ES2311657T3 - Dispositivo de cierre en quemadores para carbon pulverizado de un hogar para carbon pulverizado. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de cierre en quemadores para carbón pulverizado (1, 2) de un hogar para carbón pulverizado, presentando cada quemador para carbón pulverizado (1, 2) un tubo primario (6) que guía una mezcla de carbón pulverizado - aire y que está unido con un conducto de alimentación (15) para alimentar la mezcla de carbón pulverizado - aire a los respectivos quemadores para carbón pulverizado (1, 2), y estando dispuesta una válvula de cierre (17) provista de una placa deslizante (18) en el conducto de alimentación (15) para el cierre del conducto de alimentación (15), caracterizado porque el conducto de alimentación (15), en el lado de evacuación de la válvula de cierre (17), está unido estrechamente con una cámara de aire (23) cargada con aire, porque en la zona de la cámara de aire (23) en la pared del conducto de alimentación (15) está emplazada una abertura (25) que puede cerrarse mediante una placa de cierre (26) y porque la placa de cierre (26) está dispuesta accionable de forma síncrona con la válvula de cierre (17), de forma que la abertura (25) se libera en la posición de cierre de la válvula de cierre (17) y se cierra en la posición de apertura de la válvula de cierre (17).

Description

Dispositivo de cierre en quemadores para carbón pulverizado de un hogar para carbón pulverizado.

La invención se refiere a un dispositivo de cierre en quemadores para carbón pulverizado de un hogar para carbón pulverizado con las características del preámbulo de la reivindicación 1.

En instalaciones generadoras de vapor, cuyo hogar está equipado con dos o más quemadores para carbón pulverizado, los quemadores desconectados durante el funcionamiento de la instalación generadora de vapor se abastecen de aire de refrigeración a través de las vías de abastecimiento de aire de combustión (aire secundario, aire terciario) para la protección contra la carga térmica de las boquillas del quemador. Los tubos primarios de los quemadores para carbón pulverizado, a través de los que se realiza la entrada de combustión durante el funcionamiento, no son atravesados por aire de refrigeración en el caso de quemadores dispuestos fuera de servicio. Un dispositivo de cierre semejante se conoce del documento GB 153 746 A.

Conforme a todos los reglamentos vigentes respecto al equipamiento y el funcionamiento de hogares para carbón pulverizado en instalaciones generadoras de vapor, en las que se insufla carbón pulverizado a través de dos o más quemadores en el espacio del hogar, y que se abastecen de carbón pulverizado desde dos o más sistemas paralelos de combustibles, los conductos de abastecimiento de carbón pulverizado deben estar provistos de dispositivos de cierre que, durante el funcionamiento de los sistemas de abastecimiento correspondientes, deben abrirse de forma segura y deben cerrarse después de la parada del dispositivo correspondiente de abastecimiento de combustible. Esto se consigue en general con dispositivos de cierre en los que una placa de cierre se desplaza, por un accionamiento activado automáticamente y/o a mano, de forma perpendicular al eje del flujo en la sección transversal de los conductos de alimentación correspondientes. Por ello se logra el cierre completo de las vías correspondientes de abastecimiento de combustibles. En este estado no tiene lugar una perfusión de las vías de combustible y por consiguiente tampoco una refrigeración de la tobera para carbón pulverizado del quemador.

A causa de la ausencia de perfusión y de la relación de velocidades y presiones en el espacio del hogar para carbón pulverizado, pueden recircular gases de combustión calientes en las toberas de combustible de los quemadores apagados. En particular, en el caso de modernos quemadores para carbón pulverizado pobres en NO_{x}, en los que se desplaza la posición de las toberas de combustible lo más lejos posible en la dirección del espacio del hogar, la elevada irradiación provoca un gran aumento de la temperatura en el material de las toberas de quemador. Como consecuencia de la irradiación y de la ausencia de perfusión puede producirse una destrucción precoz de las toberas para carbón pulverizado debido a la sobrecarga térmica del material.

La invención tiene el objetivo de crear un sistema cerrado para la refrigeración de las vías de abastecimiento de carbón pulverizado al interior de un quemador para carbón pulverizado mediante un flujo de aire, sin que en este caso se perjudique el dispositivo necesario de seguridad, es decir, el cierre de la vía de abastecimiento de carbón pulverizado.

En el caso de un dispositivo de cierre genérico, el objetivo se resuelve según la invención mediante las características representativas de la reivindicación 1. Configuraciones ventajosas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.

Mediante la combinación del dispositivo de refrigeración con el dispositivo de cierre del quemador para carbón pulverizado se consigue un sistema cerrado que satisface todos los reglamentos de seguridad. Además, se garantiza que durante el funcionamiento del quemador para carbón pulverizado no puede escaparse al entorno carbón pulverizado desde los conductos de abastecimiento previstos para ello.

Un ejemplo de realización de la invención está representado en el dibujo y se explica detalladamente a continuación. Muestran:

Fig. 1 el esquema de una instalación con hogar para carbón pulverizado,

Fig. 2 un quemador para carbón pulverizado de la instalación con hogar para carbón pulverizado según la fig. 1,

Fig. 3 a 5 un dispositivo de cierre para un quemador para carbón pulverizado según la fig. 2 en diferentes posiciones de funcionamiento.

La instalación con hogar para carbón pulverizado representada está hecha de dos veces tres quemadores para carbón pulverizado 1, 2 que están conectadas en paralelo y que se abastecen con carbón pulverizado a través de dos líneas de abastecimiento de combustible 3, 4. Según los requerimientos dados en la instalación con hogar para carbón pulverizado también puede preverse otro número de líneas de abastecimiento de combustible 3, 4 y quemadores para carbón pulverizado 1, 2. La línea de abastecimiento de combustible 3, 4 puede estar hecha de una instalación de molino y/o un depósito intermedio.

Los quemadores para carbón pulverizado 1, 2 están configurados como quemadores circulares con guiado escalonado de aire de combustión y contienen un respectivo tubo nuclear central de aire 5, que está rodeado de forma concéntrica por un tubo primario 6, un tubo secundario de aire 7 y un tubo terciario de aire 8. La tobera de quemador configurada respectivamente en el extremo delantero del quemador para carbón pulverizado 1, 2 desemboca en un espacio de hogar no mostrado de una instalación generadora de vapor. El tubo nuclear de aire 5, el tubo secundario de aire 7 y el tubo terciario de aire 8 están conectados a través de tuberías de admisión de aire 9 y los conductos de aire de combustión 10 con una línea central de abastecimiento de aire de combustión 11. El tubo nuclear de aire 5, el tubo secundario de aire 7 y el tubo terciario de aire 8 se abastecen con aire de combustión, que se subdivide antes de la entrada en el quemador para carbón pulverizado 1, 2 como aire nuclear, aire secundario y como aire terciario, del abastecimiento de aire de combustión 11 a través de tuberías de admisión de aire 9 y los conductos de aire de combustión 10. En los conductos de aire de combustión 10 están dispuestos caudalómetros 12, y en las tuberías de admisión de aire 9 están dispuestos válvulas de mariposa o de cierre 13. Según se muestra en la fig. 2, en la zona de entrada del tubo nuclear de aire 5, del tubo secundario de aire 7 y del tubo terciario de aire 8 pueden estar dispuestas igualmente válvulas de admisión 14, que sirven para alimentar a los tubos que conducen aire cantidades de aire de combustión adaptadas unas a otras. Si se pone fuera de servicio un de los quemadores individuales para carbón pulverizado 1, 2, así se conduce un flujo de aire de pequeño tamaño como flujo de aire de refrigeración a través de tubos 5, 7, 8 que conducen los flujos de aire de combustión nombrados.

El tubo primario 6 de cada uno de los quemadores para carbón pulverizado 1, 2 está conectado con un conducto de alimentación 15 que está unido con una de las líneas de abastecimiento de combustible 3, 4. Las líneas de abastecimiento de combustible 3, 4 están unidas respectivamente con un conducto primario de aire 16, en el que está dispuesto un caudalómetro 12. El aire primario alimentado a la línea de abastecimiento de combustible 3, 4 impulsa el carbón pulverizado como mezcla carbón pulverizado - aire a los tubos primarios 6 de los quemadores para carbón pulve-
rizado 1, 2.

Antes de la entrada en los quemadores correspondientes para carbón pulverizado 1, 2, en cada conducto de alimentación 15 está dispuesto un dispositivo de cierre configurado como válvula de cierre 17, que está orientado transversalmente respecto al eje de la dirección de flujo de la mezcla de carbón pulverizado - aire. La válvula de cierre 17 está hecha de una placa deslizante 18 en la que está fijada una biela de empuje 19 (fig. 2). En la biela de empuje 19 engrana un motor de accionamiento 20 o un ajuste manual para el accionamiento de la placa deslizante 18. En la posición de cierre de la válvula de cierre 17, la placa deslizante 18 cierra completamente la sección transversal del conducto de alimentación 15, según se representa en la fig. 5.

El dispositivo de cierre se combina con un dispositivo de refrigeración para refrigerar las piezas de los quemadores para carbón pulverizado 1, 2 correspondientes, que conducen la mezcla de carbón pulverizado - aire. Como medio de refrigeración sirve preferiblemente un flujo parcial del aire de combustión. Con esta finalidad, el dispositivo combinado de refrigeración y de cierre de cada quemador para carbón pulverizado 1, 2 está unido con un conducto de aire de refrigeración 21, en el que está dispuesto un órgano de cierre 22 (fig. 1). Los conductos de aire de refrigeración 21 están conectados preferiblemente con los conductos de aire de combustión 10. Según las exigencias de funcionamiento y según la posición del lugar de montaje de la válvula de cierre 17 puede emplearse, en lugar del aire caliente de combustión de la línea abastecimiento de aire de combustión, también otro aire disponible en la instalación de hogar para carbón pulverizado, por ejemplo, el aire frío alimentado al molino o también el gas de combustión.

Según cada caso, el dispositivo de refrigeración de cada uno de los quemadores correspondientes para carbón pulverizado 1, 2 está hecho de una cámara de aire 23, que está colocada aguas debajo de la válvula de cierre 17 de forma lateral al conducto de alimentación 15 recorrido por la mezcla de carbón pulverizado - aire, y está unida estrechamente con este. La cámara de aire 23 circunda preferiblemente el conducto de alimentación 15 por todos lados y estrechamente aguas debajo de la válvula de cierre 17. La cámara de aire 23 está provista de un empalme de entrada 24 que está conectado respectivamente con uno de los conductos de aire de refrigeración 21.

Según las fig. 3 a 5, en la zona de la cámara de aire 23 está prevista en la pared del conducto de alimentación 15 una abertura 25 que puede cerrarse mediante una placa de cierre 26 desde el interior de la cámara de aire 23. En el lado opuesto de la abertura 25 está colocada de forma articulada una primera palanca 27 en la placa de cierre 26. La primera palanca 27 está unida igualmente, como una segunda palanca 28 y una tercera palanca 29, de manera solidaria en rotación con un árbol 30 alojado en una articulación rotativa. El árbol 30 está alojado de forma rotable en la cámara de aire 23 y sobresale de forma estanca a ambos lados de la cámara de aire 23. Las palancas 28, 29 están unidas de manera solidaria en rotación fuera de la cámara de aire 23 respectivamente con uno de los extremos salientes del árbol 30. En el extremo libre de la segunda palanca 28 engrana un resorte 31 cargado a tracción que está fijado fuera de la cámara de aire 23. El extremo libre de la tercera palanca 29 está unido con una barra articulada 32, que engrana de forma articulada con una cuarta palanca 33 que está unida de manera solidaria en rotación con el árbol de un piñón 34. El piñón 34 está en unión activa con una cremallera 35 que está colocada sobre el extremo posterior de la placa deslizante 18 de la válvula de cierre 17.

El dispositivo combinado de cierre y de refrigeración trabaja de la forma descrita a continuación. En la situación de funcionamiento de la instalación con hogar para carbón pulverizado (fig. 3) está abierto el conducto de alimentación 15 para la alimentación de la mezcla de carbón pulverizado - aire a los quemadores para carbón pulverizado 1, 2 correspondientes, y está cerrada la abertura 25 en la pared del conducto de alimentación 15 para la entrada de aire de refrigeración. En este caso la placa de cierre 26 se presiona, de forma fija sobre la abertura 25 en el conducto de alimentación 15, mediante la primera palanca 27 y la segunda palanca 28 unida fijamente con ella por el resorte 31 dispuesto lateralmente. La cámara de aire 23, que rodea el conducto de alimentación 15 en esta zona, está llenada con aire de forma que se ajusta una temperatura uniforme en esta zona del conducto de alimentación 15. Por ello se excluye una deformación del conducto de alimentación 15 y de la placa de cierre 26 debido a esfuerzos térmicos desiguales. La presión estática del aire de refrigeración en la cámara de aire 23 siempre es mayor que la presión estática de la mezcla de carbón pulverizado - aire en el conducto de alimentación 15. Por ello una fuga eventual solo es posible en la dirección de la trayectoria de flujo de la mezcla de carbón pulverizado - aire, de forma que no puede producirse una salida de carbón pulverizado a la cámara de aire 23.

En la posición de trabajo de la válvula de cierre 17, mostrada en la fig. 4, ha terminado ya la alimentación de combustible al quemador en cuestión de los quemadores para carbón pulverizado 1, 2 correspondientes, y la placa deslizante 18 de la válvula de cierre 17 está cerrada ya al 90%. La cremallera 35 está colocada en la placa deslizante 18 a una distancia tal de su borde delantero, de forma que la cremallera 35, como consecuencia del movimiento de cierre de la válvula de cierre 17, encaja solo poco antes de alcanzar la posición de cierre en el piñón 34. La placa de cierre 26 se mantiene por ello siempre en la posición de cierre por la fuerza elástica del resorte 31.

En el caso de cierre ulterior del conducto de alimentación 15, la cremallera 35 acciona el piñón 24, por lo que a través de la cuarta palanca 33, la barra articulada 32, la tercera palanca 29 y la primera palanca 27 se activa la placa de cierre 26 contra la fuerza elástica eficaz del resorte 31. El accionamiento de la placa de cierre 26 se realiza por consiguiente directamente a través de la placa deslizante 18 de la válvula de cierre 17. La placa de cierre 26 libera ahora la abertura 25. En esta posición se cierra de forma segura el recorrido de abastecimiento de combustible. El aire de refrigeración fluye a través de la abertura 25 en la pared del conducto de alimentación 15 en el lado de evacuación de la válvula de cierre 17, y sale por la tobera de quemador del correspondiente de los quemadores para carbón pulverizado 1, 2 y penetra en el espacio de hogar. Mediante este flujo de aire se impide, junto a la refrigeración del tubo primario 6 y de la tobera de quemador, un reflujo de gases de combustión calientes a los quemadores para carbón pulverizado 1, 2. La dirección de flujo del aire de refrigeración y de la mezcla de carbón pulverizado - aire está indicada por flechas en las fig. 3 y 5.

Claims (6)

1. Dispositivo de cierre en quemadores para carbón pulverizado (1, 2) de un hogar para carbón pulverizado, presentando cada quemador para carbón pulverizado (1, 2) un tubo primario (6) que guía una mezcla de carbón pulverizado - aire y que está unido con un conducto de alimentación (15) para alimentar la mezcla de carbón pulverizado - aire a los respectivos quemadores para carbón pulverizado (1, 2), y estando dispuesta una válvula de cierre (17) provista de una placa deslizante (18) en el conducto de alimentación (15) para el cierre del conducto de alimentación (15), caracterizado porque el conducto de alimentación (15), en el lado de evacuación de la válvula de cierre (17), está unido estrechamente con una cámara de aire (23) cargada con aire, porque en la zona de la cámara de aire (23) en la pared del conducto de alimentación (15) está emplazada una abertura (25) que puede cerrarse mediante una placa de cierre (26) y porque la placa de cierre (26) está dispuesta accionable de forma síncrona con la válvula de cierre (17), de forma que la abertura (25) se libera en la posición de cierre de la válvula de cierre (17) y se cierra en la posición de apertura de la válvula de cierre (17).

2. Dispositivo de cierre según la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara de aire (23) rodea estrechamente por todos los lados el conducto de alimentación (15) en el lado de evacuación de la válvula de cierre (17).

3. Dispositivo de cierre según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la presión estática del aire en la cámara de aire (23) se mantiene en un valor mayor que la presión de la mezcla de carbón pulverizado - aire en el conducto de alimentación (15).

4. Dispositivo de cierre según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la placa de cierre (26) está provista de un varillaje hecho de varias palancas (27, 28, 29, 33) y de una barra articulada (32), en el que engrana un resorte (31) cargado a tracción, que mantiene la placa de cierre (26) en la posición de cierre y que está acoplado de forma mecánica con la placa deslizante (18) de la válvula de cierre (17).

5. Dispositivo de cierre según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque una cremallera (35) está colocada en la placa deslizante (18) de la válvula de cierre (17), porque la cremallera (35) puede engranar, en el fin de trayecto de cierre de la válvula de cierre (17), con un piñón (34) montado de forma fija y que está unido con el varillaje a través de una palanca (33) unida de manera solidaria en rotación con el piñón (34).

6. Dispositivo de cierre según las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque en el lado posterior de la placa de cierre (26) está colocada de forma articulada una primera palanca (27) que está unida de forma solidaria en rotación con un árbol (30) alojado en la cámara de aire (23), porque el árbol (30) sobresale de la cámara de aire de forma estanca a ambos lados, porque fuera de la cámara de aire (23) están unidas una segunda y una tercera palanca (28, 29) con el árbol (30), porque en el extremo libre de la segunda palanca (28) engrana el resorte (31) y porque el extremo libre de la tercera palanca (29) está unida de forma articulada, a través de una barra articulada (32), con la palanca (33) unida de forma solidaria en rotación sobre el piñón (34).