ES2343815T3 - Caldera de recuperacion. - Google Patents
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Abstract
Una caldera de recuperación, en la que se introducen licor residual que se quemará y aire de combustión, comprendiendo la disposición recalentadores (4a-4d) en la parte superior de la caldera de recuperación para recuperar calor, caracterizada porque en la caldera de recuperación por debajo de los recalentadores (4a-4d) en la parte superior de la caldera de recuperación en lugar de tubos de rejilla hay un recalentador sustancialmente horizontal (20), que está formado por elementos de recalentador formados por tubos de recalentador sustancialmente horizontales que se solapan verticalmente entre sí y por elementos de recalentador transversalmente paralelos en la caldera de recuperación, de modo que sustancialmente todos los gases de combustión creados en el horno de la caldera de recuperación fluyen a través del recalentador (20) formado por los elementos de recalentador sustancialmente horizontales y que el recalentador horizontal (20) está dispuesto para funcionar como recalentador primario de la caldera de recuperación.
Description
Caldera de recuperación.
La invención se refiere a una caldera de
recuperación, en la que se introducen licor residual que se quemará
y aire de combustión, comprendiendo la caldera de recuperación
recalentadores en la parte superior de la caldera de recuperación
para recuperar calor.
En una caldera de recuperación de una fábrica de
pulpa, el licor negro formado durante la fabricación de pulpa se
quema de modo que, por un lado, se recupera energía térmica y, por
otro lado, se recuperan productos químicos, que pueden devolverse
al proceso que tiene lugar en la fábrica de pulpa. El calor se
genera en el horno durante la combustión y se recupera utilizando
paredes y otras superficies de transferencia térmica. Las
superficies de transferencia térmica están conectadas conjuntamente
de diferentes maneras, de modo que tanto la caldera de recuperación
como un conducto para los gases de combustión colocado a
continuación están provistos de diferentes superficies de
transferencia térmica, tales como calderines y economizadores, para
permitir que el agua fría se caliente y que además se evapore y
finalmente el vapor saturado se calienta en los recalentadores de
tal manera que el vapor a alta presión se recalienta para
satisfacer las necesidades de la fábrica de pulpa y para producir
electricidad.
En las calderas de recuperación modernas, los
recalentadores están situados por encima de un llamado "saliente
en forma de pico" en la parte más superior de la caldera de
recuperación en un espacio, a través del cual fluyen los gases de
combustión desde la caldera de recuperación al conducto para los
gases de combustión. Los recalentadores típicos son elementos
suspendidos de sus partes superiores que comprenden tubos
verticales, en relación con los que fluyen los gases de combustión
principalmente de forma transversal (véase por ejemplo el documento
US-A-3 169 512).
Como punto de partida teórico, es preferible que
los recalentadores más calientes, es decir los últimos
recalentadores en la dirección del flujo de vapor, se colocaran en
los gases de combustión más calientes posible. Esto no siempre es
posible, por ejemplo debido a la corrosión. Sin embargo, la
capacidad de recuperación de calor de las modernas calderas de
recuperación debe mejorar respecto a la actual y, al mismo tiempo,
hay que tener en cuenta cuestiones como la corrosión.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar dicha caldera de recuperación, en la que la capacidad
de recuperación de calor de la caldera de recuperación y
especialmente la potencia de los recalentadores están mejoradas,
manteniendo sin embargo las propiedades de resistencia a la
corrosión sustancialmente iguales. La caldera de recuperación de
acuerdo con la invención se caracteriza porque en la caldera de
recuperación por debajo de los recalentadores, en la parte superior
de la caldera de recuperación en lugar de tubos de rejilla hay un
recalentador sustancialmente horizontal, que está formado por
elementos de recalentador formados por tubos de recalentador
sustancialmente horizontales que se solapan verticalmente entre sí y
por elementos de recalentador transversalmente paralelos en la
caldera de recuperación, de modo que sustancialmente todos los
gases de combustión creados en el horno de la caldera de
recuperación fluyen a través del recalentador formado por los
elementos de recalentador sustancialmente horizontales y que el
recalentador horizontal está dispuesto para funcionar como un
recalentador primario de la caldera de recuperación.
Es una idea esencial de la invención que, en
lugar de los tubos de rejilla usados anteriormente que contenían
una mezcla agua-vapor saturada y que se mueve a
través de la caldera de recuperación en el saliente en forma de
pico de la caldera de recuperación, se monten recalentadores que
contienen vapor para calentar el vapor y para enfriar los gases de
combustión.
De acuerdo con una realización de la invención,
el recalentador formado por los elementos de recalentador funciona
como lo que se conoce como un recalentador primario, con lo que
algunas de las ventajas de los tubos de rejilla se mantienen, tales
como por ejemplo el hecho de que la temperatura del vapor en los
tubos está próxima a la temperatura del vapor saturado.
Una ventaja de la invención es que, de esta
manera, la superficie de transferencia térmica de los recalentadores
aumenta sin tener que agrandar la llamada región del recalentador
en la parte más superior de la caldera. La invención permite
alcanzar, más fácilmente que las soluciones conocidas actualmente,
los altos valores de temperatura y presión del vapor.
En los dibujos adjuntos se explican con más
detalle realizaciones de la invención, en los que
La figura 1 muestra esquemáticamente una vista
lateral vertical en sección transversal de una caldera de
recuperación de la técnica anterior
La figura 2 muestra esquemáticamente una vista
lateral vertical en sección transversal de una caldera de
recuperación que incluye una disposición de acuerdo con la
invención.
Las figuras 1 y 2 muestran esquemáticamente una
vista lateral vertical en sección transversal de una caldera de
recuperación. En ambas figuras se usan los mismos números para
componentes correspondientes y no se especificarán por separado más
adelante, si esto no es necesario para entender la solución en
cuestión.
La caldera de recuperación comprende paredes 1,
que están formadas por tubos soldados de manera conocida per
se. Un horno 2 queda dentro de las paredes, y la parte superior
del horno está provista de un saliente en forma de pico 3 para
guiar de forma apropiada a los flujos de gases de combustión. Los
recalentadores 4a-4d formados por tubos se sitúan
por encima del saliente en forma de pico 3 en la parte superior de
la caldera de recuperación. Los recalentadores
4a-4d son elementos formados por varios tubos
verticales situados de forma paralela. Varios de dichos elementos
se sitúan en paralelo en la dirección transversal de la caldera de
recuperación. El vapor fluye por los recalentadores
4a-4d y se calienta cuando los gases de combustión
calientes calientan los tubos desde el exterior. Actualmente, se
sitúan típicamente tubos de rejilla 5 por debajo de los
recalentadores 4a-4d en el saliente en forma de pico
3. Los tubos de rejilla están situados relativamente alejados entre
sí en el sistema de tubos de rejilla 5 y en su interior circula agua
saturada que se evapora parcialmente debido al impacto de los gases
de combustión que fluyen más allá de los tubos de rejilla. De forma
correspondiente, esto hace que la temperatura de los gases de
combustión caiga antes de que alcancen los recalentadores. Además,
los tubos de rejilla protegen a los recalentadores
4a-4d de una radiación directa del horno.
Lo que también se incluye en el sistema de agua
y vapor de una caldera de recuperación es lo que se conoce como un
cilindro 6 provisto tanto de agua como de vapor. Desde el cilindro 6
agua y, de forma correspondiente, vapor son conducidos a lo largo
de diferentes sistemas de tubos hasta los tubos que forman las
paredes de la caldera y a las diferentes superficies de
transferencia térmica para calentar el agua y para recalentar el
vapor.
El vapor saturado fluye desde el cilindro 6 a
través de un sistema de tubos de vapor saturado 7 hasta una primera
fase de recalentador, es decir un llamado recalentador primario. En
algunos casos el número de cilindros 6 puede ser de más de uno.
Tubos descendentes 8 conducen lejos del cilindro 6 hasta tuberías de
circulación inferiores 9 en la parte inferior de la caldera de
recuperación. Se sabe que las paredes 1, los recalentadores
4a-4d y los tubos de rejilla 5 de la caldera de
recuperación son superficies de transferencia térmica. Estas
superficies de transferencia térmica están provistas de tubos
situados alejados entre sí o que están soldados para formar paredes
cerradas, tales como las paredes 1 de la caldera. El agua o el vapor
fluye por el interior de las superficies de transferencia térmica
que se calienta debido al impacto de la combustión que tiene lugar
fuera de las superficies de transferencia térmica o al impacto de
los gases calientes.
Después de la región del recalentador de la
caldera de recuperación se proporciona un conducto para los gases
de combustión 10, que típicamente comprende superficies de
transferencia térmica formadas por elementos formados por tubos
paralelos suspendidos típicamente de sus extremos superiores, que
típicamente se denominan como lo que se conoce como calderines o
economizadores 11a-11c. Los gases de combustión que
llegan desde la parte superior de la caldera de recuperación fluyen
al calderín 11a de arriba hacia abajo, desde la parte inferior del
mismo continúan hacia la parte del conducto siguiente 10b, a través
de la cual los gases de combustión fluyen hacia arriba hasta la
parte del conducto 10c y hasta el economizador 11b situado en su
interior y desde allí hacia abajo. A través de la parte del
conducto 10d, los gases de combustión suben de nuevo hacia arriba
hasta la siguiente parte del conducto 10e y hasta el economizador
11c colocado en su interior, a través del cual el gas fluye hacia
abajo. El número y emplazamiento de los calderines y los
economizadores puede variar dependiendo de la implementación y
fabricación de la caldera de recuperación. Los economizadores
permiten precalentar el agua que se introducirá en la caldera de
recuperación con gases de combustión ya bastante enfriados, para
mejorar la capacidad de recuperación de calor de la caldera de
recuperación en su totalidad. El agua necesaria para sustituir al
agua descargada como vapor desde la caldera de recuperación se
introduce típicamente en el flujo de gases de combustión hacia el
extremo inferior del último economizador a lo largo de un canal 12
y el agua fluye hacia arriba a lo largo del economizador en sentido
contrario al flujo de gases de combustión. Los economizadores 11b y
11c están, a su vez, conectados en serie de modo que el agua
parcialmente calentada fluye desde el extremo superior del
economizador 11b hasta el extremo inferior del economizador 11b y de
nuevo en el interior del economizador 11b hacia arriba. El agua
parcialmente calentada es guiada desde el extremo superior del
economizador 11b hasta el cilindro 6 a lo largo de un canal 13.
La estructura y uso de dichos calderines y
economizadores 11a-11c y su emplazamiento en el
conducto para los gases de combustión 10 así como los sistemas de
tubos asociados con ellos se conocen generalmente per se y
son obvios para los expertos en la materia y, por lo tanto, no es
necesaria ninguna descripción detallada de los mismos en este
documento. Los tubos de rejilla 5 forman típicamente parte del
calderín 11a en la primera parte del conducto, con lo que algunos
de los tubos en el calderín 11a están doblados y son guiados para
desplazarse a través del horno de la caldera de recuperación en el
saliente en forma de pico 3. El agua calentada es conducida desde
el cilindro 6 y continúa a lo largo de los sistemas de tubos 14 y 15
hasta los tubos de rejilla 5 y al extremo inferior del calderín
11a. Obviamente los tubos 14 no pasan a través del horno sino por
fuera de la caldera de recuperación. Desde el extremo superior del
calderín 11a, la mezcla de vapor saturado y agua fluye a lo largo
de un sistema de tubos 16 hasta el cilindro 6.
El vapor saturado fluye, de este modo, desde el
cilindro 6 a lo largo del sistema de tubos 7 hasta un primer
recalentador 4a, es decir un recalentador primario. Desde aquí el
vapor saturado continúa fluyendo hasta un segundo recalentador 4b,
y continúa hasta un tercer recalentador 4c, que está situado el
primero en la dirección del flujo de los gases de combustión, y
desde allí continúa hasta un recalentador final 4d situado entre el
segundo y el tercer recalentadores, desde allí fluye a lo largo de
un canal de vapor 17 hacia fuera, para ser usado en un punto
apropiado del proceso.
Las paredes 1 de la caldera de recuperación
están provistas de toberas 18, a través de las cuales el licor
residual formado durante el proceso en la fábrica de pulpa,
típicamente licor negro, se introduce en la caldera de recuperación
para su combustión. Las paredes de la caldera de recuperación
también están provistas de toberas de aire 19 para introducir el
aire necesario para la combustión en la caldera de recuperación. El
aire puede introducirse de diferentes maneras conocidas per
se para diferentes partes de la caldera de recuperación. Las
diferentes conexiones de tubos, circulación de agua y vapor en los
sistemas de tubos y sobre las superficies de transferencia térmica
así como el residuo introducido y el aire introducido se conocen
generalmente per se y son soluciones obvias para los
expertos en la materia y, por lo tanto, no es necesaria una
descripción detallada de los mismos en este documento.
La figura 2 muestra una vista lateral vertical
de una caldera de recuperación en sección transversal, en la que se
emplea la solución de la invención. A diferencia de la
implementación que se muestra en la figura 1, los tubos del
calderín 11a situado en la primera parte del conducto 10a ya no
están doblados en el interior del horno de la caldera de
recuperación, en su lugar continúan como tales rectos hacia abajo de
modo que la forma y sección transversal del calderín 11a situado en
la primera parte del conducto es preferentemente uniforme, como
para la longitud total del mismo. Los tubos de rejilla se sustituyen
por un recalentador 20 formado por elementos de recalentador
paralelos en la dirección transversal de la caldera de recuperación,
formados por tubos horizontales que se solapan entre sí en
dirección vertical.
El recalentador 20 está formado por elementos de
recalentador y apoyado en ambos de sus extremos sobre la estructura
de la caldera de recuperación, es decir por ejemplo sobre la pared
delantera y de forma correspondiente sobre el saliente en forma de
pico 3 de manera conocida per se. El recalentador 20 puede
colocarse de forma algo oblicua con respecto a la dirección
horizontal pero es sustancialmente horizontal. El recalentador 20
puede funcionar de forma apropiada en la dirección del flujo de
vapor como primer recalentador, lo que se conoce como el
recalentador primario, en el que el vapor saturado guiado hacia el
cilindro en la primera fase se recalienta, o se calienta. Para este
fin, el tubo 7 que conduce vapor saturado está conectado, por
ejemplo, a un extremo del recalentador 20 y el vapor fluye hacia
fuera recalentado desde el extremo opuesto del recalentador 20 a
través del sistema de tubos 21 hasta el recalentador 4a, desde donde
el vapor fluye como se ha mostrado anteriormente en la figura 1
hacia delante y es descargado desde los recalentadores a través del
sistema de tubos 17.
La baja temperatura del vapor hace que el vapor
esté en estado saturado o próximo a éste. Además, como resultado de
la baja temperatura, la corrosión de los tubos del recalentador
permanece relativamente baja. Además, la baja temperatura hace que
los gases de combustión se enfríen apropiadamente antes de que
lleguen a los recalentadores 4a-4d situados en el
extremo superior de la caldera de recuperación, reduciendo de este
modo su riesgo de corrosión. Además, el recalentador 20 protege a
los recalentadores 4a-4d de la radiación directa del
horno.
El número de elementos incluidos en el
recalentador 20 puede variar dependiendo del caso, de diferentes
maneras, pero el número de los mismos debe ser tal que sean capaces
de proporcionar el suficiente calentamiento de vapor y
refrigeración de gases de combustión para los recalentadores
4a-4d en la parte superior. Puesto que el vapor
puede recalentarse durante más fases que antes y en una región de
superficie de transferencia térmica de los recalentadores que es
mayor que antes, es más fácil proporcionar vapor a una temperatura
deseada y aumentar la eficacia global de la caldera de
recuperación.
Los elementos de recalentador que forman el
recalentador 20 también pueden estar situados en la dirección de la
pared delantera entre la pared delantera y el saliente en forma de
pico, con lo que deben estar soportados o fijados de forma
correspondiente desde sus extremos en el lado de las paredes
laterales. La conexión del recalentador por medio de tubos a otro
sistema de agua y vapor es trivial como tal y una solución obvia
para los expertos en la materia y, por lo tanto, no es necesario
explicarla con más detalle en este documento.
La invención se ha explicado anteriormente en la
descripción y en los dibujos solamente a modo de ejemplo, pero no
está restringida en modo alguno a esto. Lo esencial es un
recalentador formado por elementos apoyados desde ambos extremos
del mismo sobre la caldera de recuperación y sustancialmente
horizontales, formados por tubos sustancialmente horizontales por
debajo de los recalentadores normales para recalentar el vapor.
Claims (3)
1. Una caldera de recuperación, en la que se
introducen licor residual que se quemará y aire de combustión,
comprendiendo la disposición recalentadores (4a-4d)
en la parte superior de la caldera de recuperación para recuperar
calor, caracterizada porque en la caldera de recuperación por
debajo de los recalentadores (4a-4d) en la parte
superior de la caldera de recuperación en lugar de tubos de rejilla
hay un recalentador sustancialmente horizontal (20), que está
formado por elementos de recalentador formados por tubos de
recalentador sustancialmente horizontales que se solapan
verticalmente entre sí y por elementos de recalentador
transversalmente paralelos en la caldera de recuperación, de modo
que sustancialmente todos los gases de combustión creados en el
horno de la caldera de recuperación fluyen a través del
recalentador (20) formado por los elementos de recalentador
sustancialmente horizontales y que el recalentador horizontal (20)
está dispuesto para funcionar como recalentador primario de la
caldera de recuperación.
2. Una caldera de recuperación de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque los elementos de
recalentador del recalentador (20) están montados entre un saliente
en forma de pico (3) del horno y la pared delantera
transversalmente con respecto a la pared delantera y apoyados desde
los dos extremos de los mismos sobre el lado del saliente en forma
de pico (3) y, de forma correspondiente, sobre el lado de la pared
delantera.
3. Una caldera de recuperación de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque los elementos de
recalentador del recalentador (20) están montados entre el saliente
en forma de pico (3) y la pared delantera en la dirección de la
pared delantera, y apoyados desde los dos extremos de los mismos
sobre el lado de las paredes laterales.
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