Caldera de energía térmica.

Caldera de energía térmica (10) que comprende un horno (12) que presenta una pared posterior (16),

unconducto de gas de combustión (14) conectado al horno, comprendiendo dicho conducto de gas de combustión unpaso posterior (20) dispuesto en el lado de la pared posterior del horno, y un precalentador (22, 22') para aire decombustión provisto de un conducto de entrada (26, 26') para gas de combustión, estando la parte superior delconducto de entrada del gas de combustión conectada a la parte inferior del paso posterior, y estando un conductode circulación (24, 24') para aire de combustión dispuesto adyacente a dicho conducto de entrada para gas decombustión para dirigir el aire de combustión precalentado hacia el horno, caracterizada porque el conducto deentrada del gas de combustión comprende dos partes de conducto adyacentes (28, 28'), están conectadas a ladosopuestos del paso posterior.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FI2010/050371.

Solicitante: FOSTER WHEELER ENERGIA OY.

Nacionalidad solicitante: Finlandia.

Dirección: METSANNEIDONKUJA 8 02130 ESPOO FINLANDIA.

Inventor/es: LANKINEN,PENTTI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F23L15/02 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F23 APARATOS DE COMBUSTION; PROCESOS DE COMBUSTION.F23L SUMINISTRO DE AIRE O LIQUIDOS O GASES NO COMBUSTIBLES A APARATOS DE COMBUSTION EN GENERAL (altares con medios de suministro de aire o vapor F23M 3/04; desviadores o protectores con pasajes de suministro de aire F23M 9/04 ); VALVULAS O REGULADORES DE TIRO ESPECIALMENTE ADAPTADOS AL CONTROL DEL SUMINISTRO DE AIRE O EL TIRO EN APARATOS DE COMBUSTION; TIRO INDUCIDO EN APARATOS DE COMBUSTION; TAPAS PARA CHIMENEAS O RESPIRADEROS; TERMINALES PARA LOS CONDUCTORES DE HUMOS. › F23L 15/00 Calentamiento del aire suministrado para la combustión. › Disposiciones de los regeneradores.

PDF original: ES-2429147_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Caldera de energía térmica.

La presente invención se refiere a una caldera de energía térmica según la parte introductoria de la reivindicación independiente. Por lo tanto, la presente invención se refiere a una caldera de energía térmica que comprende un horno que presenta una pared posterior, un conducto de gas de combustión conectado al horno, comprendiendo dicho conducto de gas de combustión un paso posterior dispuesto en el lado de la pared posterior del horno, y un precalentador de aire de combustión provisto de un conducto de entrada del gas de combustión, conectándose la parte superior del conducto de entrada del gas de combustión a la parte inferior del paso posterior, y un conducto de circulación de aire de combustión dispuesto adyacente a dicho conducto de entrada del gas de combustión para dirigir el aire de combustión precalentado hacia el horno.

Existe una tendencia a aumentar la capacidad de las calderas de energía térmica, tales como las calderas de lecho fluidizado circulante, cambiando a unidades cada vez más grandes. Por ejemplo, la capacidad de las calderas de lecho fluidizado circulante más grandes fabricadas es hoy en día de 460 MWe, pero existen ya planes para construir plantas de 600 MWe y hasta de 800 MWe. Uno de los problemas esenciales con las calderas de energía térmica de alta capacidad es que el tamaño de la planta crece en gran medida, lo que aumenta los costes de construcción y dificulta la disposición de la planta en el entorno.

El precalentamiento del aire de combustión mediante el calor del gas de combustión es uno de los procedimientos estándar para mejorar la capacidad de una caldera de energía térmica. Los precalentadores de aire de combustión se pueden clasificar en precalentadores recuperativos y regenerativos. En los precalentadores recuperativos se conduce el calor a través de superficies térmicas directamente desde el gas de combustión hacia el aire de combustión, mientras que en los precalentadores regenerativos en primer lugar el gas de combustión calienta la masa de almacenamiento térmico, generalmente una batería metálica o de cerámica, que en la segunda etapa emite calor al aire de combustión.

Los precalentadores regenerativos son comunes, en particular en las grandes calderas de energía térmica, debido a su tamaño relativamente pequeño. En los denominados precalentadores de plano giratorio que se utilizan más habitualmente, la masa de almacenamiento térmico gira lentamente, normalmente de 3 a 5 de rpm de tal modo que entra alternativamente en contacto con el flujo de gases de combustión y el aire de combustión. En los precalentadores de aire de combustión con un plano estacionario, la masa de almacenamiento permanece inmóvil, pero los conductos de conexión de los gases de combustión y el aire de combustión comprenden un elemento giratorio, mediante el que se guían los gases para que circulen alternativamente a través de distintos sectores de la masa de almacenamiento.

Por ejemplo, la patente US nº 5.915.340 da a conocer un precalentador regenerativo de aire de combustión con un plano giratorio de cuatro sectores, en el que el gas de combustión circula a través de un sector de circulación, y el aire primario y el aire secundario primero y segundo de a través de los otros tres sectores de circulación. El eje giratorio del precalentador regenerativo del aire de combustión puede ser horizontal o vertical, pero a continuación se comentarán en particular los precalentadores con eje giratorio vertical. La presente invención se refiere en particular a precalentadores de aire de combustión en los que el gas de combustión circula hacia abajo a través de un precalentador y el aire de combustión circula hacia arriba, respectivamente.

Según la técnica anterior, el horno, el paso posterior y el precalentador de aire de combustión de una caldera de energía térmica se encuentran uno tras otro en la dirección normal a la pared posterior o en la pared lateral del horno, tal como se da a conocer, por ejemplo, en la figura 2 de la patente US nº 5.915.340. El paso posterior se refiere en este sentido a una parte vertical del primer conducto de gas de combustión, que habitualmente comprende intercambiadores térmicos, tales como sobrecalentadores, recalentadores y precalentadores de agua de alimentación.

En la parte inferior del paso posterior, habitualmente se dispone un conducto en recodo, desde el borde más alejado desde el que, con respecto al horno, el conducto de gas de combustión se extiende hacia el precalentador de aire de combustión. Habitualmente en la parte inferior del conducto en recodo existe una tolva de cenizas destinada a recoger partículas de los gases de combustión. Por lo general, el conducto de gases de combustión comprende tras el conducto en recodo una primera parte de conducto horizontal o inclinada, que se dirige hacia fuera del horno, y a continuación una parte de conducto vertical, que se dirige a la parte superior del precalentador de aire de combustión.

Cuando el horno de una caldera de energía térmica grande, el paso posterior y el precalentador de aire de combustión se disponen del modo convencional, uno tras otro, los conductos que conectan los mismos entre sí pueden ser largos, por lo que el diseño y el montaje de los mismos entre los otros equipos y piezas relacionados con el horno es complicado. Cada parte y recodo del conducto de gas de combustión requiere espacio, lo que de otro modo se podría utilizar para disponer otros elementos, por ejemplo, un equipo de tratamiento del combustible.

A fin de disponer de distintos sectores de circulación del precalentador de aire de combustión suficientemente anchos para mantener las pérdidas de presión en un nivel razonable, puede ser muy grande el diámetro de un precalentador regenerativo de aire de combustión a disponer en una caldera de energía térmica grande. Se conoce asimismo que el conducto de gas de combustión de una caldera de energía térmica grande se divide en dos partes, que se dirigen hacia dos precalentadores adyacentes del aire de combustión, por lo que el tamaño de un precalentador individual continúa siendo razonable y el montaje del mismo es relativamente fácil.

Debido a que habitualmente el gas de combustión se guía además desde un precalentador de aire de combustión hacia los aparatos de limpieza de los gases de combustión, por ejemplo, hacia un separador de polvo, resulta natural disponer el precalentador de tal modo que las conexiones de entrada y salida del gas de combustión se encuentren en la parte del precalentador, que es la más alejada del horno. De este modo, las conexiones de entrada y salida del aire de combustión se encuentran, respectivamente, en los lados del horno del precalentador. En los precalentadores regenerativos del aire de combustión con un plano giratorio, las conexiones de entrada y salida de los gases de combustión se encuentran, naturalmente, en la misma parte del precalentador que el sector de circulación de los gases de combustión, y las conexiones de entrada y salida del aire de combustión se encuentran en la misma parte del precalentador que el sector de circulación del aire de combustión, respectivamente. En los precalentadores regenerativos con plano estacionario, las conexiones de entrada y salida del aire de combustión y los gases de combustión son inmóviles, pero los sectores de circulación del aire de combustión y los gases de combustión giran con los elementos giratorios de los conductos de conexión correspondientes.

La figura 1 de la patente US nº 7.438.876 da a conocer una forma de realización convencional según la técnica anterior, en la que se dispone un precalentador regenerativo del aire de combustión con un plano giratorio hacia el exterior del horno con respecto al paso posterior y el sector de circulación del aire de combustión en el precalentador se encuentra en el lado del horno del precalentador. Un problema del que adolece dicha disposición es que el conducto de aire de combustión debe doblarse en la siguiente etapa debajo del paso posterior, lo que en su utilización origina generalmente una estructura de conducto complicada. La figura 9 de la patente US nº 7.438.876 da a conocer otra alternativa posible, en la que el sector de circulación del precalentador de aire de combustión se dispone alejado del horno. Dicha disposición resulta ventajosa cuando existe un segundo precalentador recuperativo del aire de combustión dispuesto encima del precalentador regenerativo del aire de combustión y conectado en serie con el mismo, a través de cuyo precalentador se guía el aire de combustión hacia el lado del horno. En el documento EP 0661498 se da a conocer asimismo una caldera térmica.

Un objetivo de la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Caldera de energía térmica (10) que comprende un horno (12) que presenta una pared posterior (16) , un conducto de gas de combustión (14) conectado al horno, comprendiendo dicho conducto de gas de combustión un paso posterior (20) dispuesto en el lado de la pared posterior del horno, y un precalentador (22, 22') para aire de combustión provisto de un conducto de entrada (26, 26') para gas de combustión, estando la parte superior del conducto de entrada del gas de combustión conectada a la parte inferior del paso posterior, y estando un conducto de circulación (24, 24') para aire de combustión dispuesto adyacente a dicho conducto de entrada para gas de combustión para dirigir el aire de combustión precalentado hacia el horno, caracterizada porque el conducto de entrada del gas de combustión comprende dos partes de conducto adyacentes (28, 28') , están conectadas a lados opuestos del paso posterior.

2. Caldera de energía térmica según la reivindicación 1, en la que el paso posterior (20) comprende una parte anterior en el lado del horno del paso posterior y una parte posterior opuesta a la misma, caracterizada porque una de las partes de conducto adyacentes (28, 28') está conectada a la parte anterior del paso posterior y la otra está conectada a la parte posterior del paso posterior.

3. Caldera de energía térmica según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, que presenta una tolva de cenizas

(30) dispuesta en la parte inferior del paso posterior (20) , caracterizada porque las partes de conducto adyacentes (28, 28') están conectadas con el paso posterior en la zona de dicha tolva de cenizas.

4. Caldera de energía térmica según la reivindicación 1, caracterizada porque el conducto de entrada (26, 26') de gas de combustión se encuentra por lo menos parcialmente debajo del paso posterior (20) .

5. Caldera de energía térmica según la reivindicación 4, en la que el precalentador (22, 22') de aire de combustión comprende una conexión de entrada (38, 38') para gas de combustión, conectando la conexión de entrada para gas de combustión el conducto de entrada (26, 26') para gas de combustión al precalentador de aire de combustión, caracterizada porque la conexión de entrada de gas de combustión está dispuesta debajo del paso posterior.

6. Caldera de energía térmica según la reivindicación 5, en la que el precalentador (22, 22') de aire de combustión comprende una conexión de salida (40, 40') para aire de combustión, que conecta el conducto de circulación (24, 24') para aire de combustión al precalentador de aire de combustión, caracterizada porque la conexión de salida para aire de combustión se encuentra fuera de la zona de debajo del paso posterior.

7. Caldera de energía térmica según la reivindicación 6, caracterizada porque la conexión de entrada (38, 38') para gas de combustión y la conexión de salida (40, 40') para aire de combustión están dispuestas una tras otra en la dirección de la sección transversal horizontal de la pared posterior (16) del horno (12) .

8. Caldera de energía térmica según la reivindicación 6, caracterizada porque la conexión de entrada (38, 38') para gas de combustión y la conexión de salida (40, 40') para aire de combustión están dispuestas una tras otra en la dirección normal a la pared posterior (16) del horno (12) .

9. Caldera de energía térmica según la reivindicación 1, caracterizada porque el precalentador (22, 22') para aire de combustión es un precalentador regenerativo de aire de combustión.

10. Caldera de energía térmica según la reivindicación 9, caracterizada porque el precalentador (22, 22') para aire de combustión comprende un plano giratorio provisto de una batería de masa de almacenamiento térmico.

11. Caldera de energía térmica según la reivindicación 10, caracterizada porque el precalentador (22, 22') de aire de combustión presenta un eje de giro vertical.

12. Caldera de energía térmica según la reivindicación 1, caracterizada porque la caldera de energía térmica comprende dos precalentadores conectados en paralelo (22, 22') de aire de combustión, que están simétricamente dispuestos con respecto a la normal en el centro de la pared posterior (16) del horno (12) , en el que un conducto de entrada separado para gas de combustión (26, 26') conecta cada uno de dichos precalentadores de aire de combustión a la parte inferior del paso posterior (20) , comprendiendo cada conducto de entrada separado dos partes de conducto adyacentes (28, 28') , de los cuales una está conectada a una parte anterior del paso posterior y la otra está conectada a la parte posterior del paso posterior.

13. Caldera de energía térmica según la reivindicación 12, en la que cada precalentador conectado en paralelo (22, 22') para aire de combustión comprende una conexión de entrada (38, 38') para gas de combustión y una conexión de salida (40, 40') para aire de combustión, caracterizada porque las conexiones para salida de aire de combustión de los precalentadores para aire de combustión están simétricamente dispuestas en sentidos opuestos, de tal modo que las conexiones de salida para la combustión y las conexiones de entrada para gas de combustión se encuentran una tras otra en la dirección de la sección transversal horizontal de la pared posterior (16) del horno (12) .

14. Caldera de energía térmica según la reivindicación 12, caracterizada porque un conducto de derivación (46) de los precalentadores (22, 22') para aire de combustión está dispuesto entre los conductos de entrada separados (26, 26') de gas de combustión conectados a los precalentadores para aire de combustión.

15. Caldera de energía térmica según la reivindicación 14, caracterizada porque el conducto de derivación (46) de los precalentadores para aire de combustión comprende un precalentador (48) para agua de alimentación de la caldera de energía térmica.


 

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