ES2615431T3 - Caldera de combustión con oxígeno - Google Patents

Caldera de combustión con oxígeno Download PDF

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Shuuhei Terushita
Toshihiko Yamada
Shuzo Watanabe
Terutoshi Uchida
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Abstract

Una caldera de combustión de oxifuel que tiene una caja de viento 2, una parte de garganta 3 formada en una pared de horno de la caldera de combustión de oxifuel, y un quemador de carbón pulverizado que comprende cilindros interior y exterior 5 y 4 del quemador que penetran en la caja de viento 2 y se sitúan cerca de la parte de garganta 3 y un conducto 9 de alimentación de carbón pulverizado dispuesto entre los cilindros interior y exterior 5 y 4 del quemador, y una pluralidad de medios de inyección de oxígeno 11 hacia fuera del cilindro exterior 4 de quemador para alimentar directamente el oxígeno delante del cilindro exterior 4 de quemador , estando cada uno de los medios de inyección de oxígeno 11 configurados para evitar que el oxígeno inyectado incida en una punta 6 del cilindro exterior 4, en donde cada uno de los medios de inyección de oxígeno 11 penetra en la caja de viento 2 y se sitúa cerca de la parte de garganta 3, caracterizada porque cada uno de los medios de inyección de oxígeno 11 está dispuesto en una posición que impide que una punta (12a) de los medios de inyección de oxígeno 11 se adelante a una punta 6 del cilindro exterior 4 del quemador.

Description

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DESCRIPCION
Caldera de combustion con oxfgeno Campo Tecnico
La presente invencion se refiere a un quemador de combustion de oxifuel (oxfgeno-combustible).
Tecnica anterior
Para prevenir el calentamiento global en los ultimos anos, se desea reducir las emisiones de gases de efecto invernadero como el dioxido de carbono y se estan desarrollando tecnolog^as para capturar dioxido de carbono de un gas de escape de combustion emitido por una caldera de combustion de oxifuel para un proceso de almacenamiento en el oceano o en la formacion subterranea.
Tal caldera de combustion de oxifuel comprende un conducto de entrada de oxfgeno para la introduccion de oxfgeno en un conducto de alimentacion de aire conectado a una caja de viento en el lado de entrada de un cuerpo de caldera de combustion de oxifuel, y un conducto de circulacion de gas de escape derivado desde un conducto de gas de escape conectado al lado de salida del cuerpo de caldera de combustion de oxifuel para su conexion con el conducto de alimentacion de aire.
Al arrancar, se introduce aire a traves del conducto de alimentacion de aire al cuerpo de la caldera de combustion de oxifuel para la combustion del combustible. Despues de la finalizacion del arranque, los amortiguadores, etc., dispuestos en los conductos son puestos en funcionamiento para hacer circular el gas de escape descargado desde el cuerpo de caldera de combustion de oxifuel a traves del conducto de circulacion de gases de escape hacia el cuerpo de caldera de combustion de oxifuel, mientras se introduce oxfgeno a traves del conducto de entrada de oxfgeno al cuerpo de la caldera de combustion de oxifuel para llevar a cabo la combustion de oxifuel del combustible, mientras se limita la reduccion de la concentracion de oxfgeno debido a la circulacion de los gases de escape para, de este modo, aumentar la concentracion de dioxido de carbono en los gases de escape, capturando el dioxido de carbono de una porcion de los gases de escape.
La caldera de combustion de oxifuel comprende un quemador de carbon pulverizado que esta compuesto por un quemador de aceite y un conducto de alimentacion de carbon pulverizado, y una boquilla de inyeccion de oxfgeno que alimenta al conducto de alimentacion de carbon pulverizado con oxfgeno para mezclar y quemar el carbon pulverizado, etc., con el aire procedente de la caja de viento (por ejemplo, Literatura de Patente 1).
Por ejemplo, las Literaturas de Patente de 2 a 5 describen tecnicas relacionadas con tal caldera de combustion de oxifuel.
[Literatura de Patente 1] JP 07-318016A [Literatura de Patente 2] JP 05-231609A [Literatura de Patente 3] JP 2001-235103A [Literatura de Patente 4] JP 05-168853A [Literatura de Patente 5] JP 2007-147162A
El documento DE 10 2006 011 326 A1 describe un quemador de anillo para quemar combustibles fosiles. El documento US6.237.510B1 describe un quemador de combustion. El documento JP63021406 describe un dispositivo de inhibicion de la combustion de combustible en polvo. El documento JP2001200308 describe un quemador para combustion por soplado de carbon pulverizado.
Compendio de la invencion
Problemas tecnicos
Sin embargo, si una caldera de combustion de oxifuel esta provista simplemente de un quemador de carbon pulverizado y una boquilla de inyeccion de oxfgeno, etc., el oxfgeno no puede ser alimentado adecuadamente de manera que, desventajosamente, la combustion del quemador de carbon pulverizado se vuelve no uniforme y la punta de la boquilla de inyeccion de oxfgeno y la punta del quemador de carbon pulverizado alcanzan temperaturas anormalmente altas. Especialmente, si la boquilla de inyeccion de oxfgeno esta dispuesta en el conducto de alimentacion de carbon pulverizado tal como se describe en las literaturas de la tecnica anterior, el oxfgeno no se mezcla suficientemente con el carbon pulverizado, dando como resultado el fallo de combustion uniforme.
La invencion se ha realizado en vista de lo anterior y tiene por objeto proporcionar una caldera de combustion de oxifuel que consiga una combustion uniforme con un quemador de carbon pulverizado y que limite el aumento de temperatura de los medios de inyeccion de oxfgeno.
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Solucion de los problemas
La invencion se refiere a una caldera de combustion de oxifuel segun la reivindicacion 1.
Preferiblemente, en la caldera de combustion de oxifuel, la pluralidad de medios de inyeccion de ox^geno esta dispuesta circunferencial y equidistantemente alrededor de un eje de quemador.
Preferiblemente, cada uno de los medios de inyeccion de oxfgeno de la caldera de combustion de oxifuel comprende una boquilla de inyeccion de oxfgeno para la inyeccion de oxfgeno y un conducto de alimentacion de oxfgeno que suministra oxfgeno a la boquilla de inyeccion de oxfgeno a traves de un sistema separado del aire de la caja de viento.
Efectos ventajosos de la invencion
De acuerdo con una caldera de combustion de oxifuel de la invencion, se alimenta el oxfgeno directamente al carbon pulverizado y/o llama en la parte de afuera de un cilindro exterior del quemador que constituye un conducto de alimentacion de carbon pulverizado, de modo se pueden conseguir los excelentes resultados de realizar una combustion uniforme del quemador de carbon pulverizado y limitar el aumento de la temperatura de los medios de inyeccion de oxfgeno.
Breve descripcion de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama conceptual de la configuracion de una forma de realizacion de la invencion; la Figura 2 es una vista mirando hacia la direccion de las flechas II en la Figura 1; y
la Figura 3 es un diagrama conceptual de un estado de inyeccion de oxfgeno a partir de medios de inyeccion de oxfgeno en la realizacion de la invencion.
Lista de signos de referencia
2 caja de viento
3 parte de garganta
4 cilindro exterior del quemador
5 cilindro interior del quemador
6 porcion de punta
7 quemador de aceite
9 conducto de alimentacion de carbon pulverizado
11 medios de inyeccion de oxfgeno
12 boquilla de inyeccion de oxfgeno 12a punta
13 conducto de alimentacion de oxfgeno Descripcion de la realizacion
Se describira una realizacion de la invencion con referencia a los dibujos adjuntos.
Las Figuras 1 a 3 muestran la realizacion de una caldera de combustion de oxifuel de la invencion.
El quemador de carbon pulverizado para la caldera de combustion de oxifuel de la realizacion comprende cilindros exterior 4 e interior 5 del quemador, dispuestos concentricamente para penetrar en una caja de viento 2, unida a una caldera de combustion de oxifuel 1 y para acercarse a la parte de garganta 3 formada en una pared de horno (no mostrada) de la caldera de combustion de oxifuel 1, y partes de punta 6 de los cilindros exterior 4 e interior 5 del quemador se abren hacia la parte de garganta 3.
El cilindro interior 5 del quemador esta provisto axialmente de un quemador de aceite 7. El quemador de aceite 7 es alimentado con combustible, tal como aceite, desde el exterior del cilindro interior 5 del quemador; aire es introducido en el cilindro interior 5 del quemador de la caja de viento 2 a traves de una tubena de introduccion 8.
Formado entre los cilindros interior 5 y exterior 4 del quemador hay un conducto 9 de alimentacion de carbon pulverizado que permite la distribucion de carbon pulverizado. El cilindro exterior 4 del quemador esta provisto de
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una unidad 10 de introduccion de carbon pulverizado situada fuera de la caja de viento 2. La unidad 10 de introduccion de carbon pulverizado esta conectada a una tubena de alimentacion (no mostrada) alimentada con carbon pulverizado de un molino (no mostrado), etc., y tiene una configuracion de alimentacion de carbon pulverizado al conducto 9 de alimentacion de carbon pulverizado.
Dispuestos hacia fuera del cilindro exterior 4 del quemador hay una pluralidad (cuatro en la Figura 2) de medios de inyeccion de oxfgeno 11 que estan dispuestos circunferencialmente equidistantes alrededor del quemador de aceite 7 para penetrar en la caja de viento 2 y acercarse a la parte de garganta 3.
Los medios de inyeccion de oxfgeno 11 comprenden una pluralidad de boquillas de inyeccion de oxfgeno 12 para la inyeccion de oxfgeno, tubos de conductos de alimentacion de oxfgeno 13 dispuestos como un sistema separado del aire de la caja de viento 2 para la alimentacion de oxfgeno a las multiples boquillas de inyeccion de oxfgeno 12, valvulas de ajuste de caudal 14 dispuestas en los conductos de alimentacion de oxfgeno 13 para el control de las cantidades de alimentacion de oxfgeno y una unidad de separacion de aire (no mostrada) que suministra oxfgeno a los tubos de los conductos de alimentacion de oxfgeno 13.
Cada una de las boquillas de inyeccion de oxfgeno 12 de los medios de inyeccion de oxfgeno 11 esta dispuesta en una posicion (mas proxima a la pared del horno de la caldera de combustion de oxifuel 1) para evitar que una punta 12a del lado de inyeccion se adelante a una punta del cilindro exterior 4 del quemador (lmea L1 en la Figura 3) y la direccion de inyeccion se ajusta para evitar que el oxfgeno inyectado choque contra la punta del cilindro exterior 4 del quemador. Si los medios de inyeccion de oxfgeno 11 tienen una configuracion que evita que el oxfgeno inyectado incida en la punta del cilindro exterior 4 del quemador, los tubos de los conductos de alimentacion de oxfgeno 13 y las boquillas de inyeccion de oxfgeno 12 pueden inclinarse hacia el eje del quemador de aceite 7 como se muestra en la Figura 1 o los tubos de los conductos de alimentacion de oxfgeno 13 pueden estar dispuestos sustancialmente en paralelo con el cilindro exterior 4 del quemador como se muestra en la Figura 3. En la Figura 3, D1 indica una direccion de inyeccion de oxfgeno; y D2, una direccion de inyeccion de carbon pulverizado y llama.
Por otra parte, un registro de aire 15, que da una fuerza de remolino al aire secundario para la combustion alimentado desde la caja de viento 2 al horno de la caldera de combustion de oxifuel, esta dispuesto entre la caja de viento 2 y la parte de garganta 3 para rodear la parte de garganta 3 hacia fuera de los medios de inyeccion de oxfgeno 11.
A continuacion se describiran las operaciones de la realizacion de la invencion.
Para la combustion del carbon pulverizado por el quemador de carbon pulverizado para la caldera de combustion de oxifuel 1, el carbon pulverizado se alimenta desde el conducto 9 de alimentacion de carbon pulverizado y es expulsado a traves de una porcion de punta 6 del cilindro exterior 4 del quemador para generar llama en la parte de garganta 3, y los medios de inyeccion de oxfgeno 11 alimentan directamente oxfgeno a la parte de garganta 3 hacia delante del cilindro exterior 4 del quemador para estabilizar la llama mediante mezcla con oxfgeno, reduciendo los combustibles no quemados a cenizas.
Para expulsar el carbon pulverizado a traves de la porcion de punta 6 del cilindro exterior 4 del quemador, las boquillas de inyeccion de oxfgeno 12 inyectan oxfgeno uniforme y circunferencialmente con respecto al cilindro exterior 4 del quemador, de manera que el oxfgeno no choca con la punta del cilindro exterior 4 del quemador para mezclar suficientemente oxfgeno con carbon pulverizado y/o llama y para ajustar el estado de inyeccion en direccion y grado de carbon pulverizado y/o llama.
De este modo, de acuerdo con la realizacion, el oxfgeno es alimentado directamente al carbon pulverizado y/o llama circunferencialmente con respecto al cilindro exterior 4 del quemador, proporcionando el conducto 9 de alimentacion de carbon pulverizado para ajustar el estado de inyeccion, de modo que la combustion del quemador de carbon pulverizado puede ser uniforme y el aumento de temperatura puede ser limitado en las boquillas de inyeccion de oxfgeno 12 de los medios de inyeccion de oxfgeno 11 y el cilindro exterior 4 del quemador.
Cuando los medios de inyeccion de oxfgeno 11 estan dispuestos en una posicion que impide que la punta en el lado de inyeccion se adelante a la punta del cilindro exterior 4 del quemador y estan configurados para impedir que el oxfgeno inyectado incida en la punta del cilindro exterior 4 del quemador en la realizacion, el oxfgeno es alimentado sin chocar contra la porcion de punta 6 del cilindro exterior 4 del quemador y, por lo tanto, la combustion del quemador de carbon pulverizado puede hacerse uniforme previniendo un flujo perturbado debido a la colision del oxfgeno y la porcion de punta 6. Cuando la punta de la boquilla de inyeccion de oxfgeno 12 esta dispuesta en una posicion que impide que la punta se adelante de la punta del cilindro exterior 4 del quemador, la llama no incide en la punta de la boquilla de inyeccion de oxfgeno 12 y el aumento de temperatura puede ser limitado en la boquilla de inyeccion de oxfgeno 12. Con la configuracion que impide que el oxfgeno inyectado incida en la punta del cilindro exterior 4 del quemador, el aumento de temperatura puede ser limitado en el cilindro exterior 4 del quemador.
Cuando la pluralidad de medios de inyeccion de oxfgeno 11 estan dispuestos circunferencial y equidistantemente alrededor del eje del quemador en la realizacion, la cantidad de alimentacion y la presion de inyeccion del oxfgeno inyectado pueden hacerse uniformes circunferencialmente, haciendo asf uniforme la combustion del quemador de carbon pulverizado.
Cuando los medios de inyeccion de ox^geno 11 comprenden la boquilla de inyeccion de ox^geno 12 para la inyeccion de ox^geno y el conducto de alimentacion de ox^geno 13 que suministra ox^geno a la boquilla de inyeccion de oxfgeno 12 a traves de un sistema separado del aire de la caja de viento 2 en la realizacion, la combustion del quemador de carbon pulverizado puede hacerse de manera favorablemente uniforme y el aumento de temperatura 5 puede ser limitado en la boquilla de inyeccion de oxfgeno 12 y el cilindro exterior 4 del quemador. Si los medios de inyeccion de oxfgeno 11 estan provistos de la valvula de ajuste de caudal 14 o si la boquilla de inyeccion de oxfgeno 12 esta dispuesta de forma ajustable, la alimentacion de oxfgeno puede ser ajustable de manera precisa, la combustion del quemador de carbon pulverizado puede realizarse de forma favorablemente uniforme y la elevacion de la temperatura puede limitarse facilmente en la boquilla de inyeccion de oxfgeno 12 y en el cilindro exterior 4 del 10 quemador.
Debe entenderse que un quemador de carbon pulverizado de una caldera de combustion de oxifuel de acuerdo con la invencion no se limita a la realizacion anterior y que pueden realizarse diversos cambios y modificaciones sin apartarse del ambito de la invencion. Por ejemplo, el numero de medios de inyeccion de oxfgeno no esta particularmente limitado, siempre que sean dos o mas.

Claims (2)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Una caldera de combustion de oxifuel que tiene una caja de viento 2,
    una parte de garganta 3 formada en una pared de horno de la caldera de combustion de oxifuel, y
    5 un quemador de carbon pulverizado que comprende cilindros interior y exterior 5 y 4 del quemador que penetran en la caja de viento 2 y se situan cerca de la parte de garganta 3 y un conducto 9 de alimentacion de carbon pulverizado dispuesto entre los cilindros interior y exterior 5 y 4 del quemador, y una pluralidad de medios de inyeccion de oxfgeno 11 hacia fuera del cilindro exterior 4 de quemador para alimentar directamente el oxfgeno delante del cilindro exterior 4 de quemador , estando cada uno de los medios de inyeccion de oxfgeno 11 10 configurados para evitar que el oxfgeno inyectado incida en una punta 6 del cilindro exterior 4, en donde cada uno de los medios de inyeccion de oxfgeno 11 penetra en la caja de viento 2 y se situa cerca de la parte de garganta 3, caracterizada porque
    cada uno de los medios de inyeccion de oxfgeno 11 esta dispuesto en una posicion que impide que una punta (12a) de los medios de inyeccion de oxfgeno 11 se adelante a una punta 6 del cilindro exterior 4 del quemador.
    15 2. Una caldera de combustion de oxifuel segun la reivindicacion 1, en donde la pluralidad de medios de inyeccion de
    oxfgeno 11 estan dispuestos circunferencial y equidistantemente alrededor de un eje del quemador.
  2. 3. Una caldera de combustion de oxifuel segun la reivindicacion 1, en donde cada uno de los medios de inyeccion de oxfgeno 11 comprende una boquilla de inyeccion de oxfgeno 12 para la inyeccion de oxfgeno y un conducto de alimentacion de oxfgeno 13 que suministra oxfgeno a la boquilla de inyeccion de oxfgeno 12 a traves de un sistema 20 separado de aire de la caja de viento 2.
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