ES2898784T3 - Método de limpieza de superficies de transferencia de calor de una central eléctrica - Google Patents

Abstract

Un método para limpiar una superficie de transferencia de calor conectada a una estructura de mampostería de una caldera de combustión, en cuyo método la superficie se limpia lanzando un chorro de partículas sólidas sobre ella, en condiciones esencialmente libres de agua, caracterizado por que se limpia una superficie metálica, en particular una superficie de acero, el granallado se realiza a una presión de 8-12 bares, utilizando partículas de escoria de níquel, con - una dureza superior a 6º en la escala de dureza de Mohs, especialmente superior a 6º y como máximo aproximadamente 8º en la escala de Mohs, - una densidad de 3,1-4,2 g/cm3, lo más convenientemente 3,3-3,9 g/cm3, por ejemplo 3,5-3,8 g/cm3, - una densidad aparente superior a 1,8 g/cm3, especialmente 1,85 g/cm3 o mayor, y - el tamaño de partícula utilizado es de 0,3-2,5 mm.

Description

DESCRIPCIÓN

Método de limpieza de superficies de transferencia de calor de una central eléctrica

La presente invención se refiere a un método según el preámbulo de la reivindicación 1 para limpiar la superficie de transferencia de calor que está en conexión con la estructura de mampostería de una caldera de combustión. Dicho método se describe en el documento DE 19723389.

En tal método, la superficie se limpia lanzando partículas sólidas sobre ella.

Las superficies de transferencia de calor de las centrales eléctricas se limpian típicamente con un chorro de arena. En este caso, se utiliza arena (normalmente arena tamizada) en el granallado con chorro de arena y se utiliza agua para unir los finos, con el fin de evitar la formación de polvo provocada por las partículas de arena. Este método de granallado vía húmeda ha demostrado ser problemático en varios aspectos.

Al quemar madera o combustibles fósiles, también se generan en la caldera compuestos azufrados y orgánicos que se derivan de la combustión. Al proporcionar agua a las cenizas que quedan en las superficies quemadas, se empiezan a formar varios ácidos y ácidos débiles en la caldera. Sin embargo, no es posible limpiar la caldera completamente con agua. En cambio, la ceniza residual permanece húmeda y ácida. Los ácidos y los ácidos débiles comienzan a corroer el acero. La humedad también puede llegar a la parte interior y los huecos de la mampostería y, al mismo tiempo, provocar corrosión.

Cuando la ceniza húmeda se seca, se vuelve casi tan dura como el hormigón. Los lavados repetidos con agua acumulan gradualmente una superficie cada vez más dura en las tuberías, lo que reduce la eficiencia de la producción de calor y reduce el flujo de gases. Retirar la ceniza endurecida del interior de los conjuntos eco- y recalentador es muy difícil y laborioso, en algunas soluciones estructurales incluso imposible y, como resultado, la única posibilidad puede ser reemplazar parte o la totalidad de la estructura.

También cabe señalar que las mamposterías absorben la humedad. La fase de calentamiento de la etapa de puesta en marcha se prolonga porque las mamposterías tienen que estar "secas". En tales casos, es muy posible que las mamposterías fallen.

En la técnica anterior, se describen varias alternativas para usar arena en el granallado. Dichos materiales incluyen granos de acero y arena de acero, escoria de cobre, perlas de vidrio, gránulos de metal, hielo seco, corindón e incluso cáscaras de coco y granos de maíz molidos.

La publicación de solicitud de patente CN n.° 102313288 describe una solución en la que las superficies de transferencia de calor se limpian utilizando partículas de superficie lisa. En particular, las partículas descritas en la publicación son partículas metálicas o no metálicas o de materiales compuestos que tienen una densidad de 2-8 g/cm3. La publicación de solicitud de patente DE n.° 19723389 describe la limpieza de la parte interior de las plantas de calderas donde se encuentran los gases de combustión mediante el uso de partículas esféricas de acero.

La publicación de solicitud internacional WO 0138815 sugiere una limpieza a chorro de las superficies de transferencia de calor utilizando cenizas gruesas que se generan a partir de la incineración de lodos.

La publicación de solicitud de patente JP n.° 2002098323 describe el uso de granos de escoria granulada para eliminar, mediante limpieza por chorro, los residuos metálicos adheridos al tubo de escape de un horno de generación de energía. El metal se genera al fundir, en un horno de generación de energía, los residuos de combustión que se generan por la quema de residuos municipales.

Además, la tecnología conocida se describe en las memorias de patente de EE.UU. n°s 4348340 y 4666083.

También se conocen previamente los métodos de granallado en seco. Un ejemplo de tal método es la solución que se describe en la publicación de solicitud de patente EP n.° 2113339, en el que se utilizan carbonatos de metales alcalinos para la limpieza de superficies sólidas por granallado. Según la publicación, los carbonatos de metales alcalinos proporcionan una limpieza eficaz de superficies, sin que se forme polvo ni se dañen las superficies. Los materiales adecuados mencionados en la publicación son en particular carbonatos naturales, tales como carbonato cálcico y dolomita. Estos pueden utilizarse, por ejemplo, para eliminar restos de pintura, alimentos y medicamentos del interior. Como se describió anteriormente, hasta la fecha no se han propuesto soluciones con las que sea posible eliminar los depósitos rebeldes, que se generan a las temperaturas típicas de las calderas de combustión, sin dañar las superficies y sin la formación de polvo, lo cual es característico de la arena.

En la presente invención, los inventores han descubierto inesperadamente que el objetivo anterior se puede lograr utilizando, para el granallado, partículas de escoria de níquel en condiciones esencialmente secas.

Por tanto, de acuerdo con la presente invención, la superficie de transferencia de calor de la caldera de combustión, especialmente la superficie de transferencia de calor que está en conexión con una estructura de mampostería, se limpia lanzando sobre ella un chorro, en condiciones libres de agua, de partículas de escoria metálica que tienen un tamaño de partícula de aproximadamente 0,3 - 2,5 mm, y utilizando una presión de granallado de 8-12 bares.

Por tanto, la presente invención también comprende el uso de partículas de escoria de níquel para limpiar la superficie de transferencia de calor que está en conexión con una estructura de mampostería, mediante el uso de un tratamiento de granallado.

Más específicamente, el método según la presente invención se caracteriza principalmente por lo que se establece en el preámbulo de la reivindicación 1.

Se consiguen considerables ventajas con la presente invención. Al reemplazar la arena en la limpieza por granallado con partículas de escoria de níquel en condiciones secas, es posible eliminar la suciedad de la superficie metálica en objetos que son difíciles de limpiar sin dañar la superficie. Al mismo tiempo, es posible evitar el efecto dañino del agua que fluye desde la superficie a limpiar sobre las estructuras de mampostería que están en contacto con la superficie o están cerca de la superficie.

Además, se ha encontrado que la formación de polvo es considerablemente menor que en el granallado con arena, aunque la operación se realiza en condiciones libres de agua, lo que contribuye al rendimiento del trabajo.

Las partículas de escoria, que representan la fracción residual, y que de otro modo no pueden utilizarse en ninguna aplicación significativa, forman un material ventajoso desde el punto de vista económico y técnico que, si es necesario, se puede moler y clasificar para conseguir una fracción de la finura deseada.

Las partículas de escoria de níquel son particularmente adecuadas para la limpieza de superficies de transferencia de calor de acero, porque la escoria de níquel no contiene cantidades significativas de compuestos de ferrita. Esto, a su vez, significa que al limpiar superficies de acero con escoria de níquel, no aparecen problemas de corrosión, lo que no es el caso cuando se granalla con escorias metálicas que comprenden compuestos de ferrita, o cuando se granalla con, por ejemplo, partículas de acero que también comprenden compuestos de ferrita.

A continuación, se examinarán realizaciones más de cerca con la ayuda de la descripción detallada adjunta.

En la aplicación de la presente tecnología, las superficies de transferencia de calor de una central eléctrica, en condiciones secas, se limpian utilizando una fracción fina de un producto de desecho generado en un proceso metalúrgico. En una realización, se limpian especialmente las superficies de transferencia de calor que están conectadas a las estructuras de una caldera de combustión, en particular las estructuras de mampostería de una caldera de combustión.

Normalmente, la superficie a limpiar comprende compuestos que contienen azufre o silicato que se generan al quemar madera o combustibles fósiles o mezclas de los mismos, y posiblemente cenizas, coque o escoria que comprenden compuestos orgánicos (tales como compuestos similares al alquitrán).

Especialmente, en una realización, los depósitos y capas de suciedad similares que se generan durante el proceso de combustión se eliminan de las superficies metálicas sin dañarlas sustancialmente.

En la presente tecnología, la operación se lleva a cabo esencialmente en "condiciones libres de agua". En la práctica, esto significa que no se alimentan agua o soluciones acuosas, ni junto con las partículas granalladas ni por separado, sobre el objeto a limpiar. Normalmente, no se suministra agua ni soluciones acuosas en absoluto. Sin embargo, si junto con las partículas, la humedad termina en el objeto a limpiar, operar en condiciones sin agua significa que, debido al efecto del granallado con partículas, el agua condensada no fluye desde la superficie a limpiar hacia la estructura adyacente, la cual, por ejemplo, es mampostería.

Normalmente, la superficie a limpiar es una superficie de transferencia de calor. Sin embargo, el método también se puede usar para limpiar otras superficies de la estructura de una caldera de una planta de generación energía, cuyas superficies comprenden impurezas, incluidas cenizas, coque y/o depósitos de escoria que se generan a partir de la combustión.

En una realización, la estructura a limpiar es parte de una caldera de generación de energía, tal como una caldera de calor, o parte de una caldera de recuperación, tal como un horno para volver a quemar lodos de cal o una unidad de recuperación de sosa.

La superficie de transferencia de calor es una superficie metálica, normalmente es una superficie de acero. El acero puede ser, por ejemplo, una aleación de acero ferrítico o austenítico que cumpla las normas ASTM A213 o A213M, respectivamente. También es posible utilizar otros tipos de aleaciones metálicas. Sin embargo, las superficies pueden ser de un material distinto al metal, por ejemplo una cerámica.

Ejemplos de superficies a limpiar son, en particular, la superficie de transferencia de calor que forma parte de una caldera de calor, tal como los conjuntos eco y recalentador de calderas de parrilla o calderas de lecho fluidizado.

En una realización, la superficie a limpiar, una superficie metálica, típicamente una superficie de acero, forma al menos parte de un recalentador o al menos parte de un economizador o una unidad Luvo.

Preferiblemente, la superficie a limpiar está en la vecindad de la mampostería o al menos parcialmente encima de ella. Normalmente, la distancia a la mampostería más cercana, es decir, la superficie de la mampostería, es como máximo aproximadamente 250 cm, normalmente como máximo aproximadamente 150 cm, especialmente como máximo aproximadamente 100 cm, por ejemplo, como máximo 50 cm. La superficie de mampostería puede estar en contacto directo con la superficie a limpiar.

Es bien sabido que aquellas partes de las estructuras de las paredes de las calderas que están diseñadas para quemar combustibles húmedos, y cuyas partes mantienen una temperatura adecuada para las fases de secado y pirólisis, deben estar sin enfriar. Una superficie no enfriada se logra, por ejemplo, mediante el uso de mampostería. Por ejemplo, se pueden utilizar ladrillos cerámicos para la mampostería. En los puntos de la capa de combustible, a su vez, las paredes del horno se enfrían, lo que puede reducir los problemas que surgen cuando el combustible se quema demasiado rápido en los bordes de la parrilla.

Según la invención, el granallado se realiza con escoria de níquel, que está en forma de partículas, en cuyo caso el tamaño de partícula de la escoria de níquel es de aproximadamente 0,3-2,5 mm.

En el presente documento, "escoria de níquel" significa el subproducto que se genera en la producción o limpieza del metal en cuestión, es decir, en general "material", que típicamente es principalmente a base de silicato. El material de silicato es silicato de níquel y comprende, además del componente principal, también, por ejemplo, metales que se derivan de la materia prima metálica y metales alcalinotérreos y sus compuestos, tales como óxidos, sulfatos, sulfuros y silicatos.

Según una forma de realización preferida, se utiliza escoria de níquel que está esencialmente libre de compuestos ferríticos.

Según una realización preferida, se utiliza escoria de níquel, cuyas partículas tienen forma no esférica.

Según la invención, se utiliza escoria de níquel. Este es un producto de desecho que se genera en asociación con la recuperación de níquel.

Los experimentos han demostrado que el material particulado de la escoria de níquel utilizada tiene que tener, además de un tamaño de partícula adecuado para el granallado, también una dureza y un peso suficientes. Normalmente, la dureza de las partículas de escoria de níquel tiene que ser superior a aproximadamente 6°, lo más adecuadamente incluso aproximadamente 8°, en la escala de dureza de Mohs, y la densidad tiene que ser superior a aproximadamente 3,0 g/cm3, por ejemplo aproximadamente 3,1-4,2 g/cm3, lo más convenientemente aproximadamente 3,3-3,9 g/cm3 o 3,5-3,8 g/cm3. La dureza puede ser superior a 8° en la escala de Mohs, pero normalmente una dureza de aproximadamente 8° (± 0,5°) es suficiente para realizar la limpieza.

Además de una densidad relativa suficiente, las partículas deben tener una forma adecuada. Por tanto, la densidad aparente es superior a 1,8 g/cm3, especialmente 1,85 g/cm3 o mayor.

Cuando la dureza, la forma y el peso del material utilizado están dentro de los intervalos descritos anteriormente, la suciedad se puede eliminar del objeto a limpiar. Con escoria excesivamente ligera o con forma de viruta, el resultado no será el deseado.

Además, en aplicaciones preferidas, el tamaño de partícula de la escoria está dentro de un intervalo preseleccionado.

Las presentes partículas pueden ser partículas individuales o aglomerados (gránulos) que están formados por varias partículas.

Según la invención, el tamaño medio de partícula de la escoria de níquel está dentro del intervalo de 0,3-2,5 mm, por ejemplo 0,5-2,2 mm. Normalmente, esto significa que la dimensión máxima de al menos el 90% de las partículas, lo más adecuadamente al menos aproximadamente el 95% (en peso) está dentro de dicho intervalo.

En este documento, el tamaño de partícula normalmente significa el tamaño de partícula tamizado (es decir, tamaño de grano).

Se ha encontrado que, con una distribución estrecha del tamaño de partícula, en la que al menos el 90 %, especialmente al menos el 95% de las partículas (en peso) tienen el tamaño de partícula definido anteriormente, en particular con respecto a la dimensión más grande, es posible mantener una presión predeterminada en la corriente de granallado, en cuyo caso se obtiene un efecto uniforme sobre la superficie. Normalmente, el intervalo de presión es de 8 a 12 bares, véase más abajo.

Se ha descubierto que las partículas de escoria de níquel no son esféricas, pero tienen una forma irregular. Esto también significa que, cuando las partículas de escoria de níquel granalladas golpean la superficie, tanto la presión superficial generada como la interacción entre las partículas y la superficie son diferentes del caso en el que se utilizan partículas esféricas. El ancho del área de contacto de las partículas de escoria individuales varía según la parte de la partícula que golpea la superficie. Así, al utilizar partículas de escoria, la capa de ceniza que queda en la superficie se puede aflojar de manera más eficiente que con las bolas de acero, sin dañar la superficie del acero.

En la presente invención, normalmente la boquilla de chorro usada puede ser pequeña o grande. El diámetro de la boquilla puede ser, por ejemplo, de 0,5 a 25 mm, usualmente de aproximadamente 1 a 15 mm, típicamente de aproximadamente 12 mm. Estos tamaños de boquilla son particularmente adecuados para la aplicación descrita anteriormente, en la que las partículas de escoria de níquel tienen una distribución estrecha del tamaño de partículas. El granallado se realiza utilizando una presión de granallado de 8-12 bares. Más preferiblemente, la presión utilizada es de 9-11 bares. A esta presión, se consigue una limpieza eficaz de las capas de suciedad y, al mismo tiempo, se evita el daño a la superficie. El consumo de aire varía con el tamaño de la boquilla, pero generalmente es aproximadamente 50-2500 L/min, más adecuadamente aproximadamente 70-1500 L/min, por ejemplo aproximadamente 150-1000 L/min.

El granallado se puede realizar utilizando una boquilla recta, curva o doblada a 45 grados. La forma de la boquilla se selecciona de acuerdo con el objeto a limpiar.

En relación con la presente invención, los inventores han encontrado que después de la limpieza realizada utilizando las partículas de escoria descritas, la superficie no se corroe tan fácilmente como después del tratamiento en el que se utiliza arena. Además, después del presente tratamiento, la superficie no es propensa a ensuciarse. Una de las razones de esto parece ser que, por ejemplo, la escoria de níquel forma un compuesto de óxido de cromo en la superficie del metal, compuesto que protege al metal de la corrosión y que, por otro lado, también ralentiza la adhesión de nueva suciedad a la superficie del metal.

Lista de citas

Bibliografía de patentes

CN 102313288

DE 19723389

WO 0138815

JP 2002098323

EP 2113339

US 4348340

US 4666083

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un método para limpiar una superficie de transferencia de calor conectada a una estructura de mampostería de una caldera de combustión, en cuyo método la superficie se limpia lanzando un chorro de partículas sólidas sobre ella, en condiciones esencialmente libres de agua, caracterizado por que se limpia una superficie metálica, en particular una superficie de acero, el granallado se realiza a una presión de 8-12 bares, utilizando partículas de escoria de níquel, con

- una dureza superior a 6° en la escala de dureza de Mohs, especialmente superior a 6° y como máximo aproximadamente 8° en la escala de Mohs,

- una densidad de 3,1-4,2 g/cm3, lo más convenientemente 3,3-3,9 g/cm3, por ejemplo 3,5-3,8 g/cm3,

- una densidad aparente superior a 1,8 g/cm3, especialmente 1,85 g/cm3 o mayor, y

- el tamaño de partícula utilizado es de 0,3-2,5 mm.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la superficie de transferencia de calor a limpiar forma parte de la superficie de un intercambiador de calor de una caldera, forma al menos parte de un recalentador o forma al menos parte de un economizador o una unidad Luvo.

3. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la superficie a limpiar comprende cenizas que incluyen compuestos azufrados u orgánicos que se generan al quemar madera o combustibles fósiles.

4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se utiliza una escoria de níquel, que está esencialmente libre de compuestos ferríticos.

5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se utiliza una escoria de níquel, cuyas partículas no tienen forma esférica.

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la presión utilizada es de 9-11 bares.

7. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el granallado se realiza con una boquilla de 12 mm, la cual es recta, curvada o doblada a 45 grados.

8. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la estructura a limpiar es parte de una caldera de generación de energía, tal como una caldera de calor, o parte de una caldera de recuperación, tal como un horno para volver a quemar lodos de cal o una unidad de recuperación de sosa.

9. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la superficie a limpiar está en la vecindad de la mampostería o al menos parcialmente encima de ella.

10. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se utilizan partículas de escoria de níquel, que tienen una distribución estrecha del tamaño de partícula, para lograr un efecto uniforme sobre la superficie a limpiar, siendo la presión en la corriente utilizada en el granallado de 8-12 bares.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que el granallado se lleva a cabo utilizando una boquilla, cuyo diámetro es de 0,5 a 25 mm, generalmente de aproximadamente 1 a 15 mm, especialmente de aproximadamente 12 mm.