ES2328906T3 - Caldera de lecho fluidizado circulante. - Google Patents
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Abstract
Una caldera de lecho fluidizado circulante constituida por: un horno (2) que quema un combustible que está fluidizado junto con un material de lecho, un colector ciclónico (3) de polvo en el que se introduce gas de combustión generado por una combustión en el horno y que está dispuesto para atrapar partículas; una caja estanca (41) en la que se introducen las partículas atrapadas por el colector ciclónico (3) de polvo, y un intercambiador (5) de calor externo que está dispuesto en la caja estanca (4); un bucle (13) de separación que separa los componentes corrosivos de dichas partículas, de forma que no se introduzcan los componentes corrosivos en dicho intercambiador (5) de calor externo en dicha caja estanca (4), comprendiendo dicho bucle (13) de separación un recorrido (14) de conducto que tiene una entrada a través de la que dichos componentes corrosivos, que se originan en la combustión de dichas partículas, y el aire son transportados a dicho horno (2), un conducto (12) que conecta una porción superior del intercambiador (5) de calor externo con el horno (2) y a través del cual se hacen regresar las partículas y el aire a dicho horno (2), en la que dicha caja estanca (4) está dividida en una pluralidad de compartimentos, uno de los cuales está ubicado lo más corriente abajo posible y contiene dicho intercambiador (5) de calor externo, e incluye, corriente arriba de dichos compartimentos lo más corriente abajo, al menos dos compartimentos, recibiendo el compartimento más corriente arriba de los dos compartimentos las partículas del colector de polvo y un compartimento intermedio que está conectado a los compartimentos que contienen dicho intercambiador (5) de calor externo en una porción superior; caracterizada porque dicho compartimento intermedio está alineado debajo de la entrada al recorrido (14) del conducto del bucle (13) de separación; y en la que dicho recorrido (14) del conducto del bucle (13) de separación está conectado al horno (2) en una porción por encima de la porción del horno (2) en la que está conectado el conducto (12).
Description
Caldera de lecho fluidizado circulante.
La presente invención versa acerca de una
caldera de lecho fluidizado circulante para quemar desechos o
combustibles sólidos que contienen componentes corrosivos como el
cloro, por introducción de los desechos o los combustibles sólidos
juntos en un lecho fluidizado circulante en un horno.
La Fig. 5 muestra una construcción de una
caldera convencional de lecho fluidizado circulante. En general, la
caldera de lecho fluidizado circulante comprende un horno 2, un
colector ciclónico 3 de polvo al que fluyen gases de combustión
generados por la combustión en el horno 2 y que atrapa partículas
contenidas en los gases de combustión, una caja estanca 4 en la que
fluyen las partículas atrapadas por el colector ciclónico 3 de
polvo y un intercambiador 6 de calor externo que lleva a cabo un
intercambio de calor entre las partículas circulantes y los tubos en
el lecho en el intercambiador 6 de calor.
El horno 2 comprende una pared 2a del horno
enfriada por agua y está dispuesta una boquilla 7 de distribución
de aire que introduce aire fluidizante A en el horno 2 de forma que
se crea una condición fluidizante en el horno 2 en una parte
inferior del horno 2. El colector ciclónico 3 de polvo está
conectado a una parte superior del horno 2. Una parte superior del
colector ciclónico 3 de polvo está conectada con la zona 8 de
recuperación de calor en la que fluyen gases de combustión
generados por la combustión en el horno 2, y una parte inferior del
colector ciclónico 3 de polvo está conectada con la caja estanca 4 a
la que fluyen las partículas atrapadas.
En la zona 8 de recuperación de calor están
contenidos un recalentador y un economizador, etc.
Hay dispuesta una caja 10 de aire en una parte
inferior de la caja estanca 4, de forma que se aspira aire
fluidizante B a través de una placa 9 de distribución de aire. Las
partículas en la caja estanca 4 son introducidas en el
intercambiador 6 de calor externo y en el tubo 5 en el lecho bajo
condiciones fluidizantes.
En el horno de la caldera de lecho fluidizado
circulante explicada anteriormente, los materiales 11 de lecho que
comprenden ceniza, arena y piedra caliza, etc. están bajo suspensión
por la condición fluidizante.
La mayoría de las partículas arrastradas con los
gases de combustión escapan el horno 2 y son atrapadas por el
colector ciclónico 3 de polvo y son introducidas en la caja estanca
4. Las partículas introducidas de esta manera en la caja estanca 4
están aireadas por el aire fluidizante B e intercambian el calor con
los tubos 5 en el lecho del intercambiador 6 de calor externo de
forma que son enfriadas. Se hace que las partículas regresen a la
parte inferior del horno 2 por medio de un conducto 12 de forma que
circulen a través del horno 2.
En la anterior caldera convencional de lecho
fluidizado, tiende a producirse corrosión en el área de temperatura
elevada de los tubos 5 en el lecho debido al cloro contenido en las
partículas.
Esto es debido a que las partículas circulantes
contienen combustible sin quemar que contiene cloro y que se quema
en la caja estanca 4 junto con el aire fluidizante B. El combustible
sin quemar, quemado de esta manera en la caja estanca 4, genera
sales fundidas que contienen sulfato y se condensan de forma que se
adhieren a un área de temperatura elevada en el intercambiador 6 de
calor. Además, se produce una corrosión a temperatura elevada por
medio de un gas halógeno corrosivo, por ejemplo, gas de cloro, que
se genera durante la anterior combustión en el intercambiador 6 de
calor.
Los documentos WO 00/45091 y WO 97/46829 versan
acerca de un aparato para disminuir el ataque de componentes
perjudiciales de las suspensiones sólidas de partículas en las
superficies de transferencia de calor.
Se realizó la presente invención en vista de los
anteriores problemas y contribuye a la solución del problema de la
corrosión en los tubos en el lecho del intercambiador de calor
externo.
La presente invención proporciona una caldera de
lecho fluidizado circulante como se expone en la Reivindicación
1.
Conforme a la anterior caldera de lecho
fluidizado circulante, se quema el combustible fluidizado junto con
el material de lecho, y las partículas que son sopladas hacia arriba
con los gases de combustión generados por esta combustión son
atrapados en el colector ciclónico de polvo e introducidos en el
bucle de separación. El bucle de separación quema las partículas
sin quemar contenidas en las partículas combustibles por el aire
fluidizante, de forma que se separan los componentes corrosivos con
las partículas y se introduce el gas de salida de la caja estanca
en el horno a través de un conducto que está dispuesto por encima de
la caja estanca antes de ser introducido en el intercambiador de
calor externo; por lo tanto, es posible solucionar el problema de
la corrosión en el tubo metálico de temperatura elevada debido a las
sales fundidas. Debido a que las partículas sin quemar son quemadas
de esta manera por el bucle de separación, se minimiza la cantidad
de partículas sin quemar que fluyen dentro del intercambiador de
calor externo en el que está dispuesto el tubo en el lecho y se
extiende la vida útil del tubo en el lecho.
\newpage
Debido a que se evacua el gas de salida que
contiene componentes corrosivos fuera de la caja estanca y no se
introduce en el intercambiador de calor externo, se minimiza la
cantidad de gas corrosivo a la que está expuesto el tubo de
intercambio de forma que se evita la corrosión en los tubos en el
lecho y también se extiende la vida útil de los tubos en el
lecho.
Y el gas de salida generado en el bucle de
separación se descarga al horno, minimizando la cantidad de gas
corrosivo de forma que se evita la corrosión del tubo en el lecho y
también se extiende la vida útil del tubo en el lecho.
Debido a que el otro compartimento, que está
dispuesto corriente abajo del compartimento, está conectado con el
horno, se introducen en el horno los gases de combustión procesados
por el bucle de separación.
En la Reivindicación 2 se expone una
característica preferente.
La Fig. 1 es una vista esquemática de la primera
realización de la caldera de lecho fluidizado de la presente
invención.
La Fig. 2 es una vista esquemática de una
caldera de lecho fluidizado no conforme a la presente invención.
La Fig. 3 es una vista esquemática de la segunda
realización de la caldera de lecho fluidizado de la presente
invención.
La Fig. 4 es una vista esquemática de una
caldera de lecho fluidizado no conforme a la presente invención.
La Fig. 5 es una vista esquemática de una
caldera convencional de lecho fluidizado.
\vskip1.000000\baselineskip
Más adelante, se explicarán las realizaciones de
la presente invención haciendo referencia a las figuras. Sin
embargo, la invención no está limitada específicamente a las
mismas.
Se explicará la primera realización haciendo
referencia a la Fig. 1. La Fig. 1 muestra una vista esquemática de
la primera realización, y en la Fig. 1, los componentes que son
similares a los componentes de la caldera convencional de lecho
fluidizado en la Fig. 5 están indicados por medio de números que se
corresponden con los de la Fig. 5.
La caldera 1 de lecho fluidizado de la primera
realización comprende un horno 2, un colector ciclónico 3 de polvo
en un gas de combustión generado por una combustión en el horno 2 y
que atrapa partículas contenidas en el gas de combustión, un bucle
de separación en el que se introducen las partículas atrapadas por
el colector ciclónico 3 de polvo, y un intercambiador 6 de calor
externo que está integrado con el bucle de separación.
El horno 2 comprende la pared 2a del horno
enfriada con agua en una parte inferior de la cual hay dispuesta
una boquilla 7 de distribución de aire, que introduce aire
fluidizante A en el horno 2. El colector ciclónico 3 de polvo está
conectado con una parte superior del horno 2 y una parte superior
del colector ciclónico 3 de polvo está conectada con una zona 8 de
recuperación de calor en la que se genera el gas de combustión por
la combustión en el horno 2. Una parte inferior del colector
ciclónico 3 de polvo está conectada con un bucle 13 de separación
en el que se introducen las partículas atrapadas por el colector
ciclónico 3 de polvo. Hay dispuesta una parte de intercambio de
calor en la zona 8 de recuperación de calor.
Hay dispuesta una caja 10 de aire que sopla un
aire fluidizante B hacia arriba a través de una placa 9 de
distribución de aire en una parte inferior del intercambiador 6 de
calor externo y del bucle 13 de separación. El intercambiador 6 de
calor externo produce un estado fluidizado y lleva a cabo un
intercambio de calor entre las partículas y los tubos 5 en el
lecho.
Las características de la primera realización
son que la caldera de lecho fluidizado comprende el bucle 13 de
separación, en el que se introducen principalmente las partículas
atrapadas por el colector ciclónico 3 de polvo, y el intercambiador
6 de calor, en el que están dispuestos los tubos 5 en el lecho, las
partículas circulantes se queman de forma activa en el bucle 13 de
separación y el gas de salida generado por la anterior combustión
se introduce en el horno 2 a través de un conducto 14 para un gas
corrosivo. Las partículas tratadas por el bucle 13 de separación se
introducen en el intercambiador 6 de calor externo de forma que
intercambian el calor con los tubos 5 en el lecho y son devueltas a
la parte inferior del horno 2.
A continuación, se explicarán las prestaciones
de la primera realización.
Los combustibles suministrados por la boquilla 7
de distribución de aire son fluidizados junto con los materiales 11
de lecho como arena, ceniza y piedra caliza por medio del aire
fluidizante A que es suministrado por la boquilla de distribución
de aire y que se quema de forma que genera vapor para alimentar una
turbina de vapor para un generador, etc. (no mostrado en las
figuras).
Las partículas que son sopladas hacia arriba por
el gas de combustión generado por la combustión en el horno 2 son
atrapadas por el colector ciclónico 3 de polvo e introducidas en el
bucle 13 de separación. Las partículas introducidas de esta manera
en el bucle 13 de separación comienzan a fluir debido al aire
fluidizante que es suministrado por la caja 10 de aire.
Los combustibles no quemados contenidos en las
partículas se queman en el bucle 13 de separación y generan un gas
de salida que contiene sales fundidas y halógenos corrosivos, etc.
Se dirige el gas de salida a la parte superior del bucle 13 de
separación y se introduce en el horno 2 a través del conducto 14
para el gas de salida.
Se intercambia el calor de las partículas con el
tubo 5 en el lecho del intercambiador 6 de calor externo y son
devueltas a la parte inferior del horno 2 de forma que circulen.
Debido a que el combustible no quemado en las
partículas se quema de esta manera en el bucle 13 de separación y
que el combustible no quemado no fluye en el intercambiador 6 de
calor en el que están dispuestos los tubos 5 en el lecho, es
posible reducir la cantidad de gas de salida que contiene materiales
corrosivos y que se introduce en el intercambiador 6 de calor.
Debido a que se evacua el gas de salida generado
en el bucle 13 de separación en el horno 2 a través del conducto 14
para gas corrosivo, es posible evitar la corrosión de los tubos 5 en
el lecho al reducir la cantidad de gas de salida que fluye dentro
del intercambiador 6 de calor.
La Fig. 2 muestra una caldera adicional de lecho
fluidizado en la Fig. 2, en la que los componentes que son
similares a los componentes de la Fig. 1 están indicados por medio
de los mismos números que en la Fig. 1.
La construcción común de la caldera 1 de lecho
fluidizado de la disposición de la Fig. 2 es similar a la de la
primera realización de la Fig. 1. En esta realización, el
intercambiador 6 de calor está conectado a la caja estanca 4 en una
parte inferior para introducir así las partículas.
La Fig. 3 muestra una segunda realización de la
presente invención. En la Fig. 4, los componentes que son similares
a los componentes de la Fig. 1 están indicados por medio de los
mismos números que en la Fig. 1.
La construcción común de la caldera 1 de lecho
fluidizado de la segunda realización es similar a la de la primera
realización en la Fig. 1. El aspecto de la segunda realización es
que hay dispuesto un bucle estanco 15, a través del cual regresan
las partículas circulantes a la parte inferior del horno 2, en una
vía ramificada que se ramifica de la parte inferior del colector
ciclónico 3 de polvo.
La caldera 1 de lecho fluidizado de la segunda
realización puede controlar la temperatura del horno 2 durante la
combustión al ajustar la relación de la cantidad de partículas que
pasan a través del bucle estanco 15 y regresan al horno 2 con
respecto a otras partículas que recorren el intercambiador 6 de
calor externo y regresan al horno 2. Otras acciones de la caldera
de lecho fluidizado de la segunda realización son similares a las de
la primera realización.
La Fig. 4 muestra una caldera adicional de lecho
fluidizado. En la Fig. 4 los componentes que son similares a los
componentes de la Fig. 1 están indicados por medio de los mismos
números que en la Fig. 1.
La construcción común de la caldera 1 de lecho
fluidizado de la Fig. 4 es similar a la de la segunda realización
en la Fig. 3. En esta disposición, el intercambiador 6 de calor está
conectado con la caja estanca 4 en una parte inferior para
introducir las partículas.
La presente invención no está limitada a las
anteriores realizaciones, y son posibles variaciones de las mismas.
Por ejemplo, se puede disponer un bucle 13 de separación que consta
de múltiples compartimentos en una caja estanca 4, además de los
bucles 13 de separación de las anteriores realizaciones que constan
de un único compartimento.
Claims (2)
1. Una caldera de lecho fluidizado circulante
constituida por:
- un horno (2) que quema un combustible que está fluidizado junto con un material de lecho,
- un colector ciclónico (3) de polvo en el que se introduce gas de combustión generado por una combustión en el horno y que está dispuesto para atrapar partículas;
- una caja estanca (41) en la que se introducen las partículas atrapadas por el colector ciclónico (3) de polvo, y
- un intercambiador (5) de calor externo que está dispuesto en la caja estanca (4);
- un bucle (13) de separación que separa los componentes corrosivos de dichas partículas, de forma que no se introduzcan los componentes corrosivos en dicho intercambiador (5) de calor externo en dicha caja estanca (4), comprendiendo dicho bucle (13) de separación un recorrido (14) de conducto que tiene una entrada a través de la que dichos componentes corrosivos, que se originan en la combustión de dichas partículas, y el aire son transportados a dicho horno (2),
- un conducto (12) que conecta una porción superior del intercambiador (5) de calor externo con el horno (2) y a través del cual se hacen regresar las partículas y el aire a dicho horno (2),
- en la que dicha caja estanca (4) está dividida en una pluralidad de compartimentos, uno de los cuales está ubicado lo más corriente abajo posible y contiene dicho intercambiador (5) de calor externo, e incluye, corriente arriba de dichos compartimentos lo más corriente abajo, al menos dos compartimentos, recibiendo el compartimento más corriente arriba de los dos compartimentos las partículas del colector de polvo y un compartimento intermedio que está conectado a los compartimentos que contienen dicho intercambiador (5) de calor externo en una porción superior;
- caracterizada porque dicho compartimento intermedio está alineado
- debajo de la entrada al recorrido (14) del conducto del bucle (13) de separación; y
- en la que dicho recorrido (14) del conducto del bucle (13) de separación está conectado al horno (2) en una porción por encima de la porción del horno (2) en la que está conectado el conducto (12).
2. Una caldera de lecho fluidizado circulante
conforme a la reivindicación 1, en la que dicho bucle de separación
está dispuesto parcialmente en una parte inferior de dicho colector
ciclónico de polvo.
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