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LIMPIADOR DE PRECALENTADOR DE AIRE
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con sopladores 5 de hollín para precalentadores de aire rotatorios regenerativos y particularmente con un limpiador de brazo oscilante que se mueve sobre el rotor del precalentador de aire el cual está adaptado para limpiar con diferentes medios y a diferentes presiones. 10 Hollín u otros materiales relacionados provenientes de gases de combustión se tienden a depositar durante un periodo de tiempo sobre la superficie de termointercambio del rotor de un precalentador de aire rotatorio regenerativo. Al acumularse estos depósitos, son
15 bloqueados los caminos de flujo del aire y de los gases de la combustión y la capacidad de termointercambio se reduce. Por lo tanto, es común que estos precalentadores de aire incluyan aparatos para soplar aire o vapor a velocidades altas hacia dentro del rotor para liberar los
20 depósitos. El limpiador o soplador de hollín típico para un precalentador de aire rotatorio regenerativo utiliza un brazo oscilante montado de manera que gire y recorra un ángulo o arco fijo con una o más boquillas en el extremo
25 que soplan el medio soplador de hollín (aire o vapor)
%~ &¡*¿m~ **A - hacia dentro del rotor al girar el rotor, y mientras que el brazo oscilante gire recorriendo el arco. El soplador de hollín normalmente está montado en el extremo frío del rotor, el cual es el extremo de salida para los gases de la combustión, pero si se requiere puede ser montado ya sea en el conducto de aire o de gas, y ya sea en el extremo frío o en el extremo caliente. Los sopladores de hollín actuales de la técnica anterior, utilizan un mecanismo de brazo oscilante el cual recorre el rotor del precalentador de aire a una velocidad angular constante seleccionable desde el principio hasta el final del recorrido. Estos sopladores de hollín de brazo oscilante tienen un ensamble de impulsión a velocidad constante, utilizando un motor al cual se le puede ajustar la velocidad, adaptado para girar un piñón motor, preferentemente con un embrague limitador de torsión. El piñón motor es conectado de manera positiva a un piñón impulsado, por ejemplo por medio de una cadena de transmisión en donde el piñón impulsado se monta sobre un vastago giratorio sobre el cual está fijado el brazo o lanza del soplador de hollín. Medios tal como interruptores limitadores finalizan el giro del brazo de soplador de hollín al final de su trayectoria de arco hacia el centro y periferia externa del rotor y cortan los medios de soplador de hollín.
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Estos sopladores de hollín con brazo oscilante de velocidad constante reparten de manera uniforme la energía del medio soplador de hollín sobre el radio del rotor, logran ahorros en el uso de medios de soplador de 5 hollín, y reducen desgaste causada por medios excesivos en ciertas áreas. Para una presentación de tales sopladores de hollín de brazo oscilante, hágase referencia a la Patente Estadounidense No. 5,626,184. Diseños actuales de sopladores de hollín tienen un
10 brazo o lanza con un solo conducto para proporcionar el medio limpiador a la boquilla al extremo del brazo. Aunque existe la posibilidad para intercambiar entre varios medios limpiadores, tal como aire, vapor o agua, todos estos medios limpiadores se encuentran a bajas
15 presiones, es decir, menores a aproximadamente 7.031 kg/cm2 sobre la presión atmosférica (100 psig). Este lavado a baja presión no logra limpiar de manera eficaz material particulado endurecido que se acumula en el periodo normal de operación del precalentador de aire. 20 Por lo tanto, es necesario parar el precalentador de aire y utilizar equipo de lavado con agua a alta presión por separado. Este proceso toma tiempo, aumenta el costo y aumenta el tiempo muerto.
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COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige hacia limpiadores de brazo oscilante para precalentadores de aire rotatorios regenerativos adaptados para proporcionar diferentes medios limpiadores a varias presiones a la unidad de boquilla en el extremo del brazo específicamente agua a alta presión. Más específicamente, la unidad de boquilla esta configurada para descargar los diferentes medios limpiadores y particularmente para descargar el agua a alta presión a través de una pluralidad de boquillas de alta presión. La pluralidad de boquillas de alta presión está alineada formando un ángulo con respecto al brazo oscilante en donde está alineada de manera general con las placas de termointercambio y se encuentran de manera tangencial con respecto al rotor en la parte exterior del recorrido, y forman un ángulo con las placas de termointercambio y con el radio del rotor en la parte interna del recorrido. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una vista en perspectiva mostrando la configuración general de un tipo de precalentador de aire con el cual puede ser utilizada la presente invención .
La Figura 2 es una vista inferior de un segmento de un precalentador de aire que ilustra la configuración del soplador de hollín de la presente invención. La Figura 3 es una vista en sección cruzada tomada de manera general por la línea 3-3 de la Figura 2 y que ilustra un cuadrante de la parte inferior del precalentador de aire. La Figura 4 ilustra la conexión de los dos tubos de la lanza sopladora de hollín con las fuentes del medio soplador. Las Figuras 5 y 6 son vistas detalladas de la configuración de boquilla de la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA La Figura 1 de las figuras es una vista en perspectiva de un precalentador de aire típico con la simple intención de ilustrar el tipo general de estructura en la cual se utiliza la presente invención.
La presente invención se puede aplicar a precalentadores horizontales, verticales (extremo frío en la parte superior) y vertical invertido (extremo frío en la parte inferior) . La Figura 1 ilustra un precalentador de aire vertical con el extremo frío en la parte inferior. El precalentador de aire comprende un alojamiento de rotor
12 en el cual está montado el rotor de termointercambio 14. El rotor es montado para girar sobre el vastago 16 el s
cual se extiende entre la sección central superior 18 y la sección central inferior 20. El rotor está dividido en sectores 22 por medio de las placas de diafragma 24 y canastillas de termointercambio 26 se apilan en estos 5 sectores 22. Los ensamblajes de conducto de transición están localizados en la parte superior e inferior del precalentador de aire y fijados al alojamiento de rotor 12 y a las secciones centrales superior e inferior 18 y 20, y se identifican con 28, 30, 32 y 34. Estos
10 ensamblajes de conductos de transición conectan el precalentador de aire a los conductos para el suministro de aire hacia y para los gases de combustión provenientes de un generador de vapor u otro equipo de combustión. Por ejemplo, los gases de combustión pueden entrar al
15 precalentador de aire a través el conducto de transición 28, transferir el calor al rotor giratorio 14, y salir a través del conducto de transición 30. El aire de combustión entra a través del conducto de transición 32, recoge el calor del rotor y sale a través del conducto de
20 transición 34. Estos conductos de transición son construidos para hacer la transición entre los conductos del precalentador de aire generalmente circulares y los conductos de planta generadora generalmente rectangulares .
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El problema que se presenta con precalentadores de aire es que muy seguido los gases de combustión que fluyen a través del rotor contienen material particulado y/o substancias condensables las cuales pueden ser depositadas sobre las superficies de termointercambio en las canastillas 26. Esto tiende a obstruir el precalentador de aire y reduce la eficiencia de termointercambio. Este problema normalmente es tratado al proporcionar dispositivos sopladores de hollín que recorren la cara del rotor mientras que éste gira y soplan vapor o aire sobre el rotor y dentro de los canales de flujo a través de las superficies de termointercambio para desprender los depósitos. Ya que la mayoría de los depósitos ocurren en el extremo frío
15 (salida de los gases de combustión), el soplador de hollín normalmente está localizado en el extremo frío (el extremo inferior de la Figura 1) . La presente invención se relaciona con un soplador de hollín y arreglo de impulsión que resulta en que el
20 soplador de hollín hace un recorrido sobre la cara del rotor y se detiene abruptamente mientras que al mismo tiempo detiene el flujo del medio soplador de hollín. La Figura 2 es una vista inferior de un cuadrante de un precalentador de aire, similar a aquel mostrado en la
25 Figura 1, y la Figura 3 es una vista vertical en sección
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cruzada tomada por la línea 3-3 de la Figura 2. Estas figuras ilustran el rotor 14, el vastago de rotor 16 y lc¡ sección central inferior 20. El conducto de transición 30 se encuentra fijado al lado de la sección central 5 inferior 20 y fijado al borde inferior del alojamiento de: rotor 12. Este conducto de transición 30 incluye la sección de placa horizontal plana 54 para que el conductc de transición esté adaptado para acoplarse con los conductos del precalentador de aire o de la planta 10 generadora. Fijado a la parte externa del conducto de transición 30 se encuentra el mecanismo de impulsión del soplador de hollín que se designa generalmente con 56. El mecanismo de impulsión comprende un motor 58 el cual está
15 conectado a través de un reductor de velocidad 60 a un piñón motor 62. El piñón motor 62 preferentemente incluye un embrague limitador de torsión el cual desacoplará la impulsión en caso de que la lanza sopladora de hollín (o cualquier otra parte del mecanismo) se trabe o atasque.
20 El piñón motor 62 está conectado por medio de la cadena de transmisión 64 al piñón impulsado 66. El piñón impulsado 66 está montado al vastago de tubo girable 68 el cual está montado por medio de los bloques de cojinete 70 a la placa de respaldo 72. El
25 ensamblaje de lanza sopladora de hollín también se
k*F i 3.- - . 1 encuentra fijada al vastago 68, y comprende el soporte rectangular de tubo 74 y los tubos de lanza 76 y 77 que terminan en el ensamblaje de boquilla sopladora de hollín 78 que será descrito más adelante. Los tubos de lanza 76 y 77 son sostenidos dentro del soporte de tubo 74 el cual es fijado al vastago de tubo girable 68. La ménsula 82 sostiene la placa de montaje para motor 84 desde la placa de respaldo 72. Mientras que el motor hace girar a los piñones 62 y 66, el vastago 68 es girado y mueve el ensamblaje de lanza sopladora de hollín, el cual está fijado al vastago 68, recorriendo un arco preseleccionado como se muestra por medio del arco in la Figura 2. El tubo de lanza 76 como se muestra en las Figuras 2 y 3 es la lanza sopladora de hollín convencional a relativa baja presión que lleva vapor o aire. El tubo de lanza 77 como se muestra en al Figura 3 es el tubo de lanza de alta presión de la presente invención que lleva agua a alta presión. En general, el medio a baja presión de la invención tiene una presión entre 17.58 kg/cm2 y 70.31 kg/cm2 (250 psig y 1000 psig) sobre la presión atmosférica, mientras que el agua a alta presión esta a una presión entre 70.31 kg/cm2 y 703.07 kg/cm2 sobre la presión atmosférica (1000 psig y 10,000 psig). Haciendo referencia a la Figura 4, el vastago de tubo girable 68 contiene dos canales, un canal de aire /
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vapor a baja presión 90 y un canal de agua a alta presión 92. El canal de baja presión está conectado mediante una articulación giratoria de rótula 94 y una válvula 96 a una fuente de aire o vapor a baja presión 98. El canal a alta presión 92 está conectado a través una articulación giratoria de alta presión 100 y una válvula 102 a una fuente de agua a alta presión 104. El mecanismo de impulsión del soplador de hollín 56 completo está montado al lado del conducto de transición 30 por medio del ensamblaje de placa 86 el cual comprende una caja con forma general de cuña que tiene placas superior e inferior como se muestra en la Figura 3 y dos placas laterales como se muestra en la Figura 2. Un extremo de estas placas está fijado y sellado a la placa de respaldo 72 con los otros extremos siendo fijados y sellados al conducto de transición 30. El conducto de transición 30 tiene una abertura 88 en donde la parte interior del ensamblaje de placa 86 se comunica con la parte interior del precalentador de aire. Esta abertura 88 es de tal tamaño y configuración que permite que el ensamblaje de lanza sopladora de hollín recorra su arco. El sellado del ensamblaje de placa 86 a la placa de respaldo 72 y el conducto de transición 30 previene que existan fugas del precalentador de aire hacia la atmósfera.
Una barra de guardia 89 se extiende a través de rotor entre la sección central 20 y el conducto 30 como se muestra en las Figuras 2 y 3. Esta barra de guardia 89 esta localizada entre el ensamblaje de lanza sopladora de hollín y el rotor tan cerca al extremo libre como sea práctico sin interferir con la boquilla. El propósito de esta barra de guardia 89 es restringir el movimiento del ensamblaje de lanza sopladora de hollín y prevenir un posible contacto con el rotor particularmente cuando se enciende o apaga el medio soplador de hollín, lo cual puede causar una oscilación significativa de la lanza. Como ejemplo, un precalentador de aire que tiene un rotor con diámetro de alrededor de 6.7 metros (22 pies) tendrá un ensamblaje de lanza sopladora de hollín de alrededor de 3.35 metros (11 pies) y tendrá una duración de ciclo de aproximadamente 17 minutos (esto es el tiempo que toma recorrer el arco en una dirección) . Para poder cubrir el rotor completo, el ensamblaje de lanza recorrerá un arco de alrededor de 40°. Rotores de precalentadores de aire tienen una velocidad que puede abarcar desde alrededor de 1 rpm hasta 4 rpm, normalmente dependiendo del tamaño en donde rotores grandes giran más lentamente. Para detalles acerca de los medios para fijar el arco a recorrer del ensamblaje de lanza y para medios para iniciar y terminar el flujo de medio soplador de
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tteáÉki«Ét----ü--? hollín, hágase referencia a la Patente Estadounidense No. 5,626,184 antes mencionada. Estos controles serán conectados a las válvulas 96 y 104. Las Figuras 5 y 6 muestran los detalles del ensamblaje de boquilla 78 el cual está conectado al tubo de lanza de baja presión 76 y al tubo de lanza de alta presión 77. Los medios a baja presión fluyen a través de un agujero en el bloque del ensamblaje de boquilla 106 hacia la boquilla de baja presión 108. El agua limpiadora a alta presión fluye a través de un canal en el bloque 106 hacia tres boquillas de alta presión 100. Aunque se ilustran tres boquillas de alta presión, se puede utilizar cualquier número deseado. Como se ve en la Figura 5, el ensamblaje de boquilla 78 y la fila de boquillas a alta presión 110 forman un ángulo con el tubo de lanza 76 y con el tubo de lanza 77 la cual no se ve en esta Figura 5. Este ángulo también se ilustra con menos detalle en la Figura 2. El ángulo es seleccionado de manera que la fila de boquillas de alta presión 110 se encuentre paralela a las placas de termointercambio en las canastillas 26 y se encuentra de manera tangencial con respecto al rotor (perpendicular al radio del rotor) en la parte externa del recorrido del brazo oscilante a través del rotor. Esta fila de boquillas se encontrará formando un ángulo entre el radio
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*Í?^^.*.*. ? ,i». i~* t* y la tangente en la parte interior del recorrido, típicamente alrededor de 40° de la tangente. Esto asegura que ocurra el máximo en la potencia limpiadora en la parte externa del rotor en donde es mayor la velocidad relativa del rotor. Por ejemplo, para un rotor con un diámetro de 8.23 metros (27 pies), la velocidad de las placas de termointercambio en la parte interior del rotor puede ser 7.27 metros por minuto (286 pulgadas por minuto) mientras que la velocidad de las placas externas puede ser 39.47 metros por minuto (1,554 pulgadas por minuto) . Es por esta razón que se necesita mayor potencia limpiadora por unidad de área del rotor en la parte externa. En la parte interior, las tres boquillas están distribuidas a través de una distancia radial mayor con menor potencia limpiadora por unidad de área y un área de cobertura mayor. Mientras que la invención se ha descrito como un dispositivo para limpiar montado sobre la parte inferior del precalentador de aire y que descarga hacia arriba hacia dentro del rotor, la invención puede ser aplicada de manera equivalente a un limpiador montado en la parte superior que descarga hacia abajo hacia dentro del rotor.
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