ES2875542T3 - Caldera de recuperación química - Google Patents

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ES2875542T3
ES2875542T3 ES17209819T ES17209819T ES2875542T3 ES 2875542 T3 ES2875542 T3 ES 2875542T3 ES 17209819 T ES17209819 T ES 17209819T ES 17209819 T ES17209819 T ES 17209819T ES 2875542 T3 ES2875542 T3 ES 2875542T3
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Jussi Nyman
Taisto Rajala
Ari Saarela
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Abstract

Una caldera de recuperación química (100) para la recuperación de productos químicos y energía térmica generada en un procedimiento de quemado, incluyendo la caldera de recuperación química (100) - un horno (1), que comprende - una pared delantera (2), - una pared trasera (3) que comprende un arco de pico (4), - al menos un recalentador (5) dispuesto en la parte superior del horno (1), incluyendo además la caldera de recuperación química (100) - un sistema de tubos coladores (6), que comprende - una sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua (7) situada antes/debajo del al menos un recalentador (5) en el horno (1), - comprendiendo la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua (7) tubos coladores (8) que ascienden (i) desde la pared delantera (2) hasta la pared trasera (3), y se disponen para girar en un giro (13) desde la pared trasera (3) y extenderse de forma oblicua hacia arriba desde la pared trasera (3), o bien (ii) desde la pared trasera (3) hasta la pared delantera (2), y se disponen para girar en un giro (13) desde la pared delantera (2) y extenderse de forma oblicua hacia arriba desde la pared delantera (2), y en la que el sistema de tubos coladores (6) comprende además - una sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical (9) que se extiende desde la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua (7), en la que los tubos coladores (8) de la sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical (9) están dispuestos para extenderse en paralelo con el al menos un recalentador (5) en la parte superior del horno (1), caracterizada por que la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua (7) está dispuesta para penetrar a través de la pared (2, 3) de modo que el giro (13) se coloque en el exterior del horno (1).

Description

DESCRIPCIÓN
Caldera de recuperación química
Antecedentes
La invención se refiere a una caldera de recuperación química, que incluye un horno que comprende una pared delantera, una pared trasera, y comprendiendo la pared trasera un arco de pico, al menos un recalentador dispuesto en la parte superior del horno, incluyendo además la caldera de recuperación química un sistema de tubos coladores.
En un procedimiento de producción de pasta, el licor negro se quema en una caldera de recuperación química. Las tareas de una caldera de recuperación química incluyen la recuperación de productos químicos y la recuperación de la energía térmica generada en el procedimiento de quemado.
La caldera de recuperación química comprende un horno alimentado con licor negro y aire requerido para la combustión. Una parte superior de la caldera está provista de recalentadores y un conducto para gases de escape después del área de recalentador. En el conducto para gases de escape se encuentran una batería de calderas y economizadores. La energía térmica generada en el procedimiento de quemado se usa para producir vapor de alta presión recalentado que se va a usar, entre otros, en la producción de electricidad.
El horno comprende, muy a menudo, un sistema de tubos coladores dispuesto antes de los recalentadores. Los tubos del sistema de tubos coladores se extienden desde la pared delantera del horno a un arco de pico que está dispuesto para guiar un flujo de los gases de escape, y a través del arco de pico a la parte delantera del conducto para gases de escape.
Sin embargo, todavía existe la necesidad de mejorar la eficacia de las calderas de recuperación química.
Los documentos publicación WO 2010/119177 A3, publicación US 2803227 A y publicaciones EP 3002366 A y 1188986 A2 divulgan algunas calderas.
Breve descripción
Visto desde un primer aspecto, se puede proporcionar una caldera de recuperación química, que comprende una sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua situada antes/debajo del al menos un recalentador en el horno, comprendiendo la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua tubos coladores que ascienden (i) desde la pared delantera hasta la pared trasera, y se disponen para girar en un giro desde la pared trasera y extenderse de forma oblicua hacia arriba desde la pared trasera, o bien (ii) desde la pared trasera hasta la pared delantera, y se disponen para girar en un giro desde la pared delantera y extenderse de forma oblicua hacia arriba desde la pared delantera, y en la que el sistema de tubos coladores comprende además una sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical que se extiende desde la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua, en la que los tubos coladores de la sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical están dispuestos para extenderse en paralelo con el al menos un recalentador en la parte superior del horno.
Una ventaja de la invención es que se puede reducir la longitud de la sección de tubos coladores no calentada y, por tanto, se puede incrementar la superficie térmica eficaz de la sección de tubos coladores.
Otra ventaja es que el diseño de las superficies térmicas puede ser más flexible que en las calderas de recuperación química conocidas.
Todavía otra ventaja es que el montaje de la construcción de la sección de tubos coladores puede ser más simple y, por tanto, el tiempo de montaje más corto.
Todavía otra ventaja es que es posible instalar más superficie térmica en el segundo paso de la caldera de recuperación química, es decir, en la batería de generación de calderas (B.G.B) o en el economizador III (eco III), porque no existe la necesidad de un espacio o hueco reservado para el tubo colador.
Todavía otra ventaja es que puede haber un mayor margen para el área pegajosa debido a una refrigeración de los gases de escape más eficaz.
La disposición se caracteriza por lo que se indica en la reivindicación independiente. Algunos otros modos de realización se caracterizan por lo que se indica en las demás reivindicaciones. También se divulgan modos de realización en la memoria descriptiva y dibujos de la presente solicitud de patente. El contenido según la invención de la solicitud de patente también se puede definir de otras formas distintas a las definidas en las siguientes reivindicaciones. El contenido según la invención también puede estar formado por varias invenciones separadas, especialmente si la invención se examina a la luz de subtareas expresas o implícitas o en vista de los beneficios o grupos de beneficios obtenidos. Entonces, algunas de las definiciones contenidas en las siguientes reivindicaciones pueden ser innecesarias en vista de las ideas según la invención separadas. Los rasgos característicos de los diferentes modos de realización de la invención se pueden, dentro del alcance de la idea según la invención básica, aplicar a otros modos de realización.
Breve descripción de las figuras
Algunos modos de realización que ilustran la presente divulgación se describen en más detalle en los dibujos adjuntos, en los que
la figura 1 es una vista lateral esquemática, parcialmente en sección, de una caldera de recuperación química, la figura 2 es una vista lateral esquemática, parcialmente en sección, de otra caldera de recuperación química, la figura 3 es una vista lateral esquemática, parcialmente en sección, de una tercera caldera de recuperación química,
la figura 4 es una vista lateral esquemática, parcialmente en sección, de una cuarta caldera de recuperación química,
la figura 5 es una vista lateral esquemática, parcialmente en sección, de una quinta caldera de recuperación química, y
la figura 6 es una vista lateral esquemática, parcialmente en sección, de una caldera de recuperación química de la técnica anterior.
En las figuras, en aras de claridad, algunos modos de realización se muestran simplificados. Las partes similares se marcan con los mismos números de referencia en las figuras.
Descripción detallada
La figura 1 es una vista lateral esquemática, parcialmente en sección, de una caldera de recuperación química. Dicha caldera de recuperación química 100 puede ser, por ejemplo, una caldera de recuperación de licor negro o una caldera de recuperación de celulosa al sulfato.
La caldera de recuperación química comprende un horno 1 en el que se alimenta el licor negro que se va a quemar y aire de combustión.
Una parte superior del horno 1 de la caldera de recuperación química está provista de recalentadores 5. Los recalentadores 5 son elementos formados por una pluralidad de tubos verticales localizados en paralelo y provistos en paralelo en una pluralidad en una dirección transversal de la caldera de recuperación química. Los recalentadores 5 contienen vapor que fluye en los mismos y se calienta cuando los tubos se calientan por los gases de escape calientes desde el exterior.
La caldera de recuperación química comprende un arco de pico 4 que guía el flujo de los gases de escape. La caldera de recuperación química 100 comprende además un sistema de agua y vapor. Esto incluye un colector 11 desde el que se transportan agua caliente y vapor a las superficies de temperatura de la caldera de recuperación química 100.
El horno 1 comprende una pared delantera 2 y una pared trasera 3. La pared trasera 3 incluye el arco de pico 4 mencionado anteriormente.
En el horno 1 está dispuesto un sistema de tubos coladores 6. En los tubos coladores 8, el fluido refrigerante fluye y se calienta debido a la influencia de los gases de escape que pasan. De forma correspondiente, esto provoca que la temperatura de los gases de escape baje antes de que alcancen los recalentadores 5. Además, el sistema de tubos coladores 6 protege a los recalentadores 5 de la radiación directa del horno 1.
El sistema de tubos coladores 6 comprende tubos coladores 8. Los tubos coladores 8 se pueden disponer en línea o de escalonados de forma conocida per se. Los tubos coladores 8 están dispuestos en una sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua 7 situada antes de cualquiera de los recalentadores 5, y una sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical 9 que se extiende hacia arriba desde la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua 7.
En el modo de realización mostrado en la figura 1, la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua 7 comprende tubos coladores 8 que ascienden desde la pared delantera 2 hasta la pared trasera 3, y, a continuación, se disponen para girar en un giro 13 desde la pared trasera 3 y para extenderse de forma oblicua hacia arriba desde la pared trasera 3.
Los tubos coladores 8 en la sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical 9 están dispuestos para extenderse en paralelo con al menos un recalentador 5 en la parte superior del horno 1. En el modo de realización mostrado en la figura 1, la sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical 9 está dispuesta entre dos recalentadores 5, más precisamente entre los primer y segundo recalentadores. En otro modo de realización, la sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical 9 está dispuesta entre los segundo y tercer recalentadores. En todavía otro modo de realización, la sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical 9 está colocada después del tercer recalentador.
En todavía otro modo de realización, la sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical 9 está dispuesta entre un recalentador y otra superficie térmica.
El soporte mecánico para el sistema de tubos coladores 6 se puede disponer atándolo a los recalentadores, o soportándolo independientemente entre los recalentadores.
El fluido refrigerante recibido desde el colector 11 de la caldera de recuperación química 100 se puede alimentar por medio de uno o más tubos de alimentación 14 en el extremo inferior 10 de la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua 7, como se muestra en la figura 1. La disposición de los uno o más tubos de alimentación 14 en la pared delantera 2 es simple de realizar.
En el modo de realización mostrado en la figura 1, el fluido refrigerante recibido por el sistema de tubos coladores 6 comprende agua. En algunos modos de realización, el fluido refrigerante puede ser totalmente agua. En otro modo de realización, el fluido refrigerante puede comprender agua y vapor. En todavía otro modo de realización, el fluido refrigerante puede ser totalmente vapor.
El/los cabezal(es) de salida 15 del sistema de tubos coladores se localizan encima de un techo de horno. El fluido refrigerante que pasa por el sistema de tubos coladores 6 está dispuesto para fluir desde dicho(s) cabezal(es) 15 directamente al colector 12 o a una superficie térmica para su calentamiento adicional. El fluido refrigerante que sale del sistema de tubos coladores 6 es típicamente una mezcla de vapor y agua.
En un modo de realización, el giro 13 está dispuesto en el arco de pico 4 como se muestra en la figura 1.
Una ventaja es que la estructura de la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua 7 es corta y rígida. Además, es bastante fácil construir un nivel de mantenimiento encima de la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua 7 en interruptores.
La sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua 7 penetra a través del arco de pico 4 de modo que el giro 13 se coloque en el exterior del volumen del horno 1.
Una ventaja es que se puede realizar un soporte fuerte y firme para el giro 13 y, en realidad, para toda la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua 7.
En otro modo de realización, el giro 13 está dispuesto en el interior del volumen del horno 1 (no mostrado).
Una ventaja es que la longitud de la sección de tubos coladores no calentada se puede minimizar y facilitar la instalación del giro 13.
De acuerdo con un aspecto de la invención, la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua 7 que comprende tubos coladores 8 que ascienden hasta el giro 13 tiene un ángulo a con respecto al nivel horizontal, estando dicho ángulo a en el intervalo de 5° a 20°. En un modo de realización, el ángulo a está en el intervalo de 10° a 15°.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua 7 que comprende tubos coladores 8 que ascienden desde el giro 13 hasta la sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical 9 tiene un ángulo p con respecto al nivel horizontal, estando dicho ángulo p en el intervalo de 5° a 20°. En un modo de realización, el ángulo p está en el intervalo de 10° a 15°.
De acuerdo con un aspecto, el sistema de tubos coladores 6 puede comprender más de solo un giro 13 y más de solo una sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua 7, respectivamente. En otras palabras, puede haber dos o incluso más giros 13 en el sistema de tubos coladores 6. Todos los giros 13 pueden estar dispuestos en la misma pared 2, 3 o puede haber al menos un giro tanto en la pared delantera 2 como en la pared trasera 3.
En un modo de realización, todos los tubos coladores 8 siguen el mismo recorrido en la caldera 100.
En otro modo de realización, algunos de los tubos coladores 8 tienen un recorrido diferente que algunos otros tubos coladores del mismo sistema de tubos coladores 6. Por ejemplo, algunos tubos pueden pasar por el giro 13.
La figura 2 es una vista lateral esquemática, parcialmente en sección, de otra caldera de recuperación química. En un modo de realización, como se muestra en la figura 2, el extremo superior 12 de la sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical 9 está dispuesto para recibir fluido refrigerante del colector 11.
Una ventaja es que se puede usar el sistema de tubos coladores 6 como un recalentador que recibe vapor saturado del colector 11.
En el modo de realización mostrado en la figura 2, el extremo superior 12 está conectado directamente al colector 11 por uno o más tubos de alimentación 14. En otro modo de realización, existe al menos una superficie térmica dispuesta entre el colector 11 y el sistema de tubos coladores 6, es decir, el extremo superior 12 está conectado indirectamente al colector 11.
El extremo inferior 10 del sistema de tubos coladores 6 se puede conectar a una superficie térmica para su calentamiento adicional. El fluido refrigerante que sale del sistema de tubos coladores 6 típicamente es vapor saturado.
La figura 3 es una vista lateral esquemática, parcialmente en sección, de una tercera caldera de recuperación química. En un modo de realización, tal como se muestra en la figura 3, el giro 13 está dispuesto en el lado de la pared delantera 2 del horno 1, en el exterior del volumen del horno como se muestra en la figura 3, o bien en el interior de dicho volumen del horno. Sin embargo, disponer el giro en el interior del horno no pertenece a la presente invención. Una ventaja de esta clase de construcción es que debido a la resistencia al flujo provocada por la parte inferior 7a y la parte superior 7b de la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua, los gases de escape tienden a fluir hacia los recalentadores 5, es decir, solo a través de la parte inferior 7a, en lugar de fluir directamente hacia arriba en la parte superior del horno 1 y a través de la resistencia combinada de flujo de la parte inferior 7a y la parte superior 7b. Un resultado de este fenómeno de flujo es una transferencia de calor más eficaz que tiene lugar en los recalentadores 5.
La parte inferior 7a de la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua está situada debajo del arco de pico 4. Una ventaja es que se puede maximizar la longitud de la parte inferior 7a que sirve como superficie térmica y, por tanto, también se puede maximizar la transferencia de calor desde el horno caliente al fluido refrigerante.
De acuerdo con un aspecto, la sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical 9 está dispuesta antes de cualquiera de los recalentadores 5 de la caldera de recuperación química. Así, todo el sistema de tubos coladores 6 está situado antes de cualquiera de los recalentadores 5 o cualquier otra superficie térmica de la caldera de recuperación química. Aquí se debe advertir que todos los modos de realización de las secciones de tubos coladores dispuestas de forma oblicua 7 divulgadas en esta descripción se pueden conectar con todos los modos de realización de las secciones de tubos coladores dispuestas de forma vertical 9 divulgadas en esta descripción. También se debe advertir que todos los sistemas de tubos coladores 6 divulgados en el presente documento también se pueden disponer para funcionar como un recalentador.
La figura 4 es una vista lateral esquemática, parcialmente en sección, de una cuarta caldera de recuperación química. Como ya se ha divulgado, el extremo inferior 10 de la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua 7 puede recibir fluido refrigerante del colector 11 de la caldera de recuperación química 100. También ya se ha divulgado que el giro 13 se puede disponer en la pared delantera 2. Sin embargo, un modo de realización de este tipo no pertenece a la presente invención. En un modo de realización, el extremo inferior 10 del sistema de tubos coladores está dispuesto en el interior del arco de pico 4 como se muestra en la figura 4.
Una ventaja es una transferencia de calor más eficaz que tiene lugar en los recalentadores 5, de forma similar como se describe anteriormente en relación con la figura 3.
Otra ventaja es que la estructura de la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua 7 es corta y rígida.
Pueden estar dispuestos uno o más tubos de alimentación 14 que alimentan el fluido refrigerante en el extremo inferior 10 para pasar por el horno 1 a lo largo de las paredes laterales del horno 1.
El tubo de alimentación 14 está conectado a la parte inferior del colector 11 y, por lo tanto, el fluido refrigerante alimentado al extremo inferior 10 es agua. Sin embargo, el tubo de alimentación 14 también puede estar conectado a las partes superiores del colector 11 para alimentar vapor en el sistema de tubos coladores 6.
La figura 5 es una vista lateral esquemática, parcialmente en sección, de una quinta caldera de recuperación química. Este modo de realización es muy similar al modo de realización mostrado en la figura 1. Sin embargo, el giro 13 está dispuesto ahora debajo del arco de pico 4.
Una ventaja es que se puede maximizar la longitud de la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua 7 que sirve como superficie térmica.
La figura 6 es una vista lateral esquemática, parcialmente en sección, de una caldera de recuperación química de la técnica anterior. Como se puede ver de inmediato, el sistema de tubos coladores 6 penetra a través del arco de pico 4 y se extiende en el segundo paso de la caldera de recuperación química 100. Existe una longitud bastante grande del sistema de tubos coladores 6 que no se calienta por los gases de escape, siendo, por tanto, ineficaz. La invención no se limita exclusivamente a los modos de realización descritos anteriormente, sino que, en su lugar, son posibles muchas variaciones dentro del alcance del concepto según la invención definido por las reivindicaciones a continuación. Dentro del alcance del concepto según la invención, se pueden usar los atributos de diferentes modos de realización y aplicaciones junto con o reemplazar los atributos de otro modo de realización 0 aplicación.
Los dibujos y la descripción relacionada solo están destinados a ilustrar la idea de la invención. La invención puede variar en detalle dentro del alcance de la idea según la invención definida en las siguientes reivindicaciones. Números de referencia
1 horno
2 pared delantera
3 pared trasera
4 arco de pico
5 recalentador
6 sistema de tubos coladores
7 sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua
7a parte inferior
7b parte superior
8 tubo colador
9 sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical
10 extremo inferior
11 colector
12 extremo superior
13 giro
14 tubo de alimentación
15 cabezal de salida
100 caldera de recuperación química
C fluido refrigerante

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Una caldera de recuperación química (100) para la recuperación de productos químicos y energía térmica generada en un procedimiento de quemado, incluyendo la caldera de recuperación química (100)
- un horno (1), que comprende
- una pared delantera (2),
- una pared trasera (3) que comprende un arco de pico (4),
- al menos un recalentador (5) dispuesto en la parte superior del horno (1), incluyendo además la caldera de recuperación química (100)
- un sistema de tubos coladores (6), que comprende
- una sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua (7) situada antes/debajo del al menos un recalentador (5) en el horno (1),
- comprendiendo la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua (7) tubos coladores (8) que ascienden
(i) desde la pared delantera (2) hasta la pared trasera (3), y se disponen para girar en un giro (13) desde la pared trasera (3) y extenderse de forma oblicua hacia arriba desde la pared trasera (3), o bien
(ii) desde la pared trasera (3) hasta la pared delantera (2), y se disponen para girar en un giro (13) desde la pared delantera (2) y extenderse de forma oblicua hacia arriba desde la pared delantera (2), y en la que el sistema de tubos coladores (6) comprende además
- una sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical (9) que se extiende desde la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua (7), en la que
los tubos coladores (8) de la sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical (9) están dispuestos para extenderse en paralelo con el al menos un recalentador (5) en la parte superior del horno (1), caracterizada por que
la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua (7) está dispuesta para penetrar a través de la pared (2, 3) de modo que el giro (13) se coloque en el exterior del horno (1).
2. Una caldera de recuperación química como se reivindica en la reivindicación 1, en la que el extremo inferior (10) de la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua (7) está dispuesto para recibir fluido refrigerante del colector (11) de la caldera de recuperación química (100).
3. Una caldera de recuperación química como se reivindica en la reivindicación 1, en la que el extremo superior (12) de la sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical (9) está dispuesto para recibir fluido refrigerante del colector (11) de la caldera de recuperación química (100).
4. Una caldera de recuperación química como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el fluido refrigerante recibido por el sistema de tubos coladores (6) comprende agua.
5. Una caldera de recuperación química como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el fluido refrigerante recibido por el sistema de tubos coladores (6) comprende vapor.
6. Una caldera de recuperación química como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical (9) está dispuesta antes de cualquiera de los al menos un recalentador (5).
7. Una caldera de recuperación química como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical (9) está dispuesta entre dos recalentadores (5).
8. Una caldera de recuperación química como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua (7) que comprende tubos coladores (8) que ascienden hasta el giro (13) tiene un ángulo a con respecto al nivel horizontal, estando dicho ángulo a en el intervalo de 5° a 20°.
9. Una caldera de recuperación química como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la sección de tubos coladores dispuesta de forma oblicua (7) que comprende tubos coladores (8) que ascienden desde el giro (13) hasta la sección de tubos coladores dispuesta de forma vertical (9) tiene un ángulo p con respecto al nivel horizontal, estando dicho ángulo p en el intervalo de 5° a 20°.
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