PT94193B - CYLONE TYPE SEPARATOR WITH WATER COOLED WALLS - Google Patents
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Abstract
Description
PAREDES ARREFECIDAS POR AGUA — VAPORWATER COOLED WALLS - STEAM
MEMÓRIA DESCRITIVADESCRIPTIVE MEMORY
J Antecedentes da InvençãoJ Background of the Invention
W-*W- *
Esta invenção refere-se a um separador ciclone, em particular, a um separador para separar partículas sólidas de combustível de gases descarregados de um sistema de combustão ou similar.This invention relates to a cyclone separator, in particular, a separator for separating solid fuel particles from gases discharged from a combustion system or the like.
Os separadores ciclone convencionais possuem normalmente um colector ligado na extremidade inferior para recolha das partículas sólidas do separador. O separador e oConventional cyclone separators usually have a collector attached to the lower end to collect the solid particles from the separator. The separator and the
J' colector possuem, em geral, uma parede externa monolítica de um material refractário resistente à abrasão e isolante de modo que a superfície exterior é mantida relati vamente fria. Tipicamente, essas paredes são formadas por um invólucro metálico exterior e dois materiais refractários ísolantes interiores para impedir que a superfície exterior atinja temperaturas elevadas e sejam reduzidas as perdas de calor.The collector has, in general, a monolithic outer wall of an abrasion resistant and insulating refractory material so that the outer surface is kept relatively cold. Typically, these walls are formed by an outer metallic shell and two insulated insulating refractory materials to prevent the outer surface from reaching high temperatures and reducing heat losses.
ΓιΓι
No entanto, de modo a obter-se um isolamento adequado, estas camadas devem ser relativamente espessas, o que faz com que o separador e colector tenham um volume, peso e custo elevados, exigindo ainda tempos de arranque e fecho da operação relativamente longos e bem controlados para que não haja fragmentação do refractário. Além disto, a superfície metálica exterior destes dispositivos não pode ser completamente isolada do exterior uma vez que isso elevaria a sua temperatura até cerca de 1500°F que é muito superior â temperatura máxima tolerável pela superfície metálica.However, in order to obtain adequate insulation, these layers must be relatively thick, which means that the separator and collector have a high volume, weight and cost, requiring relatively long start-up and closing times and well controlled so that there is no fragmentation of the refractory. In addition, the outer metallic surface of these devices cannot be completely isolated from the outside as this would raise its temperature to about 1500 ° F which is much higher than the maximum temperature tolerable by the metallic surface.
A maioria dos separadores ciclone convencionais necessitam ainda de redes de distribuição cobertas por refractários que são relativamente caras e juntas de dilatação de altas temperaturas entre o reactor e o ciclone e entre este e a secção de recuperação de calor, que são bastante sofisticadas e caras. Além disto, os separadores convencionais construídos da forma acima, necessitam de tempos relativamente longos de aquecimento antes de poderem ser postos em-linha com outro equipamento de modo a eliminar-se a fragmentação precoce das paredes de refractário, o que é inconveniente e faz aumentar o custo do processo. Existe ainda outro tipo de separadores ciclone que podem precisar de uma rede independente de tubos no topo, o que mais uma vez encarece o seu custo.Most conventional cyclone separators still require distribution networks covered by refractories that are relatively expensive and high temperature expansion joints between the reactor and the cyclone and between this and the heat recovery section, which are quite sophisticated and expensive. In addition, conventional separators built in the above manner require relatively long heating times before they can be put in line with other equipment in order to eliminate the early fragmentation of the refractory walls, which is inconvenient and increases the cost of the process. There is also another type of cyclone separator that may need an independent network of tubes at the top, which again makes its cost more expensive.
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Sumáriosummary
O objecto da presente invenção é, portanto, um separador ciclone no qual as perdas de calor são reduzidas e a necessidade de um isolamento interno com um refractário é minimizada.The object of the present invention is, therefore, a cyclone separator in which heat losses are reduced and the need for internal insulation with a refractory is minimized.
É também objecto desta invenção um separador ciclone do tipo acima para o qual o volume, peso e custo do separador são muito inferiores aos dos separadores convencionais,A cyclone separator of the above type is also the object of this invention for which the volume, weight and cost of the separator are much lower than that of conventional separators,
Ê ainda objecto da presente invenção um separador ciclone do tipo acima, para o qual são minimizadas as necessidades de redes de distribuição cobertas por refractáríos e juntas de dilatação de altas temperaturas entre o reactor e o ciclone e entre este e a secção de recuperação de calor, que são bastante caras.A cyclone separator of the above type is also the object of the present invention, for which the needs of distribution networks covered by refractories and high temperature expansion joints between the reactor and the cyclone and between this and the heat recovery section are minimized , which are quite expensive.
É ainda objecto da presente invenção um separador ciclone do tipo acima, formado por tubos de permuta de calor a cobrirem as secçSes cónica, cilíndrica e telhado do separador de modo que a circulação da mistura de vapor e de àgua nos tubos possa ser mantida através de uma bomba exterior ou sem ela no caso de uma caldeira com circulação natural.A cyclone separator of the above type is also the object of the present invention, formed by heat exchange tubes covering the conical, cylindrical and roof sections of the separator so that the circulation of the mixture of steam and water in the tubes can be maintained through an external pump or without it in the case of a naturally circulating boiler.
No sentido de serem satisfeitos estes e outros objectivos, o separador da presente invenção é constituído por um cilindro, um telhado e uma secção colector a os quais são formados por uma série de tubos dispostos paralelamente uns aos outros. Nas extremidades dos tubos existem cabeças em anel para fazer a passagem de àgua de arrefecimento, ou vapor, através dos tubos. Um cilindro interior existente no interior do cilindro do separador forma com este um espaço anelar no qual se recebe a mistura de gases e partículas sólidas com o obejctivo de separar as partículas sólidas dos gases através de forças centrífugas. As partículas sólidas caem para a secção colector a do separador para serem desprezadas ou recicladas, enquanto que os gases passam, em sentido ascendente pelo separador, para um equipamento exterior de recuperação de calor.In order to fulfill these and other objectives, the separator of the present invention consists of a cylinder, a roof and a collecting section which are formed by a series of tubes arranged parallel to each other. At the ends of the tubes, there are ring heads for the passage of cooling water, or steam, through the tubes. An inner cylinder inside the separator cylinder forms an annular space in which the mixture of gases and solid particles is received with the objective of separating the solid particles from the gases by centrifugal forces. The solid particles fall into the collector section a of the separator to be discarded or recycled, while the gases pass, upwards through the separator, to an external heat recovery equipment.
Breve Descrição dos Desenhos das FigurasBrief Description of the Drawings of the Figures
A descrição sucinta feita acima, bem como outros fins, características e vantagens da presente invenção, ó apresentada de forma mais detalhada para o arranjo preferido, mas nem por isso menos ilustrativo de acordo com a presente invenção em conjunto com as figuras anexas: Figura 1 esquema do separador ciclone da presente invenção mostrando-se uma parte dos tubos que formam o cilindro exterior, e Figura 2 corte transversal ao longo da linha 2-2 da Figura 1.The above brief description, as well as other purposes, characteristics and advantages of the present invention, is presented in more detail for the preferred arrangement, but by no means less illustrative according to the present invention in conjunction with the attached figures: Figure 1 diagram of the cyclone separator of the present invention showing a part of the tubes that form the outer cylinder, and Figure 2 cross section along line 2-2 of Figure 1.
eand
Descrição do Arranjo PreferidoPreferred Arrangement Description
Quando referido à figura í o número 2 diz respeito, em geral, ao separador ciclone da presente invenção o qual inclui uma secção superior formando o telhado 4, uma secção inferior colectora 6 com a forma cónica e uma secção cilíndrica intermédia 8, Uma cabeça em anel 12 ycolocada naWhen referring to figure 1, number 2 refers, in general, to the cyclone separator of the present invention which includes an upper section forming the roof 4, a lower collecting section 6 with a conical shape and an intermediate cylindrical section 8, a head in ring 12 y placed on
I parte inferior da secção colectora 6 e uma cabeça em anel 14 j colocada acima do telhado 4. yI lower part of the collecting section 6 and a ring head 14 already placed above the roof 4. y
Cada uma das secçSes 4, 6 e 8 são formadas por um grupo de tubos 20 dispostos em torno do separador 2 de forma contínua e espaçada, paralelamente uns aos outros, ligados nas extremidades inferiores ao anel 12 e nas extremidades !Each of sections 4, 6 and 8 are formed by a group of tubes 20 arranged around the separator 2 in a continuous and spaced manner, parallel to each other, connected at the lower ends of the ring 12 and at the ends!
I superiores ao anel 14. 'I greater than ring 14. '
A secção cilíndrica 8 díspSe de uma entrada 24 que dá acesso ao interior do cilindro, e que pode ser formada dobrando uma parte dos tubos 20 para fora do plano da secção cilíndrica 8 como se mostra em mais detalhe na Patente Norte Americana N°- 4.74Θ.337 concedida ao requerente da presente invenção e cuja menção é feita para referência.The cylindrical section 8 differs from an inlet 24 which gives access to the interior of the cylinder, and which can be formed by bending a part of the tubes 20 out of the plane of the cylindrical section 8 as shown in more detail in US Patent No. 4.74 37.337 granted to the applicant of the present invention and whose mention is made for reference.
A secção do telhado 4 é formado dobrando os tubos 20 radialmente para dentro de um certo ângulo assinalado por 20a, e depois para cima de um ângulo assinalado por 20b.The roof section 4 is formed by bending the tubes 20 radially inward to a certain angle marked by 20a, and then upwards by an angle marked by 20b.
No interior da secção cilíndrica 8 existe um tubo, ou barril, 28, formado por um material metálico sólido, por exemplo aço inoxidável, o qual possui uma parte superior que se extende acima da secção do telhado 4. 0 tubo 26 prolongase até ligeiramente abaixo da constricção formada pelas porções de tubos dobradas 20a e 20b. Entre a superfície exterior do tubo 26 e a superfície interior da secção cilíndrica 8, existe uma zona anelar 28, pelas razões que adiante se descrevem.Inside the cylindrical section 8 there is a tube, or barrel, 28, formed by a solid metallic material, for example stainless steel, which has an upper part that extends above the roof section 4. The tube 26 extends to slightly below the constriction formed by the folded pipe portions 20a and 20b. Between the outer surface of the tube 26 and the inner surface of the cylindrical section 8, there is an annular zone 28, for the reasons described below.
Conforme se pode verificar da Figura 2, os tubos 20 estão dispostos com um certo espaçamento havendo entre tubos adjacentes aletas 30 que correm de alto a baixo estando a eles soldadas. A estrutura formada é colocada entre um material refractário interior 32 e um material exterior i sol ante 34. O material refractário 32 pode ser uma camada relativamente fina de um refractário de elevada conductividade e o material isolante pode ser um qualquer i solante usual.As can be seen from Figure 2, tubes 20 are arranged with a certain spacing, with fins 30 which run from top to bottom being welded to them between adjacent tubes. The formed structure is placed between an interior refractory material 32 and an exterior insulating material 34. The refractory material 32 can be a relatively thin layer of a high conductivity refractory and the insulating material can be any usual insulating material.
Um barrilete de vapor 40 de circulação natural encontra-se ligado, através do tubo 42 e das ramificações 42a e 42b, ao anel superior 14. Um tubo descendente 44 e as ramificações 44a e 44b ligam o barrilete 40 ao anel inferior 12. Assim a água do barrilete é transportada pelo tubo descendente 44 até ao anel 12 por gravidade e passa em sentido ascendente deste anel pelos tubos 20 por convecção )·A naturally circulating steam barrel 40 is connected, via tube 42 and branches 42a and 42b, to the upper ring 14. A descending tube 44 and branches 44a and 44b connect barrel 40 to the lower ring 12. Thus water from the barrel is transported by the downward tube 44 to the ring 12 by gravity and passes upwards from this ring through the tubes 20 by convection) ·
HH
natural, como se descreve adiante.natural, as described below.
PressupSe-se que o separador 2 da presente invenção faz parte de um sistema de caldeiras que inclui um reactor de leito fluidizado, ou similar Cinexistente nas figurasj colocado na vizinhança do separador. Em funcionamento, a entrada 24 recebe gases quentes provenientes do reactor os quais têm em suspensão uma determinada quantidade de partículas sólidas do combustível do leito fluidizado. A entrada 24 está construída de modo a que os gases contendo o material particulado entram numa direcção próxima da direcção tangente à câmara 28 circulando desta forma em torno da câmara. As partículas sólidas em suspensão são por isso projectadas, através de forças centrífugas, contra a parede interna da secção cilíndrica 8 onde se acumulam e caem por gravidade no colector 6. Os gases restantes na câmara 28, relativamente limpos, são impedidos pelo telhado 4 de saírem pelo topo, por isso fazem-no pela parte inferior do tubo 26. Os gases passam através do tubo 26 antes de serem conduzidos pela parte superior do tubo a um equipamento externo para processamento posterior.It is assumed that the separator 2 of the present invention is part of a boiler system that includes a fluidized bed reactor, or similar Cinexistent in the figuresj placed in the vicinity of the separator. In operation, inlet 24 receives hot gases from the reactor which hold a certain amount of solid particles from the fluidized bed fuel. The inlet 24 is constructed so that the gases containing the particulate material enter in a direction close to the direction tangent to the chamber 28, thus circulating around the chamber. The suspended solid particles are therefore projected, by centrifugal forces, against the inner wall of the cylindrical section 8 where they accumulate and fall by gravity in the collector 6. The remaining gases in the chamber 28, relatively clean, are prevented by the roof 4 of they come out from the top, so they do it from the bottom of the tube 26. The gases pass through the tube 26 before being led through the top of the tube to external equipment for further processing.
Faz-se passar âgua ou vapor, do barrilete 40, através dos tubos 44, 44a e 44b, para o anel inferior 12 do qual segue por convecção em sentido ascendente pelos tubos 20 através da secção colectora 6, da secção cilíndrica 8 e do telhado 4. A àgua ou vapor aquecidos passa ao anel superior e, através dos tubos 42a, 42b e 42, de volta ao barrileteWater or steam is passed from keg 40 through tubes 44, 44a and 44b to the lower ring 12 from which it goes upward through convection through tubes 20 through collecting section 6, cylindrical section 8 and the roof 4. The heated water or steam passes to the upper ring and, through tubes 42a, 42b and 42, back to the barrel
40, A àgua mantém assim o separador 2 a uma temperatura relativamente baixa.40, The water thus keeps the separator 2 at a relatively low temperature.
Do arranjo da presente invenção resultam uma série de vantagens. Por exemplo, reduzem-se as perdas de calor e a necessidade de um isolamento refractário interno é diminuída.A number of advantages result from the arrangement of the present invention. For example, heat losses are reduced and the need for internal refractory insulation is reduced.
Além disto, o volume, o peso, e o custo do separador da presente invenção é muito inferior ao dos separadores convencionais. É ainda minimizada a necessidade de redes de distribuição cobertas por refractários e juntas de dilatação de altas temperaturas entre o reactor e o ciclone e entre este e a secção de recuperação de calor, que são bastante caras. Ê também eliminada a necessidade de uma rede adicional de tubos no topo do separador.In addition, the volume, weight, and cost of the separator of the present invention is much less than that of conventional separators. The need for distribution networks covered by refractories and high temperature expansion joints between the reactor and the cyclone and between this and the heat recovery section, which are quite expensive, is also minimized. The need for an additional network of tubes at the top of the separator is also eliminated.
Está claro que podem ser feitas alterações no que se descreveu anteriormente sem se sair do âmbito da presente invenção. Por exemplo, o tubo interior 26 pode ser formado por tubos com passagem de àgua pelo seu interior de forma semelhante à utilizada no separador 2 podendo este tubo estar ligado ao circuito que inclui o barrilete 40. Ou ainda, um sistema de circulação forçada pode ser utilizado em lugar do sistema de circulação natural descrito atrás, situação em que se colocaria uma bomba 50 na linha 44 recebendo o fluido do barrilete 40 e bombando-o através das ramificações 44a e 44b e dos tubos 20.It is clear that changes can be made to what has been described above without departing from the scope of the present invention. For example, the inner tube 26 can be formed by tubes with water passing through it in a similar way to that used in separator 2 and this tube can be connected to the circuit that includes the barrel 40. Or, a forced circulation system can be used in place of the natural circulation system described above, in which case a pump 50 would be placed on line 44 receiving the fluid from the barrel 40 and pumping it through branches 44a and 44b and tubes 20.
Outras modificações, alterações e substituições estão implicadas na descrição anterior e em certas condições até mesmo algumas partes da invenção ainda que empregues sem a correspondente utilização das outras partes. É portanto apropriado que as reivindicações anexas sejam construídas de forma lata e de uma maneira consistente com o âmbito da i nvenção.Other modifications, alterations and substitutions are implied in the previous description and in certain conditions even some parts of the invention, even if employed without the corresponding use of the other parts. It is therefore appropriate that the appended claims are constructed loosely and in a manner consistent with the scope of the invention.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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PT9419390A PT94193B (en) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | CYLONE TYPE SEPARATOR WITH WATER COOLED WALLS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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PT9419390A PT94193B (en) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | CYLONE TYPE SEPARATOR WITH WATER COOLED WALLS |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PT94193A PT94193A (en) | 1992-05-29 |
PT94193B true PT94193B (en) | 1998-06-30 |
Family
ID=20084742
Family Applications (1)
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PT9419390A PT94193B (en) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | CYLONE TYPE SEPARATOR WITH WATER COOLED WALLS |
Country Status (1)
Country | Link |
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PT (1) | PT94193B (en) |
-
1990
- 1990-05-30 PT PT9419390A patent/PT94193B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PT94193A (en) | 1992-05-29 |
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Legal Events
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BB1A | Laying open of patent application |
Effective date: 19920402 |
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FG3A | Patent granted, date of granting |
Effective date: 19980330 |
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MM4A | Annulment/lapse due to non-payment of fees, searched and examined patent |
Free format text: LAPSE DUE TO NON-PAYMENT OF FEES Effective date: 20061002 |