ES2245408T3 - Un separador centrifugo, en particular, para un dispositivo de reactor de lecho fluidificado. - Google Patents
Un separador centrifugo, en particular, para un dispositivo de reactor de lecho fluidificado.Info
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Abstract
Un separador centrífugo (1, 1¿, 101, 101¿) para la separación de partículas de gas, que constan de una cámara separadora (10) que consta de una porción superior (12, 12) delimitada horizontalmente por paredes y una porción inferior (14, 114) que tiene una sección transversal horizontal en reducción hacia abajo, el separador tiene medios para definir en ello un vórtice de gas vertical que consta de una entrada (18) para gas que se ha de desempolvar formado en la mencionada porción superior de la cámara, una salida (22) para el gas desempolvado en la mencionada porción superior y una salida (15, 20) para partículas separadas formadas en la porción inferior de la cámara, las paredes indicadas de la porción superior constan al menos de unas paredes planares primera (12A, 112A), segunda (12B, 112B) y tercera (12C, 112C) sustancialmente verticales, situadas la una al lado de la otra en la dirección de flujo del mencionado vórtice de gas y que definen tres caras interiores planares sustancialmenteverticales de la porción superior indicada, la entrada mencionada (18) para el gas que se ha de desempolvar se forma en la vecindad de un primer rincón (C1) definido entre las mencionadas primera y segunda paredes, las caras interiores de las paredes primera y segunda están sustancialmente perpendiculares y las caras interiores de las paredes segunda y tercera están sustancialmente perpendiculares.
Description
Un separador centrífugo, en particular, para un
dispositivo de reactor de lecho fluidificado.
La presente invención se refiere a un separador
centrífugo para separar partículas de gas, que consta de una cámara
separadora que consta de una porción superior delimitada
horizontalmente por paredes y una porción inferior que tiene una
sección transversal horizontal que se reduce hacia abajo, el
separador tiene medios para definir en ello un vórtice de gas
vertical que consta de una entrada para el gas que se ha de
desempolvar formado en la porción superior de la cámara, una salida
para el gas desempolvado formada en la porción superior indicada, y
una salida para las partículas separadas formada en la porción
inferior de la cámara, las mencionadas paredes de la porción
superior constan de al menos unas primera, segunda y tercera
paredes planas sustancialmente verticales, situadas la una al lado
de la otra en la dirección del flujo del vórtice indicado de gas y
que define tres caras interiores planas sustancialmente verticales
de la porción superior indicada, la entrada mencionada para el gas
que se ha de desempolvar está formada en la vecindad de un primer
rincón definido entre las primera y segunda paredes indicadas, las
caras interiores de las primera y segunda paredes están
sustancialmente perpendiculares y las caras interiores de las
segunda y tercera paredes están sustancialmente perpendiculares.
EP-B-0730910 da a conocer tal
separador en el cual está basado la porción de caracterización
previa de la reivindicación 1.
La invención más específicamente se refiere a un
separador centrífugo para un dispositivo de reactor de lecho
fluidificado circulante que consta de una cámara de reactor, un
separador centrífugo y un paso trasero para la recuperación de
calor, el dispositivo de reactor consta de medios para la
introducción de un gas de fluidificación dentro de la cámara del
reactor y para mantener un lecho fluidificado de partículas en la
cámara indicada.
Con mayor precisión, el dispositivo de reactor es
un dispositivo de caldera donde se queman partículas de
combustible (para los cuales se añaden de modo adecuado partículas
absorbentes para la captura de azufre) en la cámara de reacción,
también llamado horno o cámara de combustión, y donde el calor
generado se recupera en el paso trasero, también llamado caldera de
paso, para producir energía (por ejemplo para conducir turbinas de
producción de electricidad).
En tal dispositivo de reactor, el gas que se ha
de desempolvar - que contiene partículas - se transfiere de la
cámara de reactor dentro del separador donde se desempolva el gas.
Las partículas separadas se descargan del separador y se pueden
volver a introducir, directa o indirectamente, dentro de la cámara
de reactor, también llamado cámara de combustión. El gas
desempolvado se transfiere del separador dentro del paso trasero
donde el calor del gas se recupera por las áreas de recuperación
de calor situados en el paso trasero.
El separador centrífugo se aplica a un reactor de
lecho fluidificado circulante, este separador tiene que resistir
unas temperaturas muy elevadas, la mezcla de gas y partículas que
entran en el separador que tienen una temperatura de
aproximadamente 850ºC, y las partículas tienen un efecto abrasivo
sobre las paredes del separador. La carga de partículas puede ser
hasta 20 kg/m^{3}.
Por tanto, es necesario que estas paredes tengan
una estructura fuerte que pueda resistir temperaturas elevadas y
abrasión.
En separadores convencionales, la cámara
separadora tiene una forma cilíndrica con una sección transversal
circular.
Tal forma ofrece una buena capacidad de
separación ya que corresponde con la envoltura exterior del flujo
de vórtice creado en la cámara, de modo que se evitan
sustancialmente los efectos contrarios, tales como turbulencias,
que podrían afectar a la eficacia de separación.
Sin embargo, las paredes cilíndricas de tales
separadores convencionales son caras de fabricar. Esta desventaja
es incluso más desventajosa cuando, del modo explicado aquí arriba,
las paredes deben ser resistentes al calor y a la abrasión.
Se da a conocer en
EP-B-O 730 910 un separador que
tiene la porción superior de su cámara provista con paredes planas.
Este separador tiene la sección transversal de su espacio de gas
interior definido por estas paredes planas en la forma de un
polígono tal como un rectángulo o un cuadrado.
Tal separador es más fácil de fabricar y de
ensamblar que los convencionales descritos aquí arriba.
Sin embargo, un espacio de gas interior que tiene
la forma de un polígono tal como un rectángulo o un cuadrado del
modo indicado en EP-B-O 730 910
ofrece una eficacia de separación bastante pobre debido a que el
flujo de vórtice generado en ello no puede seguir una forma como
ésta.
Una solución para mejorar la eficacia de
separación puede consistir en proveer varios separadores en
paralelo o en serie. Sin embargo, esta solución es cara y
voluminosa.
Es un objetivo de la presente invención de
proveer un separador centrífugo que vence sustancialmente estas
desventajas, mientras que tiene una construcción sencilla, que
ofrece una elevada eficacia de separación y es compacto.
Se logra este objetivo con el separador de
acuerdo con la invención por el hecho que consta de un conducto de
aceleración para acelerar una mezcla de gas y partículas que
circulan en el mencionado conducto, desde un primer final a un
segundo final de ello, antes que la mencionada mezcla entre en la
cámara separadora indicada, una primera sección transversal del
conducto de aceleración indicado en el primer final mencionado de
ello es claramente mayor que una segunda sección transversal del
conducto de aceleración indicado en el segundo final mencionado de
ello, por el hecho que el segundo final del conducto de aceleración
está conectado a la entrada indicada para el gas que se ha de
desempolvar en el primer rincón, mientras que forma un ángulo
obtuso con la mencionada segunda pared, y por el hecho que el
segundo final del conducto de aceleración está inclinado hacia
abajo en una dirección hacia la cámara separadora.
La primera sección transversal se mide
perpendicularmente a la dirección de flujo de la mezcla de gas y
partículas en el primer final del conducto de aceleración y la
segunda sección transversal se mide perpendicularmente a la
dirección de flujo de la mezcla de gas y partículas en el segundo
final de este conducto.
La provisión del conducto de separación de la
invención en un separador que tiene al menos algunas de sus paredes
que están sustancialmente planas, perpendiculares la una a la otra,
permite que este separador alcance una eficacia de separación que
es del mismo orden que la eficacia de un separador convencional
que tiene una forma cilíndrica con una sección transversal
redondeada. Sin embargo, el separador de la invención es menos caro
y más fácil de fabricar y de ensamblar que tal separador
convencional.
En primer lugar, gracias al conducto de
aceleración, la mezcla de gas y partículas entra en la cámara
separadora a unas velocidades elevadas, de modo que se incrementan
las fuerzas centrífugas que causan la separación.
En segundo lugar, la inclinación hacia abajo del
conducto de aceleración, en su conexión con la cámara separadora,
permite que el flujo del gas y partículas tengan un componente
orientado hacia abajo, de modo que las partículas contenidas en
este flujo caigan más fácilmente hacia las salidas de partículas
sin ser recirculado hacia arriba en el vórtice generado en la
cámara separadora. Cuando se incrementa el componente hacia abajo
de la velocidad tangencial de la circulación exterior del vórtice,
entonces la tendencia de las partículas que se han de
re-circular hacia arriba se reduce al mínimo.
Un vórtice tiene una circulación exterior que
fluye hacia abajo y una circulación interior que fluye hacia
arriba.
La conexión del conducto de aceleración a la
cámara separadora está situado en el primer rincón, que está lejos
del segundo rincón. Cuando el flujo llevado por la circulación
exterior del vórtice alcanza este segundo rincón, ya ha sido
deflexionado hacia abajo por el vórtice, lo que significa que el
flujo alcanza el segundo rincón en un nivel horizontal que está por
debajo del nivel horizontal de la entrada para el gas que se ha de
desempolvar. Entre mayor sea esta diferencia de nivel (lo que
incrementa con la distancia entre la entrada para el gas que se ha
de desempolvar y el segundo rincón), mayor será la eficacia
de
separación.
separación.
El conducto de aceleración está orientado con
respecto a la cámara separadora para presentar una dirección de
flujo más o menos tangencial con respecto al flujo del vórtice
generado en la cámara separadora. Esta orientación permite que se
genere el vórtice con su curvatura correcta en la entrada de la
cámara. También, de tal forma que el ángulo obtuso entre el segundo
final del conducto y la segunda pared de la cámara separadora
evite que las partículas separadas del gas en el conducto se
acumulen en la conexión entre el conducto indicado y la cámara
mencionada.
De modo ventajoso, el segundo final del conducto
de aceleración está conectado a la primera pared de la cámara
separadora, en el primer rincón de esta cámara, mientras que forma
un ángulo de al menos 120º con la segunda pared de esta cámara.
De modo ventajoso, el segundo final del conducto
de aceleración está inclinado hacia abajo en una dirección de flujo
de la mezcla indicada de gas y partículas en el segundo final
mencionado.
Esta inclinación hacia abajo en la dirección de
flujo da al flujo el componente orientado hacia abajo al que se
refirió aquí arriba.
De modo ventajoso, este segundo final también
está inclinado hacia abajo en la dirección hacia la segunda pared
de la cámara separadora, en una sección transversal sustancialmente
perpendicular a una dirección de flujo de la mencionada mezcla de
gas y partículas en el segundo final indicado.
Como se explicará en adelante, esta inclinación
permite que las partículas recogidas en el final exterior del
conducto de aceleración, mientras que la mezcla de gas y partículas
circula en este conducto, sean introducidas dentro de la cámara
separadora, mientras que están a penas recirculadas en el gas.
De modo ventajoso, el conducto de aceleración
tiene porciones de pared que, al menos en el segundo final del
conducto indicado, incluyen una porción de pared de fondo que está
inclinado hacia abajo en una dirección que va hacia la cámara
separadora.
Estas porciones de pared de modo ventajoso
constan de una porción de pared del extradós dispuesta en el lado
exterior del conducto de aceleración, y la porción de pared de
fondo indicada está inclinada hacia abajo en una dirección hacia la
porción de pared indicada del extradós.
De modo ventajoso, la primera sección transversal
del conducto de aceleración en su primer final es 1.3 a 2.2 veces
mayor que la segunda sección transversal del mencionado conducto de
aceleración en su segundo final.
Tales relaciones entre las secciones
transversales primera y segunda proveen una aceleración
significativa de la mezcla de gas y partículas dentro del conducto
de aceleración.
De acuerdo con otra característica ventajosa de
la invención, el separador consta de unos medios de pared de
deflexión situados en un segundo rincón que está formado entre las
mencionadas segunda y tercera paredes para formar una transición no
perpendicular entre las caras internas de las mencionadas paredes
segunda y tercera.
Los medios de pared de deflexión están dispuestos
en el segundo rincón, que es en este rincón del espacio de gas
interior de la cámara que está afectada primeramente por el flujo
de la mezcla de partículas y gas después que se haya entrada la
mencionada mezcla en la cámara separadora. Los medios de pared de
deflexión deflexionan el flujo en este rincón, de modo que este
flujo recoge la curvatura requerida para pasar de la segunda pared
a la tercera pared sin ningún contra-flujo
significativo tal como las turbulencias que se están generando en
este rincón.
El solicitante ha establecido que este segundo
rincón de la cámara, que está afectado primeramente por el flujo,
una vez que el último haya sobrepasado la entrada del separador, es
esencial para la eficacia de la separación. Gracias a los medios de
pared de deflexión, el flujo toma su curvatura correcta en la
cámara de modo que no solo se evitan sustancialmente las
turbulencias en el segundo rincón, sino que también se limitan las
turbulencias en los otros rincones de la cámara.
Un vórtice tiene una circulación exterior que
fluye hacia abajo y una circulación interior que fluye hacia
arriba. Como consecuencia, si un flujo contrario tendiera a
re-circular las partículas en el gas que se ha de
generar en una región de la cámara afectada por el flujo después
del segundo rincón indicado, entonces esta región estaría afectada
en un nivel horizontal inferior comparado con el nivel horizontal
en el cual el mencionado segundo rincón está afectado primeramente
por el flujo. En consecuencia, si las partículas fueran
recirculadas en el flujo en esta región, entonces sería más difícil
para estas partículas de ser llevadas hacia arriba en una cantidad
suficiente para que escapasen de la cámara separadora a través de
la salida para el gas desempolvado.
Los medios de pared de deflexión pueden ser parte
de las paredes exteriores de la cámara separadora, estableciendo
la conexión entre las paredes segunda y tercera de ello.
Los medios de pared de deflexión también pueden
estar compuestos de uno o varios elementos de pared interior que
están dispuestos en el interior de la cámara separadora, en el
rincón entre las segunda y tercera paredes de la mencionada cámara
que se unen entre sí en el rincón indicado.
Los medios de pared de deflexión de modo
ventajoso pueden constar de un miembro de pared de deflexión que
tiene una cara interior sustancialmente plana que forma con la
segunda pared un ángulo sustancialmente igual al ángulo formado
entre el conducto de entrada y la mencionada segunda pared.
En una forma en variante, los medios de pared de
deflexión constan de un miembro de pared de deflexión que tiene una
cara interior cóncava.
En una forma preferida los medios de pared de
deflexión, la porción superior de la cámara separadora está
delimitada por cuatro paredes planas sustancialmente verticales,
las caras interiores de las cuales delimitan una sección
transversal horizontal que difiere de una sección transversal
rectangular por el hecho que los medios de pared de deflexión están
dispuestos en el segundo rincón indicado.
En esta forma ventajosa, la cámara separadora
tiene una forma muy sencilla, que es fácil de fabricar y ventajoso
en lo que se refiere a los costes. La sección casi rectangular del
modo definido aquí arriba es particularmente ventajosa cuando, del
modo descrito en la descripción detallada, la cámara separadora
tiene una estructura de pared de agua.
En un primer variante ventajoso en relación con
la porción inferior de al cámara separadora; esta porción inferior
tiene la forma de una pirámide que tiene paredes convergentes hacia
abajo.
Esta forma de pirámide ofrece la ventaja de
conservar la simetría en el flujo de vórtice con respecto a su eje
vertical, incluso en la porción inferior de la cámara
separadora.
En un segundo variante ventajoso, la porción
superior de la cámara separadora tiene una cuarta pared plana
sustancialmente vertical dispuesta entre las mencionadas primera y
tercera paredes de ello y la porción inferior de la cámara indicada
consta de cuatro paredes entre las cuales se extienden unas
primera, tercera y cuarta paredes planas sustancialmente verticales
que se extienden verticalmente como extensiones respectivas hacia
abajo de las mencionadas primera, tercera y cuarta paredes de la
porción superior, mientras que la segunda pared de esta porción
inferior es una pared sustancialmente plana, que se extiende debajo
de la segunda pared plana sustancialmente vertical indicada de la
porción superior y que está inclinada hacia la mencionada cuarta
pared plana sustancialmente vertical de la porción
infe-
rior.
rior.
Este segundo variante ventajoso tiene una
construcción muy sencilla y es muy fácil de fabricar.
El separador de la invención se dirige
particularmente para ser implementado en un dispositivo de reactor
de lecho fluidificado circulante debido a su estructura compacta, su
capacidad de resistir temperaturas elevadas y su elevada eficacia
de separación. Con ello, el dispositivo de reactor consta de
medios para transferir gas que se ha de desempolvar de la cámara de
reactor dentro del separador a través del conducto de aceleración,
los medios para descargar las partículas separadas forman el
separador a través de la salida para las partículas separadas y
medios para transferir el gas desempolvado desde el separador
dentro del paso trasero a través de la salida para el gas
desempolvado.
Un conducto de aceleración (24) entre la cámara
de reactor y el separador mejora de modo significativo la eficacia
del separador y permite incrementar el tiempo de residencia en el
circuito del reactor del combustible que se ha de quemar y del
absorbente introducido para la capturación del azufre. De hecho, un
tiempo de residencia incrementado reduce el tamaño medio de las
partículas que se han de separar, lo que es beneficioso para la
transferencia de calor.
De modo ventajoso, el conducto de aceleración se
extiende desde una pared lateral de la cámara de reactor a la
primera pared indicada de la porción superior del separador.
Por tanto, el conducto de aceleración no añade de
modo significativo al volumen general del dispositivo de reactor ya
que está situado en un receso formado por el ángulo entre la pared
lateral de la cámara de reactor y la primera pared de la porción
superior de la cámara del reactor.
De modo ventajoso, la porción superior del
separador tiene una cuarta pared plana sustancialmente vertical
dispuesta entre las primera y tercera paredes indicadas de ello, y
esta cuarta pared es una pared común entre el separador y el paso
trasero.
Aún de modo ventajoso, la primera pared de la
porción superior del separador está en paralelo con una pared común
entre el paso trasero y la cámara de reactor, que es una pared
frontal del paso trasero y una pared posterior de la cámara de
reactor, mientras que la cámara indicada tiene una pared lateral que
está en paralelo con la cuarta pared de la porción superior del
separador y que está posiblemente alineada con la mencionada cuarta
pared.
Se comprenderá bien la invención y sus ventajas
aparecerán con mayor claridad con la lectura de la siguiente
descripción detallada de las formas indicadas a modo de ejemplos no
limitativos. La descripción se indica con referencia a los dibujos
que lo acompañan, en los cuales:
- La figura 1 es una vista en perspectiva de un
separador de acuerdo con una primera forma de la invención;
- La figura 2 es una sección en plano
II-II de la figura 1;
- La figura 3 es una vista análoga a la de la
figura 2 y muestra una variante de la primera forma;
- La figura 4 es una vista análoga a la de las
figuras 2 y 3, para otra forma de variante;
- La figura 5 es una vista lateral de la figura 1
del modo tomado de la flecha V;
- La figura 6 es una sección transversal de
acuerdo con la línea VI-VI de la figura 5;
- La figura 7 es una vista en perspectiva de un
dispositivo de reactor que incluye un separador de acuerdo con la
invención;
- La figura 8 es una vista en planta de este
dispositivo de reactor;
- La figura 9 es una sección a lo largo de la
línea IX-IX de la figura 8;
- La figura 10 es una vista lateral de acuerdo
con la flecha X de la figura 8;
- La figura 11 es una sección horizontal en la
pared común entre el separador (1) y el paso trasero del
dispositivo de reactor de la figura 7;
- La figura 12 es una vista lateral análoga a la
de la figura 10, que muestra una forma en una variante;
- La figura 13 es una sección vertical a lo largo
de la línea XIII - XIII de la figura 12; y
- La figura 14 es una vista en planta de un
dispositivo de reactor que muestra una forma en una variante.
La figura 1 muestra un separador centrífugo (1)
que tiene una cámara separadora (10) que consta de una porción
superior (12) y una porción inferior (14).
La porción superior (12) está delimitada
horizontalmente por paredes que incluyen una primera pared (12A),
una segunda pared (12B), una tercera pared (12C) y una cuarta pared
(12D) que son paredes planas verticalmente. En el separador de la
invención, al menos las tres primeras paredes (12A, 12B y 12C) son
paredes planas sustancialmente verticales.
La porción superior (12) de la cámara (10) tiene
una sección transversal horizontal sustancialmente constante a lo
largo de toda su altura.
Un conducto de aceleración (16) está conectado a
una entrada (18) para el gas que se ha de desempolvar para llevar
una mezcla de gas y partículas dentro de la porción superior (12)
de la cámara.
La entrada (18) está formada en la primera pared
(12A), en la vecindad de un rincón (C1) que forma esta primera
pared con la segunda pared (12B).
La porción inferior (14) de la cámara (10) tiene
una aspecto en forma de tolva, con una sección transversal
horizontal que se reduce en la dirección hacia abajo.
Esta porción inferior tiene cuatro paredes, (14A,
14B, 14C y 14D), que se extienden respectivamente debajo de las
paredes (12A, 12B, 12C y 12D) de la porción superior. Estas cuatro
paredes (14A, 14B, 14C y 14D) están inclinadas con respecto a la
dirección vertical de modo que la porción inferior (14) de la
cámara separadora tiene la forma de una pirámide que tiene paredes
convergentes hacia abajo (es decir: el ápice de la pirámide está
orientada hacia abajo). Por ejemplo, las paredes de la pirámide
están inclinadas de 45º a 80º, de modo adecuado de aproximadamente
70º, con respecto a la dirección horizontal.
En sus bordes inferiores, las paredes (14A, 14B,
14C y 14D) delimitan una abertura rectangular (15) (de preferencia
cuadrada), a la cual está conectado un conducto de salida (20),
formando por tanto una salida para las partículas separadas del
gas.
En su final superior, la cámara (10) tiene una
salida para el gas desempolvado. Con mayor precisión, una abertura
(22) está formada en el techo 12º de la porción superior (12) de la
cámara, en una región central de este techo, que se puede alinear
sustancialmente verticalmente con la abertura (15) o descentrado
con respecto a ello, hacia la pared (12D) y / o la pared (12A).
Unos medios (no indicados) para generar una
depresión de gas de humo por encima de la abertura (22) (lo cual,
como se describirá más adelante, abre de modo ventajoso en un pleno
de gas de humo), causan que el gas se escape del separador (10) a
través de esta abertura (22).
Por tanto, debido a las disposiciones respectivas
de la entrada 18 y de las salidas (15 y 22) y a unas velocidades
de gas apropiadas, se genera un flujo de vórtice en la cámara (10).
El flujo de gas y partículas entra en la cámara a través de la
entrada (18) y gira mientras que fluye hacia abajo a lo largo de
las paredes de la cámara, formando por tanto la circulación
exterior del vórtice, en el cual se separan las partículas del gas
gracias a las fuerzas centrífugas.
En la porción inferior (14), la circulación se
invierte y se genera una circulación interior, que gira dentro de
la circulación exterior mientras fluye hacia arriba.
Algunas partículas aún llevadas en la circulación
interior se pueden separar por centrifugación y luego pueden ser
llevadas hacia abajo por la circulación exterior.
El gas desempolvado de la circulación interior
escapa de la cámara (10) a través de la abertura (22), mientras que
las partículas separadas se escapan de esta cámara a través de la
salida (20).
El conducto de aceleración tiene un primer final
(15A) que, como se describirá en adelante, está adaptado para ser
conectado a un cierre que contiene una mezcla de gas y partículas
tal como la cámara de combustión de un dispositivo de reactor de
lecho fluidificado y un segundo final (15B) que es la conexión a la
cámara separadora a través de la entrada (18) de ello.
Como se ve en la figura 2, la sección transversal
(S1) del conducto de aceleración (16), del modo medido
perpendicularmente a la dirección de flujo (D1) de la mezcla de gas
y partículas en el final primero (15A), es significativamente mayor
que la sección transversal (S2) del conducto (16), del modo medido
perpendicularmente a la dirección de flujo (D2) de la mezcla de gas
y partículas en el segundo final (15A). (S1) es de modo ventajoso
1,3 a 2,2 veces mayor que (S2), por ejemplo 2 veces mayor.
El conducto de aceleración está conectado a la
cámara separadora en el primer rincón (C1) de ello, la pared
lateral exterior del conducto está conectada directamente a la
segunda pared (12B) de la cámara en el rincón (C1).
El segundo final del conducto de aceleración
forma un ángulo obtuso con la segunda pared (12B) de la cámara
separadora. Con mayor precisión, tal ángulo obtuso \beta se mide
entre la cara interior de la segunda pared y la cara interior de la
porción de la pared lateral exterior (16A) del conducto (16).
Considerando la curvatura global del flujo de la mezcla de gas y
partículas en el conducto de aceleración, la porción de la pared
lateral exterior (16A) es la porción de pared lateral más distante
del conducto (16) con respecto al centro de la curvatura. Esta
porción de pared lateral exterior también se llama porción de pared
del extradós, mientras que la porción de la pared lateral opuesta
(16B) también se llama la porción de pared del intradós.
Este ángulo de modo adecuado es de al menos 120º
o, de modo más adecuado, al menos 135º. Como se describirá aquí
debajo, el conducto de aceleración puede estar compuesto de varias
porciones de conductos sustancialmente rectilíneas, que forman
ángulos entre ellos. Dependiendo del número de tales porciones de
conductos, y de sus orientaciones el uno con respecto del otro, el
ángulo \beta puede ser sustancialmente igual a 155º o incluso
sustancialmente igual a 180.
Como es aparente en la figura 1, el conducto de
aceleración, al menos en el segundo final de ello, está inclinado
hacia abajo en una dirección hacia la cámara separadora.
Con mayor precisión, del modo visto en la figura
5, la porción de la pared de fondo (16C) del conducto (16) está
inclinado hacia abajo de un ángulo \alpha con respecto a la
dirección horizontal, en la dirección de flujo (D1). El ángulo
\alpha de modo ventajoso está comprendido entre 10º y 40º, de
modo adecuado sustancialmente igual a 30º.
La figura 6 muestra que, en un ejemplo ventajoso,
la pared de fondo (16C) también está inclinada del modo visto en
una sección transversal perpendicular a la dirección de flujo (D1).
De hecho, la pared de fondo (16C) está inclinada hacia abajo hacia
la porción de pared lateral exterior (16A) del conducto (16), de un
ángulo y con respecto a la dirección horizontal. El ángulo y
indicado está comprendido entre 0º y 40º, de modo adecuado entre
10º y 40º y más adecuadamente entre 20º y 30º. Por ejemplo, el
ángulo y está sustancialmente igual a 26º.
La figura 6 muestra el punto más bajo de la
porción de la pared de fondo (16C) que está situado a una distancia
(D) por encima de la pared superior de la porción inferior del
separador. Alternativamente, este punto más bajo puede estar
situado en el final superior indicado. De modo adecuado, la
distancia (D) no es más de aproximadamente un 30% de la altura de
la porción superior (12) de la cámara separadora.
Del modo visto en la figura 6, el conducto de
aceleración por ejemplo tiene cuatro porciones de pared en el
segundo final de ello, que constan de una porción de pared superior
(16D) además de las porciones de pared de fondo y lateral arriba
mencionadas. Para que la segunda porción del conducto esté
inclinada hacia abajo, basta que la pared de fondo (16C) tenga tal
inclinación, mientras que la pared superior (16D) puede ser
sustancialmente horizontal y mientras que las paredes laterales
(16A, 16B) pueden ser sustancialmente verticales. De hecho, debido
a la atracción hacia abajo de la circulación exterior del vórtice,
basta que la pared de fondo (16C) esté inclinado hacia abajo para
que la mezcla de gas y partículas tenga un componente de velocidad
orientada hacia abajo del modo explicado aquí arriba.
En la figura 2, se coloca un miembro de pared de
deflexión (24) en el rincón (C2) de la porción superior (12) de la
cámara (10), que está formado entre las paredes segunda y tercera
(12B, 12C) de esta porción superior. Este miembro de pared puede
extenderse dentro de la porción inferior (14) de la cámara (10) del
modo indicado en la figura 1, o no.
La figura 2 muestra que las caras interiores de
las paredes (12A y 12B) están perpendiculares, al igual que las
caras interiores de las paredes (12B y 12C). Sin embargo, el miembro
de la pared de deflexión (24) forma una transición no perpendicular
entre las caras internas de estas paredes (12B y 12C).
En el ejemplo mostrado en las figuras de 2 a 4,
el miembro de pared de deflexión tiene una cara interior plana que
forma un ángulo \alphaB con la segunda pared (12B) (o más bien
con la cara interior de ello) y un ángulo \alphaC con la tercera
pared (12C) (con la cara interior de ello).
En el ejemplo indicado, \alphaB y \alphaC son
sustancialmente iguales a 135º, las paredes (12B y 12C) están
perpendiculares y los ángulos \alphaB y \alphaC son iguales. En
general, los ángulos \alphaB y \alphaC pueden estar comprendidos
entre 105º y 165º.
También es ventajoso que los ángulos \beta y
\alphaB sean sustancialmente iguales. Por ejemplo los ángulos
\beta, \alphaB y \alphaC son cada uno iguales a 135º.
Por tanto, el flujo del gas y de las partículas
que entran en la cámara separadora se desvía en el rincón (C1) en
correspondencia con el ángulo \beta y es desviado entonces en el
rincón (C2) en correspondencia con el ángulo \alphaB que tiene
sustancialmente el mismo valor.
Por tanto, el flujo adopta automáticamente una
curvatura que es sustancialmente la misma en los rincones (C1 y C2)
y que permanece sustancialmente sin cambiar en toda la cámara (10)
sin una perturbación de flujo sustancial.
Las partículas separadas se pueden recoger en el
rincón (C2) sin una acumulación sustancial en exceso y sin un
rebotado sobre los medios de pared de deflexión con una amplitud de
botado suficientemente grande para que estas partículas sean
re-circuladas hacia arriba.
En el ejemplo de la figura 3, el miembro de la
pared de deflexión (25) que está situado en el rincón (C2) tiene
una cara interior cóncava, de modo que la transición en el rincón
(C2) entre las paredes (12B y 12C) es incluso más lisa que en la
figura 2. En tal caso, se prefiere que el miembro de pared (25)
esté conectado a las paredes (12B y 12C), respectivamente, en un
modo sustancialmente tangencial, como es el caso en la figura
3.
El ejemplo de la figura 4 muestra una variante de
la figura 2, en el cual los medios de pared de deflexión situados
en el rincón (C2) entre las paredes segunda y tercera (12B y 12C)
de las porciones superiores de la cámara 10 constan de varios
miembros planos. En este ejemplo, están previstos dos miembros de
pared (24B y 24C). Por tanto, se forman tres ángulos en el rincón
(C2): el ángulo \alpha'B entre la pared (12'B) y el miembro de
pared (24B), el ángulo \alpha' entre los miembros de pared (24B y
24C) y el ángulo \alpha'C entre el miembro de pared (24C) y la
pared (12'C).
Esta sucesión de ángulos permite que se logre una
transición suave entre las paredes (12'B y 12'C) mientras que los
miembros de pared planos (24A y 24B) son fáciles de fabricar, en
particular en relación con un posible revestimiento refractario en
sus caras interiores.
De modo ventajoso, los ángulos \alpha'B,
\alpha' y \alphaC son sustancialmente iguales los unos a los
otros y son sustancialmente iguales al ángulo \beta. Por ejemplo,
estos ángulos pueden todos ser sustancialmente a 150º o 155º.
Hablando en general, es ventajoso que los ángulos \alpha'B y
\alpha'C estén comprendidos entre 105º y 165º y/o que \alpha'B +
\alpha' + \alpha'C sean sustancialmente iguales a 450º.
En los ejemplos de las figuras 2 y 3, las paredes
segunda y tercera (12B, 12C) de la porción superior (12) de la
cámara (10) se encuentran en el rincón (C2) mientras que permanecen
perpendiculares hasta este rincón. En otras palabras, en el rincón
(C2), las paredes (12B y 12C) delimitan el encierre de la porción
superior (12) de la cámara (10), y los medios de pared de deflexión
(24, 25) están constituidos por los medios de pared interior que
están dispuestos dentro de la cámara para descansar sobre las caras
interiores de las paredes (12B y 12C).
En la figura 4, las paredes segunda y tercera
(12'B y 12'C) difieren de las paredes (12B y 12C) por el hecho que
no finalizan en el rincón (C2) sino en sus conexiones respectivas,
(C2B y C2C) con los medios de pared de deflexión. En el rincón
(C2), las caras exteriores de los miembros de pared (24A y 24B)
delimitan en encierre de la porción superior de la cámara (10).
Así todo, los miembros de pared de deflexión (24
y 25) de las figuras 2 y 3 se pueden formar de los medios de pared
interior dispuestos dentro de la cámara o pueden delimitar el
encierre de la cámara, como lo hacen miembros de pared (24B y 24C)
de la figura 4. De modo recíproco, los mencionados miembros de
pared (24B y 24C) pueden ser formados de los medios de pared
interior.
La inercia de los sólidos llevados por el gas es
un parámetro característico del flujo de gas y partículas que
entran en el separador centrífugo. La pared exterior (16A) del
conducto de entrada recoge algunas partículas llevadas por el
flujo. El ángulo \beta en el rincón (C1) por tanto está de modo
ventajoso ampliamente abierto para evitar una acumulación de
partículas en este rincón.
La pared (12B) es la primera pared que recoge
partículas después que hayan entrado en la cámara (10) y, como ya
se ha indicado, la pared exterior (16A) también recoge partículas
dentro del conducto de entrada. Debido a la gravitación, estas
partículas recogidas tienden a acumularse hacia el fondo del
conducto (16). Gracias a la inclinación hacia abajo del último, las
partículas acumuladas son descargadas fácilmente dentro de la
cámara (10) y alcanzan la salida de partículas muy rápidamente
mientras que a penas se recircula por el flujo de gas debido a que
la circulación exterior del vórtice es helicoidal (con una
orientación tangencial hacia abajo de aproximadamente 30º a 45º),
de modo que la pared (12A) no está afectada por esta circulación
exterior en la vecindad de la abertura (18).
Debido a su orientación tangencial hacia abajo,
el flujo de gas y partículas alcanza el rincón (C2) en un nivel
horizontal que está claramente más bajo que el nivel de la abertura
(18). Los medios de pared de deflexión constituyen una vía hacia
abajo privilegiada para las partículas separadas recogidas en estos
medios de pared.
Debido a su orientación en una sección
horizontal, que logra una transición no perpendicular entre las
paredes (12B y 12C) de la cámara (10), los medios de pared de
deflexión limitan los choques de partículas y su tendencia a ser
recirculado hacia arriba. Además, del modo indicado aquí arriba,
estos medios de deflexión recogen algunas partículas, de modo que
ya se ha llevado a cabo una separación sustancial de las partículas
cuando el flujo alcanza la pared (12C). El hecho que el rincón
(C3) entre las paredes (12C y 12D) y el rincón (C4) entre las
paredes (12D y 12A) forman sustancialmente ángulos rectos sin
medios de deflexión dispuestos en estos rincones no reduce
sustancialmente la eficacia de separación, sino que simplifica
ampliamente la construcción global del separador.
En la figura 7, el separador (1) de la invención
se implementa en un dispositivo de reactor de lecho fluidificado
circulante (10) que tiene una cámara de reactor de combustión
vertical (26), el separador centrífugo (1) y un paso trasero
(28).
Del modo visto también en la figura 8, la cámara
del reactor (26) que tiene una sección transversal horizontal
generalmente rectangular, está delimitado horizontalmente por las
paredes (26A, 26B, 26C y 26D). En el ejemplo mostrado, las paredes
laterales (26B y 26D), al igual que la pared posterior 26C son
paredes planas que se extienden verticalmente.
La pared frontal (26A) tiene una porción plana
vertical superior (27A) y una porción plana inferior (27B) que está
inclinada con respecto a la dirección vertical de modo que la
sección transversal de la cámara (26) se incrementa hacia arriba.
El ángulo A entre la porción inferior (27B) y la dirección vertical
es de aproximadamente 20º a 30º (véase la figura 10).
La cámara (26) tiene varias entradas (30) para
material sólido tal como combustible y partículas absorbentes,
situadas en esta tercera parte inferior de la porción de pared
inferior (27B). Además, del modo indicado por las flechas (G1) en
la figura 7, el fondo de la cámara (26) tiene medios para
introducir un gas de fluidificación primario o aire de
fluidificación dentro de la cámara indicada, para mantener un lecho
fluidificado de partículas sólidas en esta cámara.
A modo de ejemplo, este gas o aire de
fluidificación primario se puede introducir de un pleno de gas de
humo situado debajo de la cámara (26) y separado de ello por una
placa de distribución que tiene boquillas o similares.
Además de este gas o aire de fluidificación
primario, se puede introducir un gas o aire secundario de
fluidificación en la cámara (26), en la parte más baja de ello pero
por encima de su pared de fondo, del modo indicado por las flechas
(G2). En el ejemplo indicado, el gas o aire de fluidificación
secundario se introduce a través de la pared frontal y/o a través
de las paredes laterales de la cámara. En algunos casos, por
ejemplo cuando la sección transversal horizontal de la cámara (26)
es importante, la porción inferior de esta cámara se puede dividir
en dos porciones similares a patas, que tienen porciones que se
enfrentan a la pared, a través de los cuales el gas o el aire de
fluidificación secundario se puede introducir dentro de la
cámara.
El lecho fluidificado generalmente fluye hacia
arriba en la cámara (26) de modo que el flujo del gas que lleva
partículas se escapa de la mencionada cámara a través de una
abertura (27) (figura 8) situada en la porción superior de ello.
Con mayor precisión, la abertura (27) está dispuesta en una porción
superior de la pared lateral (26B) de la cámara.
Esta abertura forma una salida para el gas que se
ha de desempolvar que está conectado a la entrada (18) para gas
que se ha de desempolvar formada en la pared (12A) del separador
(1), a través del conducto de entrada (16) en el cual la mezcla de
gas y sólidos se acelera. La disposición (orientación) del conducto
(16) con respecto a la cámara (26) es tal que los sólidos de la
mezcla de gas y sólidos que circula en el conducto (16) se puede
recoger por el conducto de la pared exterior (16) que está
conectado a la pared (12B) de la cámara separadora.
La abertura (22) formada en el techo (12E) del
separador permite que el gas desempolvado fluya hacia arriba para
escapar del separador. Un localizador de vórtices (22A) (véase la
figura 9) se instala en esta abertura para guiar el flujo de gas.
Por ejemplo, el localizador de vórtices puede ser una falda
cilíndrica o una falda ahusada con una sección transversal que
incrementa hacia arriba. El eje de este localizador de vórtices
puede estar alineado verticalmente con la salida (15) para los
sólidos separados o puede ser algo descentrado hacia una pared
lateral del separador y/o hacia la pared frontal del separador con
respecto a la salida indicada.
Esta abertura (22) abre en un pleno (32) de gas
de humo, que se forma por encima del separador y que se comunica
con el paso trasero (28) para lograr la transferencia del gas
desempolvado del separador al paso trasero que constituye una
sección de convección vertical provista con unas superficies de
recuperación de calor (36) (figura 13) para recuperar el calor del
gas caliente desempolvado que fluye hacia abajo en el paso
trasero.
El gas de humo escapa por el paso trasero a
través de una salida formada en una porción inferior de ello, en
su pared posterior (28A) dispuesta en el lado opuesto a la cámara
de reactor. El gas de humo desempolvado o parte de ello puede ser
recirculado en el dispositivo de reactor, por ejemplo mientras que
se vuelve a introducir en la cámara de reactor o en los lechos de
burbujas descritos aquí debajo en este documento, para servir como
gas de fluidificación.
Como mejor se ve en la vista en planta de la
figura 8, la pared (26C) de la cámara de reactor es común a la
cámara indicada y al paso trasero, y la pared (12D) del separador
es común al separador indicado y al paso trasero. Esta pared (12D)
es una extensión hacia arriba de la pared lateral (28C) del paso
trasero. De hecho, como se ve en la figura 7, solo la parte
superior del paso trasero en la primera forma tiene una pared común
con un separador (1).
Considerando que la cámara de reactor (también
llamado cámara de combustión) está situada en una parte delantera
del dispositivo de reactor, mientras que el paso trasero (también
llamado paso trasero) está situado en una parte posterior de ello,
la pared común (26C) es una pared posterior de la cámara de reactor
y una pared frontal del paso trasero, mientras que la pared común
(12D) es una pared lateral del separador y una pared lateral del
paso trasero. En el ejemplo indicado, las paredes comunes (26C y
12D) son perpendiculares.
En el ejemplo mostrado, el dispositivo de reactor
tiene otro separador (1'), similar al separador (1). El separador
(1') está dispuesto en el lado opuesto del paso trasero, con
respecto al separador (1) y su cámara separadora (10') tiene una
porción superior con cuatro paredes planas (12'A, 12'B, 12'C y
12'D). El separador (1') tiene la misma forma y estructura como el
separador (1) y es simétrico con respecto a ello, con respecto al
plano vertical medio delantero - trasero P12 del dispositivo de
reactor.
La pared lateral (12'D) de esta porción superior
está dispuesta al lado del paso trasero. Sin embargo, una caja de
cabezal (40) está situada entre la pared lateral (12'D) del
separador (1') y la pared lateral (28B) del paso trasero que está
dispuesto en frente a la pared común (12D). Esta caja de cabezal
acomoda los tubos de alimentación (F36) y recoge los tubos (C36)
para los tubos que forman las superficies de recuperación de calor
en el paso trasero (28). La porción inferior (14') del separador
(1') está conectada a un conducto de retorno (20') análogo al
conducto de retorno (20).
La caja de cabezal (40) está insertada entre el
separador (1') y el paso trasero de modo que el dispositivo de
reactor tenga una estructura compacta general a pesar del hecho que
el separador (1') no tiene pared lateral común con el paso
trasero.
En lugar de la caja de cabezal (40), podría ser
ventajoso de situar algunos cabezales en la parte del fondo del
paso trasero (donde el gas de humo está a unas temperaturas
relativamente bajas de por ejemplo 450ºC) y los otros cabezales
encima del paso trasero.
Del modo visto en la figura 8, el ancho (L1) del
ensamblado constituido por el paso trasero y la caja de cabezal,
del modo medido de la pared lateral (12'D) del separador (1') a la
pared lateral (12D) del separador (1), es igual al ancho (L2) de la
cámara de reactor (26) del modo medido de la pared lateral (26B) a
la pared lateral (26D) de este último.
Las paredes laterales (26B y 12D) están alineadas
y, como quiera que (L1 y L2) son iguales, las paredes laterales
(26D y 12'D) también están alineadas. Por tanto, a pesar de la
implementación de la caja de cabezal (40) entre el paso trasero y
el separador (1'), los medios de transferencia para llevar el gas a
desempolvar desde la cámara del reactor a respectivamente el
separador (1) y el separador (1'), se puede implementar de un modo
simétrico.
De hecho, se forma una abertura (27') en la pared
lateral (26D) de la cámara de reactor de un modo similar como la
abertura (27) en la pared lateral (26B), y forma una segunda salida
para el gas que se ha de desempolvar, que está conectado a través
de un conducto de aireación (16') a una entrada (18') para el gas
que se ha de desempolvar formado en la pared (12'A) del separador
(1').
El gas desempolvado en el separador (1') se
escapa del último y entra en el paso trasero a través de una
abertura central formada en el techo del separador (1') y el pleno
del gas de humo (32'), que está situado por encima de este techo y
que se comunica con el paso trasero como lo hace el pleno de gas de
humo (32).
La pared frontal (12A) del separador (1) está
alineada con la pared frontal del paso trasero (28), formado por la
pared común (26C). En otras palabras, esta pared frontal forma una
extensión de esta pared (26C), alineada con esta pared. De modo
similar, la pared frontal (12'A) del separador (1') forma una
extensión de la pared (26C).
En el ejemplo ilustrado, la pared posterior del
paso trasero también está alineada con las paredes posteriores
(12C), (12'C) de los separadores (1, 1').
Las partículas que se separan del gas en el
separador (1) se recirculan por medio del conducto de retorno (20)
que se conecta a la salida (15) para los sólidos en el fondo de la
porción inferior (14) del separador (1).
En el ejemplo mostrado en las figuras de 7 a 10,
hay dos vías complementarias para volver a introducir las
partículas de este conducto de retorno dentro de la cámara de
reactor.
La primera vía de re-inyección es
una directa. De hecho, la parte del fondo del conducto de retorno
(20) tiene un sellado de partículas, por ejemplo un recipiente de
sellado (44) que actúa como un sifón, la salida del cual está
conectada a un conducto de re-introducción (46) por
medio del cual las partículas que pasan a través del recipiente de
sellado se introducen de nuevo en la cámara de reactor (26), en la
vecindad de la parte inferior de ello.
Además de las entradas arriba mencionadas (30), o
como alternativa a ello, se pueden formar algunas entradas para
partículas frescas (incluyendo partículas de absorbente de
combustible) de modo que estas partículas frescas se introduzcan en
la cámara (26) a través del conducto de nueva introducción. Por
ejemplo, del modo indicado en la figura 10, una o varias entradas
de partículas frescas pueden constar de entradas (30') formadas en
la pared lateral exterior del conducto (46) para comunicar
directamente con este conducto (46) o entradas (30'') situadas
justo por encima del conducto (46), para comunicar con este
conducto a través del techo (46B) de ello (en el último caso, este
techo tiene aberturas adaptadas).
El gas o el aire de fluidificación se introduce
en el recipiente de sellado, en la parte inferior de ello, a
través de las entradas de gas (45) formadas en la pared de fondo
del recipiente de sellado, la pared de fondo indicada separa el
recipiente de sellado de una caja de entrada de aire (47) situada
debajo del mencionado recipiente de sellado.
En la segunda vía de
re-inyección, las partículas entran en un área de
intercambiador de calor (48) situado debajo del paso trasero (28)
y, de este área del intercambiador de calor, se
re-introducen dentro de la cámara de reactor, en
una porción inferior de ello.
A tal efecto, la parte del fondo del conducto de
retorno (20) tiene una porción de pared (20A) provista con una
abertura que se puede abrir o cerrar por medio de una válvula de
control de flujo de sólidos (50) controlado por cualquier medio de
control adecuado.
Por ejemplo, la válvula de control de flujo de
sólidos (50) se puede controlar de modo neumático o
hidráulicamente. Cuando se abre esta válvula, el conducto de
retorno (20) está conectado a un conducto de extracción (52) a
través de las aberturas arriba mencionadas formadas en la porción
de pared (20 A) que separa los conductos de retorno y de
extracción.
El conducto (52) está conectado al área del
intercambiador de calor (48) por una abertura (54) formada en el
techo (48A) del mencionado área. La pared frontal (52A) del
conducto (52) se extiende dentro del área (48) para ser conectado
al fondo del dispositivo de reactor, pero solo en una porción
pequeña del ancho del área mencionado.
El área del intercambiador de calor (48) tiene
unas superficies de intercambio de calor (56) dispuestas en ello y
forma un lecho de burbujas dentro del cual se introduce un gas de
burbujas a través de la caja de entrada de gas o de aire (58)
situada debajo del área del intercambio de calor (48).
En este lecho de burbujas, dependiendo de la
velocidad del gas y de la cantidad de la abertura de la válvula
(50), la densidad de las partículas puede ser más elevado que en el
lecho fluidificado creado en la cámara del reactor (26).
El área del intercambiador de calor (48) tiene
una o varias salidas de partículas para las partículas en el lecho
de burbujas que se ha de volver a introducir dentro de la cámara
del reactor, estas salidas están formadas de modo adecuado en una
pared común entre el área del intercambiador de calor (48) y la
cámara (26) que está alineada con la pared común (26C) entre la
cámara (26) y el paso trasero (28) y que forma una porción inferior
de la pared posterior de la cámara (26). El dispositivo del reactor
puede ser soportado en la parte superior o en la parte del fondo
(que es adecuado con el lecho de burbujas integrado).
La salida de partículas (46A) del conducto de
re-introducción (46) que permite que las partículas
separadas en el separador (1) sean re-introducidas
directamente en la cámara (26) están situados también de
preferencia en esta pared posterior (26C).
La misma posibilidad de usar una vía de
re-inyección directa de partículas separadas y/o una
vía de re-inyección indirecta a través del área del
intercambiador de calor (48') se ofrece para el separador (1')
(véase la figura 9).
Las paredes diferentes del dispositivo de reactor
constan de tubos de intercambio de calor en los cuales puede
circular un medio de transferencia de fluido. Dependiendo de las
condiciones de temperatura y de presión dentro de los tubos, este
medio de transferencia de calor puede ser agua, vapor de agua o una
mezcla de ello.
Por tanto, las paredes (26A, 26B, 26C y 26D) de
la cámara de combustión (26) forman unas estructuras de tubo -
aleta - tubo en cuyos tubos circula el medio de transferencia de
calor. Esto también es el caso para las paredes (28A, 28B, 28C y
28D) del paso trasero (28) y para las paredes de las áreas del
intercambiador de calor.
Los tubos de las paredes verticales de la cámara
(26) y del paso trasero (28) se pueden curvar para formar los
techos de ello. Para una mejor circulación de la emulsión que
constituye el medio de transferencia de calor los tubos de estas
paredes están orientados de tal forma que los flujos circulan hacia
arriba. Por tanto, los techos de la cámara (26) y del paso trasero
(28) no son horizontales, sino que son ligeramente inclinados
hacia arriba (por ejemplo en 5º). En sus lados interiores, algunas
áreas de las paredes de la cámara de combustión están alineadas con
una capa refractaria delgada, donde se adapta.
Las paredes del separador (1) también constan de
tubos para la circulación de un medio de transferencia de calor, de
preferencia vapor seco. Esto también se aplica a la porción
inferior, en forma de tolva del separador. Lo mismo se aplica al
separador (1'). También se puede aplicar a los conductos de retorno
pero, alternativamente, los conductos de retorno se pueden forrar
con un material refractario.
Del modo indicado en la sección horizontal de la
figura 11, la pared común (12D) entre el paso trasero y el
separador (1) consta de unos tubos (66) que están conectados a una
serie de tubos de intercambio de calor en otras paredes del
separador (por ejemplo para circular un primer medio de
transferencia de fluido tal como vapor seco) y unos tubos (68) que
están conectados a una serie de tubos de intercambio de calor en
las otras paredes del paso trasero (por ejemplo para circular un
segundo medio de transferencia de fluido tal como una emulsión de
enfriamiento). Los tubos de estas dos series se alternan en una
pared común (12D), un tubo (66) está dispuesto entre dos tubos
sucesivos (68). La pared (12'D) puede tener una estructura
similar.
En las otras paredes del paso trasero, en
secciones "normales" de ello, donde los tubos no están
curvados (por ejemplo para formar aberturas), los tubos (68) están
separados por un paso (P1) y en las secciones "normales" de
las paredes del separador, los tubos (66) están separados por un
paso (P2). En la pared común (12D), es ventajoso que los tubos no
estén curvados, de modo que los pasos (P1 y P2) permanezcan sin
cambiar. Sin embargo, como quiera que los tubos (66 y 68) están
alternados, el paso (P3) entre dos tubos adyacentes en la pared
común (12D) (un tubo (68) y un tubo (66)) es aproximadamente la
mitad de los pasos (P1 y P2).
En las porciones media e inferior de la pared
(28C) del paso trasero que se extiende por debajo de la pared
común (12D), solo quedan tubos (68), ya que los tubos (66) de la
pared común proceden del entubado de la porción inferior (14) del
separador (1).
El conducto de aceleración (16) tiene unas
paredes sustancialmente planas y, de preferencia, las secciones
transversales de este conducto perpendicularmente al flujo del gas
y partículas son sustancialmente rectangulares.
El conducto de aceleración se extiende de la
salida (27) formada en la pared lateral (26B) de la cámara (26), a
la entrada (18) formada en la pared frontal (12 A) del separador
(1), en la porción superior (12) de ello. De modo adecuado, la
salida (27) es alargada en la dirección horizontal, para estar
abierto sobre una parte sustancial de la longitud de la pared
(26B), lo que permite que se recojan los sólidos de la cámara (26)
sobre una porción ancha de la pared indicada (26B).
Como mejor se ve en las figuras 7 y 8, el
conducto (16) tiene una primera parte (70) conectada a la pared
(26B) y una segunda parte (72) conectada a la pared (12A). Estas
primera y segunda partes presentan paredes sustancialmente planas y
están conectadas entre sí en un codo (71) del conducto (16).
En general, el conducto de aceleración tiene una
sección transversal, del modo medido perpendicularmente al flujo de
las partículas que llevan gas dentro de este conducto, que se
reduce en la dirección que va desde la salida (27) a la entrada
(18).
De hecho, la primera parte (70) del conducto de
aceleración (24) tiene una sección transversal que se reduce hacia
el codo (71), mientras que la segunda parte (72) tiene una sección
transversal que permanece sustancialmente sin variación desde el
codo (71) a la entrada (18).
En el codo (71), el conducto de aceleración (16)
forma un ángulo que es ampliamente abierto. Por ejemplo, el ángulo
(\gamma71) entre las paredes laterales exteriores de las partes
(70 y 72) del conducto (16) está comprendido entre 120ºC y 175º, de
modo ventajoso entre 140º y 175º, de preferencia cerca de 155º. El
ángulo (\gamma71) de modo ventajoso es sustancialmente igual al
ángulo \beta en el rincón (C1), de modo que se da la misma
deflexión al flujo de gas y partículas en el ángulo (\gamma71) y
en el ángulo 8. Un ángulo ampliamente abierto (\gamma71) evita la
acumulación de partículas en el codo (71).
La primera parte (70) del conducto (16) está
conectado a la cámara (26) de preferencia en el rincón entre las
paredes frontal y lateral (26A, 26B) de esta cámara. El ángulo
(\gamma70) entre la pared lateral exterior de la parte (70) del
conducto (16) y la pared frontal (26A) de modo ventajoso es mayor
que 130º y de modo adecuado sustancialmente igual a 145º. Es
ventajoso que (\gamma70 + (\gamma71) + \beta) sea
sustancialmente igual a 450º.
La pared inferior (72B) del conducto (16) (de la
segunda parte (72) de ello) que está conectada al separador está
inclinada hacia abajo en una dirección que va hacia la pared
frontal (12A) del separador.
El conducto de aceleración de modo adecuado tiene
sus paredes provistas con tubos para la circulación del medio de
transferencia de calor.
En tal caso, una primera porción del conducto de
aceleración (posiblemente pero no obligatoriamente la primera parte
(70) de ello) consta de unos tubos que están conectados, en lo que
se refiere a la circulación del medio de transferencia de fluido, a
los tubos de la pared de la cámara de combustión (26), mientras que
una segunda porción del conducto (16) (posiblemente pero no
obligatoriamente la segunda parte (72) de ello) consta de unos
tubos que están conectados, en lo que se refiere a la circulación
de la transferencia de calor, a los tubos de las paredes
separadores.
Por ejemplo, los tubos de las paredes de la
cámara de combustión (26) están curvados para que se extiendan
dentro de las paredes de la mencionada primera porción del conducto
(16), mientras que los tubos de las paredes separadores están
curvados para extenderse dentro de las paredes de la mencionada
segunda porción de este conducto de aceleración. Por ejemplo, los
tubos de la pared inferior de la primera porción proceden de la
pared lateral (26B) de la cámara de reactor, las dos mitades de
estos tubos están curvadas para formar respectivamente las dos
paredes laterales de la mencionada primera porción, y se curvan aún
más y se reúnen para formar la cara superior de esta primera
porción y luego para unir la pared lateral (26B) por encima del
conducto de aceleración. La conformación de la segunda porción del
conducto de aceleración es análogo, con los tubos procedentes de la
cara frontal del separador.
El curvado de estos tubos también define las
aberturas respectivas que forman la salida respectiva (27) en la
pared (26B) y la entrada (18) en la pared (12A).
Esto permite formar las paredes del conducto (16)
con los tubos de intercambio de calor sin la necesidad de proveer
cualquier medio de alimentación específico o medios de recogida
para el medio de transferencia de calor que circula en estos
tubos.
La pared inferior (70B) de la primera parte (70)
del conducto (16) está ligeramente inclinada hacia arriba en la
dirección alejándose de la pared (26B) para una circulación hacia
arriba de la emulsión que forma el medio de transferencia de calor
en los tubos de la mencionada primera parte, hasta el codo
(71).
La sección transversal del conducto (16) en la
vecindad de la entrada (18) es aproximadamente la mitad de la
sección transversal de este conducto en la vecindad de la salida
(27), estas secciones transversales se miden perpendicularmente al
flujo de gas y partículas en el conducto de aceleración (16).
De modo similar, el conducto de aceleración (16')
que conecta la cámara (26) al separador (1') está formado por dos
partes, respectivamente (70' y 72') conectadas en el codo (71').
Los conductos de aceleración (16 y 16') son similares y simétricos
con respecto al plano medio de simetría P12. En particular, las
partes primera y segunda (70', 72') del conducto (16)' están
equipadas con tubos respectivamente conectadas a los tubos de las
paredes de la cámara (26) y a los tubos de las paredes del
separador (1').
El(los) conducto(s) de aceleración
al igual que (del modo descrito aquí debajo) el(los)
conducto(s) de retorno, de modo ventajoso, tienen sus
paredes provistos con tubos para la circulación de un medio de
transferencia de calor. Alternativamente, es también posible que
el(los) conducto(s) de aceleración y/o el(los)
conducto(s) de retorno esté(n) forrado(s) con un
material refractario.
Las paredes del separador (1) constan de tubos
del modo indicado aquí debajo.
El techo (12E) del separador (1) tiene una
porción exterior (12E1), que es remoto de la pared común (12D) y
que está formado de tubos curvados procedentes de la pared lateral
exterior (12B), estos tubos están curvados en la vecindad de la
abertura (22) para formar la pared lateral vertical (32A) del pleno
de gas de humo (32) (véase las figuras 1, 7, 9 y 13).
La otra parte (12E2) del techo (12E) está también
equipado con unos tubos de intercambio de calor. En este caso,
estos tubos proceden de los tubos (66) de la pared común (12D) que
se curvan para extenderse sustancialmente horizontalmente. Estos
tubos además están curvados mientras permanecen en un plano
sustancialmente horizontal, para formar una abertura (22) y se
curvan entonces una vez más para extenderse verticalmente y
pertenecer a la pared del lateral exterior (32A) del pleno de gas
de humo.
Algunos de los tubos que se curvan alrededor de
la abertura (22) se pueden extender verticalmente en la vecindad
de esta abertura para soportar el techo (12E) y el localizador de
vórtices (22A) estos tubos pasan por el techo (32B) del pleno de
gas de humo para conectarse a una estructura de soporte exterior.
Además, algunos tubos (68) que proceden de una pared común (12D)
pueden ser dirigidos en el techo (12E2) luego se extienden
verticalmente en unos áreas donde se requieren soportes para el
techo (12E2); estos tubos van a través del techo (32B) del pleno
del gas de humo para ser conectados a una estructura de soporte
exterior. El techo (12E2) puede ser una pared simple común con el
separador (1) y el pleno (32) o una estructura de una pared doble
con o sin medios rigidizadores intermedios.
La pared lateral exterior (32A) tiene tubos
procedentes de ambas paredes laterales (12D y 12B) del separador
(1) de modo que el paso entre dos tubos adyacentes de esta pared es
aproximadamente la mitad del paso en las paredes (12D y 12B).
Alternativamente, los tubos procedentes de las dos caras pueden
estar conectados por pares por medio de conexiones tal como
accesorios (T) en el fondo de la pared (32A), de modo que el paso es
invariado en la pared 32A).
La pared frontal y posterior del pleno de gas de
humo (32) se extiende como unas extensiones verticales de,
respectivamente las paredes frontal y posterior (12A y 12C) del
separador (1) y por tanto van equipados con los tubos de
intercambio de calor de estas paredes respectivas.
El techo (32B) del pleno de gas de humo (23)
también consta de tubos de intercambio de calor formados por tubos
curvados procedentes de las paredes posterior y/o frontal de este
pleno de gas de humo.
En el ejemplo indicado, los tubos del techo (32B)
proceden de los tubos de la pared posterior (12C) del separador,
estos tubos se curvan para extenderse sustancialmente
horizontalmente con una inclinación ligera hacia arriba hacia la
pared frontal.
El pleno del gas de humo (32) tiene su pared
lateral interior (32C) que forma una pared común entre el pleno del
gas de humo y el paso trasero. De hecho, esta pared común se
extiende como una extensión superior vertical de la pared común
(12D) entre el separador y el paso trasero y está formado por el
final superior de la pared lateral (28C). Por tanto, la pared común
indicada entre el pleno del gas de humo y el paso trasero está
equipada con aquellos tubos de intercambio de calor que están
dispuestos en la pared (28C).
La pared común entre el pleno del gas de humo
(32) y el paso trasero (28) tiene una o varias aberturas formadas
en ello para el gas desempolvado que fluye desde el vórtice en el
separador (1) dentro del pleno de gas de humo, para entrar en el
paso trasero.
Esta o estas aberturas de preferencia están
formadas por las porciones curvadas de los tubos que están
dispuestas en la pared común entre el pleno del gas de humo y el
paso posterior.
Alternativamente o complementariamente, las
paredes del pleno de gas de humo o partes de estas paredes pueden
tener un revestimiento refractario.
Lo mismo se aplica al pleno de gas de humo (32')
situado por encima del separador (1') en cuanto a la estructura de
tubo - aleta - tubo de sus paredes.
El dispositivo de reactor tiene cabezales (F y C)
para alimentar y recoger el medio de transferencia de calor que
circula en los tubos de intercambio e calor. En general, los
cabezales (F) que están situados en los fondos de las paredes del
dispositivo de reactor son cabezales de alimentación, mientras que
los cabezales (C) que están situados en los finales superiores de
las paredes son cabezales de recogida.
Debido a su aspecto en forma de tolva, la porción
inferior (14) del separador (1) tiene algunos cabezales de
recogida y/o de alimentación intermedios (F') dispuestos en los
ángulos entre sus paredes de acuerdo con sus superficies en
incremento en la dirección hacia arriba. Lo mismo se aplica para el
separador (1'). Estos cabezales de alimentación/recogida
intermedios pueden extenderse a lo largo o dentro de los bordes
inclinados de la porción inferior de los separadores donde se
encuentran dos lados adyacentes de ello, del modo indicado, o
pueden extenderse horizontalmente del modo sugerido en (F'') en la
figura 10.
Cada lado (14A, 14B, 14C y 14D) de la pirámide
(14) que forma la porción inferior de la cámara separadora (10)
está conectado a una pared de la porción superior, respectivamente
(12A, 12B, 12C y 12D).
Como ya se ha explicado, las paredes de la cámara
(10) constan de tubos de intercambio de calor. De preferencia, los
tubos de intercambio de calor que se extienden en un lado (14A,
14B, 14C o 14D) de la pirámide también se extienden en la pared
(12A, 12B, 12C o 12D) de la porción superior (12) de la cámara (10)
situada por encima del lado en cuestión.
Los tubos de transferencia de calor se extienden
sustancialmente verticalmente en un lado de la pirámide mientras
que se inclinan con respecto a un plano vertical que consta de la
pared de la porción superior del separador que se extiende por
encima de este lado. Los tubos se extienden sustancialmente
verticalmente en las paredes (12A, 12B, 12C o 12D).
De preferencia, la distancia horizontal entre dos
tubos adyacentes que se extienden en un lado de la pirámide y en
la pared de la porción superior (12) que está conectada a este lado
permanece sustancialmente sin cambiar en el mencionado lado y en la
pared indicada.
Como ya se ha mencionado, el conducto de retorno
(20) también puede tener sus paredes provistas con tubos de
intercambio de calor.
Como se puede comprender al considerar la figura
7, el conducto de retorno tiene cuatro lados, cada uno de los
cuales está conectado a un borde de la abertura (15) formada por el
final inferior en un lado de la pirámide. Cada lado del conducto de
retorno está provisto con tubos de intercambio de calor que se
extienden sustancialmente verticalmente (mientras que toma en
cuenta la inclinación general del conducto (20) con respecto a la
dirección vertical) y estos tubos de intercambio de calor también
se extienden en este lado de la pirámide al final inferior del cual
el lado del conducto de retorno en cuestión está conectado.
En otras palabras, los tubos de intercambio de
calor alimentados o descargados en (F), en el fondo del conducto de
retorno (20') se extienden en los lados de este conducto de
retorno, están curvados para extenderse en los lados
correspondientes de la pirámide y se curvan una vez mas para
extenderse en las paredes correspondientes de la porción superior
de la cámara separadora. A lo largo de toda su longitud, los pasos
entre estos tubos permanecen sustancialmente sin cambiar salvo en
áreas específicas. Un área específica como ésta está en la vecindad
de la abertura (18) donde los tubos de la pared (12A) se curvan
para formar esta abertura y para extenderse en la parte (72) del
conducto de entrada (16).
Aunque se haya desempolvado en los separadores (1
y 1'), el gas que fluye en el paso posterior lleva una cantidad
pequeña de partículas en forma de cenizas volantes. Es por tanto
necesario limpiar con regularidad las superficies de recuperación
de calor (36) dentro del paso posterior. Esto es por lo que se
muestran en los dibujos sopladores de hollín (74) que se pueden
mover hacia adelante y hacia atrás en el paso trasero.
Las figuras 12 y 13, que muestran una forma en
variante del dispositivo de reactor de acuerdo con la invención, se
describen en adelante.
En esta forma de variante, los separadores
difieren de los separadores (1 y 1') en cuanto a sus porciones
inferiores.
El separador (101) tiene una porción superior
(112), análoga a la porción superior (12) del separador (1) y está
conectada de modo similar a la cámara de combustión (26) por el
conducto de entrada (16) y al paso posterior (28) a través de una
abertura (22) en su techo que se abre en el pleno del gas de humo
(32).
El separador (101) también tiene una porción
inferior (101) desde el cual la sección transversal horizontal se
reduce hacia abajo.
La pared (112D) del separador (101), que forma
una pared lateral interior de ello, es una pared común entre el
separador y el paso trasero. Por lo contrario a la variante de las
figuras anteriores, esta pared común no solo se extiende en la
porción superior del separador, sino que también en la porción
inferior de ello.
La pared lateral exterior del separador tiene una
porción superior (112B) que es paralela a la pared lateral
interior (112D) y una porción inferior (114B) que está inclinada
hacia la pared del lado interior en la dirección hacia abajo, de
modo que la sección transversal de la porción inferior (114) se
reduce. La porción superior (112) del separador (101) tiene una
sección transversal sustancialmente cuadrada, mientras que la
porción inferior (114) tiene una sección transversal sustancialmente
rectangular, la longitud de la cual es igual a la longitud de un
lado de la sección transversal cuadrada de la porción superior.
De hecho, la porción inferior (114) del separador
tiene una primera pared (114A), una tercera pared (114C) y una
cuarta pared (114D) que son sustancialmente paredes planas
verticales y que se extienden verticalmente como extensiones
respectivas hacia abajo de las paredes primera, tercera y cuarta
(112A, 112C y 112D) de la porción superior del separador (101). De
hecho, para cada uno de estos tres lados del separador, el límite
entre las paredes de las porciones superior e inferior no es
visible.
La segunda pared (114B) de la porción inferior
(114) también es una pared sustancialmente plana. Se extiende
debajo de la segunda pared (112B) del separador y está inclinada
hacia la cuarta pared (114D) de la porción inferior (114).
La inclinación (A1) de la pared (114B) con
respecto a la dirección vertical está comprendida de modo
ventajoso entre 25º y 45º, de preferencia 35º.
La parte inferior (114) del separador (101) tiene
una pared de fondo que tiene porciones frontal y posterior (114E y
114F) respectivas, respectivamente conectadas a las paredes frontal
y posterior (112A, 112C) e inclinadas hacia abajo desde estas
paredes respectivas hacia la salida (115) para los sólidos
separados en el separador.
La inclinación (A2) de las porciones de la pared
de fondo (114E, 114F) con respecto a la dirección horizontal está
comprendida de modo ventajoso entre 45º y 70º (por ejemplo
aproximadamente 50º).
Por tanto, la parte convergente del separador
(101) formada por la porción inferior de ello se obtiene
esencialmente por la pared lateral exterior inclinada (114B) del
separador con las tres otras paredes exteriores de ello, que
permanecen sustancialmente vertical sobre sustancialmente toda la
altura del separador. Solo en una distancia pequeña por encima de
la salida (115) están los finales inferiores de las paredes frontal
y posterior verticales (112A, 112C) conectadas a esta salida (115)
a través de unas porciones de pared de fondo ligeramente
inclinadas. La pared lateral interior (112D, 114D) del separador
101 permanece vertical sobre toda su longitud.
Esto permite que la estructura general del
separador sea muy sencilla y en particular, facilita la
constitución del tubo o tubo - aleta - tubo de las paredes del
separador ya que la pared lateral exterior (112B, 114B) del
separador puede tener el mismo número de tubos dispuestos en ello
desde su final inferior hasta su final superior. Los tubos han de
ser añadidos solo en las paredes frontal y posterior (114A, 114C)
de la porción inferior (114) como una función de sus longitudes
horizontales en incremento en la dirección hacia arriba.
En relación con la construcción de la pared
(112D, 114D) con tubos, se ofrecen dos posibilidades
ventajosas.
La primera consiste en proveer en esta pared solo
tubos que están conectados, para la circulación de un medio de
transferencia de calor a los tubos que están dispuestos en las
otras paredes del paso trasero. Esta posibilidad es ventajosa en lo
que se refiere a su coste.
La otra posibilidad consiste en tener paredes
(112D, 114D) equipadas con tubos que pertenecen a una serie de
tubos de intercambio de calor para las paredes del paso trasero y
con tubos que pertenecen a una serie de tubos de intercambio de
calor para las paredes del separador de la misma forma que lo
indicado para la pared (12D) en la figura 11.
La segunda posibilidad proporciona una tasa de
intercambio de calor elevada.
Si se necesita por motivos estructurales, en
ambos casos descritos aquí arriba, se puede usar una estructura de
doble pared.
La pared superior (12E) del separador (101) está
análogo a la del separador (1) con sus dos partes (12E1 y
12E2).
Debajo de la salida (115), está construido el
conducto de retorno (142) en una pared lateral (164A), la parte
superior del cual forma la pared común (112D) entre el paso trasero
y el separador. Esta pared lateral (164A) es la pared lateral de la
estructura sustancialmente paralelepípeda que incluye el paso
trasero y los lechos de burbuja con sus áreas de intercambio de
calor (48, 48') situados debajo del paso trasero. El final inferior
del conducto (142) está conectado al recipiente de sellado (44) de
la misma forma que el final inferior del conducto (42) está
conectado al recipiente de sellado en las figuras anteriores.
El otro separador (101') tiene una estructura que
es similar a la del separador (101) y es simétrico con este
separador con respecto a un plano medio (P).
El separador de la invención puede también ser
implementado en un dispositivo de reactor de lecho fluidificado en
circulación, que no consta de lechos de burbuja tal como (48 y 48')
y en el cual las partículas separadas en el(los)
separador(es) son introducidas de nuevo directamente en la
cámara de combustión. En tal caso, esta cámara de modo ventajoso
consta de medios de intercambio de calor tales como paneles
provistos con tubos de intercambio de calor dispuestos en la
mencionada cámara. Tales paneles también pueden estar provistos
incluso si el dispositivo consta de
un(os) lecho(s) de burbuja.
un(os) lecho(s) de burbuja.
Estos paneles pueden extenderse en la cámara de
una pared a una pared opuesta de ello y actuar como medios de
rigidización para estas paredes.
En la forma de variante de las figuras 12 y 13,
las porciones inferiores (114, 114') de los separadores tienen
solo una pared inclinada (con la excepción de las porciones de la
pared de fondo (114E y 114F)) y por tanto no presentan la forma
piramidal de los separadores en la figura 7. En otras palabras, en
las porciones inferiores (114, 114') falta simetría con respecto al
eje vertical alineado respectivamente con las salidas (115, 115')
para los sólidos separados.
Sin embargo, esta conformación provee una
eficacia de separación excelente ya que las paredes inclinadas
(114, 114') no se enfrentan a las entradas para gas y partículas en
los separadores (estas entradas están formadas en las paredes
frontales como pared (112A), y las paredes inclinadas están
situadas debajo de las paredes lateral de las porciones superiores
del separador y no debajo de sus paredes posteriores).
Por tanto, las partículas que entran en los
separadores y caen rápidamente no tienden a rebotar sobre estas
paredes inclinadas y no se recirculan fácilmente.
La vista en planta de la figura 14 muestra el
conducto de aceleración (116) del dispositivo de reactor que consta
de tres partes que forman ángulos entre ellos. Con mayor precisión,
consta de una primera parte (170) conectada a la cámara de reactor
(a la pared lateral (26B) de ello), y una segunda parte (172)
conectada al separador (a la primera pared (12A) de la porción
superior de ello) y también una parte intermedia (174) que se
extiende entre las partes (170 y 172). La parte intermedia forma un
ángulo (\gamma171) con la primera parte (170), en el codo (171)
donde se encuentra con la mencionada primera parte, y forma un
ángulo (\gamma173) con la segunda parte (172), en el codo (173)
donde en encuentra con la mencionada segunda parte. Esta
estructura del conducto de aceleración permite que el ángulo
\beta entre la segunda parte y la segunda pared (12B) de la
cámara separadora sea incluso abierto de modo más amplio que en los
ejemplos de las figuras anteriores. Este ángulo \beta puede
incluso ser sustancialmente igual a 180º. Esto se logra mientras
que los ángulos (\gamma171 y \gamma173) entre las varias partes
del conducto de aceleración continúan siendo ángulos obtusos, para
evitar demasiada perturbación de flujo y acumulación de partículas
dentro del conducto de aceleración. Los ángulos (\gamma170,
\gamma171 e \gamma173) se miden en la porción de pared del
extradós en el conducto de aceleración.
Por ejemplo, (\gamma171 e \gamma173) están
comprendidos entre 100º y 170º, de modo adecuado entre 120º y 170º.
Es ventajoso que (\gamma170 + \gamma171 + \gamma173) sea
sustancialmente igual a 450º.
En cualquiera de las formas descritas aquí
arriba, es ventajoso que el primer final del conducto de
aceleración tiene una altura vertical que es menor que su longitud
horizontal (por ejemplo 0,3 a 1,5 menor) mientras que el segundo
final de este conducto, que está conectado a la cámara separadora,
tiene una altura vertical que es mayor que su longitud horizontal
(por ejemplo 1,5 a 4 veces mayor). Es también ventajoso que la
longitud del conducto de aceleración, del modo medido a lo largo
del flujo de la mezcla de gas y partículas en el conducto indicado,
esté comprendido al menos 0,6 veces la longitud horizontal de la
segunda pared de la cámara separadora, del modo medido en la cara
interior de ello. De modo adecuado, esta longitud del conducto de
aceleración no es más de 1,5 veces la longitud de esta segunda
pared.
Claims (31)
1. Un separador centrífugo (1, 1', 101, 101')
para la separación de partículas de gas, que constan de una cámara
separadora (10) que consta de una porción superior (12, 12)
delimitada horizontalmente por paredes y una porción inferior (14,
114) que tiene una sección transversal horizontal en reducción
hacia abajo, el separador tiene medios para definir en ello un
vórtice de gas vertical que consta de una entrada (18) para gas que
se ha de desempolvar formado en la mencionada porción superior de
la cámara, una salida (22) para el gas desempolvado en la
mencionada porción superior y una salida (15, 20) para partículas
separadas formadas en la porción inferior de la cámara, las paredes
indicadas de la porción superior constan al menos de unas paredes
planares primera (12A, 112A), segunda (12B, 112B) y tercera (12C,
112C) sustancialmente verticales, situadas la una al lado de la
otra en la dirección de flujo del mencionado vórtice de gas y que
definen tres caras interiores planares sustancialmente verticales
de la porción superior indicada, la entrada mencionada (18) para
el gas que se ha de desempolvar se forma en la vecindad de un
primer rincón (C1) definido entre las mencionadas primera y segunda
paredes, las caras interiores de las paredes primera y segunda
están sustancialmente perpendiculares y las caras interiores de las
paredes segunda y tercera están sustancialmente perpendiculares,
caracterizado por el hecho de que consta de un conducto de
aceleración (16, 16', 116) para la aceleración de una mezcla de gas
y partículas que circulan en el conducto indicado, desde un primer
final (15A) a un segundo final (15B) de ello, antes que la
mencionada mezcla entre en la cámara separadora indicada, una
primera sección transversal (S1) del mencionado conducto de
aceleración en el primer final indicado de ello que es claramente
mayor que una segunda sección transversal (S2) del conducto de
aceleración mencionado en el segundo final indicado de ello, por el
hecho que el segundo final (15B) del conducto de aceleración está
conectado a la entrada indicada (18) para gas que se ha de
desempolvar en el primer rincón (C1), mientras que forma un ángulo
obtuso (\beta) con la mencionada segunda pared, y el segundo
final (15B) indicado del conducto de aceleración está inclinado
hacia abajo (\alpha, \gamma) en una dirección hacia la
cámara
separadora.
separadora.
2. Un separador del modo reivindicado en la
reivindicación 1, en el cual el segundo final indicado del conducto
de aceleración está conectado a la primera pared (12A, 112A) de la
cámara separadora, en el primer rincón (C1), mientras que forma un
ángulo (\beta) de al menos 120º con la mencionada segunda
pared.
3. Un separador del modo reivindicado en la
reivindicación 1 o 2, en el cual el segundo final (15B) indicado
del conducto de aceleración está inclinado hacia abajo (\alpha)
en una dirección (D1) de flujo de la mencionada mezcla de gas y
partículas en el segundo final indicado.
4. Un separador del modo reivindicado en la
reivindicación 3, en el cual el mencionado segundo final tiene una
inclinación hacia abajo (\alpha) de 10º a 40º con respecto a un
plano horizontal en una dirección (D1) de flujo de la mencionada
mezcla de gas y partículas en el segundo final indicado.
5. Un separador del modo reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 4, en el cual, en una
sección transversal sustancialmente perpendicular a una dirección
(D1) de flujo de la mencionada mezcla de gas y partículas en el
segundo final (15B) del conducto de aceleración, el segundo final
mencionado está inclinado hacia abajo (\gamma) en la dirección
que va hacia la segunda pared (12B) de la cámara separadora.
6. Un separador del modo reivindicado en la
reivindicación 5, en el cual, en una sección transversal, el
segundo final del conducto de aceleración tiene una inclinación
hacia abajo (\gamma) de 10º a 40º con respecto a una dirección
horizontal.
7. Un separador del modo reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 6, en el cual el
conducto de aceleración tiene porciones de pared (16A, 16B, 16C,
16D) que, al menos en el segundo final (15B) del mencionado
conducto, incluye una porción de pared de fondo (16C) que está
inclinada hacia abajo en una dirección que va hacia la cámara
separadora.
8. Un separador del modo reivindicado en la
reivindicación 7, en el cual las mencionadas porciones de pared
además constan de una porción de pared del extradós (16A) dispuesta
en un lado exterior del conducto de aceleración, y en el cual la
porción de pared de fondo (16C) está inclinada hacia abajo en una
dirección hacia la mencionada porción de pared del extradós.
9. Un separador del modo reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 8, en el cual la primera
sección transversal (S1) del conducto de aceleración indicado en el
primer final mencionado de ello es de 1,3 a 2,2 veces mayor que la
segunda sección transversal (S2) del mencionado conducto de
aceleración en el segundo final indicado de ello.
10. Un separador del modo reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 9, que consta de medios
de pared de deflexión (24; 25; 24B, 24C) dispuestos en un segundo
rincón (C2) que se forma entre las paredes segunda y tercera
indicadas para formar una transición no perpendicular entre las
caras internas de las mencionadas segunda y tercera paredes.
11. Un separador del modo reivindicado en la
reivindicación 10, en el cual los medios de pared de deflexión
constan de un miembro de pared de deflexión (24; 24B) que tiene una
cara interior sustancialmente planar que forma con la segunda
pared un ángulo (\alphaB, \alpha'B) sustancialmente igual al
ángulo (\beta) formado entre el conducto de entrada y la
mencionada segunda pared.
12. Un separador del modo reivindicado en la
reivindicación 10, en el cual los medios de pared de deflexión
constan de un miembro de pared de deflexión (25) que tiene una cara
interior cóncava.
13. Un separador del modo reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 12, en el cual la
porción superior (12; 112) de la cámara separadora (10) está
delimitada por cuatro paredes planares sustancialmente verticales
(12A, 12B, 12C, 12D; 112A, 112B, 112C, 112D), las caras internas de
las cuales delimitan una sección transversal horizontal que
difiere de una sección transversal rectangular por el hecho que los
medios de la pared de deflexión (24; 25; 24B; 24C) están dispuestos
en el mencionado segundo rincón (C2).
14. Un separador del modo reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 13, en el cual la
porción inferior (14) de la cámara separadora (10) tiene la forma
de una pirámide que tiene paredes convergentes hacia abajo (14A,
14B, 14C, 14D).
15. Un separador del modo reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 14, en el cual la
porción superior (112) de la cámara separadora tiene una cuarta
pared planar sustancialmente vertical (112D) dispuesta entre las
mencionadas paredes primera y tercera (112A, 112B) de ello y la
porción inferior (114) de la mencionada cámara consta de cuatro
paredes entre las cuales unas paredes planares primera, tercera y
cuarta sustancialmente verticales (114A, 114C, 114D) se extienden
verticalmente como extensiones 1 respectivas hacia abajo de las
mencionadas primera, tercera y cuarta paredes (112A, 112C, 112D) de
la porción superior (112), mientras que la segunda pared (114B) de
esta porción inferior es una pared sustancialmente planar, que se
extiende debajo de la mencionada segunda pared planar
sustancialmente vertical (112B) de la porción superior (112) y que
está inclinada hacia la mencionada cuarta pared planar
sustancialmente vertical (114D) de la porción inferior.
16. Un separador del modo reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 15, en el cual las
paredes (12A, 12B, 12C, 12D; 112A, 112B, 112C, 112D; 14A, 14B, 14C,
14D; 114A, 114B, 114C, 114D) de la cámara separadora consta de
tubos de intercambio de calor (66, 68) en la cual puede pasar un
medio de transferencia de calor.
17. Un separador del modo reivindicado en las
reivindicaciones 14 y 16, en el cual cada lado (114A, 114B, 114C,
114D) de la pirámide que forma la porción inferior (114) de la
cámara separadora está conectada a una pared (112A, 112B, 112C,
112D) de la porción superior (112) de la cámara indicada, y en el
cual los tubos de intercambio de calor que se extienden
sustancialmente verticalmente en un lado de la pirámide también se
extienden sustancialmente verticalmente en la pared de la porción
superior que está conectada al lado indicado.
18. Un separador del modo reivindicado en la
reivindicación 17, en el cual la distancia horizontal entre dos
tubos adyacentes que se extienden en un lado (114A, 114B, 114C,
114D) de la pirámide {114) y en la pared (112A, 112B, 112C, 112D)
de la porción superior (112) que está conectada a este lado
permanece sustancialmente sin cambiar en el mencionado lado y en la
pared indicada y en el cual algunos tubos de intercambio de calor
adicionales conectados a los medios de alimentación de fluido (F')
que se extienden en los bordes de la pirámide (114) se añaden en
los lados de ello a medida que las longitudes horizontales de
estos lados incrementan hacia arriba.
19. Un separador del modo reivindicado en las
reivindicaciones 15 y 16, en el cual los tubos de intercambio de
calor que se extienden sustancialmente verticalmente en una pared
(112A, 112B, 112C, 112D) de la porción superior (112) de la cámara
separadora también se extienden en la pared (114A, 114B, 114C,
114D) de la porción inferior de la mencionada cámara que se
extiende debajo de la mencionada pared de la porción superior
mientras que está conectada a ello.
20. Un separador del modo reivindicado en las
reivindicaciones 19 en el cual las paredes segunda y cuarta (114B,
114D) de la porción inferior (114) de la cámara separadora tienen
longitudes horizontales que permanecen sustancialmente invariado
sobre las alturas de ello, mientras que las mencionadas primera y
tercera paredes (114A, 114C) de la porción inferior indicada tienen
longitudes horizontales que incrementan en la dirección hacia
arriba de las paredes indicadas, en las cuales la distancia
horizontal entre dos tubos adyacentes que se extienden en una pared
de la porción inferior de la cámara separadora y en la pared de la
porción superior que está conectada a este lado permanece
sustancialmente invariado en las mencionadas paredes y en el cual
algunos tubos de intercambio de calor adicionales conectados a
unos medios de alimentación de fluido que se extienden en los bordes
de las mencionadas primera y segunda pared se añaden en las
mencionadas paredes a medida que las longitudes horizontales de
estas paredes incrementan hacia arriba.
21. Un separador del modo reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 20, en el cual la salida
para el gas desempolvado consta de una abertura (22) formada en un
techo sustancialmente horizontal (12E) de la porción superior (12;
112) de la cámara separadora, el mencionado techo consta de unos
tubos de intercambio de calor en los cuales puede pasa un medio de
transferencia de fluido y la mencionada abertura está formada por
unas porciones curvadas de los tubos indicados.
22. Un dispositivo de reactor de lecho
fluidificado de circulación que consta de una cámara de reactor
(26, 226) delimitado horizontalmente por paredes, un separador
centrífugo (1, 1'; 101, 101'; 201, 201') y un paso trasero (28,
228) para la recuperación de calor, el dispositivo de reactor que
consta de unos medios para introducir un gas de fluidificación
dentro de la cámara de reactor y para mantener un lecho
fluidificado de partículas en la cámara indicada, y que además
consta de un separador (1, 1'; 101, 101'; 201, 201') del modo
reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 21, unos
medios (16) para transferir el gas que se ha de desempolvar de la
cámara de reactor (26, 226) dentro del separador a través del
conducto de aceleración (16, 16'), unos medios (20) para descargar
las partículas separadas del separador a través de la salida
mencionada (15) para partículas separadas y unos medios para
transferir el gas desempolvado (22, 32) desde el separador dentro
del paso trasero (28, 228) a través de la mencionada salida para el
gas desempolvado (22).
23. Un dispositivo de reactor del modo
reivindicado en la reivindicación 22 en el cual la porción superior
(12, 112) del separador (1, 1'; 101, 101'; 201, 201') tiene una
cuarta pared plana sustancialmente vertical (12D, 12'D; 112D; 212B,
212'B) dispuesta entre las mencionadas paredes primera y tercera de
ello y en el cual la cuarta pared indicada es una pared en común
entre el separador y el paso trasero (28; 228).
24. Un dispositivo de reactor del modo
reivindicado en la reivindicación 22 o 23, que consta de una pared
común (26C, 226C) entre el paso trasero (28, 228) y la cámara de
reactor (26, 226) que es una pared frontal del paso trasero y una
pared posterior de la cámara de reactor, la primera pared (12A,
112A, 212A) de la porción superior (12, 112) del separador es
paralelo a la mencionada pared común entre el paso trasero y la
cámara de reactor, mientras que la cámara de reactor tiene una
pared lateral (26B, 226B) que es paralelo a la cuarta pared (12D,
112D, 212D) de la porción superior del separador.
25. Un dispositivo de reactor del modo
reivindicado en la reivindicación 22 en el cual el conducto de
aceleración (16) se extiende de la pared lateral indicada de la
cámara de reactor a la mencionada primera pared de la porción
superior del separador.
26. Un dispositivo de reactor del modo
reivindicado en la reivindicación 24 o 25, en el cual la primera
pared (12A, 112A) de la porción superior (12, 112) del separador y
la pared común (26C) entre el paso trasero y la cámara de reactor
están alineados.
27. Un dispositivo de reactor del modo
reivindicado en la reivindicación 23 y en cualquiera de las
reivindicaciones de 24 a 26, en el cual la mencionada pared lateral
(26B) de la cámara de reactor (26) y la pared común (12D, 112D)
entre el separador (12, 112) y el paso trasero (26) están
alineadas.
28. Un dispositivo de reactor del modo
reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones de 23 a 27, en
el cual los medios para transferir el gas desempolvado desde el
separador dentro del paso trasero constan de una abertura (22)
formada en una pared lateral (32C) del paso trasero que es una
extensión superior de la pared común entre el separador y el paso
trasero.
29. Un dispositivo de reactor del modo
reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones de 22 a 28, en
el cual el conducto de aceleración (16, 16') consta al menos de una
primera parte (70) conectada a la mencionada pared de la cámara de
reactor y una segunda parte (72) conectada a la mencionada primera
pared de la porción superior del separador, las partes primera y
segunda mencionadas forman un ángulo entre sí.
30. Un dispositivo de reactor del modo
reivindicado en la reivindicación 29 en el cual el conducto de
aceleración además consta de una parte intermedia que se extiende
entre las mencionadas primera y segunda partes y que forman ángulo
entre ellas.
31. Un dispositivo de reactor del modo
reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones de 22 a 30, en
el cual las paredes (26A, 26B, 26C, 26D; 226B, 226C) de la cámara
de reactor (26, 226) y las paredes del separador (12, 112, 212)
constan de tubos de intercambio de calor en los cuales un medio de
transferencia de calor puede pasar y por el hecho que los tubos de
las paredes de la cámara están curvados para extenderse en las
paredes de una primera porción del mencionado conducto de
aceleración (16) y los tubos de la pared del separador están
curvados para extenderse en las paredes de una segunda porción del
conducto indicado.
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