ES2677016T3 - Rejilla para la combustión de materiales sólidos - Google Patents

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Abstract

Rejilla para la combustión de materiales sólidos, con al menos una fila de rejilla (10) con varios elementos de rejilla (2) dispuestos uno junto a otro, tal que cada elemento de rejilla presenta al menos un canal de fluido (30), que puede ser atravesado por fluido refrigerante, con las correspondientes zonas de salida del canal (3), tal que las zonas de salida del canal (3) de elementos de rejilla (2) dispuestos uno junto al otro son esencialmente coaxiales entre sí, tal que para acoplar entre sí las zonas de salida del canal (3) coaxiales están dispuestos elementos de acoplamiento (1) que están realizados como manguitos de acoplamiento que pueden ser travesados por el fluido, con al menos una pieza guía (11) y al menos una pieza de centrado (12), caracterizada por que la al menos una pieza guía (11) del elemento de acoplamiento (1) presenta una superficie exterior biselada, preferentemente cónica, para facilitar el montaje y sellar, y/o la al menos una pieza de centrado (12) del elemento de acoplamiento (1) presenta una superficie exterior biselada, preferentemente cónica.

Description

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DESCRIPCION
Rejilla para la combustion de materiales solidos
La invencion se refiere a una rejilla compuesta por varios elementos de rejilla refrigerados por un fluido para la combustion de materiales solidos segun el preambulo de la reivindicacion 1.
Las grandes instalaciones de combustion, como las utilizadas, por ejemplo, para la generacion de energia termica o la incineracion de residuos, cuentan con rejillas de combustion refrigeradas por agua para recoger y quemar los solidos que se van a aprovechar, sobre las cuales se desplaza el material que se va a quemar a traves de la camara de combustion. Una rejilla de combustion presenta al menos una fila de rejilla con varios elementos de rejilla refrigerados por un fluido, que estan dispuestos uno junto a otro y unidos mecanicamente entre si. El fluido refrigerante es guiado a traves de un conducto o un canal del elemento de rejilla. Habitualmente, los canales de los elementos de rejilla estan acoplados entre si en serie. Los elementos de rejilla tambien se denominan barras de rejilla o placas de rejilla. Una rejilla puede comprender varias filas de rejilla, que generalmente estan dispuestas en forma de ladrillos, al menos parcialmente superpuestas. La dilatacion termica de una fila de rejilla es absorbida por cajas de dilatacion dispuestas en los extremos de las filas de rejilla. En las barras se encuentran aberturas para la entrada de aire de combustion. Los elementos de rejilla dispuestos uno junto a otro estan agrupados en filas y cada segunda fila de elementos de rejilla de este tipo esta dispuesta de forma movil en relacion al avance del material de combustion, es decir, a la realizacion periodica de movimientos de avivamiento, y unida a un accionamiento oscilante.
Puesto que estos elementos de rejilla son utilizados mayoritariamente en grandes instalacion de combustion con una composicion del material de combustion continuamente cambiante, por ejemplo, en instalaciones de incineracion de residuos, los requisitos exigidos en sus propiedades para el funcionamiento son muy elevados. Si se tiene en cuenta, por ejemplo, que estas instalaciones de combustion son alimentadas continuamente con materiales solidos que se diferencian por su peso especifico, su poder calorifico, su permeabilidad al aire, su contenido de humedad, etc., entonces se puede comprender facilmente que este tipo de rejillas frecuentemente estan sometidas a temperaturas muy elevadas y requieren un esfuerzo tecnico poco habitual si deben alcanzar las vidas utiles deseadas y un proceso de combustion optimo. Debido al calor liberado durante el proceso de combustion, los elementos de rejilla estan sometidos continuamente tanto a corrosion quimica como tambien a desgaste mecanico y deben refrigerarse continuamente con un fluido para lograr una vida util aceptable. La refrigeracion dentro de las filas de rejilla tiene lugar desde la entrada del fluido, de un elemento de rejilla a otro elemento de rejilla, hasta la salida del fluido.
En relacion a la refrigeracion eficaz de los elementos de rejilla altamente solicitados ya se han presentado numerosas propuestas de solucion que son especialmente interesantes en el presente contexto.
Los documentos EP 1760400 y EP 0663565 muestran un elemento de rejilla de acero fundido que forma parte de una rejilla refrigerada por agua dentro de una instalacion para el tratamiento termico de residuos. El elemento de rejilla a traves del cual fluye el agua refrigerante presenta dos o varios canales de refrigeracion de acero fundido que discurren practicamente paralelos. Las aberturas de entrada y salida estan dispuestas de forma preferente directamente en el extremo del canal de refrigeracion del lado inferior, abajo, saliendo del elemento de rejilla. Los canales de refrigeracion de los elementos de rejilla se unen entre si mediante atornillado soldado a los elementos de rejilla y tubos, por ejemplo, los denominados codos. Cada fila de rejilla presenta un conducto de entrada principal y un conducto de salida principal para la entrada y la salida del fluido refrigerante.
El documento EP 1219898 A1 muestra un bloque de rejilla que forma parte de una rejilla dentro de una instalacion para el tratamiento termico de residuos. La tuberia a traves de la cual fluye el agua refrigerante esta dispuesta en este caso entre el bloque de rejilla elaborado como pieza fundida y una pieza de soporte separada.
La entrada y la salida del fluido refrigerante tienen lugar a traves de sistemas de tubos que estan dispuestos en la zona del soporte de los elementos de rejilla hacia atras. La alimentacion tiene lugar a partir de un sistema de distribucion conjunto y la conexion tiene lugar a traves de tuberias por atornillado o soldadura.
El documento US 1170317 A1 da a conocer una rejilla de este tipo, en la que los elementos de rejilla dispuestos uno junto a otro estan conectados entre si mediante tubos a traves de los cuales fluye el fluido refrigerante. Los tubos estan atornillados a los elementos de rejilla. El documento EP 1315936 A1 describe un elemento de rejilla refrigerado con liquido, con serpentines de refrigeracion moldeados. El medio refrigerante liquido entra y sale de cada elemento de rejilla desde abajo en la zona de una construccion prevista para soportar los elementos de rejilla, tambien denominada soporte de elementos de rejilla. La conexion al sistema de refrigeracion tiene lugar a traves de tuberias atornilladas. La conexion a los elementos de rejilla adyacentes tiene lugar a traves de piezas tubulares intermedias atornilladas, los denominados codos.
Tambien se conoce dotar a los elementos de rejilla de uniones de tubo flexible para conectarlos entre si. La desventaja es que las uniones de tubo flexible se pueden danar debido a las elevadas temperaturas reinantes, asi
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como debido al material, como piezas de metal calientes, que caen en la rejilla de combustion.
Una de las desventajas del estado de la tecnica tambien consiste en que, teniendo en cuenta el uso de diferentes materiales para la union de conexion, a un elemento de rejilla compuesto por acero fundido con atornillado de acero inoxidable se le exigen elevados requisitos en relacion a la union soldada y su comprobacion. Es decir que existe el peligro de solicitaciones de tension excesivas y formacion de fisuras en la zona de las piezas de acero unidas.
Otra desventaja del estado de la tecnica consiste en que la soldadura de la union de conexion en el elemento de rejilla o tubo de union tiene lugar manualmente y es de dificil acceso.
Otra desventaja del estado de la tecnica consiste en que la conexion al elemento de rejilla adyacente tiene lugar a traves de piezas tubulares intermedias con atornillado. Debido a los constantes movimientos de avivamiento de la rejilla de combustion aumentan las fugas en las conexiones al elemento de rejilla adyacente.
Una desventaja del estado de la tecnica consiste en que, si se utilizan tuberias elaboradas por separado y unidas luego al bloque fundido, solo es posible realizar secciones de tubo muy pequenas en los puntos de conexion, lo que conduce a grandes perdidas de presion y menores cantidades de agua refrigerante. Ademas, las perdidas de presion aumentan adicional y desventajosamente debido al atornillado y los codos necesarios.
Por lo tanto, el objetivo de la presente invencion consiste en proponer una conexion de elementos de rejilla para la combustion de materiales solidos que no presente las desventajas del estado de la tecnica. En particular, se pretende proponer una conexion de canales de fluido que se caracteriza por una fabricacion sencilla y economica.
Este objetivo se consigue segun la invencion mediante las caracteristicas principales de una rejilla de combustion segun la reivindicacion 1.
Una de las ventajas de la invencion consiste en que, mediante el acoplamiento directo de los canales de fluido de elementos de rejilla adyacentes de una fila de rejilla de una rejilla se garantiza una caida de presion reducida del fluido refrigerante. Ademas, se pueden transportar grandes cantidades de agua refrigerante a traves de los elementos de rejilla, ya que los elementos de rejilla estan centrados entre si y fijados mediante los correspondientes medios de fijacion, lo que evita las fugas causadas habitualmente por el movimiento de avivamiento de la rejilla de combustion.
El acoplamiento de los canales de fluido de elementos de rejilla tambien se denomina a continuacion conexion de fluido.
Otra ventaja de la invencion consiste en que la seccion de flujo del agua refrigerante, extremadamente grande en comparacion con las conexiones de fluido conocidas, permite un caudal superior con menores perdidas de presion. Esto conduce a una mejor refrigeracion de los elementos de rejilla.
Otra ventaja de la invencion consiste en que, en caso de la realizacion correspondiente de las conexiones de refrigeracion se pueden utilizar la conexion de fluido para elementos de rejilla de fundicion refrigerados por agua con canales de refrigeracion fundidos y elementos de rejilla con elementos de refrigeracion insertados o moldeados.
Otra ventaja de la invencion tambien consiste en que, gracias al tipo de realizacion de la conexion de fluido seleccionada, se puede prescindir de todas las soldaduras en puntos de dificil acceso con complejas preparaciones del cordon de soldadura y del riesgo de formacion de tensiones y fisuras.
Una ventaja de la invencion tambien consiste en que la realizacion de los elementos de rejilla para el alojamiento de la conexion de fluido tiene lugar asociada a la fabricacion de los elementos de rejilla fundidos o a un procesamiento mecanico posterior.
Otra ventaja de la invencion consiste en que la calidad del material de las juntas montadas con una transmision parcial de fuerza tambien cumple con las propiedades de funcionamiento de emergencia en caso de fallo de la refrigeracion de la rejilla.
Una ventaja de la invencion consiste en que la conexion de fluido esta compuesta por un material inoxidable y, por lo tanto, es insensible a la corrosion quimica y al desgaste mecanico.
Un elemento de acoplamiento para elementos de rejilla adyacentes garantiza una conexion de fluido desconectable, hermetica a la presion y autocentrante entre elementos de rejilla adyacentes, con un gran flujo de agua refrigerante y reducida perdida de presion.
La invencion se describe a continuacion en detalle en base al ejemplo de realizacion representado en las figuras.
La figura 1 muestra una representacion en perspectiva de un modo de realizacion de un elemento de rejilla con zona
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de salida del canal de fluido dispuesta lateralmente;
la figura 2 muestra una vista detallada en seccion de una conexion de dos elementos de rejilla dispuestos lateralmente uno junto a otro con un elemento de acoplamiento en estado montado;
la figura 3 muestra una representacion abierta de una fila de rejilla con elementos de acoplamiento en una vista en seccion desde abajo, en la que se observan la conexion de los canales de fluido acoplados de dos elementos de rejilla de la fila de rejilla, asi como la disposicion del canal de refrigeracion;
la figura 4 muestra dos elementos de rejilla dispuestos uno junto a otro en una vista desde abajo, con acoplamiento de fluido y atornillados entre si;
la figura 5 muestra dos elementos de rejilla dispuestos uno junto a otro en una vista desde arriba, con acoplamiento de fluido y atornillados entre si.
El elemento de rejilla -2- representado en perspectiva en la figura 1 comprende en ambos lados longitudinales de la superficie de empuje, que sirve para alojar los materiales solidos a quemar, paredes laterales que sobresalen verticalmente hacia abajo, en las cuales se encuentran las zonas de salida -3- de los canales de refrigeracion que discurren en el interior de los elementos de rejilla y aberturas de conexion -4- para alojar medios de conexion, por ejemplo, uniones atornilladas. Ademas del elemento de rejilla se muestra un elemento de acoplamiento -1-, que encaja en la zona de salida -3- del elemento de rejilla -2- mostrado y en una zona de salida correspondiente de un elemento de rejilla que se conecta a este lateralmente.
En funcion del tipo de realizacion de la refrigeracion del elemento de rejilla con canales de refrigeracion moldeados por fundicion o serpentines de refrigeracion insertados o moldeados por fundicion en bloque, la posicion del alojamiento de la conexion de fluido se ajusta en la longitud total del lateral del elemento de rejilla. Lo mismo vale tambien para la posicion de las uniones atornilladas. Las aberturas ya se tienen en cuenta durante la fabricacion de los elementos de rejilla compuestos por acero fundido. En funcion del proceso de fundicion se requiere un procesamiento mecanico posterior de los elementos de rejilla.
En la representacion en seccion de la figura 2 se muestra una forma del elemento de acoplamiento y su posicion en las zonas de salida de los canales de refrigeracion de elementos de rejilla -2- adyacentes. El elemento de acoplamiento -1- descrito a continuacion en detalle esta sellado mediante una junta -8- respecto a los elementos de rejilla -2- El elemento de acoplamiento -1- presenta una pieza de centrado -12-, asi como piezas guia -11- adyacentes en ambas direcciones axiales.
El elemento de acoplamiento -1- representado en la figura 2 se puede utilizar para la entrada y salida como elemento de conexion de fluido y se puede utilizar independientemente de la direccion de la corriente.
El modo de realizacion representado en la figura 2 muestra una seccion de flujo del agua refrigerante -5- y un espesor de pared -6- que no estan limitados en las dimensiones y el tipo de realizacion. El modo de realizacion representado tampoco esta limitado a la realizacion y la forma dada a las piezas guia, de centrado y de sellado.
El elemento de acoplamiento -1- acopla el canal de fluido o refrigeracion respectivo de los elementos de rejilla lateralmente adyacentes. La longitud del elemento de acoplamiento -1- esta realizada de forma que sus extremos libres atraviesen al menos parcialmente la pared lateral de un elemento de rejilla -2-.
El elemento de acoplamiento -1- presenta preferentemente una seccion interior redonda. No obstante, la forma dada al elemento de acoplamiento -1- tambien puede realizarse en forma poligonal. La eleccion del espesor de la pared -6- del elemento de acoplamiento -1- viene condicionada por la respectiva finalidad de uso y las condiciones de funcionamiento reinantes.
Las piezas guia -11- presentan un diametro menor en comparacion con las piezas de centrado -12-, sirven para el guiado y el posicionamiento durante el montaje de los elementos de rejilla -2- y terminan en la zona de los canales de refrigeracion o sistemas de tubos que discurren en el interior de los elementos de rejilla. Las piezas guia -11- estan realizadas de forma conica, con una conicidad que se corresponde con un cono interior formado en la respectiva zona de salida -3- del elemento de rejilla.
La pieza de centrado -12- del elemento de acoplamiento -1- sirve para estabilizar y centrar los elementos de rejilla -2- entre si. La pieza de centrado tambien presenta una forma conica en ambas direcciones, correspondiendo la conicidad a la de las piezas guia, de forma que la introduccion del elemento de acoplamiento -1- en la zona de salida -3- puede realizarse sin esfuerzo.
Los conos o secciones de cono de la pieza guia -11- y la pieza de centrado -12- se fabrican preferentemente con las mismas tolerancias.
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Entre la pieza guia -11- y la pieza de centrado -12- se encuentra un resalte en forma de un escalon. El resalte entre la pieza guia -11- y la pieza de centrado -12- en un angulo de 90° respecto al eje central o a un angulo del elemento de acoplamiento -1- a definir sirve como superficie de base para alojar una junta -8- resistente a la temperatura en forma de anillo o poligonal.
El espacio o lugar para alojar la junta -8- se conforma preferentemente en el elemento de rejilla -2-, en la zona de salida, como asiento o entalladura, para disponer de una camara de junta en forma anular o poligonal.
El elemento de acoplamiento -1- es presionado en estado montado contra la junta -8- deformable, que se comprime al montar los elementos de rejilla -2- y se adapta a la camara de junta. La junta -8- sella el elemento de rejilla -2- en relacion al elemento de acoplamiento -1-. Gracias al procesamiento preciso de la forma exterior conica del elemento guia -11- y su tolerancia reducida respecto al elemento de rejilla -2-, sobre la junta no actuan fuerzas de empuje.
El volumen de la junta -8- se elige tal que sea mayor que el volumen de espacio disponible en un determinado factor, de forma que la junta -8- sea comprimida de forma optima.
La figura 3 ilustra una representacion abierta de una fila de rejilla -10- de la rejilla -100- en una vista en seccion desde abajo, en la que se observa la union de los canales de fluido acoplados de dos elementos de rejilla -2- de la fila de rejilla -10-, asi como la disposicion del canal de refrigeracion. En funcionamiento, es decir, en la posicion de montaje normal, el elemento de rejilla -2- refrigerado representado en la figura 3 se debe imaginar girado 180°. En esta posicion de funcionamiento normal, la figura 5 muestra elementos de rejilla refrigerados conectados entre si en vista desde arriba.
La figura 4 muestra desde abajo los elementos de rejilla -2- refrigerados en estado montado, tal que para la conexion rigida de dos elementos de rejilla -2- estan disponibles aberturas o perforaciones de paso -4- para alojar tornillos o realizar uniones atornilladas. Mediante las uniones atornilladas se atornillan entre si en bloque los elementos de rejilla y se aseguran para que no se aflojen. A traves de las mismas uniones atornilladas se garantiza el acoplamiento de los canales de fluido mediante el elemento de acoplamiento -1- entre dos elementos de rejilla -2- adyacentes. Ajustando las uniones atornilladas se presiona el elemento de acoplamiento -1- en la zona de salida de canal correspondiente ubicandolo de forma sellante.
Entre dos elementos de rejilla -2- dispuestos uno junto a otro se genera una denominada ranura de caida que preferentemente se mantiene pequena mediante el procesamiento mecanico posterior, para que el material solido o las particulas ardientes, asi como la ceniza, no caigan a traves de la ranura.
Leyendas de numeros de referencia
-100- rejilla
-30- canal de refrigeracion
-10- fila de rejilla
-1 - elemento de acoplamiento
-11- pieza guia
-12- pieza de centrado
-2- elemento de rejilla
-3- zona de salida de canal
-4- pieza de fijacion
-5- seccion de flujo del agua refrigerante
-6- espesor de pared
-8- junta

Claims (11)

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    REIVINDICACIONES
    1. Rejilla para la combustion de materiales solidos, con al menos una fila de rejilla (10) con varios elementos de rejilla (2) dispuestos uno junto a otro, tal que cada elemento de rejilla presenta al menos un canal de fluido (30), que puede ser atravesado por fluido refrigerante, con las correspondientes zonas de salida del canal (3), tal que las zonas de salida del canal (3) de elementos de rejilla (2) dispuestos uno junto al otro son esencialmente coaxiales entre si, tal que para acoplar entre si las zonas de salida del canal (3) coaxiales estan dispuestos elementos de acoplamiento (1) que estan realizados como manguitos de acoplamiento que pueden ser travesados por el fluido, con al menos una pieza guia (11) y al menos una pieza de centrado (12), caracterizada por que la al menos una pieza guia (11) del elemento de acoplamiento (1) presenta una superficie exterior biselada, preferentemente conica, para facilitar el montaje y sellar, y/o la al menos una pieza de centrado (12) del elemento de acoplamiento (1) presenta una superficie exterior biselada, preferentemente conica.
  2. 2. Rejilla de combustion, segun la reivindicacion 1, caracterizada por que las zonas de salida del canal (3) presentan una seccion interior redonda o poligonal.
  3. 3. Rejilla de combustion, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la pieza guia (11) y la pieza de centrado (12) presentan un contorno exterior esencialmente del mismo tamano o un contorno exterior diferente y respectivamente desplazado.
  4. 4. Rejilla de combustion, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el elemento de acoplamiento (1) presenta una seccion interior redonda o poligonal.
  5. 5. Rejilla de combustion, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que entre el elemento de acoplamiento (1) y el elemento de rejilla (1) en estado montado esta dispuesta al menos una junta (8) realizada de material resistente a la temperatura.
  6. 6. Rejilla de combustion, segun la reivindicacion 5, caracterizada por que la junta (8) esta dispuesta en una entalladura (7) del elemento de rejilla (2) correspondiente, realizada para guiar la junta.
  7. 7. Rejilla de combustion, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que cada elemento de rejilla (2) presenta canales de refrigeracion (30) realizados longitudinalmente, transversalmente o en forma de meandro o un canal de refrigeracion (30) realizado como tubo de refrigeracion.
  8. 8. Rejilla de combustion, segun la reivindicacion 7, caracterizada por que un canal de refrigeracion (30) de un elemento de rejilla (2), realizado como tubo de refrigeracion, esta conectado al elemento de rejilla de forma desconectable o no desconectable, por ejemplo, insertado o moldeado.
  9. 9. Rejilla de combustion, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la entrada y/o salida de fluido refrigerante de una fila de rejilla (10) de la rejilla (100) esta conectada con al menos un elemento de rejilla (2) de la fila (10.
  10. 10. Rejilla de combustion, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que entre la pieza guia (11) y la pieza de centrado (12) se encuentra un resalte en forma de un escalon.
  11. 11. Rejilla de combustion, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los elementos de rejilla (2) presentan paredes laterales, en las que se encuentran aberturas de conexion (4) para alojar uniones atornilladas, tal que las uniones atornilladas garantizan el acoplamiento de los canales de fluido mediante el elemento de acoplamiento (1) entre dos elementos de rejilla (2) adyacentes.
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