MX2007000370A - Sistema integrado para la extraccion de ceniza pesada, conversion de la misma en ceniza ligera y reduccion de la materia sin quemar. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se refiere a un proceso para el tratamiento de todas las cenizas producidas por una caldera de polvo de carbon (1), que puede reducir el contenido total de materia sin quemar, para aumentar la eficiencia de combustion de la caldera (1) y para tener las cenizas ligeras como el unico desperdicio que se origina de la combustion del carbon. En particular, dicho proceso proporciona la extraccion de las cenizas pesadas (4) del fondo de la caldera (23), las cenizas que vienen de las tolvas de los economizadores (5) y la fraccion de ceniza ligera mas rica en materia sin quemar que viene de los filtros (11) utilizados para recolectar el polvo del gas de la salida de humos, dichas cenizas son mezcladas en un silo (15), divididas y transferidas a uno o mas alimentadores (17) de los molinos de carbon (18) y se vuelve a introducir en la caldera (1) despues de haber sido mezclada con el carbon a traves de los quemadores (2).

Description

SISTEMA INTEGRADO PARA LA EXTRACCIÓN DE CENIZA PESADA. CONVERSIÓN DE LA MISMA EN CENIZA LIGERA Y REDUCCIÓN DE LA MATERIA SIN QUEMAR Antecedentes de la Invención Las plantas de energía termoeléctrica que utilizan carbón como un combustible, con frecuencia tienen el problema de descargar las cenizas obtenidas como el derivado de combustión del carbón. La posibilidad de utilizar las cenizas volátiles como un aditivo de concreto, con frecuencia permite transformar los costos de la descarga en un beneficio económico, a condición de cumplir con las severas reglas de calidad impuestas por los manufacturadores de concreto. Los parámetros más importantes que restringen el nuevo uso de las cenizas en la manufactura de concreto son el porcentaje de materia sin quemar, el cual debe de ser menor del 5% y la granulometría. En las calderas de producción de vapor proporcionadas con ios nuevos sistemas de combustión para la obtención de la reducción de óxidos de nitrógeno (NOx) es más y más difícil limitar el porcentaje de materia sin quemar en la ceniza producida por la combustión del carbón, ya sea para la ceniza pesada o la ceniza ligera. En la actualidad, en el campo de la Ingeniería de planta, las cenizas volátiles y pesadas y las cenizas que vienen de las tolvas economlzadoras, son manejadas por el transporte independiente y los ensambles de almacenamiento, con un aumento subsecuente sin uso, de los costos de Inversión y de administración . Además, las cenizas ligeras recolectadas en las tolvas de las últimas secciones del electrofiltro, aunque no son tantas en porcentaje en masa, tienen un contenido de materia sin quemar considerable (20% * 30%) la cual contribuye a aumentar la cantidad promedio de la materia sin quemar de todas las cenizas ligeras. Con respecto a la extracción de cenizas pesadas, haciendo referencia a la Patente Europea No. 0 471 055 B1 , el sistema tradicional para la extracción en seco de cenizas pesadas proporciona la ceniza que va a ser extraída desde el fondo de la caldera, y luego es enfriada, molida y enviada posteriormente a los silos de almacenamiento dedicados o son mezcladas con la ceniza ligeras. En los sistemas tradicionales de las ciudades, para obtener un tamaño de ceniza pesada compatible con las ligeras, se utilizan molinos de molido dedicados. Sin embargo, esta operación comprende un desgaste considerable de los molinos y un consumo de energía considerable, y además, las características del producto final son similares pero no idénticas a las de las cenizas ligeras, debido a la dificultad de obtener un tamaño lo suficientemente fino. Para recuperar la energía de la materia sin quemar, particularmente rica en cenizas pesadas, se ha obtenido una mejora adicional en una planta de energía de lignito, en donde la ceniza pesada extraída seca solamente después de ser enfriada y molida, es transportada mecánicamente a los silos de almacenamiento de combustible al momento de la humidificación. El problema relacionado con esta aplicación, es el hecho de que los molinos de lignito, del tipo de martillo, proporcionan un tamaño más bien grueso de las partículas de ceniza que salen con la consecuencia de que, cuando las cenizas pesadas son transportadas a la caldera, solamente un porcentaje pequeño de dichas cenizas tiene un tamaño lo suficientemente fino con el objeto de ser transportadas por el gas del flujo junto con las cenizas ligeras. Esto comprende un aumento del índice de flujo de las cenizas ligeras extraídas del fondo de la caldera, pero sin influencia en el contenido de la materia sin quemar de las cenizas ligeras. Breve Descripción de la Invención Por lo tanto, la presente invención tiene el propósito doble de reducir el contenido de materia sin quemar en las cenizas ligeras y de convertirlas las cenizas pesadas de los economizadores en cenizas ligeras, enviando a los molinos todas estas cenizas, juntas con la fracción de cenizas volátiles más ricas de materia sin quemar de carbón y de ahí a la caldera a través de los quemadores de combustible. Las cenizas ligeras recolectadas en las últimas tolvas de los electroflltros 1 1 , en las tolvas del intercambiador de gas del flujo de aire 10, en las tolvas de los economizadores 5 y las cenizas pesadas 4 son transportadas por un ensamble de transporte neumático 19 a una centrífuga 15, el aire de transporte junto con la fracción de cenizas más delgadas, es enviado a la caldera 1 preferentemente en el área más caliente arriba de los quemadores, aunque la fracción más pesada, proporcionada y mezclada con el combustible en los alimentadores de carbón, es molida por los molinos de carbón e inyectada en la caldera a través de los quemadores. Todas las cenizas, cuando son enviadas a la caldera junto con el polvo de carbón, pasa por un proceso de calentamiento a una temperatura de 1500°C a1600°C. En estas temperaturas, se activan los procesos de combustión, reduciendo considerablemente el contenido final de materia sin quemar. Además, la ceniza pulverizada de esta manera, que tiene una distribución granulométrica muy fina, es transportada por el gas de flujo de combustión, con un aumento mínimo del índice de flujo estándar de la ceniza pesada que va a ser extraída del fondo de la caldera. Por lo tanto, con la presente invención, en el caso de la instalación de las plantas de extracción secas existentes, no se requiere ajustar el rango de flujo de las máquinas existentes. Breve Descripción de los Dibujos Las características innovadoras, objetos y ventajas de la presente invención se destacarán mejor en la siguiente descripción, y en los dibujos adjuntos, que ilustran las modalidades proporcionadas de un modo que no es de limitación, en los cuales: La figura 1 muestra un diagrama de operación general, en el cual todas las cenizas son regresadas a la caldera; La figura 2 es una vista esquemática en la cual solamente la ceniza pesada y la ceniza que viene de los economizadores son regresadas a la caldera; La figura 3 es una vista esquemática en la cual la ceniza pesada y la ceniza que viene de los economizadores es transportada mecánicamente al silo de separación; La figura 4 es una vista esquemática en la cual la ceniza es transportada mecánicamente a todos los molinos utilizando un transportador mecánico; Deberá señalarse que los números de referencia en las diferentes figuras indican partes iguales o equivalentes. Descripción Detallada de la Invención La presente invención se refiere a un sistema de transportación y extracción en seco de todas las cenizas producidas en una caldera de polvo de carbón 1 y a la recirculación de dichas cenizas en la caldera. Las cenizas ligeras recolectadas por las tolvas de ia última sección 1 1 , o las dos últimas secciones 1 1 del electrofiltro 20, son transportadas neumáticamente a una centrífuga separadora 15. En la centrífuga 15, las cenizas con precipitados de fracción más pesada hacia el fondo, aunque las fracciones más ligeras son absorbidas desde la parte superior de la centrífuga a través de un tubo 14 directamente conectado a la caldera 1 , el cual está al vacío. Una válvula de retención 13 es colocada en el tubo que conecta la caldera 1 con la centrífuga 15, permitiendo dicha válvula la transportación del aire que va a ser succionado desde la caldera 1 y evitando el gas de flujo caliente de la cámara de combustión que va a ser regresado a la centrífuga 15, en caso de un incremento de presión en la cámara de combustión. Dicha válvula de retención 13 se requiere por razones de seguridad, ya que las cenizas presentes en la centrífuga 15 tienen una cantidad considerable de materia sin quemar, la cual podría atrapar el fuego en la presencia de los gases de combustión calientes. Cualesquiera de las cenizas recolectadas por la tolva del intercambiador de aire 22 son transferidas por el mismo transportador neumático de ceniza ligera, a la misma centrífuga separadora 15. Las cenizas que vienen de las tolvas de los economizadores 5 son descargadas a la vez por gravedad en el extractor 3 del sistema de ceniza pesada. Las cenizas pesadas son extraídas del fondo de la caldera 23 a través de un sistema de extracción que consiste de una tolva 4, la cual conecta la caldera 1 , con el transportador de metal cerrado 3 haciendo posible extraer la ceniza pesada, transportarla y enfriarla en la contracorriente, debido a los agujeros de entrada de aire succionado por la caldera 1 , el vacío a través de las aberturas correctas obtenidas en la máquina 6, el extractor inferior 3, las cenizas pesadas pasan por la reducción de tamaño en dos etapas de molido posteriores, debido a un molino 7 seguido por otro molino 8. La primera tapa de molido 7 sirve para reducir el tamaño de la ceniza que va a ser transportada con un transportador neumático de vacío o presión 19. El ensamble de transportador neumático 19 es el mismo para todos los transportes de ceniza. De esta manera, la ceniza pesada también es transportada por la centrífuga de separación 15 como pasa con las otras cenizas. Las cenizas pesadas, si están molidas gruesas, también pueden ser transportadas a la centrífuga 15 por medio de un transportador mecánico 27, siendo mezcladas en la centrífuga 15 con las cenizas ligeras entregadas con los medios neumáticos 19 (ver figura 3). La centrífuga de separación 15, tiene la función de un separador entre la ceniza y el aire, así como también tiene la función del almacenamiento en el silo. Cada centrífuga puede alimentar uno o más aparatos de abastecimiento 16, los cuales sirven para ajustar la entrega de ceniza como una función de la entrega de carbón que llega a los molinos de carbón 18. De este modo, la entrega de ceniza es mezclada con el carbón 24 presente en el alimentador 17 del molino 18, con el objeto de obtener siempre una proporción constante. La mezcla con el carbón de toda la ceniza tratada, que es ceniza ligera 1 1 , ceniza que viene de los calentadores de aire 10, ceniza que viene de los economizadores 5 y ceniza pesada 4, en los alimentadores 17, directamente arriba de los molinos de pulverización 18, permite una distribución óptima de la ceniza en el combustible. De este modo, es suficiente un solo punto de alimentación para la ceniza para distribuirla en el carbón, sin tener que alimentarla en cada quemador solo 2. De hecho, se conoce en la condición de la técnica, que cada molino puede alimentar varios quemadores al mismo tiempo, generalmente de tres a cinco. Además, está solución de alimentación de la ceniza directamente en el alimentador de carbón 17, asegura la distribución de la cantidad de carga térmica, debida a la combustión del carbón contenida en la ceniza, por cada quemador. La distribución total de ceniza a todos los alimentadores del molino permite reducir también el desgaste de los elementos moledores del molino, ya que la entrega total de ceniza es dividida entre el número de alimentadores 17. La recirculación de la ceniza ligera en los molinos 18 comprende un aumento ligero en el desgaste de los elementos de molido del molino 18, ya que la ceniza ligera que ya es fina, rápidamente es transportada por el aire de los molinos en tiempos muy cortos. Solamente el porcentaje más grueso de las cenizas ligera y pesada pasan por la pulverización en los molinos de carbón 18. En el caso de contenido de materia sin quemar de las cenizas ligeras es muy bajo, y por lo tanto, no es conveniente la recirculación en la caldera, la configuración de la planta es la que se muestra en la figura 2. En este caso, la ceniza recirculada es solamente la que viene del fondo de la caldera 23 y los economizadores 5. Todas las cenizas son transportadas neumática o mecánicamente a la centrífuga de separación y la centrífuga de almacenamiento 15. En la figura 4, la extracción de la ceniza de la centrífuga 15, conectada a la caldera 1 a través de un conducto de aereación 14, se realiza con un transportador de cadena desechador 25, y dicha ceniza es transportada a los silos de almacenamiento 26, uno por cada alimentador de los molinos de carbón 18. Para cada silo de almacenamiento 26, se proporciona un aparato de abastecimiento 16, para ajustar la entrega de ceniza. La ceniza pesada de este modo por el aparato de abastecimiento 16 es mezclada con el carbón en el molino 18 durante el proceso de molido.

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES 1 . Un proceso integrado para la conversión de todas las cenizas producidas por una caldera de producción de vapor (1 ) alimentada por combustible fósil en cenizas ligeras, con un contenido más bajo de materia sin quemar, que comprende los pasos de: moler la ceniza pesada (4) y la ceniza que viene de los economizadores (5) en uno o más molinos (7, 8); enviar todas las cenizas extraídas de la caldera (1 ) a una centrífuga separadora (15) a través de un solo sistema de transporte seco (19); mezclar la ceniza con el combustible fósil utilizando uno o más aparatos de abastecimiento (16); moler el combustible fósil y la fracción de ceniza más gruesa en uno o más molinos (18) dedicados a la pulverización del carbón; y volver a introducir en la caldera (1 ) todas las cenizas, obtenidas por medio del sistema de extracción seca.
2. 2. El proceso tal y como se describe en la reivindicación 1 , caracterizado porque solamente la ceniza pesada (4) y la ceniza que viene de los economizadores (5) pasan una recirculación en la caldera (1 ), después de ser molidas en dichos uno o más molinos de carbón (18). En el caso del contenido de materia sin quemar de las cenizas ligeras éste ya es bajo.
3. 3. El proceso tal y como se describe en la reivindicación 1 , para reducir la materia sin quemar y aumentar la eficiencia de la caldera ( 1 ), caracterizado porque la reducción adicional de la materia sin quemar obtenida por las cenizas ligeras a través de su nueva introducción directa en la caldera (1 ) y a través de los quemadores (2) es agregada a la reducción de la materia sin quemar obtenida por el sistema de extracción de las cenizas pesadas (4).
4. 4. El proceso tal y como se describe en la reivindicación 1 , caracterizado porque todas las cenizas son convertidas en un solo tipo de ceniza y recolectadas en un solo punto de recolección , que es la centrífuga (1 5).
5. 5. El proceso tal y como se describe en la reivindicación 1 , caracterizado porque todas las cenizas pasan una recirculación a través de la transportación neumática (1 9) para su mezcla en la centrífuga (1 5), de la cual la fracción más ligera es enviada directamente a la caldera (1 ), mientras que la parte restante es molida en los molinos (1 8) después de ser mezclada con el combustible.
6. 6. El proceso tal y como se describe en la reivindicación 1 , caracterizado porque solamente la fracción de ceniza más gruesa, separada en la centrífuga (1 5), es enviada a los molinos (1 8), con una reducción en el desgaste y ahorro de energía consecuentes.
7. 7. El proceso tal y como se describe en la reivindicación 1 , caracterizado porque el aire utilizado para la transportación neumática a la centrífuga (15) es succionado directamente por el vacío presente en la cámara de combustión .
8. 8. Un sistema para realizar el proceso tal y como se describe en la reivindicación 1 , caracterizado porque la transportación neumática debajo de la segunda tapa de molido de ceniza pesada y los economizadores (5) puede ser reemplazada, por necesidades de ingeniería, por un transportador mecánico (27) el cual alimenta la centrífuga separadora (15).