PT97918B - Sistema e metodo de combustao de leito fluidizado possuindo um permutador de reciclagem integral de calor com uma camara de saida transversal - Google Patents

Description

Titular; FOSTER WHEELER ENERGY CORPORATION

Epígrafe: SISTEMA E MÉTODO DE COMBUSTÃO DE LEITO FLUIDIZADO

POSSUINDO UM PERMUTADOR DE RECICLAGEM INTEGRAL DE

CÃLOR COM UMA CAMARA DE SAIDA TRANSVERSAL

MEMÓRIA DESCRITIVA >

I

Antecedentes da Invenção

Esta invenção refere-se a um sistema de combustão de leito fluidizado e a um método para operação do mesmo e, mais particularmente, a um tal sistema e método nos quais se forma um permutador de calor de reciclagem integralmente com a secção de fornalha do sistema.

Sistemas de combustão de leito fluidizado são bem conhecidos e incluem uma secção de fornalha onde se faz passar o ar através de um leito de material particulado, contendo um combustível fóssil como o carvão e um adsorvente para o óxido de enxofre resultante da combustão do carvão, para fluidizar o leito e para promover a combustão do combustível a temperaturas relativamente baixas. Este tipo de sistemas de combustão é frequentemente usado em geradores de vapor, nos quais se faz passar água numa relação de troca de calor com o leito fluidizado para gerar vapor e permitir alta eficiência de combustão e flexibilidade de combustível, alta adsorção de enxofre e baixa emissão de óxidos de azoto.

leito fluidizado mais tipico utilizado na secção de fornalha deste tipo de sistemas é vulgarmente referido como leito fluidizado borbulhante, no qual o leito de material particulado tem uma densidade relativamente elevada, e uma superfície superior bem definida, ou distinta. Outros tipos de sistemas utilizam um leito fluidizado circulante, no qual a densidade do leito fluidizado está abaixo da de um leito fluidizado borbulhante tipico, a velocidade do ar fluidizante ê igual ou maior que a de um leito borbulhante e os gases de combustão que passam através do leito arrastam uma quantidade substancial dos sólidos particulados miúdos numa extensão que faz com que estejam substancialmente saturados com os mesmos.

Os leitos fluidizados circulantes são caracterizados por reciclagens de sólidos interna e externa relativamente altas, o que os torna insensíveis a padrões de libertação de calor combustível, minimizando portanto as variações de temperatura e, consequentemente, estabilizando as emissões de enxofre a um baixo nivel . A elevada reciclagem de sólidos externa é conseguida dispondo um separador ciclone na saída da secção de fornalha, para receber os gases de combustão e os sólidos por este meio arrastados, a partir do leito fluidizado. Os sólidos são separados dos gases de combustão no separador e os gases de combustão são passados para uma área de recuperação de calor enquanto que os sólidos são reciclados de volta para a fornalha. Esta reciclagem melhora a eficiência do separador, e o resultante aumento do uso eficiente do adsorvente para o enxofre e do tempo de residência do combustível reduzem o consumo de adsorvente e combustível.

Na operação deste tipo de leitos fluidizados e, mais concretamente, dos do tipo circulante, existem algumas considerações importantes. Por exemplo, os gases de combustão e sólidos arrastados devem ser mantidos na secção de fornalha a uma temperatura particular (normalmente, cerca de 1600 graus F) consistente com uma correcta captura do enxofre pelo adsorvente. Em consequência, a capacidade calorífica máxima (head) dos gases de combustão, conduzidos para a área de recuperação de calor, e a capacidade calorífica máxima dos sólidos separados, reciclados através do ciclone e da secção de fornalha, estão limitadas por esta temperatura. Num ciclo requerendo apenas serviço de sobreaquecimento e não serviço de reaquecimento, o conteúdo calorífico dos gases de combustão na saida da secção de fornalha é normalmente suficiente para providenciar o calor necessário para o uso na área de recuperação de calor do gerador de vapor a jusante do separador. Portanto, o conteúdo calorífico dos sólidos reciclados não é necessário.

No entanto, num gerador de vapor utilizando um leito fluidizado circulante com captura de enxofre e um ciclo que requeira serviço de reaquecimento assim como serviço de sobreaquecimento, o calor existente disponível nos gases de combustão à saida da secção de fornalha não é suficiente. Ao mesmo tempo, o calor na linha auxiliar de reciclagem ciclone da fornalha está em excesso nos serviços requeridos pelo gerador de vapor. Para um tal ciclo, a concepção tem que ser tal, que o calor nos sólidos reciclados seja utilizado antes que os mesmos sejam reintroduzidos na secção de fornalha.

Para proporcionar esta capacidade calorífica extra, por vezes coloca-se um permutador de calor de reciclagem entre a saida do separador de sólidos e o leito fluidizado da secção de fornalha. 0 permutador de calor de reciclagem inclui superfícies de permuta de calor e recebe os sólidos separados a partir do separador, e funciona para transferir calor dos sólidos para as superfícies de permuta de calor a velocidades de transferência de calor relativamente altas antes que os mesmos sejam reintroduzidos na secção de fornalha. 0 calor das superfícies de troca de calor é então transferido para circuitos de arrefecimento para fornecer serviço de reaquecimento e/ou sobreaquecimento.

A técnica mais simples para controlar a quantidade de transferência de calor no permutador de calor de reciclagem é variar o nivel de sólidos no seu interior. Contudo, existem situações nas quais não é possivel um grau de liberdade suficiente na escolha da altura do leito de reciclagem, tal como, por exemplo, quando são requeridas uma espessura ou pressão minimas dos sólidos do leito fluidizado, por razões não relacionadas com a transferência de calor. Neste caso a transferência de calor pode ser controlada por utilização de válvulas tampão ou de válvulas em L, para desviarem uma porção dos sólidos reciclados, de modo a que eles não cedam o seu calor no permutador de calor de reciclagem. Os sólidos provenientes do caminho divergente e do de permuta de calor são então recombinados, ou cada corrente é conduzida directamente para a secção de fornalha para completar o caminho de reciclagem. Desta maneira, é atingida uma correcta transferência de calor para a superficie do permutador de calor, para a carga unitária existente. Porém, este tipo de instalações requer o uso de partes móveis no sistema de sólidos e/ou necessita de condutas de fluxo de sólidos com o correspondente equipamento de arejamento associado, o que adiciona um custo considerável ao sistema.

No intuito de reduzir estes custos foi concebido um sistema que está publicado no Pedido de Patente norte-americana com o número de série de 371.170, depositada em 26 de Junho de 1989, pelo signatário da presente invenção. De acordo com este sistema, é providenciado um permutador de reciclagem de calor para receber os sólidos separados e distribui-los de volta ao leito fluidizado na secção de fornalha. 0 permutador de reciclagem de calor encontra-se localizado na parte externa da secção de fornalha do sistema e inclui uma câmara de entrada para receber os sólidos descarregados a partir dos separadores. São providenciadas duas câmaras adicionais, as quais recebem os sólidos provenientes da câmara de entrada. Os sólidos são fluidizados nas câmaras adicionais e, numa delas, são providenciadas superfícies de troca de calor para extracção de calor dos sólidos. Na câmara adicional é facilitado o fluxo dos sólidos para uma câmara de saida quando o nivel da primeira excede uma altura pré-determinada, estabelecida pela altura de uma comporta de transbordo. Os sólidos que entram na câmara de saida são então descarregados de volta para o leito fluidizado da secção de fornalha.

No entanto, existem algumas desvantagens associadas a este tipo de operação. Por exemplo, não há uma estrutura destinada à prevenção do fluxo de retorno dos sólidos separados da secção de fornalha para a saida do separador. 0 espaço disponível para superfícies de troca de calor também ê limitado «ι e, flutuações de pressão na secção de fornalha são transmitidas para o permutador de calor externo, o que resulta numa performance errática. Os sólidos são também conduzidos a partir do permutador de calor para uma área relativamente pequena da secção de fornalha através de um tubo de descarga, o que é incompatível com uma mistura e distribuição uniformes dos sólidos. Para além disto não existe nenhuma precaução para controlo do inventário de sólidos ou carregamento da fornalha.

Sumário da Invenção

Um dos objectivos da presente invenção é o de providenciar um sistema de combustão de leito fluidizado e método o qual utiliza um permutador de reciclagem de calor , colocado integralmente com a secção de fornalha do sistema de combustão, no qual seja removido calor dos sólidos separados antes que sejam reciclados de volta para a fornalha.

Outro dos objectivos da presente invenção é providenciar um sistema e método do tipo acima, nos quais sejam providenciadas superfícies de troca de calor no permutador de reciclagem de calor, para remover calor dos sólidos separados, de modo a controlar a temperatura da secção de fornalha e fornecer calor adicional a um circuito de fluido associado com o sistema.

Outro dos objectivos da presente invenção é providenciar um sistema e método do tipo acima, nos quais seja removido calor dos sólidos separados sem redução da temperatura dos gases de combustão.

Outro dos objectivos da presente invenção é providenciar um sistema e método do tipo acima, nos quais seja

reduzida a necessidade de superfícies de troca de calor na área de recuperação de calor do sistema de combustão.

E ainda um objectivo da presente invenção providenciar um sistema e método do tipo acima, nos quais os sólidos separados sejam prematuramente alimentados, em sentido descendente, a partir de uma área superior do permutador de calor de reciclagem, através de aberturas na parte inferior de uma parede da fornalha, de modo a que nela (fornalha) entre uma mistura de sólidos e ar.

E ainda um objectivo da presente invenção providenciar um sistema e método do tipo acima, nos quais esteja disponível um espaço relativamente grande para as superfícies de troca de calor.

E ainda um objectivo da presente invenção providenciar um sistema e método do tipo acima, nos quais o permutador de calor de reciclagem inclua uma câmara de passagem alternativa directa, para conduzir os sólidos separados directamemte para a secção de fornalha, sem passar por nenhuma superfície de troca de calor durante condições de arranque, paragem, transporte das unidades e de baixa carga.

E ainda um objectivo da presente invenção providenciar um sistema e método do tipo acima, nos quais uma válvula em J receba os sólidos separados, a partir de um separador e seja feita uma ligação directa da válvula em J para a câmara de passagem alternativa.

E ainda um objectivo da presente invenção providenciar um sistema e método do tipo acima, nos quais o permutador de calor de reciclagem inclua uma câmara de saida transversa para assegurar uma distribuição uniforme dos sólidos separados para a secção de fornalha, para aumentar a eficiência da transferência de calor.

No sentido do cumprimento destes e de outros objectivos, o sistema da presente invenção inclui um permutador de reciclagem de calor adjacente à secção de fornalha do sistema. Os gases de combustão e materiais particulados arrastados a partir do leito fluidizado na secção de fornalha, são separados, sendo os gases de combustão conduzidos para uma área de recuperação de calor, e os sólidos separados para um permutador de reciclagem de calor, para transferência de calor dos sólidos para um fluido passando através do sistema. São fornecidas superfícies de troca de calor, no permutador de calor, para remoção do calor dos sólidos e é providenciada uma passagem alternativa, a qual está ligada directamente a uma válvula em J que recebe os sólidos separados, provenientes do separador, de modo a que os sólidos passem através da passagem alternativa durante o arranque e condições de baixa carga. E fornecido um canal de saida transversal no permutador de calor para providenciar uma distribuição e fluxo uniformes dos sólidos separados para a secção de fornalha.

Breve Descrição dos Esquemas

A breve descrição acima, bem como outros objectivos, características e vantagens da presente invenção serão mais completamente apreciados com referência à seguinte descrição detalhada dos aperfeiçoamentos presentemente preferidos mas não menos ilustrativos, de acordo com a presente invenção, quando em conjunto com o desenho anexo no qual:

A Fig.l é uma representação esquemática mostrando o sistema da presente invenção;

A Fig.2 é uma secção de corte parcial, uma perspectiva esquemática parcial tomada ao longo da linha 2-2 da Fig.l;

A Fig.3 é um corte seccional visto ao longo da linha 3-3 da Fig.2;

A Fig.4 é um corte seccional alargado tomado ao longo da linha 4-4 da Fig.2;

A Fig.5 é uma perspectiva parcial, alargada, duma porção duma parede do compartimento do sistema da Fig.l.

Descrição do Aperfeiçoamento Preferido

Os desenhos mostram o sistema de combustão de leito fluidizado da presente invenção, usado para a geração de vapor e incluindo um compartimento vertical refrigerado a água, referido em geral pelo número de referência 10, tendo uma parede frontal 12, uma parede de rectaguarda 14 e duas paredes laterais 16a e 16b (figuras 2 e 3). A parte superior do compartimento 10 é fechada por um topo 17 e, a parte inferior inclui um fundo 18.

Uma pluralidade de bicos distribuidores de ar 20, está montada nas aberturas correspondentes encontradas numa placa 22, que se estende ao longo da parte inferior do compartimento 10. A placa 22 está espaçada do fundo 18, definindo um repletor de ar 24, o qual está adaptado para receber ar a partir de fontes externas (não mostradas) e, distribui selectivamente o ar através da placa 22 e para partes do compartimento 10, como será descrito.

E fornecido um sistema de alimentação de carvão, representado em geral pelo número 25, adjacente à parede frontal 12, para introduzir material particulado contendo combustível para o compartimento 10. 0 material particulado é f luidizado pelo ar proveniente do repletor 24, à medida que este passa em sentido ascendente através da placa 22. Este ar promove a combustão do combustível e a mistura resultante de gases de combustão e de ar (daqui para a frente designado gases de combustão) ascende no compartimento por convecção forçada, e arrasta uma porção dos sólidos para formar uma coluna de densidade de sólidos decrescente no compartimento vertical 10 até uma dada elevação, acima da qual a densidade permanece substancialmente constante.

Um separador ciclone 26 estende-se adjacente ao compartimento 10 e a este está ligado via um canal 28 que se estende desde uma saida providenciada na parede da rectaguarda 14 do compartimento 10, até uma entrada providenciada através da parede do separador. Apesar de ser feita apenas referência a um separador 26, está subentende-se que um separador adicional (não mostrado) se encontra por detrás do separador 26.

separador 26 recebe os gases de combustão e o material particulado arrastado proveniente do compartimento 10, duma maneira que será descrita e opera duma forma convencional para separar o material particulado dos gases de combustão devido a forças centrífugas criadas no separador. Os gases de combustão separados, substancialmente livres de sólidos, passam para uma secção de recuperação de calor, em geral mostrada pela referência 32, via um canal 30 localizado imediatamente acima do separador

26.

A secção de recuperação de calor 32 inclui um

compartimento 34, dividido por uma partição vertical 36 numa primeira passagem a qual engloba um reaquecedor 38, e uma segunda passagem contendo um sobreaquecedor primário 40. E fornecido um economizador e tem uma secção superior 42a, localizada na segunda passagem, acima referida, e uma secção inferior 42b na parte inferior da secção de recuperação de calor 32. E providenciada uma abertura 36a na parte superior da partição 36 para permitir o fluxo duma porção dos gases para a passagem contendo o sobreaquecedor 40 e as secções do economizador 42a e 42b. O reaquecedor 38, o sobreaquecedor 40 e as secções 42a e 42b do economizador são todos formados por uma pluralidade de tubos de permuta de calor que se estende no caminho dos gases, à medida que passam através do compartimento 34. Depois de passarem ao longo do reaquecedor 36, sobreaquecedor 40 e secções 42a e 42b do economizador, nas duas passagens paralelas, os gases deixam o compartimento 34 através de uma saida 44.

Tal como representado na Fig.l, o fundo 18 e a placa 22 estendem-se para além da parede de rectaguarda 14 e um par de partições 50 e 52, paralelas, espaçadas, estende-se verticalmente e em sentido ascendente a partir do fundo 18. A parte superior da partição 50 está dobrada em direcção à parede 14, como mostra a referência 50a, para formar uma fronteira selada e, então, em direcção à partição 52, como mostra a referência 50b, com a sua extremidade superior estendendo-se adjacente e ligeiramente dobrada para trás, em relação à última parede, formando de novo uma fronteira selada. São providenciadas várias aberturas, através da parede 14 e da partição 50, para estabelecer caminhos de fluxo para os sólidos, como será descrito.

χ;

Α parede frontal 12 e a de rectaguarda 14 definem uma secção de fornalha 54, as partições 50 e 52 definem uma secção de permuta de calor 56, e a parede de rectaguarda 14 e a partição 50 definem uma câmara de saida 58. Uma pluralidade de tubos de permuta de calor 60 está disposta na secção de permuta de calor 56, e será descrita detalhadamente mais à frente.

fundo 18 e a placa 22 estendem-se através da câmara 58 e da secção de permuta de calor 56, e a porção extendida da placa 22 contém bicos 20 adicionais. Portanto, o repletor 24 também se estende por baixo da câmara de saida 58 e da secção de permuta de calor 56 para introduzir ar nos bicos 20 ai localizados, de um modo que será descrito.

A parte inferior do separador 26 inclui um funil 26a, o qual está ligado a uma manga escoadora 64, ligada, por sua vez a uma válvula de entrada em J referida em geral pelo número 66. Uma conduta de entrada 68 liga a saida da válvula em J 66 à secção de permuta de calor 56 para transferir os sólidos separados, provenientes do separador 26, para esta última secção, e a válvula em J 66 funciona de uma maneira convencional para evitar o fluxo de retorno de sólidos da secção de fornalha 54 para o separador 26. 0 número 68a (Fig.2) refere-se à conduta de entrada associada com o separador adicional localizado atrás do separador 26, mas não representado nos desenhos.

Tal como se pode ver nas Figuras 2 e 3, a secção de permuta de calor 56 é formada no interior de três compartimentos 56a, 56b e 56c, por um primeiro par de divisões transversais e espaçadas 70 e 72, e por um segundo par de divisões similares 74 e 76. E definida uma primeira passagem alternativa 78a, entre as

partições 70 e 72, e uma segunda passagem alternativa 78b, entre as partições 74 e 76. Os tubos de permuta de calor 60 estão divididos em três grupos espaçados 60a, 60b e 60c, dispostos respectivamente nos compartimentos 56a, 56b e 56c; e são providenciadas nas partes inferiores das partições 70, 72, 74 e 76, as aberturas 70a, 72a, 74a e 76a, respectivamente, por razões que serão descritas. As partições 70, 72, 74 e 76 dividem também o repletor 24 em três secções 24a, 24b e 24c, que se estendem imediatamente abaixo dos compartimentos de permuta de calor 56a, 56b e 56c, respectivamente, e em duas secções 24d e 24e, estendendo-se abaixo das passagens alternativas 78a e 78b. Está subentendido que podem ser providenciados meios (não mostrados), tais como amortecedores, ou o seu equivalente, para distribuição selectiva do ar para as secções individuais 24a, 24b e 24c.

Formam-se quatro aberturas 50a, horizontalmente espaçadas (Figuras 2-4), através da parte das parcelas da partição 50 que definem os compartimentos 56a, 56b e 56c. Forma— se também uma abertura 50b, em cada uma das parcelas da partição 50 definindo as passagens alternativas 78a e 78b, e prolonga-se até um nivel mais elevado do que o das aberturas 50a (Figuras 34). Seis aberturas espaçadas 14a (Figuras 1-2 e 4), são formadas na parte inferior da parede de rectaguarda e prolongam-se por baixo das aberturas 50a e 50b.

A parede frontal 12, a parede de rectaguarda 14, as paredes laterais 16a e 16b, a partição 50, o tecto 17 e as paredes definindo o compartimento de recuperação de calor 34, são todos formados por paredes tipo membrana, um exemplo da qual é mostrado na Fig.5. Como se pode ver, cada parede é formada por uma pluralidade de tubos providos de aletas 80, dispostos numa relação estanque ao ar, de prolongamento vertical, encontrando-se os tubos adjacentes ligados ao longo dos seus comprimentos.

Um colector de vapor 82 (Fig.l) está localizado por cima do compartimento 10 e, apesar de não estar representado nos desenhos, subentende-se que uma pluralidade de cabeças estão dispostas nas extremidades das várias paredes acima descritas. Como referido em geral pelo número 84 é utilizada uma pluralidade de tubos de descenso, condutas, etc., para estabelecer um circuito de fluxo de água e vapor através dos tubos 80, que formam as mencionadas paredes de tubo de água, com os alimentadores, elevadores, cabeças e o colector de vapor 82, que estão em ligação. As paredes que delimitam o separador ciclone 26, os tubos do permutador de calor 60 e os tubos formando o reaquecedor 38 e o sobreaquecedor 40, são refrigerados a vapor, enquanto que as partes 42a e 42b do economizador recebem água de alimentação e decarregam-na para o colector de vapor 82. Portanto, é passada água numa sequência pré-determinada através deste circuito de fluxo, incluindo os tubos de descenso e condutas 84, para converter a água em vapor e aquecer o vapor pelo calor gerado por combustão do material combustível particulado, na secção de fornalha 54.

Em operação, o material combustivel particulado e um material adsorvente (a partir de agora referidos como sólidos) são introduzidos para a secção de fornalha 54 através do sistema de alimentação 25. Em alternativa o adsorvente pode também ser introduzido independentemente através de aberturas numa ou mais das paredes da fornalha 12, 14, 16a e 16b. E introduzido ar a uma pressão suficiente, a partir de uma fonte externa para a parte do repletor 24 que se estende por baixo da secção de fornalha 54, e o ar passa através dos bicos 20 dispostos na secção de fornalha 54, numa quantidade e velocidade suficientes para fluidizar os sólidos nesta última secção.

Um acendedor (não mostrado), ou equivalente, é providenciado para provocar a ignição do material combustível nos sólidos, e subsequentemente o material combustível sofre autocombustão pelo calor na secção de fornalha 54. A mistura de ar e produtos gasosos da combustão (a partir de agora referidos como gases de combustão) passa em sentido ascendente através da secção de fornalha 54 e arrastam ou decantam a maior parte dos sólidos. A quantidade de ar introduzido, via o repletor de ar 24, através dos bicos 20 e para o interior da secção de fornalha 54, é estabelecida de acordo com o tamanho dos sólidos, de modo que se forma um leito fluidizado circulante, isto é, os sólidos são fluidizados numa tal extensão que são obtidos um arrastamento e decantação substanciais dos mesmos. Consequentemente, os gases de combustão que passam para a parte superior da secção de fornalha 54 estão substancialmente saturados com os sólidos, e a estrutura é tal que a densidade do leito é relativamente alta na parte inferior da secção de fornalha 54, decresce ascendentemente em todo o comprimento desta secção de fornalha, e é substancialmente constante e relativamente baixa na parte superior da secção de fornalha.

Os gases de combustão saturados na parte superior da secção de fornalha 54 saem para a conduta 28 e passam para os separadores ciclone 26. Em cada separador 26, os sólidos são separados dos gases de combustão e os primeiros passam a partir dos separadores através das mangas escoadoras 64 e são injectados, via a válvula-J 66 e as condutas 68a e 60b, para a secção de permuta de calor 56. Os gases de combustão limpos provenientes do separador 26 saem via a conduta 30, e passam para a secção de recuperação de calor 32, para passagem através do compartimento 34 e atravessando o reaquecedor 38, o sobreaquecedor 40 e as secções 42a e 42b do economizador, antes de sairem através da saida 44 para equipamento externo.

Com referência às Figuras. 2 e 3, os sólidos separados provenientes das condutas 68 e 68a entram nas passagens 78a e 78b, respectivamente, na secção de permuta de calor 56 e passam, via as aberturas 70a, 72a, 74a e 76a nas partições 70, 72, 74 e 76, respectivamente, para os compartimentos de permuta de calor 56a, 56b e 56c, como representado pelas setas de fluxo. Para promover este movimento é introduzido ar nas secções 24a, 24b e 24c do repletor abaixo dos compartimentos 56a, 56b e 56c, respectivamente, e é descarregado nestes últimos através dos bicos 20 correspondentes; enquanto isso o fluxo de ar para as secções do repletor 24d e 24e está cortado. O ar entra numa quantidade e velocidade suficientes para fluidizar os sólidos nos compartimentos 56a, 56b e 56c, e conduzir os sólidos numa direcção geralmente ascendente, atravessando os tubos de permuta de calor 60a, 60b e 60c, respectivamente, como representado pelas setas de fluxo, antes de sairem via as aberturas 50a, para a câmara de saida 58, definida entre a parede de retaguarda 14 e a partição 40, como representado na Fig. 4. Os sólidos misturam-se na câmara 58 à medida que passam em sentido descendente através

da última câmara, antes de passarem pelas aberturas inferiores 14a na parede 14, de volta para a secção de fornalha 54.

Subentende-se que um tubo de drenagem, ou equivalente, possa ser providenciado na placa 22, se necessário, para descarregar os sólidos gastos a partir da secção de fornalha 54 e do compartimento permutador de calor 56, conforme necessário.

E introduzida água de alimentação para, e circulada através do circuito de fluxo descrito acima, incluindo os tubos de parede de água 80 e colector de vapor 82, numa sequência prédeterminada para converter a água de alimentação em vapor e para reaquecer e sobreaquecer o vapor. Para este fim, o calor removido dos sólidos no permutador de calor 56 pode ser usado para proporcionar reaquecimento e/ou sobreaquecimento parcial ou completo. Por exemplo, os grupos de tubos 60a, 60b e 60c podem funcionar para proporcionar diferentes estágios de aquecimento tal como sobreaquecimento primário, intermediário e terminal.

Uma vez que, durante a operação acima, não há ar introduzido para, ou abaixo das passagens alternativas 78a e 78b, ocorre muito pouco, se algum, fluxo de sólidos através das mesmas.

Durante o arranque inicial e condições de baixa carga, é cortado o fluxo de ar fluidizante para as secções 24a, 24b e 24c, e é ligado para as secções 24d e 24e do repletor. Como resultado, os sólidos nas secções 56a, 56b e 56c do permutador de calor sofrem uma quebra e, portanto, selam este volume de outro fluxo. Então, os sólidos provenientes das condutas 68a e 68b passam directa e respectivamente através das passagens alternativas 78a e 78b, e através das aberturas 50b para a câmara de saida 58. Tal como no modo prévio, os sólidos misturam-se na câmara 58 antes de passarem, via as aberturas 14b, para a secção de fornalha 54. Dado que as passagens 78a e 78b não contêm tubos do permutador de calor, o arranque e operação a baixa carga podem ser conseguidos sem expôr os grupos de tubos 60a, 60b e 60c a sólidos recirculantes quentes.

Várias vantagens resultam do sistema da presente invenção. Por exemplo, o calor é removido dos sólidos separados que saem do separador 26 antes que sejam reintroduzidos na secção de fornalha 54, sem reduzir a temperatura dos gases de combustão separados. Os gases separados estão também a uma temperatura suficiente para proporcionarem aquecimento significativo do fluido do sistema, enquanto que o permutador de calor de reciclagem pode funcionar para fornecer aquecimento adicional. Os sólidos reciclados podem ainda ser passados dírectamente da válvula-J 66 para a secção de fornalha 54, durante o arranque ou condições de baixa carga, antes do estabelecimento do fluxo de vapor refrigerante adequado para o grupo de tubos 60a, 60b e 60c. A secção de permuta de calor 56 é também formada integralmente com a secção de fornalha 54 e opera à mesma temperatura de saturação do fluido refrigerante, permitindo a existência de uma estrutura toda soldada da fronteira da parede, como se vê na Fig.

5. Pode também ser conseguido um fluxo de retorno rápido e preciso dos sólidos separados, controlando o fluxo de ar fluidizante a partir das secções 24a, 24b, 24c, 24d, 24e do repletor. E ainda providenciado um espaço relativamente grande nos compartimentos 56a e 56c para acomodar os tubos de permuta de calor.

Está subentendido que podem ser feitas várias variações no precedente, sem sair do âmbito da presente invenção. Por exemplo, o número de aberturas na parede 14 e na partição 50 pode variar de acordo com requesitos de concepção particulares. 0 calor removido a partir dos sólidos, na secção de permuta de calor 56, pode também ser utilizado para aquecimento do fluido do sistema na secção de fornalha ou no economizador, etc., e outros tipos de leito podem ser utilizados na fornalha, tal como um leito de meio de transporte circulante com uma densidade constante através de toda a sua altura, ou um leito borbulhante, etc.. Pode ser ainda proporcionada uma disposição em série de recuperação de calor, com superfície de sobreaquecimento, reaquecimento e/ou de economizador, ou com qualquer combinação das mesmas. 0 número e/ou localização dos canais de passagem alternativa, no permutador de reciclagem de calor, podem também variar, e o número e tamanho dos separadores usados pode ser variado, de acordo com a capacidade do gerador de vapor e considerações económicas. Por exemplo, podem ser providenciados três separadores com um número correspondente de canais de passagem alternativa, os quais poderiam ser localizados respectivamente no centro e nos dois extremos na parte do compartimento envolvendo o permutador de reciclagem de calor .

Outras modificações, alterações e substituições estão incluídas na descrição precedente e, em algumas situações, serão empregues algumas caracteristicas da invenção sem o uso correspondente de outras. De acordo com isto, é apropriado que as reivindicações, em anexo, sejam alargadas e construídas de maneira consistente com o âmbito da invenção.

Claims (17)

1. Um sistema de combustão de leito fluidizado compreendendo meios definindo uma secção de fornalha; meios formando um leito fluidizado na dita secção de fornalha; uma secção de separação que recebe uma mistura de gases de combustão e de material particulado arrastado, a partir do dito leito fluidizado, e separa o dito material particulado arrastado dos ditos gases de combustão; uma secção de recuperação de calor para receber os ditos gases de combustão separados; e um permutador de calor de reciclagem de disposição adjacente à dita secção de fornalha, para receber o dito material particulado separado; o dito permutador de calor de reciclagem compreendendo um compartimento contendo uma câmara de passagem secundária, para receber directamente os ditos sólidos separados, uma câmara de permuta de calor, adjacente à dita câmara de passagem secundária, e uma câmara de saida estendendo-se entre as ditas câmara de passagem secundária e câmara de permuta de calor, e comunicando com elas, meios de permuta de calor dispostos na dita câmara de permuta de calor, meios para permitir o fluxo do dito material particulado separado, a partir da dita câmara de passagem secundária para a dita câmara permutadora de calor, ou da dita câmara de passagem directamente para a dita câmara de saida, meios para permitir o fluxo do dito material particulado separado, a partir da dita câmara de permuta de calor para a dita câmara de saida, e meios de ligação da dita câmara de saida ao dito leito fluidizado, na dita secção de fornalha, para permitir a descarga do dito material particulado separado, da dita câmara de saida para o dito leito fluidizado último.

2. Um sistema, conforme reivindicado na reivindicação 1, caracterizado pelo facto de os ditos meios de compartimento compreenderem uma parede transversal, que se estende entre as ditas câmara de passagem secundária e câmara de permuta de calor.

3. Um sistema, conforme reivindicado na reivindicação 2, caracterizado pelo facto dos ditos meios para permitir o fluxo do dito material particulado separado, a partir da dita câmara de passagem secundária para a dita câmara de permuta de calor, compreenderem uma abertura formada na dita parede transversal.

4. Um sistema, conforme reivindicado na reivindicação 3, caracterizado pelo facto da dita parede transversal e as ditas aberturas estarem adaptadas para dirigir o dito fluxo do material particulado separado, numa direcção transversal à direcção do fluxo do dito material particulado, separado a partir da dita camâra de passagem secundária e da dita câmara de permuta de calor, para a dita câmara de saida.

5. Um sistema, conforme reivindicado na reivindicação 1, caracterizado pelo facto dos ditos meios de compartimento compreenderem ainda uma primeira parede estendendo-se entre as ditas câmaras, de passagem e de saida, e estendendo-se entre as ditas câmara de permuta de calor e câmara de saida.

6. Um sistema, conforme reivindicado na reivindicação 5, caracterizado pelo facto dos ditos meios para permitir o fluxo do dito material particulado separado, a partir da dita câmara de passagem para a dita câmara de saida e da dita câmara de permuta de calor para a dita câmara de saida, compreenderem aberturas formadas na dita primeira parede.

7. Um sistema, conforme reivindicado na reivindicação 6, caracterizado pelo facto dos ditos meios de compartimento compreenderem ainda uma segunda parede estendendo-se entre a dita câmara de saida e a dita secção de fornalha e compreendendo os ditos meios de ligação, pelo menos, uma abertura formada através da dita segunda parede.

8. Um sistema, conforme reivindicado na reivindicação 7, caracterizado pelo facto das ditas aberturas na dita primeira parede estarem num nivel mais elevado do que a dita abertura na dita segunda parede, de modo a que o dito material particulado separado seja conduzido, em sentido descendente, através da dita câmara de saida.

9. Um sistema, conforme reivindicado na reivindicação 1, caracterizado pelo facto dos ditos meios de compartimento compreenderem ainda uma câmara de passagem secundária e uma câmara de permuta de calor adicionais.

10. Um sistema, conforme reivindicado na reivindicação 1, caracterizado pelo facto de compreender ainda meios para introdução de ar na dita câmara de permuta de calor, para ai fluidizar o dito material particulado separado.

11. Um sistema, conforme reivindicado na reivindicação 10, caracterizado pelo facto dos ditos meios para introdução de ar compreenderem um repletor de ar que se estende por debaixo da dita câmara de permuta de calor, para receber ar fluidizado e um distribuidor de ar colocado por cima do dito repletor de ar para suportar o dito material particulado separado, na dita câmara de permuta de calor e para distribuir o ar a partir do dito repletor de ar, através do dito material particulado separado.

12. Um sistema, conforme reivindicado na reivindicação 1, earacterizado pelo facto dos ditos meios de permuta de calor compreenderem tubos de água dispostos na dita câmara de permuta de calor, para passagem dum fluido, numa relação de permuta de calor com o material particulado separado na dita câmara de permuta de calor, para aquecer o dito fluido e controlar a temperatura do dito material particulado separado.

13. Um método de combustão de leito fluidizado, earacterizado pelo facto de compreender os passos de fluidizaçâo de um leito de material combustível numa secção de fornalha, a descarga de uma mistura de gases de combustão e material arrastado a partir da dita secção de fornalha, a separação do dito material particulado dos ditos gases de combustão, a passagem destes últimos para uma secção de recuperação de calor, a passagem do dito material separado directamente para uma câmara de passagem secundária, a passagem seleetiva do dito material separado a partir da dita câmara de passagem secundária, directamente para uma câmara de saida ou através duma câmara permuta de calor, e em seguida para a dita câmara de saida, e a passagem do dito material separado a partir da dita câmara de mistura para a dita secção de fornalha.

14. Um método, conforme reivindicado na reivindicação 13, earacterizado pelo facto de compreender ainda o passo de fluidizaçâo do dito material separado na dita câmara de permuta de calor.

15. Um método, conforme reivindicado na reivindicação 13, caracterizado pelo facto de compreender ainda o passo de estabelecimento de um circuito de fluxo de fluido incluindo a dita câmara de permuta de calor e tubos de água formando, pelo menos, uma porção das paredes da dita secção de fornalha, e a passagem de fluido através do dito circuito para absorver calor a partir da dita secção de fornalha e da dita câmara de permuta de calor de reciclagem.

16. Um método conforme reivindicado na reivindicação 15, caracterizado pelo facto do dito fluido ser aquecido à medida que passa através da dita câmara de permuta de calor.

17. Um método, conforme reivindicado na reivindicação 13, caracterizado pelo facto do dito material separado passar em sentido descendente através da dita câmara de saida, e se mistura no interior da mesma.