MX2010012333A - Caldera alimentada por mezcla de biomasa y carbon pulverizado y metodo de operación de la caldera. - Google Patents

Abstract

Una caldera alimentada por una mezcla de biomasa y carbón pulverizado, que incluye: un horno para quemar combustible de biomasa junto con carbón pulverizado mezclados; un quemador de carbón pulverizado para suministrar el carbón pulverizado al horno; un quemador de biomasa para suministrar el combustible de biomasa al horno; un molino de biomasa para moler el combustible de biomasa que se va a suministrar al quemador de biomasa; una unidad de procesamiento de ceniza de carbón en seco provista debajo del horno y que incluye un transportador de ceniza de carbón para transportar las cenizas descargadas del horno en el fondo de un horno; y una unidad de suministro de aire de combustión para suministrar aire de combustión hacia las cenizas descargadas en la parte inferior del horno en el transportador de ceniza de carbón, para de esta forma quemar un componente no quemado del combustible de biomasa contenido en las cenizas descargadas en la parte inferior del horno en el transportador de cenizas de carbón.

Description

CALDERA ALIMENTADA POR MEZCLA DE BIOMASA Y CARBÓN PULVERIZADO Y MÉTODO DE OPERACIÓN DE LA CALDERA Campo de la invención La presente invención se refiere a una caldera adaptada para quemar combustible de biomasa (que contiene principalmente combustible de madera) junto con carbón pulverizado en un estado mixto (es decir, esta invención se refiere a una caldera alimentada con carbón pulverizado que quema biomasa mezclada).

Como se usa aquí, el término "tamaño de partícula molida" del combustible de biomasa significa "el tamaño de un mesh (o tamaño de mesh)" que se utiliza para tamizar el combustible de biomasa una vez que ha sido molido en partículas. Por ejemplo, un "tamaño de partícula molida de 5 mm (o tamaño de partícula molida igual a 5 mm)" se usa aquí para expresar un tamaño de partícula tal del combustible de biomasa que el 90% por peso de las partículas del combustible de biomasa puede hacerse pasar a través de una malla de 5 mm. Además, "el tamaño de partícula molida mayor o igual a 5 mm" significa que el 90% por peso o menos de las partículas del combustible de biomasa se puede hacer pasar a través de la malla de 5 mm, mientras que "el tamaño de partícula molida menor o igual a 5 mm" significa que 90% por peso o más de las partículas del combustible de biomasa se puede hacer pasar a través de la mala de 5 mm.

Además, como se usa aquí, un "tamaño de partícula de 5 mm" significa "un límite de tamaño de partícula de biomasa que puede ser sometido a quema en suspensión"". El límite del tamaño de partícula de la biomasa puede variar con el tipo, forma, contenido de agua y similares, del combustible de biomasa o material . En general , sin embargo, para el material de biomasa a base de madera, se puede considerar un tamaño de partícula de aproximadamente 3 a 5 mm como el l ímite del tamaño de partícula de la biomasa.

Antecedentes de la invención En años recientes, para red ucir sustancialmente el consumo de combustible fósil , se ha pedido y se ha intentado quemar el combustible de biomasa junto con el combustible fósil, tal como carbón o similar, mezclados adecuadamente. Para este fin, se ha estudiado un enfoque para quemar el combustible de biomasa (por ejemplo, el combustible de biomasa de madera), mezclado junto con el carbón, usando una caldera alimentada con carbón pulverizado. Como resultado, se ha establecido y empleado un método en el cual una pequeña cantidad del combustible de biomasa se suministra una vez en un tanque de carbón y se muele en él junto con el carbón para producir un material pulverizado, y el material pulverizado así obtenido se suministra entonces a un horno por aire y se quema en el horno.

Sin embargo, en un método en el que el combustible de biomasa se muele una vez junto con el carbón usando un molino para carbón y luego el material en polvo así obtenido se quema mezclado, la eficiencia de moler el carbón tiende a disminuir, dado que la proporción del combustible de biomasa en el material en polvo aumenta . Por lo tanto, bajo las presentes condiciones, la proporción del combustible de biomasa que se va a quemar junto con el carbón pulverizado mezclado está limitada dentro de un rango desde aproximadamente 2 hasta 3% por peso.

Con el fin de aumentar esta proporción limitada del combustible de biomasa que se va a quemar junto con el carbón pulverizado mezclado, se ha propuesto otro enfoque, en el cual el combustible de biomasa se muele mediante un molino de biomasa exclusivo, y luego el combustible de biomasa así molido se suministra al horno usando un quemador separado diferente del quemador proporcionado para el carbón pulverizado, y finalmente se quema en el horno junto con el carbón pulverizado mezclado. Es cierto que este método puede evitar de manera segura la disminución de la eficiencia de moler el carbón como se describió en lo anterior. Por ello, la proporción del combustible de biomasa en el material molido o pulverizado que se va a quemar en el estado mixto puede aumentar considerablemente, sin disminuir indebidamente la eficiencia de moler el carbón . Sin embargo, si este combustible con mayor biomasa no se somete adecuadamente a quema por suspensión en el horno, la eficiencia de quemado del combustible disminuirá a su vez. En particular, con el fin de lograr el quemado en suspensión adecuado del combustible de biomasa en el horno, el tamaño de partícula de este combustible de biomasa se debe controlar dentro del rango del límite de tamaño de partícula mencionado anteriormente (por ejemplo, para el combustible de biomasa a base de madera o leñoso, dentro del rango desde aproximadamente 3 hasta 5 mm). Sin embargo, en el caso en el cual se muele una cantidad considerablemente grande del combustible de biomasa en las partículas de este tamaño de partícula relativamente pequeño, es decir, dentro del rango desde 3 hasta 5 mm, se requerirá una energía de molienda muy grande, lo que llevará por lo tanto a una pérdida de energía muy grande, en lugar de lograr el propósito primario de utilizar el combustible de biomasa.

La figura 8 es un gráfico que muestra la distribución del tamaño de partícula del combustible de biomasa leñosa una vez molido mediante el molino de biomasa exclusivo. En este dibujo, el tamaño de partícula molida menor de 5 mm (< 5 mm) y el tamaño de partícula molida de 5 mm se estiman, respectivamente, con base en la distribución del tamaño de partícula realmente medida para el tamaño de partícula molida menor de 3 mm (< 3 mm) del combustible de biomasa. La figura 9 es un gráfico que muestra una relación entre el tamaño de partícula molida promedio d50 (50% por peso del tamaño de partícula) y la unidad de energía (es decir, la unidad de energía requerida para moler el combustible de biomasa) (kwh/t), como se describe en un informe abierto al público (por NEDO). Como se ve en la figura 9, la unidad de energía graficada correspondiente al tamaño de partícula molida de 5 mm es menor, en aproximadamente una unidad o dígito, que la unidad de energía graficada correspondiente al tamaño de partícula molida menor que 3 mm.

Por lo tanto, si el rango permisible del tamaño de partícula del combustible de biomasa molido por el molino de biomasa exclusivo puede ser establecido en mayor o igual que 5 mm, la energía requerida para moler este combustible de biomasa puede reducirse significativamente.

Por ejemplo, con el fin de red ucir la energía requerida para moler el combustible de biomasa, la patente JP2005-291531 A (Documento Patente 1 ) describe una técnica para moler el combustible de biomasa en el tamaño de partícula molida menor o igual a 5 mm usando el molino de biomasa exclusivo, y luego quemando este combustible de biomasa molido junto con el carbón pulverizado mezclados (en lo sucesivo, se hará referencia a esta técnica como "la primera técnica relacionada". Específicamente, esta técnica está configurada como se muestra en la Fig. 4, en donde los quemadores de carbón pulverizado (4) y los quemadores de biomasa (5) están provistos respectivamente en los mismos niveles de una pluralidad de etapas. Además, tal como se muestra en la Figura 4, el carbón suministrado desde el tanque de carbón ( 1 1 ) se muele mediante el molino para carbón (6), y luego se alimenta al horno (1 ) mediante cada quemador de carbón pulverizado (4). Mientras tanto, el combustible de biomasa (1 6) se suministra una vez a un tanque de biomasa ( 12), y es molido por el mol ino de biomasa ( 13) y luego alimentado al horno ( 1 ) por cada quemador de biomasa (5). Después de esto, el carbón pulverizado y el combustible de biomasa molido se queman juntos, con aire de combustión suministrado desde una caja de viento (3) luego se sopla hacia arriba y posteriormente se quema en una región superior del horno con el aire de combustión suministrado desde un puerto de inyección de aire (2). En este caso, el combustible de biomasa de un tamaño de partícula relativamente pequeño será quemado mientras está suspendido en el horno, y luego se hace fluir hacia fuera del horno junto con las emisiones de gas. Mientras tanto, el combustible de biomasa de un tamaño de partícula relativamente grande caerá hacia el fondo del horno (o la parte inferior del horno) contra el flujo del gas de combustión mientras está siendo quemado.

Idealmente, aún en el caso en el que el tamaño de partícula del combustible de biomasa sea relativamente grande, este combustible de biomasa puede ser quemado completamente y puede cambiar a cenizas antes de que el combustible alcance la parte inferior del horno. En realidad, sin embargo, el tamaño de partícula del combustible de biomasa que puede permitir que el combustible se queme completamente y cambie a cenizas está limitado dentro del rango desde 3 hasta 5 mm . Mientras tanto, en el caso de quemar las partículas del combustible de biomasa que tienen el tamaño de partícula que excede este rango, algunos componentes volátiles y/o de humedad de estas partículas de tamaño grande pueden ser liberadas de él , así como también algunos componentes a base de carbono de él puede ser quemados parcialmente. Sin embargo, estas partículas de tamaño grande permanecerán sin quemarse en una tasa o proporción considerablemente alta, y por ello caen hacia abajo sobre una unidad de procesamiento de cenizas de carbón ( 17) proporcionada debajo de la parte inferior del horno.

Generalmente, en el caso de moler el combustible de biomasa en las partículas que tienen el tamaño de partícula molida menor o igual a 5 mm (es decir, 90% por peso o más de las partículas que tienen el tamaño de partícula menor que 5 mm , y el restante 10% de las partículas que tienen el tamaño de partícula mayor o igual a 5 mm), la energía requerida para moler el combustible de biomasa tiende a aumentar, exponencialmente, con la disminución del tamaño de partícula molida del combustible de biomasa . Por lo tanto, si el rango permisible del tamaño de partícula del combustible de biomasa molida por el molino de biomasa exclusivo puede establecerse mayor a 5 mm (es decir, el tamaño de partícula máximo es mayor o igual a 5 mm y 90% por peso de menos de las partículas tienen el tamaño de partículas menor a 5 mm), la energía requerida para moler este combustible de biomasa puede reducirse significativamente. La primera técnica relacionada anterior se basa en estos resultados y hallazgos experimentales descritos en lo anterior, intentando con ello utilizar el combustible de biomasa q ue tiene tamaño de partícula molida de 5 mm . Sin embargo, como se describe también en lo anterior, estas partículas medianas del combustible de biomasa (es decir, las partículas que tienen el tamaño de partícula de 5 mm) tienden a caer hacia abajo a la parte inferior del horno y a alcanzar la unidad de procesamiento de cenizas de carbón ( 1 7), mientras que d permanecen sin quemar (es decir, no cambian a cenizas). Además, estas partículas medianas serán enfriadas en la unidad de procesamiento de cenizas de carbón ( 17), mientras todavía permanecen sin ser quemadas, y luego cambian a material carbonizado. Por lo tanto, para resolver este problema, la primera técnica relacionada también está dirigida a recolectar o recuperar este material carbonizado mediante un proceso de separación en húmedo (por ejemplo, separando y haciendo flotar el material carbonizado con agua de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón ( 17)). Concretamente, este material carbonizado se puede recolectar o recuperar para ser suministrado de nuevo al tanque de carbón ( 1 1 ) y molido por el molino de carbón (6), y luego suministrado y quemado en el horno. De acuerdo con este método, aún en el caso de usar el combustible de biomasa en el tamaño de partícula de 5 mm , este combustible de biomasa puede ser bien quemado junto con el carbón pulverizado mezclado sin disminuir la eficiencia de molido del carbón usando el molino de carbón .

Además, en la primera técnica relacionada, como se muestra en la Figura 4, una unidad de separación en húmedo (14) se proporciona para la unidad de procesamiento de cenizas de carbón húmeda, en donde esta unidad de separación en húmedo ( 14) está conectada con un tanque de material carbonizado ( 1 5) por medio de una unidad de transporte de material carbonizado ( 1 8), la cual se proporciona entre la unidad de separación en húmedo ( 14) y el tanque de material carbonizado (1 5).

Concretamente, de acuerdo con esta primera técnica relacionada, el combustible de biomasa sin quemar (o material carbonizado) que ha caído en la unidad de procesamiento de cenizas de carbón (17) puede ser sometida a un proceso en húmedo, y luego separada y recolectada de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón (17) por la unidad de separación en húmedo (14). Después de esto, el material carbonizado así recolectado puede ser transportado al tanque de material carbonizado (15) por la unidad de transporte de material carbonizado (18) y luego suministrado al tanque de carbón (11) desde el tanque de material carbonizado (15). Posteriormente, el material carbonizado suministrado al tanque de carbón (11) se puede moler junto con el carbón pulverizado para producir el material en polvo por medio del molino de carbón (6), y luego ser quemado por cada quemador de carbón pulverizado (4).

Básicamente, la primera técnica relacionada incorpora el enfriamiento del combustible de biomasa sin quemar por la unidad de procesamiento de cenizas de carbón y luego recolectar este combustible de biomasa sin quemar enfriado (o material carbonizado) por la unidad de separación en húmedo (14). Sin embargo, esta técnica relacionada también implica el uso de una unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco.

Además, de acuerdo con la primera técnica relacionada anterior, el combustible de biomasa (o material carbonizado) que ha sido enfriado y luego recolectado por medio de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en húmedo, está bien carbonizado , e incluye las partículas medianas b como se muestra en la Figura 5. Por lo tanto , este combustible de biomasa o material carbonizado probablemente se molerá , presentando muy baja resistencia contra la molienda realizada por el molino de carbón (6).

Sin embargo , si el combustible de biomasa contiene una cantidad relativamente gra nde de partículas gruesas (es decir, partículas gruesas B que también se muestran en la Figura 5), con un tamaño de partícula mayor que 5 mm , u na cantidad correspondientemente grande de núcleos leñosos puede tender a permanecer en el material sin quemar o carbonizado cuando el material se recupera de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón ( 1 7). Por lo tanto, si este material carbonizado q ue contiene tal cantidad grande de los núcleos leñosos se suministra al molino de carbón , la eficiencia de molienda del carbón puede tender a dismi n uir.

A partir de estos hal lazgos , en la primera técnica relacionada anterior, el tamaño de partícula del combusti ble de biomasa que se va a q uemar ju nto con el carbón pulverizado mezclado está limitada dentro del ra ngo que puede permitir que las pa rtículas del combusti ble de biomasa caigan adecuadamente hacia abajo a la parte i nferior del horno, así como también puede perm itir que estas partículas sean carbonizadas completamente.

Concretamente, si el tamaño de partícula del com busti ble de biomasa es indebidamente grande (por ejemplo, mayor de 7 mm ), estas partícu las gruesas caerán en u na cantidad considerablemente grande sobre la unidad de procesamiento de cenizas de carbón ( 1 7) con una permanencia en él de una cantidad i ndebidamente grande de los núcleos leñosos . En consecuencia, se controlará el tamaño de partícula molida del combustible de biomasa para q ue no sea tan grande. Además , dado q ue el tamaño de partícula es considerablemente mayor, la velocidad de las partículas que caen hacia abajo en el horno aumentará mucho , reduciendo así el periodo de tiempo d u rante el cual estas partícu las pueden ser sometidas a la quema por suspensión en el horno, lo q ue llevaría a la producción de una cantidad i ndebidamente grande de material sin q uemar.

Se tendrá en cuenta que el Documento Patente 1 anterior no habla acerca de alguna estructura específica de la unidad de procesamiento de cen izas de carbón en seco . En otras palabras, esta referencia no sugiere o enseña nada acerca de la estructu ra de una unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco de este tipo, en particular, acerca del mecanismo o método de enfriamiento del combusti ble de biomasa no q uemado o material carbon izado . Mientras tanto, la u nidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco por sí sola ha sido conocida públicamente, hasta ahora , como una "u nidad de procesamiento de cenizas de carbón", y un ejem plo de u na unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco se describe en JP56375B (Documento Patente 4). La figura 7 m uestra esq uemáticamente una unidad de procesam iento de cenizas de carbón de esté ti po conocida públ icamente. Concretamente, como se muestra en la Figura 7, esta unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco incluye una cinta transportadora (23) proporcionada debajo de la parte inferior del horno y elaborada de un metal altamente resistente al calor. Con esta configuración , las cenizas pueden caer hacia abajo sobre la cinta transportadora (23), mientras son guiadas a través de una tolva de transición (20) proporcionada entre el horno ( 1 ) y la cinta transportadora (23). En este caso, la cinta transportadora (23) es accionada por una o más ruedas o rodillos de tracción (24).

Adicionalmente, esta unidad de procesamiento de cenizas de carbón incluye una carcasa (22) que tiene una estructura sellada herméticamente. Además, se proporcionan varios orificios para entrada de aire de enfriamiento (31 ) en un lado de la cinta transportadora (23), de tal forma que se puede suministrar aire de enfriamiento a la unidad de procesamiento de cenizas de carbón.

Con la provisión de esta unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco, las cenizas que han caído en la parte inferior del horno ( 1 ) pueden ser recibidas o atrapadas por la cinta transportadora (23), y transferidas lentamente (por ejemplo, a 5 mm por segundo) hacia un dispositivo de recolección de cenizas de carbón (41 ). Durante la operación de transferencia, la cenizas pueden ser enfriadas lentamente por el aire durante aproximadamente una hora (es decir, el tiempo requerido para cada operación de transferencia de la cinta transportadora (23)). Entonces, las cenizas así transferidas y enfriadas son descargadas finalmente de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón y recolectadas por el dispositivo recolector de cenizas de carbón (41 ). Por lo tanto, de acuerdo con esta unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco (21 ), el aire de enfriamiento es suministrado a cuerpo o carcasa de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón (21 ), de tal forma que las cenizas que han caído hacia abajo en la cinta transportadora (23) pueden ser enfriadas gradualmente durante su transferencia a través del cuerpo de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón (21 ). Posteriormente, las cenizas así enfriadas pueden ser descargadas hacia el exterior de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón (21 ). Mientras tanto, el aire de enfriamiento suministrado al cuerpo de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón (21 ) es calentado por las cenizas quemadas hasta una temperatura alta alrededor de la parte inferior del horno, y luego son arrastradas hacia arriba en el horno 1 .

Sin embargo, en el caso en el cual esta unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco se aplica a la caldera alimentada por carbón pulverizado, la cantidad del aire de enfriamiento suministrado a la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco debe estar limitada a aproximadamente 2% con relación a la cantidad de aire de combustión suministrado directamente al horno, demás, en este caso, las cenizas se pueden enfriar aproximadamente a 100 °C, en o alrededor de la parte inferior del horno, por el periodo de tiempo (es decir, aproximadamente una hora) durante el cual las cenizas se transfieren a través del cuerpo (ver Figura 7) de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón hasta el punto de descarga de ellas.

A propósito, también se ha conocido otra técnica relacionada, que incluye los quemadores de biomasa dispuestos respectivamente sobre los quemadores de carbón pulverizados, con el fin de suspender las partículas de biomasa en un flujo ascendente o corriente de aire y otros gases y por ello alargar el tiempo durante el cual este combustible de biomasa puede ser quemado en el horno (ver Figura 6). Concretamente, en este sistema de caldera, los quemadores de biomasa 5 están ubicados respectivamente en una parte superior del horno 1, mientras que los quemadores de carbón pulverizado están ubicados respectivamente en la parte inferior de horno (1). En otras palabras, se proporciona una región de combustión (F1) para el carbón pulverizado en la parte inferior del horno (1), mientras que se proporciona otra región de combustión (F2) para el combustible de biomasa en la parte superior del horno (1). Con esta configuración, la velocidad del combustible de biomasa que cae hacia abajo en el horno (1) puede disminuir exitosamente, utilizando el flujo ascendente del aire y otros gases creados por la llama de los respectivos quemadores de carbón pulverizado (4), alargando así el periodo de tiempo durante el cual el combustible de biomasa puede ser suspendido en el horno (1). Esta técnica relacionada se describe tanto en JP2007-101135A (Documento Patente 2) como en JP2005-241108A (Documento Patente 3), y se hará referencia a ella como "la segunda técnica relacionada". De hecho, con la configuración de acuerdo con la segunda técnica relacionada que incluye los quemadores de biomasa respectivamente ubicados sobre los quemadores de carbón pulverizado (4), el periodo de tiempo durante el cual el combustible de biomasa puede ser quemado en la región de combustión superior en el horno 1 , puede alargarse un poco, en comparación con la primera técnica relacionada. Por lo tanto, esta segunda técnica relacionada puede permitir que el combustible de biomasa que tenga el tamaño de partícula molida relativamente grande sea utilizado para el proceso de quemado en la caldera. Sin embargo, con el aumento del tamaño de partícula molida del combustible de biomasa, el índice o proporción de las partículas gruesas B que tienen el tamaño de partícula mayor o igual a 5 mm se eleva. Así, aún si el periodo de tiempo durante el cual se puede quemar el material de biomasa en el horno se puede alargar en algún grado disponiendo los respectivos quemadores de biomasa (5) sobre los respectivos quemadores de carbón pulverizado (4), el problema de que los núcleos leñosos tienden a permanecer sin quemar en una cantidad mayor no se puede resolver.

Además, para recuperar el material carbonizado del combustible de biomasa y luego suministrar el material así recuperado al tanque de carbón, la primera técnica relacionada (Documento Patente 1 ) relacionada con la caldera alimentada por combustible mixto requiere que se le proporcione la unidad de separación en húmedo, la unidad de transporte, el tanque de material carbonizado, el molino de material carbonizado y similares. Por lo tanto, para una caldera existente o actual alimentada con carbón, se le debe añadir equipo de considerable gran escala con el fin de quemar adecuadamente el combustible de biomasa junto con el carbón pulverizado mezclados, aumentando así indebidamente el costo de equipamiento.

Por lo tanto, con el fin de elevar significativamente el índice o proporción del combustible de biomasa en el combustible mixto o material que se va a quemar en el horno, así como también mejorar la eficiencia y el efecto de utilizar este combustible de biomasa, con el costo requerido para la operación y el funcionamiento de la caldera reducido sustancialmente, es necesario proporcionar un mecanismo o método significativamente mejorado para quemar el combustible de biomasa junto con el carbón pulverizado en estado mixto en la caldera alimentada con carbón pulverizado con eficiencia de combustión y efecto mejorados en gran medida. Concretamente, aún en el caso en el que el combustible de biomasa de tamaño de partícula relativamente grande sea suministrado al horno de la caldera, este mecanismo o método tiene que elevar significativamente el índice o proporción de este combustible de biomasa que será quemado junto con el carbón pulverizado mezclado; así como también puede quemar este combustible de biomasa completamente en las cenizas. Además, este mecanismo o método tiene que ser logrado e implementado sin requerir indebidamente equipo adicional a gran escala.

Descripción detallada de la invención La presente i nvención se realizó a la luz de los problemas anteriores de las técnicas relacionadas anteriores. Por lo tanto, es un objeto de esta invención aumentar significativamente la proporción de combustible de biomasa que será quemado j unto con el carbón pulverizado en estado mezclado, al tiempo que perm ite usar combustible de biomasa tenga el tamaño de partícula relativamente grande (en particular, el com bustible de biomasa que tiene el tamaño de partícula mayor o igual a 5 mm ), sin req ueri r i ndebidamente que se agregue eq uipo a gran escala a la construcción básica de la caldera alimentada con carbón pulverizado que quema biomasa mezclada convencional .

Con el fi n de superar el reto anterior, la caldera ali mentada con carbón pulverizado que q uema biomasa mezclada de esta i nvención , incluye: un horno configurado para quemar un combustible de biomasa junto con un carbón pulverizado mezclado ; un q uemador de carbón pulverizado configurado para suministrar el carbón pulverizado en el horno; un quemador de biomasa configurado para sumin istrar el com bustible de biomasa al horno; un moli no de biomasa configurado para moler el combustible de biomasa que va a ser suministrado al q uemador de biomasa ; u na unidad de procesamiento de ceniza de carbón en seco proporcionada debajo del horno , la unidad de procesamiento de ceniza de carbón en seco i ncl uye un transportador de ceniza de carbón configurado para transportar cenizas descargadas del horno en la parte inferior del horno; y una unidad de suministro de aire para combustión configurada para suministrar aire de combustión hacia las cenizas en el transportador de cenizas de carbono, de manera de quemar un componente no quemado del combustible de biomasa contenido en las cenizas descargadas en la parte inferior del horno en el transportador de cenizas de carbón.

Preferiblemente, el molino de biomasa está configurado para moler el combustible de biomasa en partículas que tiene un tamaño de partícula molida mayor o igual a 5 mm.

Preferiblemente, la unidad de suministro de aire de combustión está configurada para suministrar el aire de combustión hacia las cenizas descargadas en la parte inferior del horno de tal forma que el componente no quemado del combustible de biomasa pueda ser quemado completamente en el transportador de cenizas de carbón.

Preferiblemente, la caldera incluye además un controlador de aire de combustión configurado para optimizar la eficiencia de combustión en una caldera entera controlando tanto el caudal de aire de combustión suministrado desde la unidad de suministro de aire de combustión hacia las cenizas descargadas en la parte inferior del horno en el transportador de cenizas de carbón.

Preferiblemente, el quemador de biomasa está ubicado sobre el quemador de carbón pulverizado.

Preferiblemente, la caldera incluye además una unidad de suministro de aire de enfriamiento configurada para suministrar aire de enfriamiento a la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco.

Preferiblemente, la caldera incluye además un molino de carbón configurado para moler un carbón de tal forma de producir el carbón pulverizado que será suministrado al quemador de carbón pulverizado.

Preferiblemente, el molino de biomasa se usa exclusivamente para moler el combustible de biomasa, y el molino de carbón se usa exclusivamente para moler el carbón.

Además, con el fin de superar el reto anterior, el método para operar una caldera alimentada con carbón pulverizado que quema biomasa mezclada de esta invención, incluye los pasos de: moler un combustible de biomasa usando un molino de biomasa; suministrar un combustible de biomasa molido a un horno usando un quemador de biomasa; suministrar un carbón pulverizado al horno usando un quemador de carbón pulverizado; quemar un componente no quemado del combustible de biomasa contenido en las cenizas descargadas en la parte inferior del horno sobre una cinta transportadora de una unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco, el cual se proporciona debajo del horno, suministrando un aire de combustión hacia las cenizas en el transportador de cenizas de carbón.

Preferiblemente, el combustible de biomasa se muele usando el molino de biomasa, en partículas que tiene un tamaño de partícula molida mayor o igual a 5 mm.

Preferiblemente, el aire de combustión se suministra hacia las cenizas descargadas en la parte inferior del horno de tal forma que el componente no quemado del combustible de biomasa pueda ser quemado completamente en el transportador de cenizas de carbón .

Preferiblemente, la eficiencia de combustión en una caldera completa se optimiza controlando tanto el caudal de aire de combustión suministrado hacia el interior del horno como el caudal del aire de combustión suministrado hacia las cenizas descargadas en la parte inferior del horno en el transportador de cenizas de carbón.

Preferiblemente, el combustible de biomasa es suministrado al horno desde el quemador de biomasa, el cual está localizado sobre el quemador de carbón pulverizado.

Preferiblemente, el método incluye además un paso de suministrar aire de enfriamiento a la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco.

Preferiblemente, el método incluye además u paso de moler carbón usando un molino de carbón de tal forma de producir el carbón pulverizado que se va a suministrar al quemador de carbón pulverizado.

Preferiblemente, el molino de biomasa se usa exclusivamente para moler el combustible de biomasa, y el molino de carbón se usa exclusivamente para moler el carbón .

Otro objeto de esta invención es proporcionar un mecanismo o método mejorado adícionalmente para quemar el combustible de biomasa, con elevación significativa del índice de combustible de biomasa que se va a quemar junto con el carbón pulverizado mezclado, al mismo tiempo que permite que las partículas gruesas del combustible de biomasa sean quemadas completamente en las cenizas, sin requerir ninguna adición de equipo especial, para la caldera alimentada con carbón pulverizado que quema biomasa mezclada, incluyendo tanto el molino de carbón exclusivo como el molino de biomasa exclusivo y configurado para quemar el combustible de biomasa molido por el molino de biomasa exclusivo junto con el carbón pulverizado en estado mixto.

Este reto se puede superar bajo las siguientes condiciones (A) hasta (D), con el uso de la caldera alimentada por carbón pulverizado que quema biomasa mezclada, la cual incluye tanto el molino para carbón exclusivo como el molino para biomasa exclusivo, y está configurado para quemar el combustible de biomasa molido mediante el molino de biomasa exclusivo y luego suministrarlo al horno junto con el carbón pulverizado mezclado.

(A) El combustible de biomasa utilizado para el quemado o combustión se muele en partículas que tienen el tamaño de partícula mayor o igual a 5 mm.

(B) La unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco está ubicada debajo de la tolva de transición de la caldera.

(C) La unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco incluye la unidad de suministro de aire de combustión, de tal forma que el componente no quemado del combustible de biomasa que ha caído en la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco puede ser quemado completamente en la cinta transportadora .

(D) El caudal del aire suministrado a la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco por la unidad de suministro de aire de combustión y similares y el caudal del aire de combustión suministrado al horno se controlan respectivamente, de tal forma q ue el combustible de biomasa se pueda quemar con la eficiencia óptima, junto con el carbón pulverizado mezclado.

Se debe tener en cuenta que en la condición anterior (C), la expresión " el componente no quemado del combustible de biomasa que ha caído en la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco puede ser quemado completamente" dignifica que el componente no quemado del combustible de biomasa que ha caído en la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco se puede quemar sustancialmente en su totalidad . Concretamente, aún si sólo queda una ligera cantidad del componente no quemado en la caldera , el propósito principal de utilizar efectivamente el calor de combustión que se puede obtener quemando este componente no quemado en la unidad de procesamiento de cenizas de carbón se puede lograr bien , junto con el quemado del combustible de biomasa junto con el carbón pulverizado mezclado, sin producir sustancialmente ningún impacto negativo en la operación , mientras que sólo una cantidad bastante pequeña de combustible de biomasa utilizable o no utilizado será desechada.

Bajo la condición anterior (D), el aire para combustión se le suministra a la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco, en una cantidad tal que es mucho mayor que la cantidad de aire de enfriamiento requerida par enfriar la unidad de procesamiento de cenizas de carbón. Así, este aire de combustión excesivo puede ser arrastrado en el horno desde el extremo inferior del horno y se puede usar además para el quemado o combustión en el horno. Por lo tanto, en vista del efecto del aire suministrado excesivamente a la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco y luego utilizado para el quemado o combustión en el horno, es necesario controlar adecuadamente el suministro de aire para toda la caldera reduciendo apropiadamente la cantidad de flujo del aire de combustión arrastrado directamente al horno desde la caja de viento.

Sin embargo, en el caso en el cual la cantidad o flujo de aire suministrado a la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco es sustancialmente pequeña, el desempeño de la caldera será poco afectado, aún si esta cantidad pequeña de aire es insignificante mientras se controla la cantidad o flujo de aire arrastrado directamente hacia el horno desde la caja de viento. Por lo tanto, en este caso, la condición (D) puede ser omitida.

Operaciones Primero, el combustible de biomasa se muele en el tamaño de partícula molida mayor o igual a 5 mm mediante el molino de biomasa exclusivo, y luego las partículas de biomasa así molidas se queman junto con el carbón pulverizado mezclado. En este momento, el combustible de biomasa es soplado hacia arribe por el gas de combustión producido por el quemador de carbón pulverizado, y de esta forma será sometido en general a quemado por suspensión. Sin embargo, las partículas de biomasa gruesas fluyen hacia abajo en el horno, y finalmente caen en la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco ubicada debajo de la tolva de transición . Más específicamente, las partículas finas de tamaño de partícula menor o igual a 3 mm son quemadas completamente en el horno, las partículas medianas de tamaño de partícula aproximadamente igual a 5 mm caen en la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco en condición sustancialmente carbonizadas y las partículas gruesas B caen sobre la cinta transportadora con los núcleos leñosos todavía permaneciendo en ella .

Dado que se suministra una cantidad excesiva del aire de combustión a la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco, la concentración de oxígeno en una región justo debajo de la tolva de transición , es suficientemente alta. Mientras tanto, la temperatura de la superficie de las cenizas, justo después de caer sobre la cinta transportadora, es considerablemente alta. Además, el combustible de biomasa grueso también cae sobre la cinta transportadora de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco mientras están siendo quemadas. Por lo tanto, la temperatura superficial de la cinta transportadora que recibe esas cenizas y partículas gruesas sobre ella, puede mantenerse en una temperatura bastante alta .

De acuerdo con esto, aún después de que el componente no quemado del combustible de biomasa ha caído sobre la cinta transportadora , este componente no quemado puede ser quemado continuamente, y será quemado y convertido en cenizas en varios minutos.

La velocidad de transferencia de la cinta transportadora de la unidad de procesamiento de las cenizas de carbón en seco se fija para que sea relativamente baja (por ejemplo, aproximadamente 5 mm/segundo), de tal forma que pueda tomar alrededor de una hora , par esta cinta transportadora, trasladar las cenizas sobre ella antes de que esta cinta transportadora descargue las cenizas en el medio de recolección de cenizas de carbón .

Posteriormente, este gas de combustión adicional , producido por el quemado posterior del combustible de biomasa no quemado que ha caído en la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco, puede ser arrastrado hacia arriba en el horno a través de la tolva de transición desde el extremo inferior del horno, y luego confluente con el gas de combustión que ha sido producido en e horno quemando el carbón pulverizado y el combustible de biomasa juntos .

Como se describió en lo anterior, la presente invención está dirigida a permitir primero que el combustible de biomasa no quemado, con los núcleos leñosos que permanecen en él , caiga sobre la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco en una cantidad relativamente grande, y luego suministrar la cantidad excesiva o considerablemente grande de aire de combustión a la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco, quemando así positivamente el combustible de biomasa no quemado que ha caído hacia abajo y luego es transportado sobre la cinta transportadora . En otras palabras , la presente invención está dirigida a producir el calor de combustión que será tomado en el horno más efectiva y eficientemente permitiendo que la cantidad relativamente grande del combustible de biomasa, con los núcleos leñosos todavía presentes en él , caiga sobre la cinta transportadora y luego sea quemado positivamente este combustible de biomasa llevado sobre la cinta transportadora, la cual se usa como una placa de combustión localizada justo debajo de la tolva de transición . Esta es la característica general del método de la presente invención para quemar el combustible de biomasa junto con el carbón pulverizado mezclado, siendo por ello esencialmente diferente del método de la técnica relacionada dirigida a quemar todo el combustible solamente en el horno.

Con el fin de quemar adecuadamente la biomasa leñosa o a base de madera que ha caído sobre la cinta transportadora, es necesario controlar apropiadamente la temperatura, el oxígeno y el tiempo. En este caso, dado que la temperatura de las cenizas en el punto de tiempo en el que las cenizas caen sobre la parte i nferior del horno, es mayor o igual a 1 000 °C, la temperatura para quemado posterior del combustible de biomasa se puede asegurar lo suficiente. Además, dado que la velocidad de transferencia e la cinta transportadora se fija para que sea relativamente baja, el tiempo requerido para quemar el combustible de biomasa no quemado se puede asegurar lo suficiente. Por lo tanto, si se puede suministrar aire suficientemente para quemar el combustible de biomasa no quemado a tan alta temperatura sobre la cinta transportadora, las condiciones deseadas para el quemado de dicho combustible de biomasa puede ser proporcionada y continuada adecuadamente.

Mientras tanto, el exceso de oxígeno que se puede obtener cuando se suministra la cantidad suficiente de aire para quemar completamente el combustible de biomasa sobre la cinta transportadora será arrastrado hacia el horno y se usará para la combustión en el horno. Deseablemente, con el suministro del aire al combustible de biomasa transportado sobre la cinta transportadora, el aire se expulsa, eficientemente, sobre el combustible de biomasa que está sobre la cinta transportadora. En concreto, este suministro eficiente del aire puede controlar exitosamente el aire o el oxigeno en exceso para que no se use demasiado para el quemado o combustión en el horno.

En comparación con el método convencional, la cantidad total de combustible y la cantidad total del aire, respectivamente suministrados a la caldera alimentadas por carbón pulverizado que quema biomasa mezclada de esta invención, no cambia tanto. Concretamente, para el suministro del aire de combustión como se describe en lo anterior, la presente invención requiere equipo adicional en escala bastante pequeña.

En otras palabras, el equipo adicional que será requerido para incorporar el método de la presente invención para quemar el combustible de biomasa junto con el carbón pulverizado mezclado tiene que tener una escala bastante pequeña. Además, esta invención puede permitir el uso de un molino de biomasa de tamaño considerablemente pequeño para moler el combustible de biomasa, ahorrando así además el costo requerido para la operación y equipamiento de la caldera.

Además, esta invención puede mitigar sustancialmente la limitación del tamaño de partícula molido así como también la proporción del combustible de biomasa que se va a quemar junto con el carbón pulverizado mezclado.

Sin embargo, dado que la proporción del combustible de biomasa que se va a quemar junto con el carbón pulverizado mezclado aumenta, y/o el tamaño de partícula olido aumenta hasta ser mayor que 5 mm, la cantidad de combustible de biomasa no quemado que caerá sobre la cinta transportadora aumentará mucho. Por lo tanto, este aumento del índice del combustible de biomasa y/o e tamaño de partícula molida requerirá una cantidad correspondientemente grande del aire de combustión que será suministrado a la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco.

En este caso, aún a pesar de que la cantidad de aire suministrado a la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco aumenta considerablemente, la cantidad total de aire suministrado a la caldera no cambia tanto. Por ejemplo, una cantidad excesiva en 15 a 20% del aire se suministra para quemar una cantidad considerablemente mayor del combustible de biomasa transportado en la cinta transportadora. Sin embargo, algo del exceso de aire, después de entrar en el horno, fluirá hacia arriba a lo largo o alrededor de una pared lateral interior del horno, y por ello no contribuirá sustancialmente al quemado en el horno. Es cierto que cuando la cantidad total de este aire excesivo aumenta en algún grado con el aumento de la cantidad del combustible de biomasa que caerá sobre la cinta transportadora, esto puede llevar a un riesgo de deteriorar un tanto la eficiencia de combustión en la caldera. Pero, este deterioro de la eficiencia de combustión puede ser pequeño en esta invención.

Idealmente, debe ser preferible quemar completamente en el horno todo el combustible de biomasa suministrado al horno. Sin embargo, desde el punto de vista de la eficiencia de combustión, la adición o introducción de la energía pura de combustión en la caldera, que se logra quemando adicionalmente las partícula gruesas del combustible de biomasa que han caído sobre la cinta transportadora de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco, puede proporcionar sustancialmente el mismo efecto que el obtenido por este quemado idealmente completo del combustible en el horno. Además, la caldera de esta invención puede emplear un molino de biomasa de tamaño pequeño como se describe en lo anterior, reduciendo así significativamente el costo requerido para la operación y el eq uipo d e la caldera .

El uso del combustible de biomasa en la caldera alimentada por carbón pu lverizado, para quemar este com busti ble de biomasa junto con el carbón pulverizado mezclado, ha sido demandado bajo las condiciones económicas , sociales y otras cond iciones y ci rcunstancias si milares actuales. En este caso, el mérito económico depend e del precio del combustible de biomasa que se va a usar, el costo req uerido para procesar este combustible, el precio del combustible de carbón y si milares. Mientras tanto, la reducción sustancial del consumo del combusti ble fósil , la reducción segura de la descarga de C02, proporción de uso efectivo de cada material de biomasa local , y similares, pued en ser mencionados como el mérito social debido a la uti lización del combusti ble de biomasa .

Concretamente, en vista de estas condiciones y méritos , el tamaño de partícula mol ida del combustible de biomasa que será quemada junto con el carbón pulverizado mezclado, debe seleccionarse apropiadamente.

Ejem plo 1 En este ejemplo, el quemador (o quemadores) de biomasa está ubicado sobre el q uemador (o q uemadores) de carbón pulverizado.

Esta disposición del quemador de biomasa es conocida públicamente (ver Figura 6). En particular, este aspecto incluyendo el q uemador de biomasa ubicado sobre el q uemador de carbón pulverizado puede alargar de forma segura el periodo de tiempo durante el cual se puede someter el combustible de biomasa al quemado en suspensión en el horno, reduciendo así mucho el componente no q uemado (es decir, el material carbonizado y/o e material leñoso) que de otra forma podría caer más sobre la parte inferior del horno. Además, este arreglo también puede contribuir a la reducción sustancial de la cantidad del aire de combustión para ser suministrado a la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco. De acuerdo con esto, el deterioro de la eficiencia de combustión antes mencionado en la caldera alimentada por carbón pulverizado que quema biomasa mezclada, asociada con el aumento de la cantidad de aire de combustión, puede ser controlado adecuadamente. Así, de acuerdo con este aspecto, la proporción del combustible de biomasa que será quemado junto con el carbón pulverizado mezclado puede aumentar significativamente, al mismo tiempo que controla exitosamente el deterioro de la eficiencia de combustión.

Ejemplo 2 En este ejemplo, la unidad de suministro de aire de combustión se proporciona en las proximidades de la tolva de transición, separadamente de la unidad de suministro de aire de enfriamiento.

Concretamente, esta provisión de la unidad de suministro de aire de combustión puede permitir el suministro seguro de aire fresco hacia el combustible de biomasa que ha caído sobre la cinta transportadora, quemando bien de esta forma el combustible de biomasa, continuamente, sobre la cinta transportadora, mejorando así significativamente el efecto de quemado. Como tal , el componente no quemado del combustible de biomasa puede ser quemado rápidamente cuando se transporta sobre la cinta transportadora , con una cantidad relativamente pequeña de aire suministrado. Por ello, este aspecto puede evitar exitosamente el quemado incompleto de este componente no quemado que de otra forma podría acumularse junto sobre la cinta transportadora debido al quemado lento. Por lo tanto, el componente no quemado puede ser quemado de manera segura, y por ello nunca permanecerá en condición aún no quemada en la unidad de procesamiento de cenizas de carbón.

Preferiblemente, la unidad de suministro de aire de combustión antes mencionada está compuesta de boquillas de aire configuradas para expulsar el aire a una alta velocidad hacia una cara superior de la cinta transportadora. Esta configuración puede mejorar además la eficiencia de quemado del combustible de biomasa no quemado que ha caído sobre la cinta transportadora.

Efectos de la invención De acuerdo con esta invención, con la invención con la provisión del medio (o paso) para quemar positivamente el componente no quemado del combustible de biomasa contenido en las cenizas transportadas sobre la cinta transportadora de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón proporcionada alrededor de la parte inferior del horno, el calor de combustión generado por el quemado del combustible de biomasa no quemado que está sobre la cinta transportadora de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón se puede utilizar efectivamente en la caldera, aún después de que este combustible de biomasa no quemada ha caído sobre la cinta transportadora. Por lo tanto, la energía requerida para moler el combustible de biomasa se puede reducir significativamente, con el aumento sustancial de la proporción del combustible de biomasa que se va a quemar junto con el carbón pulverizado mezclado permitiendo usar combustible de biomasa con tamaño de partícula relativamente grande, tal como "el tamaño de partícula molida mayor o igual que 5 mm", sin que se requiera agregar ningún equipo de gran escala a la construcción básica de la caldera alimentada por carbón pulverizado que quema biomasa mezclada.

Preferiblemente, en esta invención, el combustible de biomasa es molido por el molino exclusivo de biomasa. Esto es debido a que este molido del combustible de biomasa no producirá ningún deterior de la eficiencia de molido del carbón por el molino de carbón. Además, en este caso, el molido del combustible de biomasa en las partículas con tamaño de partícula molida mayor o igual a 5 mm puede reducir significativamente la energía requerida para moler el combustible de biomasa.

Como se describió anteriormente, de acuerdo con esta invención, dado que el aire de combustión puede ser suministrado adecuadamente a la unidad de procesamiento de ceniza de carbón sea, la cantidad considerablemente grande de combustible de biomasa que ha caído sobre la cinta transportadora puede ser quemada positivamente y por ello quemada rápidamente sobre la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco. Por lo tanto, aún este combustible de biomasa que tiene el tamaño de partícula olida mayor o igual a 5 mm puede ser quemado con una proporción significativamente alta del combustible de biomasa que se va a quemar junto con el carbón pulverizado mezclado.

Además, aún a pesar de que se puede producir una degradación ligera de la eficiencia de combustión en la caldera, tal como se describió en lo anterior, el combustible de biomasa puede ser quemado de manera sustancialmente completa, aún con una proporción suficientemente alta, tal como 20% o similar, del combustible de biomasa que se va a quemar junto con el carbón pulverizado mezclado. Por lo tanto, aún en este caso, el componente no quemado (es decir, el material carbonizado y/o el material leñoso) del combustible de biomasa nunca permanecerá en las cenizas enfriadas alrededor de la parte inferior del horno.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 es una sección de la caldera alimentada por carbón pulverizado que quema biomasa mezclada de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura (a) es una sección tomada a lo largo de la l ínea X-X en la Figura 1 y que muestra un arreglo de las boquillas de aire para combustión, y la Figura 2(b) es otra sección tomada a lo largo de la l ínea X-X en la Figura 1 y mostrando otro arreglo de las boquillas de aire de combustión.

La Figura 3(a) es una sección de una parte de la cinta transportadora de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco en la caldera alimentada por carbón pulverizado que quema biomasa mezclada de acuerdo con la modalidad de la presente invención , y la Figura 3(b) es otra sección que ilustra la cinta transportadora.

La Figura 4 es una sección que muestra un ejemplo de la caldera alimentada por carbón pulverizado que quema biomasa mezclada de la técnica relacionada .

La Figura 5(a) es un diagrama que ilustra una condición quemada del combustible de biomasa en la caldera de la técnica relacionada que se muestra en la Figura 4, y la Figura 5(b) es una sección que muestra esquemáticamente el combustible de biomasa no quemado.

La Figura 6 es una sección- que muestra un arreglo de los quemadores de carbón pulverizados y quemadores de biomasa en otro ejemplo de la técnica relacionada .

La Figura 7 es una sección que ilustra esquemáticamente la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco conocida públicamente.

La Figura 8 es el gráfico que muestra un ejemplo de la distribución del tamaño de partícula molida estimada para cada tamaño de partícula del combustible de biomasa molido.

L Figura 9 es el gráfico que muestra la relación entre el tamaño e partícula promedio y la unidad de energía.

Mejor modo para llevar a cabo la invención En una modalidad de la presente invención, el combustible de biomasa de tamaño de partícula molida de 5 mm suministrado a 2.6 t/hora y el carbón pulverizado suministrado a 10.8 t/hora se queman juntos mezclados en la caldera alimentada por carbón pulverizado que quema biomasa mezclada de acuerdo con esta modalidad (en este caso, la proporción de quemado de calorías del combustible de biomasa, es decir, la proporción del combustible de biomasa que se va a quemar junto con el carbón pulverizado mezclado, se asume como 10%). Como resultado, se puede generar vapor a 105 t/hora. Ahora, con referencia a la Figura 1, se describirá esta caldera alimentada por carbón pulverizado que quema biomasa mezclada.

En esta modalidad, el combustible de biomasa leñoso (o a base de madera) se cado hasta obtener un contenido de agua de 20% se quema a 2.6 t/hora junto con el carbón pulverizado mezclado en la caldera.

En la caldera alimentada por carbón pulverizado que quema biomasa mezclada de esta modalidad, como se muestra en la Figura 1, los quemadores de carbón pulverizado (4) están provistos respectivamente en la parte inferior del horno (1), mientras que los quemadores de biomasa (5) están provistos respectivamente en la parte superior con relación a los quemadores de carbón pulverizado (4). Además, la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco (21) se proporciona debajo del horno (1) a través de la tolva de transición (20). La estructura de esta unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco (21) es sustancialmente la misma que la estructura de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco (21 ) es sustancialmente la misma q ue la estructura de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco conocidas públicamente q ue se muestra en la Figura 7. Concretamente, la unidad de procesam iento de cenizas de carbón en seco (21 ) incl uye la cinta transportadora (23) elaborada de metal altamente resistente al calor y provista en la carcasa (22) de la unidad (21 ). La cinta transportadora (23 ) está configurada para atrapar o recibir las cenizas que caen hacia la parte inferior del horno, y está diseñada para moverse de izqu ierda a derecha en el desplazamiento aproximadamente a 5 mm/segundo. Además , la cinta transportadora (23) está accionada por las ruedas o rod illos de tracción (24). Además , como es si milar para la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco de la Figura 7 , varios de los orificios de entrada de aire de enfriamiento (31 ) se proveen en una cara lateral de la carcasa (22) de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco (21 ).

Cada orificio de entrada de aire de enfriamiento (31 ) usualmente está abierto al aire exterior, mientras está configurado para ser cerrado opcional mente por una placa de solapa . Con esta configuración , cuando la presión en el horno es negativa, la solapa se abre para arrastrar l aire exterior de cada orificio de entrada de ai re de enfriam iento (31 ), mientras q ue cuando la presión en el horno es positiva , la solapa se cierra para evitar que el gas de combustión prod ucido en el horno fluya hacia afuera de cada orificio (31 ).

Además, en la caldera alimentada por carbón pulverizado que quema biomasa mezclada de esta modalidad, la unidad de suministro de aire de combustión (32), que está compuesta de una fuente e suministro de aire, tubería y similares, se proporciona en las proximidades de la tolva de transición (20). El caudal del aire de combustión suministrado desde la unidad de suministro de aire de combustión (32) está controlado por un controlador de aire de combustión (60).

En este caso, el carbón suministrado desde el tanque de carbón (11) es molido una vez por el molino de carbón (6), y luego se alimenta al horno (1) y es quemado en la región de combustión inferior (F1) por cada quemador de carbón pulverizado (4). Mientras tanto, el combustible de biomasa se suministra una vez al tanque de biomasa (13), y luego las partículas así molidas del combustible de biomasa se alimentan al horno (1) y se queman en la región de combustión superior (F2) en cada quemador de biomasa superior (5). En este momento, las partículas del combustible de biomasa se soplan hacia arriba y son suspendidas en el horno (1) mediante el gas de combustión producido en la región de combustión inferior (F1). Sin embargo, las partículas medianas y/o las partículas gruesas entre las partículas así suspendidas se harán fluir hacia abajo alrededor o a lo largo de la pared lateral interior del horno (1) y luego caen sobre la cinta transportadora (23) de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco (21) a través de la tolva de transición (20).

Al caer sobre la cinta transportadora (23), la mayoría de las partículas finas con tamaño de partícula menor de 5 mm , entre las partículas del combustible de biomasa , serán completamente quemadas en las cenizas en el horno ( 1 ), mientras que son parcialmente quemadas en un material carbonizado no quemado. Mientras tanto , la mayoría de las partículas medianas b de tamaño de partícula mediano un poco mayores de 5 mm y la partículas gruesas B de tamaño de partícula que excede sustancialmente los 5 mm caen , mientras que el material carbonizado no quemado o el material carbonizado con los núcleos leñosos permanece allí , sobre la cinta transportadora (23).

Sin embargo, en esta modalidad , cuando estas partículas medianas b y partículas gruesas B caen , dado que el material no quemado carbonizado o el material carbonizado con núcleos leñosos que permanecen allí, sobre la cinta transportadora (23), el aire de combustión , necesario para quemar adicionalmente estos materiales no quemados y/o carbonizados, puede ser suministrado por la unidad del suministro de aire de combustión (32). Por lo tanto, los componentes o materiales no quemados del tamaño de partícula mediano b y las partículas gruesas B q ue han caído respectivamente sobre la cinta transportadora (23) pueden ser quemadas continuamente, y por ello, completamente quemadas en tres minutos o un tiempo similar. Mientras tanto, las cenizas descargadas desde la parte inferior del horno y luego transportadas sobre la cinta transportadora (23) serán enfriadas lo suficiente por el aire de enfriamiento suministrado desde los respectivos orificios de entrada de aire (31 ) (este aire de enfriamiento puede hacerse fluir adicionalmente o se puede suministrar hacia el interior del horno ( 1 ) a través de la tolva de transición (20). Luego, después de ser transportadas sobre la cinta transportadora (23) durante aproximadamente una hora, las cenizas serán descargadas de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco (21 ) y recolectadas en el dispositivo de recolección de cenizas de carbón (41 ).

Sin embargo, en esta modalidad , cuando estas partículas medianas b y partículas gruesas B caen, como el material no quemado carbonizado o el material carbonizado con núcleos leñosos permanece all í, sobre la cinta transportadora (23), el aire de combustión, necesario para quemar adicionalmente estos materiales no quemados y/o carbonizados, puede ser suministrado por la unidad de sumi nistro de aire de combustión (32). Por lo tanto, los componentes o materiales no quemados del tamaño de partícula mediana b y las partículas gruesas B que han caído respectivamente sobre la cinta transportadora (23) pueden ser quemados continuamente, y por ello pueden ser quemados completamente en tres minutos o un tiempo similar. Mientras tanto, las cenizas descargadas de la parte inferior del horno y luego transportadas sobre la cinta transportadora (23) serán enfriadas lo suficiente por el aire de enfriamiento suministrado desde los respectivos orificios de entrada de aire de enfriamiento (31 ) (este aire de enfriamiento puede hacerse fluir o se puede suministrar hacia el interior del horno (1) a través de la tolva de transición (20). Entonces, después de ser transportadas sobre la cinta transportadora (23) durante aproximadamente una hora, las cenizas serán descargadas de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco (21) y serán recolectadas en el dispositivo de recolección de cenizas de carbón (41).

En la caldera de esta modalidad adaptada para generar el valor a 105 t/hora, el combustible de biomasa que tiene el tamaño de partícula molida de 5 mm se quema junto con el carbón pulverizado mezclado. Concretamente, en el combustible de biomasa, el 90% por peso de las partículas son las partículas finas que tienen el tamaño de partícula menor o igual a 5 mm, mientras que el restante 10% por peso de las partículas son las partículas medianas y gruesas respectivamente que tienen el tamaño de partícula mayor de 5 mm. Además, en esta caldera, la proporción de quema de calorías del combustible de biomasa, es decir, la proporción del combustible de biomasa que será quemado junto con el carbón pulverizado mezclado, es 10%, la cantidad de suministro del carbón pulverizado es 10.8 t/hora, y la cantidad de suministro del combustible de biomasa (de contenido de agua de 20%) es de 2.6 t/hora.

En este caso, se puede asumir que la cantidad del combustible de biomasa del tamaño de partícula mayor o igual a 5 mm que se puede considerar que cae sobre la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco (21) es de 0.26 t/hora, en donde aproximadamente 70% del material sin quemar se puede esperar como el material leñoso (o componente volátil), mientras que el restante 30% del material sin quemar puede ser considerado como el material carbonizado (o componente de carbón remanente). Sin embargo, la mayor parte de las partículas medianas que tienen el tamaño de partícula de aproximadamente 5 mm, entre las 0.26 t de combustible de biomasa, probablemente se quemen a lo largo de la ruta de caída. Por ello, en total, se puede asumir que aproximadamente la mitad, es decir, 0.13 t/hora del combustible de biomasa de tamaño de partícula mayor o igual a 5 mm cae sobre la cinta transportadora (23).

En las proximidades de la tolva de transición (20), el aire es suministrado a 1,000 Nm3 (Nm3: el volumen medido bajo 1 átomo a 0 °C) por hora por la unidad de suministro de aire de combustión (32). Más específicamente, tal como se muestra en la Figura 2(a), las boquillas de aire de combustión (33), que constituyen juntas una parte de la unidad de suministro de aire de combustión (32), están provistas respectivamente en ambos lados izquierdo y derecho en un extremo inferior de la tolva de transición (20). Así, el aire se puede expulsar de estas boquillas de aire de combustión (33), aproximadamente a 30 m/segundo, oblicuamente hacia la cara superior de la cinta transportadora (23) movida justo debajo de la tolva de transición (20).

Como tal, el aire de combustión puede ser expulsado directamente sobre el combustible de biomasa que ha caído sobre la cinta transportadora (23). De esta manera, este combustible de biomasa no quemado que ha caído sobre la cinta transportadora (23) que se mueve aproximadamente a 5 mm/segundo será quemado y convertido en cenizas en tres minutos o un tiempo similar.

En la Figura 2(a), las boquillas de aire de combustión (33) están dispuestas respectivamente de tal forma que el aire de combustión puede ser expulsado oblicuamente hacia la cara frontal de la cinta transportadora (23) desde ambas de la boquillas de aire de combustión izquierda y derecha (33). Sin embargo, como lo muestra la Figura 2(b), las boquillas de aire de combustión (33') también pueden ser dispuestas de manera tal que el aire de combustión se pueda expulsar hacia la cara posterior de la cinta transportadora (23).

Además, el aire puede ser suministrado a un espacio bajo la cinta transportadora a 2,000 Nm3/hora por los orificios de entrada de aire de enfriamiento (31 ).

La cantidad total del aire suministrado para la combustión o quemado en el horno de la caldera de esta modalidad es de 1 00,000 Nm3/hora . En este caso, como se describió arriba, la cantidad de aire suministrado a la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco por la unidad de suministro de aire de combustión (32) es de 1 ,000 Nm3/hora, mientras que la cantidad de aire suministrado a la unidad de procesamiento de cenizas de carbón por los orificios de entrada de aire de enfriamiento (31 ) es de 2,000 m3/hora . Concretamente, de esta unidad de suministro de aire (31 , 32), el total de 3,000 Nm3 de ai re puede ser extra ído por hora hacia el horno ( 1 ), con la combustión o q uemado, a través de la tolva de transición (20). De acuerdo con esto , los 97,000 N m3 restantes de aire de combustión pueden ser suministrados al horno ( 1 ) desd e una unidad de sumi nistro de aire de com bustión (50) (ver Figura 1 ) a través de la caja de viento (3).

El caudal del ai re de combustión suministrado desde la unidad de sum inistro de aire de combustión (50) es controlado por el controlador de ai re de combustión (60). Como se descri bió en lo anterior, el caudal del aire de combustión suministrado desde la unidad de sumi nistro de ai re de combustión (32) también es controlado por el controlador de ai re de combustión (60). Concretamente, este controlador de aire de combustión (60) puede servir para controlar cada caudal del aire de combustión suministrado desde la u nidad de sumi nistro d e aire de combustión (32). Bajo este control , se puede optimizar la cantidad del aire de combustión suministrada sobre el cuerpo entero de la caldera.

La estructura general de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco (21 ) utilizada en esta modalidad es sustancialmente la m isma que la estructura de la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco conocida q ue se describe en la patente JP7-563675A (Documento Patente 4). Concretamente, como se muestra en la sección de la Figu ra 3(a), la cinta transportadora (23) está compuesta de una cinta de tipo red o de tipo malla (23a) formada de alambres metálicos y varias placas e acero (23b). Además, como se muestra en la Figura 3(b), esta cinta transportadora (23) es sostenida por la carcasa o por el cuerpo principal (22), por medio de una pluralidad de rodillos gu ía (25a, 25b).

Además, como se muestra en la Figura 3(a), cada alambre que constituye la cinta de tipo malla (23a) está fijado en su posición mediante un tornillo (8) y una tuerca ( 10), mientras que se sujeta o sostiene entre un saliente (23d) y cada placa de acero correspondiente (23b). En este caso, las varias placas de acero (23b) se combinan juntas, mientras que son parcialmente superpuestas entre sí con el fin de cubrir la cinta de tipo malla entera (23a).

Si bien se han mostrado y descrito varios ejemplos preferidos de esta invención , específicamente en algún grado, se entenderá obviamente que se le pueden hacer diversas modificaciones y alteraciones. De acuerdo con esto, se debe interpretar que esta invención puede ser incorporada en maneras y/o aspectos diferentes a los descritos específicamente aquí, sin apartarse de la esencia y alcance de esta invención .

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Una caldera alimentada con carbón pulverizado que quema biomasa mezclada, que comprende: un horno configurado para quemar un combustible de biomasa junto con un carbón pulverizado mezclado; un quemador de carbón pulverizado configurado para suministrar el carbón pulverizado al horno; un quemador de biomasa configurado para suministrar el combustible de biomasa al horno; un molino de biomasa configurado para moler el combustible de ^ biomasa que será suministrado al quemador de biomasa; una unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco, que incluye un transportador de cenizas de carbón configurado para transportar cenizas descargadas del horno en la parte inferior del horno; y una unidad de suministro de aire de combustión configurada para suministrar un aire de combustión hacia las cenizas en el transportador de cenizas de carbón de tal forma de quemar un componente no quemado del combustible de biomasa contenido en las cenizas descargadas en la parte inferior del horno sobre el transportador de cenizas de carbón.

2. La caldera alimentada por carbón pulverizado que quema biomasa mezclada de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada además porque el molino de biomasa está configurado para moler el combustible de biomasa para producir partículas que tienen un tamaño de partícula molida mayor o igual a 5 mm.

3. La caldera alimentada por carbón pulverizado que quema biomasa mezclada tal y como se describe en la reivindicación 1 o 2, caracterizada además porque la unidad de suministro de aire de combustión está configurada para suministrar el aire de combustión hacia las cenizas descargadas en la parte i nferior del horno de tal forma que el componente no quemado del combustible de biomasa pueda ser quemado completamente en el transportador de cenizas de carbón.

4. La caldera alimentada con carbón pulverizado que quema biomasa mezclada tal y como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 3, que además comprende un controlador de aire de combustión configurado para optimizar la eficiencia de combustión en una caldera entera controlando tanto el caudal de un aire de combustión suministrado hacia el interior del horno y un caudal del aire de combustión suministrado desde la unidad de suministro de aire de combustión hacia las cenizas descargadas en la parte inferior del horno en el transportador de cenizas de carbón .

5. La caldera alimentada con carbón pulverizado que quema biomasa mezclada tal y como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 4, caracterizada además porque el quemador de biomasa está localizado sobre el quemador de carbón pulverizado.

6. La caldera alimentada con carbón pulverizado que quema biomasa mezclada tal y como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 5, que además comprende una unidad de suministro de aire de enfriamiento para suministrar un aire de enfriamiento a la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco.

7. La caldera alimentada con carbón pulverizado que quema biomasa mezclada tal y como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 hasta 6, que además comprende un molino de carbón configurado para moler un carbón de tal forma de producir el carbón pulverizado que se va a suministrar al quemador de carbón pulverizado.

8. La caldera alimentada con carbón pulverizado que quema biomasa mezclada tal y como se describe en la reivindicación 7, caracterizada además porque el molino de biomasa se usa exclusivamente para moler el combustible de biomasa, y el molino de carbón se usa exclusivamente para moler el carbón.

9. Un método para operar una caldera alimentada con carbón pulverizado que quema biomasa mezclada, que comprende los pasos de: moler un combustible de biomasa usando un molino de biomasa; suministrar un combustible de biomasa molida a un horno usando un quemador de biomasa; suministrar un carbón pulverizado al horno usando un quemador de carbón pulverizado; quemar un componente no quemado del combustible de biomasa contenido en las cenizas descargadas en la parte inferior del horno en una cinta transportadora de una unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco, la cual se proporciona debajo del horno, suministrando un aire de combustión hacia la cenizas que están sobre el transportador de cenizas de carbón .

10. El método para operar la caldera tal y como se describe en la reivindicación 9, caracterizado además porque el combustible de biomasa se muele usando el molino de biomasa, para formar partículas que tiene un tamaño de partícula molida mayor o igual a 5 mm .

1 1 . El método para operar la caldera tal y como se describe en la reivindicación 1 0, caracterizado además porque el aire de combustión se suministra hacia las cenizas descargadas en la parte inferior del horno de tal forma que el componente no q uemado del combustible de biomasa pueda ser quemado completamente en el transportador de cenizas de carbón.

12. El método para operar la caldera tal y como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 9 hasta 1 1 , caracterizado además porque la eficiencia de combustión en una caldera entera se optimiza controlando tanto el caudal del aire de combustión suministrado hacia el interior del horno y un caudal del aire de combustión suministrado hacia las cenizas descargadas en la parte inferior del horno sobre el transportador de cenizas de carbón.

1 3. El método de operar la caldera tal y como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 9 hasta 1 2, caracterizado además porque el combustible de biomasa se suministra al horno desde el quemador de biomasa que está ubicado encima del quemador de carbón pulverizado.

1 4. El método de operar la caldera tal y como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 9 hasta 1 3, que además comprende un paso de suministrar un aire de enfriamiento a la unidad de procesamiento de cenizas de carbón en seco.

1 5. El método de operar la caldera tal y como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 9 hasta 14, que además comprende un paso de moler un carbón usando un molino de carbón de tal forma de producir el carbón pulverizado que se va a suministrar ai quemador de carbón pulverizado.

16. El método de operar la caldera tal y como se describe en la reivindicación 1 5, caracterizado además porque el molino de biomasa se usa exclusivamente para moler el combustible de biomasa, y el molino de carbón se usa exclusivamente para moler el carbón.