ES2564792T3 - Enfriador de cenizas de lecho fluidizado integrado - Google Patents

Enfriador de cenizas de lecho fluidizado integrado Download PDF

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ES2564792T3 ES07251631.3T ES07251631T ES2564792T3 ES 2564792 T3 ES2564792 T3 ES 2564792T3 ES 07251631 T ES07251631 T ES 07251631T ES 2564792 T3 ES2564792 T3 ES 2564792T3
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Mikhail Maryamchik
Michael J. Szmania
David E. James
David J. Walker
Donald L. Wietzke
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Abstract

Un enfriador de cenizas (100) de lecho fluidizado para enfriar sólidos de cenizas de fondo de un horno (110) de lecho fluidizado, que comprende: al menos dos secciones (220) de lecho fluidizado situadas en serie a lo largo de una trayectoria de flujo de sólidos, conteniendo cada sección contiene medios de fluidización (180); la primera sección a lo largo de la trayectoria de flujo de sólidos que comprende una abertura (150) para recibir la ceniza del horno de lecho fluidizado desde fuera del enfriador de cenizas (100), la primera sección que se separada de una sección siguiente del enfriador de cenizas (100) por un umbral (T); caracterizado por que la primera sección contiene medios termopares para medir una temperatura del lecho T1 en la proximidad de los medios de fluidización (180), y también medios termopares para medir una temperatura T2 en una elevación mayor, que está por encima de los medios termopares para medir la temperatura del lecho T1, dentro del lecho fluidizado (200), y medios para eliminar (225) de material de lecho de gran tamaño de la primera sección, cuando una diferencia de temperatura, T2 - T1, entre la temperatura del material de lecho estancado, T1, y la temperatura del material de lecho fluidizado anterior, T2, siendo la diferencia de temperatura indicativa de una acumulación de material de lecho en una parte inferior de la primera sección, se detecta por los medios termopares.

Description

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DESCRIPCION
Enfriador de cenizas de lecho fluidizado integrado Campo de la invencion
La presente invencion se refiere, en general, a enfriadores de cenizas de lecho fluidizado y, mas particularmente, a un enfriador de cenizas de lecho fluidizado integrado que facilita la elimination de cenizas mientras minimiza la posibilidad una obstruction por cenizas durante la operation.
Antecedentes de la invencion
Los enfriadores de cenizas de fondo de lecho fluidizado se utilizan ampliamente en la tecnologla de combustion de lecho fluidizado. La ceniza de fondo retirada de las camaras de combustion de lecho fluidizado contiene una cantidad significativa de calor. La eliminacion del calor en la ceniza de fondo reduce la temperatura de la ceniza, lo que facilita la manipulation y eliminacion de la misma. La recuperation del calor en la ceniza de fondo es tambien deseable con el fin de mejorar el rendimiento termico global de la planta de combustion de lecho fluidizado. La fluidization de la ceniza en el enfriador de cenizas aumenta drasticamente la transferencia de calor entre la ceniza y el medio de refrigeration, lo que permite reducir el tamano del enfriador de cenizas.
Enfriadores de cenizas de fondo de lecho fluidizado de la tecnica anterior existente, convencionales para una caldera de lecho fluidizado de circulation (CFB) se muestran en las Figuras 1, 2, 3 y 4. Las Figuras 1 y 2 ilustran un enfriador de cenizas de fondo de lecho fluidizado convencional 10 que se proporciona dentro de una caja o recinto revestido con material refractario y soportado fuera del acero estructural de la caldera. En ciertas circunstancias, y como se ilustra en las Figuras 3 y 4, se proporciona el enfriador de cenizas 10 dentro de un recito refrigerado por fluido (normalmente agua y/o vapor refrigerado) formado de paneles de pared tubulares de membrana. En ambos tipos de disenos del enfriador de cenizas de lecho fluidizado 10, el enfriador de cenizas de lecho fluidizado 10 es todavla una estructura separada del horno de CFB 20, y soportado por separado fuera del acero estructural de la caldera. Como se muestra en Figuras 1 - 4, la ceniza para el enfriamiento se transfiere desde el horno de CFB 20 hasta el enfriador de cenizas de lecho fluidizado 10 a traves de un conducto asistido por aire 30 conectado entre el horno de CFB 20 y una parte inferior del enfriador de cenizas 10. La ceniza se fluidifica dentro del enfriador de cenizas 10, normalmente con aire de fluidizacion suministrado a traves de la parte inferior del recinto que rodea el enfriador de cenizas 10, ya sea revestido con material refractario o refrigerado por agua. El enfriamiento de la ceniza dentro del enfriador de cenizas 10 tiene lugar a traves del intercambio de calor entre el aire (relativamente) frlo proporcionado para la fluidizacion y la ceniza caliente. El aire calentado se transporta despues de nuevo al horno de CFB 20 a traves de un conducto 40 conectado a una parte superior del enfriador de cenizas 10. La ceniza enfriada se descarga a traves de un drenaje (no mostrado) en la parte inferior del enfriador de cenizas 10. El enfriador de cenizas 10 puede incluir una superficie de absorcion de calor, bancos de tubos normalmente refrigerados por agua 50, colocados dentro del lecho de ceniza fluidizado establecido en el enfriador de cenizas 10. En tal caso, la mayor parte del calor de la ceniza de fondo caliente transferida del horno de CFB 20 al enfriador de cenizas 10 serla absorbido por el agua de refrigeracion que circula a traves de los bancos de tubos refrigerados por agua 50 con el aire suministrado en el enfriador de cenizas 10 desempenando principalmente la funcion de agente de fluidizacion.
Si bien los enfriadores de cenizas existentes proporcionan el enfriamiento de ceniza necesaria y mejoran la eficacia de la caldera mediante el retorno del calor absorbido de la ceniza de vuelta al sistema de caldera, los enfriadores de cenizas existentes presentan diversos inconvenientes, incluyendo: una estructura de soporte complicada, la necesidad de juntas de dilatation de altas temperaturas para dar cabida a las diferencias de dilatation termica entre el enfriador de cenizas y el horno, y la complejidad de transferencia de solidos del horno al enfriador de cenizas.
El documento GB 2148734A se refiere a un lecho fluidizado dividido.
El documento WO 97/27903 A1 se refiere a un aparato y metodo para el tratamiento de solidos.
Sumario de la invencion
Los aspectos de la invencion se definen en las reivindicaciones adjuntas.
Las realizaciones ejemplares de la presente divulgation pueden superar inconvenientes tales como los descritos anteriormente, y pueden proporcionar otras ventajas, mientras permiten, al mismo tiempo, reducciones en el tamano, el peso y el coste del enfriador de cenizas.
Por consiguiente, un aspecto de la presente divulgacion se refiere a un enfriador de cenizas de lecho fluidizado para el enfriamiento de solidos de cenizas de fondo en un horno de lecho fluidizado, que comprende: al menos dos secciones de lecho fluidizado situadas en serie a lo largo de una trayectoria de flujo de solidos, conteniendo cada section medios de fluidizacion; comprendiendo la primera section a lo largo de la trayectoria de flujo de solidos una abertura para recibir la ceniza del horno de lecho fluidizado desde fuera del enfriador de cenizas, estando la primera seccion separada de una seccion siguiente del enfriador de cenizas por un umbral; caracterizado porque la primera seccion contiene medios termopares para medir una temperatura del lecho T1 en la proximidad de los medios de
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fluidizacion, y tambien medios termopares para medir una temperatura T2 en una elevacion mayor, que esta por encima de los medios termopares para medir la temperatura del lecho T1, dentro del lecho fluidizado, y medios para eliminar de material de lecho de gran tamano de la primera seccion, cuando una diferencia de temperatura, T2 -T1, entre la temperatura del material de lecho estancado, T1, y la temperatura del material de lecho fluidizado anterior, T2, siendo la diferencia de temperatura indicativa de una acumulacion de material de lecho en una parte inferior de la primera seccion, se detecta por los medios termopares.
Otro aspecto de la divulgacion se refiere a la combinacion de un horno de lecho fluidizado que tiene paredes de recinto y un enfriador de cenizas de lecho fluidizado para el enfriamiento de solidos de cenizas de fondo del horno de lecho fluidizado, el horno de lecho fluidizado y el enfriador de cenizas comparten una pared comun entre si. En esta combinacion, el enfriador de cenizas de lecho fluidizado comprende al menos dos secciones de lecho fluidizado situadas en serie a lo largo de una trayectoria de flujo de solidos, conteniendo cada seccion medios de fluidizacion. La primera seccion a lo largo la trayectoria de solidos se separa de la seccion siguiente por un umbral, conteniendo la primera seccion medios para medir la temperatura de los solidos en la proximidad de los medios de fluidizacion y a una mayor elevacion dentro del lecho fluidizado. Se proporcionan medios para la eliminacion del material de lecho de gran tamano de la primera seccion.
Sin embargo, otro aspecto de la divulgacion es proporcionar un enfriador de cenizas de lecho fluidizado integrado que sea simple en diseno, robusto en construccion y economico de fabricar.
Las diversas caracterlsticas de novedad que caracterizan la invencion se senalan particularidad en las reivindicaciones anexas y que forman parte de esta divulgacion. Para una mejor comprension de la presente invencion, y de las ventajas de operativas conseguidas con su uso, se hace referencia a los dibujos adjuntos y a la materia descriptiva, que forman parte de esta divulgacion, en la que se ilustra una realizacion.
Breve descripcion de los dibujos
En los dibujos adjuntos, que forman parte de esta memoria descriptiva, y en los que los numeros de referencia mostrados en los dibujos designan partes iguales o correspondientes a lo largo de los mismos:
La Figura 1 es una vista lateral esquematica, en seccion de un enfriador de cenizas de lecho fluidizado conocido que tiene un recinto de paredes revestido con material refractario;
La Figura 2 es una vista frontal del enfriador de cenizas de lecho fluidizado de la Figura 1, observado en la direction de las flechas 2 - 2 de la Figura 1;
La Figura 3 es una vista lateral en seccion esquematica de otro enfriador de cenizas de lecho fluidizado conocido que tiene un recinto de paredes de membrana de refrigerado por fluido;
La Figura 4 es una vista frontal del enfriador de cenizas de lecho fluidizado de la Figura 3, observado en la direccion de las flechas 4 - 4 de la Figura 3;
La Figura 5 es una vista esquematica en seccion lateral del enfriador de cenizas de lecho fluidizado integrado de acuerdo con la presente invencion, que se encuentra adyacente a un recinto de horno de CFB;
La Figura 6 es una vista lateral en seccion del enfriador de cenizas de lecho fluidizado integrado de acuerdo con la presente invencion, observado en la direccion de las flechas 6 - 6 de la Figura 7;
La Figura 7 es una vista en planta en seccion transversal del enfriador de cenizas de lecho fluidizado integrado de la Figura 6, observado en la direccion de las flechas 7 - 7 de la Figura 6;
La Figura 8 es una vista ampliada de la portion encerrada en clrculo designada con el numero 8 en la Figura 6 e ilustra una union superior del enfriador de cenizas de lecho fluidizado integrado de la Figura 6 con una pared frontal del recinto del horno de CFB;
La Figura 9 es una vista lateral en seccion en primer plano de una variante de la primera realizacion del enfriador de cenizas de lecho fluidizado integrado de la Figura 6, en la que al menos algunos de los bancos de tubos sumergidos dentro del lecho fluidizado contenido dentro del enfriador de cenizas de lecho fluidizado integrado se incorporan en los circuitos de circulation de la caldera CFB; y
La Figura 10 es una vista lateral en seccion de una segunda disposition de un enfriador de cenizas de lecho fluidizado integrado.
Descripcion detallada
Haciendo referencia a los dibujos, en general, en los que los mismos numeros de referencia designan elementos iguales o funcionalmente similares en todos los diversos dibujos, y a las Figuras 5 - 9, en particular, se ilustra una primera realizacion de un enfriador de cenizas de lecho fluidizado integrado, designado en general con el numero de referencia 100.
Como se ilustra en las Figuras 5 y 6, el enfriador de cenizas 100 de lecho fluidizado integrado se proporciona como una parte integral de un horno de lecho fluidizado de circulacion (CFB) 110 que tiene paredes 120 del horno. Como se muestra en la Figura 6, el enfriador de cenizas 100 se puede formar de paneles de pared tubulares de membrana 130 uno de los que es una parte de una de las paredes 120 del horno. Si bien lo mas probable es que tal construccion de pared de membrana se emplee tanto para el horno 110 de lecho fluidizado como para el enfriador
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de cenizas 100 de lecho fluidizado, es posible que una construccion de paredes de recinto no refrigerada se pueda emplear tanto para el enfriador de cenizas 100 como para el horno 110 de lecho fluidizado. Los principios de la presente invention son aplicables tambien a tales construcciones.
En una realization, todas las paredes 120 del horno y los paneles de pared tubulares de membrana 130 se incluyen en los circuitos de circulation del horno 110. Existen al menos dos aberturas en la pared 120 del horno que es una pared comun compartida con el enfriador de cenizas 100. Una abertura de entrada inferior 150 proporciona medios para transportar o transferir la ceniza caliente del horno de CFB 110 al enfriador de cenizas 100. Una abertura de salida superior 160 proporciona medios para el transporte de aire caliente (u otro medio de refrigeration y fluidization) desde el enfriador de cenizas 100 de vuelta al horno de CFB 110. El agente de fluidization se suministra al enfriador de cenizas 100 desde una caja de viento 170 a traves de medios de fluidizacion tales como campanas burbujeadoras 180. Las campanas burbujeadoras 180 proporcionan el medio para fluidificar los solidos y la "position" de los medios de fluidizacion se establece esencialmente por la ubicacion de los orificios de salida en las campanas burbujeadoras que suministran el agente de fluidizacion en el lecho de solidos.
De acuerdo con la presente realizacion, un medio de refrigeracion se hace circular a traves de las paredes 120 del recinto del horno 110 de lecho fluidizado y del enfriador de cenizas 100 de lecho fluidizado. El flujo del medio de refrigeracion a traves de la pared comun es predominantemente un flujo ascendente y, en una realizacion, el flujo de medio de refrigeracion a traves las paredes 130 del recinto restantes del enfriador 100 de lecho fluidizado es predominantemente un flujo descendente. Ventajosamente, el medio de refrigeracion es al menos uno de agua y una mezcla de agua y vapor. Como se ha descrito anteriormente, la pared comun esta provista de dos aberturas, la abertura superior 160 para la descarga del agente de fluidizacion caliente desde el enfriador de cenizas 100 de lecho fluidizado en el horno 110 de lecho fluidizado, y una abertura inferior 150 para el transporte de solidos de ceniza de fondo desde el horno 110 de lecho fluidizado al enfriador de cenizas 100 de lecho fluidizado.
Como se muestra en la Figura 7, placas deflectoras 190 sumergidas dentro de un lecho fluidizado 200 de ceniza hacen que las partlculas de cenizas fluidizadas procedan a lo largo de una trayectoria tortuosa desde la abertura de entrada inferior 150 hasta una abertura de descarga 210. Esto ayuda a asegurar un tiempo de residencia suficiente para el enfriamiento de todas las partlculas de cenizas suministradas en el enfriador de cenizas 100. La tasa de descarga de cenizas de fondo desde la abertura 210 se controla por un medio alimentador (ilustrado con el numero 215 en la Figura 10), tal como un transportador de tornillo, que funciona generalmente de forma continua, segun sea necesario para la elimination de las cenizas de fondo del horno 110. Si se desea, la caja de viento 170 (no mostrada en la Figura 7) se puede dividir para proporcionar medios para controlar por separado el flujo del agente de fluidizacion en diferentes secciones del lecho fluidizado 200 de partlculas de cenizas puesto que aquellas secciones se pueden definir por las placas deflectoras 190. Ademas, si se desea, se pueden suministrar diferentes agentes de fluidizacion a las diferentes secciones del lecho fluidizado 200; por ejemplo, se puede proporcionar gas de combustion a una section o secciones 220 particulares situadas adyacentes a la abertura de entrada inferior 150, mientras que se puede proporcionar, ventajosamente, aire a otras secciones del lecho fluidizado 200. Esta flexibilidad permite evitar la combustion del carbon no quemado en la ceniza de fondo que de otro modo podrla ocurrir, especialmente en el caso de encender combustibles de reaction minima tales como la antracita. Otros medios para evitar altas temperaturas en la primera seccion (donde es posible la combustion) pueden incluir la pulverization de agua en el lecho fluidizado en esta seccion. La pulverization de agua en el lecho fluidizado puede, por lo general, utilizarse para reducir la temperatura del lecho hasta un nivel deseado, y puede ser particularmente util en conexion con el material de ceniza de fondo de gran tamano que se descarga desde la primera seccion a traves de la abertura 225.
La altura del lecho fluidizado 200 en cualquier momento dado es tal como para compensar un diferencial de presion entre las aberturas 150 y 160 que, a su vez, se determina por el perfil de presion dentro del horno de CFB 110. Los paneles de pared tubulares de membrana 130 se pueden revestir parcial o completamente con material refractario 230 para evitar la erosion. El material refractario 240 protege las paredes 120 del horno de CFB en la portion inferior del horno de CFB 110. Si se desea, los bancos de tubo 250 suministrados con un medio de refrigeracion se podrian proporcionar y estar sumergidos dentro del lecho fluidizado 200 para proporcionar absorcion de calor adicional de la ceniza caliente. El medio de refrigeracion transportado a traves de algunos o todos los bancos de tubos 250 se podria suministrar a partir de diferentes fuentes, tales como agua de alimentation de la caldera, agua o vapor de una fuente externa (con respecto a los circuitos de circulacion del horno o caldera CFB). En una realizacion, al menos algunos de los bancos de tubos 250 se pueden incorporar en los circuitos de circulacion de la caldera CFB, como se ilustra en las Figuras 8 y 9. Como se muestra en la Figura 8, algunos de los tubos que forman los paneles de pared tubulares de membrana 130 del enfriador de cenizas 100 se pueden combinar en una seccion en forma de "T" con los tubos que forman las paredes 120 del horno de CFB. Como se muestra en la Figura 9, algunos de los tubos que forman el enfriador de cenizas 100 de los paneles de pared tubulares de membrana 130 pueden ser parte de un circuito de fluido separado donde se puede proporcionar el medio de refrigeracion a traves de un colector de entrada 132, fluyendo a traves de los tubos en los paneles 130 hasta un colector de salida 134. De manera ventajosa, el flujo en este caso seria predominantemente descendente, el colector de entrada 132 se encuentra a una elevation mayor que el colector de salida 134.
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Como se ilustra en las Figuras 6 y 7, los solidos dentro del horno de CFB 110 se fluidifican vigorosamente con aire suministrado desde una caja de viento 260 a traves de campanas burbujeadoras 270. Las partlculas de cenizas se fluidifican tambien en el enfriador de cenizas 100, y los dos lechos fluidizados se separan por la pared comun 120. Un tamano y geometrla adecuados de la abertura de entrada inferior 150 aseguraran un flujo fiable de las partlculas de las cenizas de fondo del horno de CFB 110 hasta el enfriador de cenizas 100. La interrupcion del flujo del agente de fluidizacion proporcionado a la seccion 220 dentro del enfriador de cenizas 100 adyacente a la abertura de entrada inferior 150 detendra con eficacia los solidos que fluyen del horno de CFB 110 al enfriador de cenizas 100.
Como se conoce por los expertos en la materia de CFB, un combustible encendido en la CFB puede contener rocas o formar aglomerados durante la combustion. Estas rocas o aglomerados se pueden fluidificar de forma fiable en un horno de CFB, debido a su velocidad de gas comparativamente alta. Sin embargo, la velocidad del agente de fluidizacion en un enfriador de cenizas, que serla normalmente varias veces menor que la observada en un horno de CFB, puede no ser suficiente para la fluidizacion fiable de esas rocas o aglomerados. En tal caso, la acumulacion de fracciones gruesas en el enfriador de cenizas se producira, lo que da como resultado su obstruccion y eventual parada.
Con el fin de evitar este problema, y como se ilustra en la Figura 10 de acuerdo con la presente invencion, una primera seccion 220 adyacente a la abertura de entrada inferior 150 esta equipada con su propia abertura de descarga de solidos 225. Las fracciones gruesas tales como rocas o aglomerados tenderan a hundirse hasta el fondo de esta primera seccion 220 desde donde se descargaran oportunamente sin tener que moverse a lo largo y a traves del enfriador de cenizas 100 hasta la abertura de descarga 210 y, finalmente, se eliminaran por el medio alimentador 215. Puesto que el movimiento de las partlculas gruesas es relativamente pequeno en comparacion con la caudal total de la ceniza de fondo, la partlculas de cenizas gruesas se enfriaran normalmente suficientemente durante su movimiento hacia abajo a lo largo de las campanas burbujeadoras 180 de la primera seccion 220 para su transporte con el medio alimentador 215. Sin embargo, si es necesario, se puede proporcionar enfriamiento adicional por otros medios tales como un medio de boquilla de pulverizacion de agua 310 que se puede utilizar para pulverizar agua en estas partlculas de cenizas gruesas antes de que sean descargadas a traves de la abertura de descarga 225 y transportadas lejos a traves del medio alimentador 300. El medio de boquilla de pulverizacion de agua 320 se puede proporcionar tambien para enfriar las cenizas de fondo en la primera seccion 220. Por ultimo, el medio de boquilla de pulverizacion de agua 330 se puede proporcionar tambien para el enfriamiento suplementario de las cenizas de fondo antes de su descarga a traves de la abertura de descarga 210 y su transporte lejos a traves del medio alimentador 215.
Como se muestra en la presente memoria, una caracterlstica importante de la presente realizacion implica la creacion de lo que se denomina un "umbral" T entre la primera seccion 220 y las siguientes secciones 220 dentro del enfriador de cenizas 100 de lecho fluidizado para evitar que los solidos de cenizas de fondo gruesos pasen de la primera seccion 220 a las siguientes secciones aguas abajo. Por lo tanto, al menos dos secciones de lecho fluidizado se situan en serie a lo largo de una trayectoria de flujo de solidos de cenizas de fondo, conteniendo cada seccion 220 medios de fluidizacion, tal como una matriz de campanas burbujeadoras 180 que forman una red de distribucion, para suministrar un agente de fluidizacion en los solidos de cenizas de fondo. La primera seccion 220 a lo largo de la trayectoria de solidos se separa de una seccion siguiente por el umbral T. En una realizacion, el umbral se forma por una pared (como la particion 190) que tiene una abertura 280 y un borde 290 situados encima de los medios de fluidizacion de la primera seccion 220. En otra realizacion la funcion del umbral se puede proporcionar por el posicionamiento de los medios de fluidizacion 180 en la primera seccion 220 en una elevacion menor que una elevacion de los medios de fluidizacion 180 en la seccion 220 siguiente.
La primera seccion 220 contiene medios, tales como termopares, para medir una temperatura del lecho tanto en el entorno de los medios de fluidizacion (como en T1) como en una elevacion mayor (como en T2) dentro del lecho fluidizado 200. Cuando el material grueso comienza a acumularse en la primera seccion 220, llena primero el volumen por debajo del nivel de umbral, y la porcion del lecho 200 en este volumen deja de estar fluidizada, estancandose y ya no se mezcla con el material fluidizado anterior. Este material estancado se enfrla con el agente de fluidizacion que fluye hacia arriba desde los medios de fluidizacion 180, creando una diferencia de temperatura entre el material estancado y el material fluidizado anterior. Esta diferencia de temperatura (T2 - T1) se detecta a continuacion, por los medios termopares para medir la temperatura del lecho y senala la acumulacion del material grueso en la parte inferior de la primera seccion 220. Esta senal provoca la descarga del material de lecho desde la primera seccion 220 mediante la activacion del medio alimentador 300, tal como un transportador de tornillo. La descarga continua hasta la eliminacion de la diferencia de temperatura, que es indicativa de la fluidizacion de la totalidad del lecho de material en la primera seccion 220.
Otra forma de mejorar la separacion de las partlculas gruesas en la primera seccion 220, as! como mejorar la fiabilidad general del enfriador de cenizas 100, es mediante el mantenimiento de la velocidad de fluidizacion en esta primera seccion 220 en un valor menor que la velocidad de fluidizacion mantenida en las secciones siguientes (aguas abajo) 220 del enfriador de cenizas 100. Cuanto mayor sea la velocidad de fluidizacion, mayor sera la probabilidad de que se fluidifiquen las partlculas con un tamano dado, en oposicion a que se hunden. Por lo tanto, las partlculas de cenizas que no se hunden en la primera seccion 220 se fluidificaran de forma fiable en las otras secciones aguas abajo 220 del enfriador de cenizas 100.
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El agente de fluidizacion se suministra a cada seccion 220 del enfriador de cenizas 100 a una tasa controlada para mantener una velocidad de fluidizacion deseada en cada seccion. El caudal masico en una seccion 220 del enfriador de cenizas dada se ajusta automaticamente en base a la temperatura del lecho en esa seccion con el fin de mantener una velocidad de fluidizacion preestablecida. Por ejemplo, un aumento en la temperatura del lecho en una seccion se traducira en una reduccion del caudal masico medios de fluidizacion a esa seccion con el fin de compensar el aumento del volumen especlfico del agente de fluidizacion.
Por lo tanto, se apreciara que el enfriador de cenizas de lecho fluidizado integrado de acuerdo con la presente invencion tiene diversas ventajas sobre los disenos de enfriadores de cenizas de la tecnica anterior. Por ejemplo, si las paredes del recinto del enfriador de cenizas 100 se realizan de paneles de pared tubulares de membrana que se incorporan en los circuitos de circulacion de la caldera CFB, como lo son todos los paneles que forman las paredes del horno de CFB, la temperatura de la pared y la dilatacion termica del enfriador de cenizas 100 siguen siempre aquellas del horno de CFB. Esto elimina la necesidad de juntas de dilatacion de altas temperaturas en los conductos entre el enfriador de cenizas 100 y el horno de CFB, simplificando el diseno y reduciendo el mantenimiento y mejorando la fiabilidad del enfriador de cenizas 100. Mediante la incorporation de una parte de la pared del horno de CFB como parte del recinto del enfriador de cenizas 100, el tamano y el peso total tanto del enfriador de cenizas 100 como su estructura de soporte se simplifican en gran medida, lo que da como resultado nuevas reducciones de costes. Utilizando una simple abertura en lugar del conducto asistido por aire de la tecnica anterior para la transferencia de la ceniza desde el horno de CFB hasta el enfriador de cenizas 100, se mejora tambien la fiabilidad y se reduce el mantenimiento del enfriador de cenizas 100. El enfriamiento y elimination de las cenizas de fondo de combustibles que contienen rocas o forman aglomerados se pueden realizar de forma fiable mediante la descarga de las partlculas mas gruesas desde la primera seccion del enfriador de cenizas 100. La separation de las partlculas mas gruesas se puede mejorar manteniendo una velocidad reducida del agente de fluidizacion en la primera seccion del enfriador de cenizas 100.
Por consiguiente, se ha descrito un enfriador de cenizas de lecho fluidizado integrado para una caldera de lecho fluidizado, en particular un caldera de lecho fluidizado de circulacion (CFB), emplea al menos dos secciones de lecho fluidizado situadas en serie a lo largo de una trayectoria de flujo de solidos. Cada seccion contiene medios de fluidizacion, estando la primera seccion a lo largo la trayectoria de solidos separada de una seccion siguiente por un umbral. La primera seccion contiene medios para medir una temperatura del lecho en la proximidad de los medios de fluidizacion y a una elevation mayor dentro del lecho fluidizado. Se proporcionan medios para la eliminacion de material de lecho de gran tamano de la primera seccion para facilitar la eliminacion de cenizas y minimizar la posibilidad de obstruction por cenizas durante la operation.
Si bien las realizaciones especlficas de la invencion se han mostrado y descrito en detalle para ilustrar la aplicacion de los principios de la invencion, los expertos en la materia apreciaran que se pueden hacer cambios en la forma de la invencion cubierta por las siguientes reivindicaciones sin apartarse de tales principios. Por ejemplo, la presente invencion se puede aplicar a la nueva construction que implica reactores de lecho fluidizado de circulacion o camaras de combustion, o para la sustitucion, reparation o modification de los reactores de lecho fluidizado de circulacion o camaras de combustion actuales. En algunas realizaciones de la invencion, ciertas caracterlsticas de la invencion se pueden utilizar, a veces, para tomar ventaja sin un uso correspondiente de las otras caracterlsticas. Por consiguiente, todos esos cambios y realizaciones caen adecuadamente dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (15)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Un enfriador de cenizas (100) de lecho fluidizado para enfriar solidos de cenizas de fondo de un horno (110) de lecho fluidizado, que comprende:
    al menos dos secciones (220) de lecho fluidizado situadas en serie a lo largo de una trayectoria de flujo de solidos, conteniendo cada seccion contiene medios de fluidizacion (180);
    la primera seccion a lo largo de la trayectoria de flujo de solidos que comprende una abertura (150) para recibir la ceniza del horno de lecho fluidizado desde fuera del enfriador de cenizas (100),
    la primera seccion que se separada de una seccion siguiente del enfriador de cenizas (100) por un umbral (T); caracterizado por que
    la primera seccion contiene medios termopares para medir una temperatura del lecho T1 en la proximidad de los medios de fluidizacion (180), y tambien medios termopares para medir una temperatura T2 en una elevacion mayor, que esta por encima de los medios termopares para medir la temperatura del lecho T1, dentro del lecho fluidizado (200), y medios para eliminar (225) de material de lecho de gran tamano de la primera seccion, cuando una diferencia de temperatura, T2 - T1, entre la temperatura del material de lecho estancado, T1, y la temperatura del material de lecho fluidizado anterior, T2, siendo la diferencia de temperatura indicativa de una acumulacion de material de lecho en una parte inferior de la primera seccion, se detecta por los medios termopares.
  2. 2. El enfriador de cenizas de lecho fluidizado de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el umbral (T) se forma por una pared (190) que tiene un borde superior (290) situado por encima de los medios de fluidizacion (180) de la primera seccion.
  3. 3. El enfriador de cenizas de lecho fluidizado de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el umbral (T) se forma por el posicionamiento de los medios de fluidizacion (180) en la primera seccion en una elevacion menor que una elevacion de los medios de fluidizacion (180) en la seccion siguiente.
  4. 4. El enfriador de cenizas de lecho fluidizado de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en el que la primera seccion no contiene ninguna superficie de absorcion de calor sumergida en el lecho fluidizado.
  5. 5. El enfriador de cenizas de lecho fluidizado de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, que comprende medios para disminuir una temperatura de lecho de una seccion cuando dicha temperatura supera un valor preestablecido.
  6. 6. El enfriador de cenizas de lecho fluidizado de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que el medio para la reduccion de la temperatura del lecho comprende medios (310, 320, 330) para la pulverizacion de agua en el lecho fluidizado.
  7. 7. El enfriador de cenizas de lecho fluidizado de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, que comprende medios para mantener una velocidad constante del agente de fluidizacion en cada seccion.
  8. 8. El enfriador de cenizas de lecho fluidizado de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que el medio para mantener la velocidad constante comprende medios para controlar automaticamente el caudal masico del agente de fluidizacion en una seccion dad en base a la temperatura del lecho en esa seccion.
  9. 9. El enfriador de cenizas de lecho fluidizado de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, que comprende medios (310) para enfriar el material de ceniza de fondo de gran tamano que se descarga de la primera seccion mediante la pulverizacion de agua en el material de ceniza de fondo gran tamano.
  10. 10. El enfriador de cenizas de lecho fluidizado de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, que comprende medios para mantener una velocidad de fluidizacion inferior en la primera seccion en relacion con una velocidad de fluidizacion en las secciones siguientes.
  11. 11. El enfriador de cenizas de lecho fluidizado de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, que comprende una caja de viento dividida (170) para controlar por separado el flujo del agente de fluidizacion en las diferentes secciones del lecho fluidizado para mantener una velocidad de fluidizacion inferior en la primera seccion en relacion con una velocidad de fluidizacion en las secciones siguientes.
  12. 12. En combinacion, un horno (110) de lecho fluidizado que tiene paredes (120) del recinto y un enfriador de cenizas (100) de lecho fluidizado de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior para el enfriamiento de solidos de cenizas de fondo desde el horno de lecho fluidizado, compartiendo el horno de lecho fluidizado y el enfriador de cenizas una pared comun (120) entre si.
  13. 13. La combinacion de acuerdo con la reivindicacion 12, en la que paredes del recinto del enfriador de lecho fluidizado y del horno de lecho fluidizado se fabrican de paneles de pared tubulares de membrana (130).
  14. 14. La combinacion de acuerdo con la reivindicacion 12 o la reivindicacion 13, en la que un medio de refrigeracion se hace circular a traves de las paredes del recinto del horno de lecho fluidizado y del enfriador de cenizas de lecho fluidizado, y en la que el flujo de medio de refrigeracion a traves de la pared comun es predominantemente un flujo ascendente y el flujo del medio de refrigeracion a traves de las paredes del recinto restantes del enfriador de lecho
    5 fluidizado es predominantemente un flujo descendente.
  15. 15. La combinacion de acuerdo con la reivindicacion 14, en la que el medio de refrigeracion es al menos uno de agua y una mezcla de agua y vapor.
    10 16. La combinacion de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, en la que la pared comun esta
    provista de dos aberturas, una abertura superior (160) para descargar el agente de fluidizacion caliente del enfriador de cenizas de lecho fluidizado al horno de lecho fluidizado, y una abertura inferior (150) para transportar solidos de cenizas de fondo desde el horno de lecho fluidizado al enfriador de cenizas de lecho fluidizado.
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