PT1344977E - Processo para a operação de uma caldeira de recuperação de calor - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO

"PROCESSO PARA A OPERAÇÃO DE UMA CALDEIRA DE RECUPERAÇÃO DE CALOR" A presente invenção refere-se aos processos para a operação de caldeiras de recuperação de calor aptas a realizar uma combustão de pelo menos um combustível, com uma corrente de entrada constituída por uma corrente de gases quentes e/ou por uma corrente de ar, em unidades de co-geração de electricidade e de calor, tipicamente sob a forma de vapor de água. É conhecido um processo deste tipo do documento JP-09287418.

Mais concretamente, a presente invenção tem por objecto propor um processo aperfeiçoado que permita uma flexibilidade acrescida de utilização da caldeira e o aumento do rendimento térmico, nomeadamente em caso de interrupção temporária ou prolongada da produção de calor e da produção eléctrica.

Para que, de harmonia com uma característica do processo de acordo com a invenção, isto seja realizado, reciclam-se na corrente de ar entre 50 e 65% em volume, tipicamente entre 55 e 65%, da corrente de fumos produzidos pela caldeira.

De acordo com a invenção, a recirculação considerável dos fumos em modo de funcionamento «por ar» permite tirar partido do calor residual contido nos fumos e criar um «balastro» de produtos de combustão que circulam na caldeira, aumentando este balastro a velocidade dos fumos e melhorando os coeficientes das trocas, tornando assim possível o funcionamento com um pequeno caudal de ar e com 2 um rendimento térmico satisfatório, superior a 90% e que pode ultrapassar os 92%.

Além disso, com o processo de acordo com a invenção, a caldeira de recuperação pode ser utilizada em modo «ar fresco», não apenas temporariamente, mas também de modo permanente, com um rendimento óptimo, mantendo a possibilidade de se agregar em seguida um motor ou um grupo de turbina a gás de accionamento do alternador e fornecendo os gases quentes sem necessidade de modificação do grupo de combustão da caldeira.

Outras caracteristicas e vantagens da invenção irão surgir da descrição que se segue de um modo de realização, dado a titulo ilustrativo mas de modo algum limitativo, feito em relação com o desenho anexo, que representa, de forma esquemática, uma instalação de co-geração para a realização da invenção.

Na figura única, reconhece-se uma caldeira de recuperação de calor 1, compreendendo uma parte a montante, que incorpora um sistema de combustão 2 (não representado em pormenor), e uma parte a jusante com uma chaminé 3 para a evacuação da corrente de fumos 4 produzidos durante a operação da caldeira. A caldeira compreende, com vantagem, vários permutadores, principalmente de convecção, que fazem parte de pelo menos um circuito de fluido portador de calor 5, que produz à saida pelo menos um fluido de trabalho quente, tipicamente vapor de água. O sistema de combustão 2 é alimentado pelo menos por um circuito 6 de pelo menos um combustível, tipicamente gás natural ou gás de sintese, e por um circuito 7 de gás comburente. 3

Em funcionamento em modo de co-geração, a corrente de gás comburente enviado à conduta 7 é constituída pela corrente do gás de escape de um motor, tipicamente um grupo de turbina a gás 8, que acciona um alternador 9 e que tem a sua própria alimentação 10 de combustível, tipicamente também gás natural ou de síntese. Um jogo de válvulas ou de registos 11 permite isolar a conduta de entrada 7 da saída do motor 8, cujos gases de escape podem ser desviados para uma chaminé denominada de "by-pass" 12.

De acordo com um aspecto da invenção, na conduta 7 desembocam, a jusante do jogo de válvulas 11, uma conduta 13 de transporte de ar fresco, ligeiramente comprimido por um ventilador 14, e uma conduta 15 de reciclagem dos fumos 4 que se escapam da chaminé 3 ou recolhidos a montante dos economizadores na caldeira e ligeiramente comprimidos por um ventilador 16. A conduta 15 pode eventualmente desembocar na conduta 13.

Da descrição anterior pode depreender-se que o funcionamento da instalação é o seguinte: em modo de co-geração, quase todo o gás que se escapa do grupo da turbina a gás 8 é enviado à caldeira 1, onde estes gases de escape, que contêm ainda entre 9 e 16% de oxigénio, são queimados em pós-combustão com o combustível 6, sendo os fumos 4 evacuados na totalidade.

Quando é necessário o fornecimento de vapor ao circuito 5, mesmo que o grupo de turbina a gás 8 não esteja em funcionamento ou esteja a rodar em marcha lenta, o sistema de combustão da caldeira 1 é alimentado com ar fresco pela conduta 13 e, através da conduta 15, com uma corrente de fumos mais ou menos intensa, consoante a potência calórica pedida. 4

Como é explicado mais acima, com o processo de acordo com a invenção a caldeira 1 pode funcionar de forma autónoma em modo «ar fresco», com um bom rendimento, durante um longo periodo de tempo, sem estar associada ao motor de combustão 8, sendo a corrente de entrada constituída exclusivamente pela mistura de ar fornecida pela conduta 13 e pela corrente de fumos reciclados fornecida pela conduta 15.

Com efeito, a requerente verificou que com uma taxa de 45% de recirculação dos fumos, o rendimento da caldeira 1 em modo «ar fresco» ultrapassava 90%, para ultrapassar os 92% com uma taxa de recirculação superior a 60%. Além disso, nestas condições, os teores de oxigénio a montante do sistema de combustão da caldeira são comparáveis aos que são alcançados em funcionamento com os gases de escape do motor de combustão, o que evita, por conseguinte, ter de se recorrer a tecnologias sofisticadas de queimadores compatíveis com os diferentes modos de utilização.

Lisboa, 2 de Março de 2010

Claims (3)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a geração, sequenciada ou simultânea, de um fluido quente de trabalho e de electricidade, empregando: - um motor de combustão (8), que acciona um alternador (9), e - uma caldeira de recuperação de calor (1), apta a realizar a combustão de pelo menos um combustível (6) com uma corrente de entrada, constituída por gases quentes e/ou ar, funcionando ou em modo de co-geração, por admissão de quase todo o gás de escape do referido motor (8), ou em modo «ar fresco», quando o referido motor (8) não está em funcionamento ou roda em marcha lenta, e caracterizado por, neste modo «ar fresco», a referida caldeira (1) receber uma corrente de ar na qual se reciclam entre 50 e 65% da corrente de fumos que ela produz.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se reciclarem na corrente de ar entre 55 e 65% da corrente de fumos.

3. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por se comprimir a corrente de fumos reciclada. Lisboa, 2 de Março de 2010