseado em medições de temperatura a partir do sistema de medição de temperatura 9.

[0035] Em um método exemplar para usar o sistema de medição de temperatura 9, vapor é fornecido em uma taxa de fluxo que é tão baixa quanto possível sem a temperatura do tubo 86 subir acima de seu ponto ou temperatura de amolecimento. Assim a máxima temperatura permissível do tubo 86 é sua temperatura de amolecimento. A taxa de fluxo de vapor é minimizada sem permitir a temperatura do tubo da lança exceder seu ponto de amolecimento baseado em medições diretas de temperatura do tubo 86.

[0036] Dois tipos de sistemas de medição de temperatura 9 são ilustrados aqui. Um sistema de medição de temperatura por infravermelho 11 é ilustrado nas figuras 1 e 3. Na configuração do sistema de medição de temperatura por infravermelho 11 ilustrado aqui um sensor de infravermelho 110 é localizado fora e adjacente à caldeira 14 e é, portanto, operável para medir a temperatura de parede da parede anular 93 do tubo de lança 86 à medida que ele é extraído de e inserido dentro da caldeira 14. Embora o sensor de infravermelho 110 esteja localizado fora da caldeira 14, ele proporciona uma leitura precisa da temperatura da parede por causa da grande massa térmica da parede anular 93 e da rápida extração da lança de dentro da fornalha. Estes dois fatores resultam na temperatura sendo medida neste local ser essencialmente a mesma temperatura da lança imediatamente antes dela sair da caldeira 14.

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16/16 [0037] Outros tipos de sistemas de medição de temperatura podem ser usados. Um tal sistema é um sistema de medição de temperatura por termopar 13 como ilustrado nas figuras 5 e 6. Um ou mais termopares 114 são ligados à parede anular 93 do tubo de lança 86 para medir a temperatura de parede da parede anular 93 dentro da caldeira 14. Como ilustrado aqui, um número de termopares 114 são dispostos parcialmente a partir de uma superfície interna 130 da parede anular 93 em furos de encaixe justo 116 através e ao longo de um comprimento L da parede anular 93. Plugues 124 são dispostos nos furos 116 entre uma superfície externa 128 da parede anular 93 e os termopares 114 dispostos nos furos 116. Os termopares 114 são soldados, indicado por uma solda 126, a uma superfície interna 130 da parede anular 93. Os termopares 114 são conectados a um transmissor (não mostrado) montado em um exterior da lança 91 sobre uma porção externa da lança 91 que não entra na caldeira 14. O transmissor transmite as leituras de temperatura dos termopares para o sistema de controle 300 que opera o soprador de fuligem 84.

[0038] Embora tenham sido descritas aqui as que são consideradas a ser configurações preferidas e exemplares da presente invenção, outras modificações da invenção devem ser aparentes àqueles experientes na técnica a partir dos ensinamentos aqui e, é portanto desejado ficarem garantidas nas reivindicações anexas todas tais modificações à medida que caiam dentro do verdadeiro espírito e escopo da invenção. Consequentemente, o que é desejado ser garantido pelas Cartas de Patente dos Estados Unidos é a invenção como definida e diferenciada nas reivindicações seguintes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de limpeza (80) para limpar superfícies de trocador de calor (64), de um ou mais trocadores de calor (64) em uma caldeira (14), compreendendo:

um ou mais sopradores de fuligem (84), cada um dos sopradores de fuligem (84) tendo uma lança (91) com um tubo oco alongado (86) e pelo menos um bico (87) em uma extremidade distal do tubo (86), cada um dos sopradores de fuligem (84) sendo operável para mover a lança (91) para dentro e para fora da caldeira (14) em golpes de inserção e extração, um sistema de medição de temperatura (9) para medir e monitorar a temperatura de parede de uma parede anular (93) do tubo (86) durante a operação do um ou mais sopradores de fuligem (84),

CARACTERIZADO pelo fato de compreender:

um sistema de controle (300) para controlar um fluxo de vapor através do tubo (86) e bico (87) durante porções de limpeza e porções de resfriamento dos golpes, sendo que na porção de resfriamento do golpe uma taxa de fluxo inferior do vapor é usada conforme comparada a da porção de limpeza do golpe, e o sistema de controle (300) operável para controlar o fluxo de vapor durante as porções de resfriamento dos golpes baseado em medições de temperatura de parede a partir do sistema de medição de temperatura (9) e impedir as medições de temperatura de parede de exceder um limite pré-determinado de temperatura.
2. Método para operar um sistema de limpeza (80), compreendendo:

usar um ou mais sopradores de fuligem (84) para limpar

Petição 870190126928, de 02/12/2019, pág. 9/10

2/2 superfícies de transferência térmica (69) de um ou mais trocadores de calor (64) em uma caldeira (14), escoar fluido de limpeza através de um tubo oco alongado (86) de uma lança (91) de cada um dos sopradores de fuligem (84), descarregar o vapor ou outro fluido de limpeza quente a partir de pelo menos um bico (87) em uma extremidade distal do tubo (86) contra as superfícies de transferência térmica (69), medir e monitorar a temperatura de parede de uma parede anular (93) do tubo (86) durante a operação de o um ou mais sopradores de fuligem (84) usando um sistema de medição de temperatura (9), mover a lança (91) para dentro e para fora da caldeira (14) em golpes de inserção e extração,

CARACTERIZADO pelo fato de compreender:

controlar o escoamento do vapor ou do outro fluido de limpeza quente através do tubo (86) e bico (87) durante porções de limpeza e porções de resfriamento dos golpes, sendo que na porção de resfriamento do golpe uma taxa de fluxo inferior do vapor é usada conforme comparada a da porção de limpeza do golpe, e controlar o escoamento do vapor ou do outro fluido de limpeza a quente através do tubo (86) e bico (87) durante as porções de resfriamento dos golpes baseado em medições de temperatura de parede a partir da medição e do monitoramento da temperatura de parede de uma parede anular (93) do tubo (86) e impedir as medições de temperatura de parede de exceder um limite pré-determinado de temperatura.