Una caldera de vapor y un método para quemar combustible en una caldera.

Una caldera de vapor que comprende un horno para combustión de un combustible,

un recalentador en la parte superior del horno para producir vapor recalentado, y un canal (3) de gases residuales para descargar gases residuales del horno, donde dicha caldera de vapor comprende dos hornos (1a, 1b) primero y segundo paralelos, cada uno de ellos provisto de superficies de transferencia de calor dispuestas para producir vapor, y solamente un primer horno (1a) que comprende, adicionalmente a las superficies de transferencia de calor, un recalentador (2) final dispuesto para recalentar el vapor hasta una temperatura final, donde el punto de unión de los gases residuales de dichos hornos (1a, 1b) en el canal (3) de gases residuales está en la dirección de flujo de los gases residuales detrás del recalentador (2) final, caracterizada por que en el segundo horno (1b) que no tiene recalentador final el ratio de la superficie de transferencia de calor frente al volumen es inferior al del primer horno.

Una caldera de vapor y un método para quemar combustible en una caldera.

La invención se refiere a una caldera de vapor de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 anexa. La invención se refiere también a un método para quemar combustible en una caldera.

Una caldera tal y un método tal se describen en el documento FR1217518A.

La variedad de combustibles que pueden quemarse en una caldera de vapor es normalmente amplia. Es posible quemar combustibles de mayor calidad y de menor calidad en la misma caldera. En particular, el quemado de varios tipos de residuos impone unas exigencias, por ejemplo, en la temperatura de quemado, el tiempo de retención, etc. La corrosión es un problema principal que debe ser controlado mediante la elección de materiales y, en calderas de lecho fluido, por ejemplo, mediante un intercambiador de calor en el lecho fluido. En la práctica, la temperatura máxima de vapor es normalmente inferior en una caldera para incineración de residuos que en otros tipos de calderas de vapor.

Una caldera multi-combustible debe diseñarse como una caldera para residuos, si los residuos pertenecen a la variedad de combustibles de la caldera. Un combustible auxiliar de coste elevado, por ejemplo petróleo, debe quemarse en cargas parciales para mantener la temperatura mínima requerida. Los materiales especiales para recalentadores de vapor tienen un coste elevado, y el ratio potencia-calor de la caldera permanece bajo, debido a la baja temperatura de recalentamiento. Los intercambiadores de calor de lecho fluido son complejos y tienen un coste elevado.

La patente finlandesa 102395 y la patente europea correspondiente 614500 presentan un método para recuperar energía a partir de licores residuales de procesos de pulpa. El método se refiere a aquel paso en el proceso de producción de pulpa en el que se recupera energía a partir de la parte orgánica de los licores residuales del proceso en una caldera, en una así denominada caldera de recuperación de sosa. El método utiliza la gasificación del licor residual, en el que los gases producidos pueden quemarse en una caldera separada, en una así denominada caldera de recalentamiento. El punto de partida para el método es el mismo combustible que se procesa para producir una fracción que puede utilizarse de manera separada para el recalentamiento final del vapor hasta una temperatura elevada.

En la patente alemana 1166964 se describe una caldera de calentamiento de pequeña escala para el quemado simultáneo de petróleo y residuos sólidos. El calor producido mediante un quemador de aceites pesados puede utilizarse para el quemado de los residuos situados en una cámara separada, que por su parte produce calor en el agua desde la cual se transfiere el calor hasta un medio de transferencia de calor circulante en un intercambiador de calor. No se trata de una caldera a escala industrial para producir vapor recalentado.

En los documentos US-A-3017870 y JP-A-10009545 se describen calderas que tienen dos hornos que están dimensionados para quemar combustibles similares, mostrando también el recalentador final en uno de los hornos.

El propósito de la invención es eliminar los inconvenientes mencionados anteriormente y crear una caldera de vapor a escala industrial para producir vapor recalentado con el fin de evitar las desventajas mencionadas. Se trata de una caldera que pretende utilizarse de manera primaria para la producción de energía y para la combustión de un combustible primario con un buen valor calorífico y una calidad uniforme (por ejemplo, un biocombustible, tal como turba) , de manera que la caldera pueda utilizarse también para la incineración de residuos. Para conseguir este propósito, la caldera de vapor de acuerdo con la invención está caracterizada de manera primaria por aquello que se presentará en la parte de caracterización de la reivindicación 1 anexa.

La estructura de la caldera hace posible quemar un combustible con un valor calorífico mayor y un combustible con un valor calorífico menor, tal como un combustible sujeto a la directiva de residuos, de manera separada en hornos diferentes. El combustible de mayor calidad puede utilizarse para recalentar el vapor generado hasta una temperatura final. Cada horno está provisto de superficies de transferencia de calor, a través de las cuales se transfiere el calor producido durante el quemado del combustible al agua, de la que se genera el vapor. El primer horno está dimensionado como una caldera que quema un combustible de una buena calidad. La parte de incineración de residuos de la caldera está dimensionada como una caldera de residuos, cumpliendo los requerimientos de temperatura de combustión y de tiempo de retención. Naturalmente, también es posible quemar combustibles menos demandantes en la parte de incineración de residuos. En principio, también es posible quemar exactamente el mismo combustible primario que pretende utilizarse para la producción de energía en ambos hornos.

Los hornos diferenciados de la caldera pueden ubicarse en el mismo armazón. Los dos hornos pueden situarse dentro de las mismas paredes externas, y están separados uno del otro mediante un tabique situado entre ellos. Los dos hornos también pueden compartir una rejilla común, a cuya altura se diferencian los procesos de combustión utilizando un medio de control específico de tubo de la rejilla de tubos que puede utilizarse para dividir la rejilla en dos partes que pueden ser controladas de manera independiente una de otra.

Los dos hornos de la caldera están provistos de superficies de transferencia de calor, conocidas como tales, para transferir el calor producido durante la combustión al agua, en la que se genera el vapor mediante el calor del proceso de combustión de la caldera. Un canal de gases residuales situado después de los hornos puede estar provisto de superficies de transferencia de calor residual, conocidas como tales, para la recuperación del calor de los gases residuales. En principio, la caldera puede ser una caldera de vapor para quemar cualquier combustible y producir vapor recalentado para la industria (incluida la industria de la energía) , lo que incluye calderas para centrales de energía eléctrica y para centrales de energía industrial y centrales de calefacción urbana, y puede funcionar, por ejemplo, mediante el principio de lecho fluido.

En las páginas que siguen, se describirá la invención con mayor detalle haciendo referencia a los dibujos anexos, en los cuales:

La Figura 1 muestra una realización de la caldera de vapor,

La Figura 2 muestra una segunda realización de la caldera de vapor, y

Las Figuras 3 a 6 muestran, en vista superior, algunas realizaciones ventajosas relacionadas de manera

primaria con los tubos en la rejilla y el suministro del combustible.

La Figura 1 muestra una caldera de vapor que comprende un horno 1 para quemar un combustible, un recalentador 2 final para producir vapor recalentado en la parte superior del horno, y un canal 3 de gases residuales, a través del cual se evacúan los gases residuales producidos durante la combustión en el horno. La caldera de combustible está provista de las así denominadas superficies de transferencia de calor para producir vapor a partir de agua. Puede utilizarse la energía del vapor producido.

En la caldera de vapor mostrada en la Figura 1, el horno 1 está dividido en dos partes, un primer horno 1a y un segundo horno 1b. Los procesos de combustión en los hornos 1a y 1b están diferenciados uno de otro. Cada horno 1a, 1b está provisto de un suministro de combustible propio, a través del cual puede suministrarse combustible de manera independiente del suministro de combustible del horno adyacente. En el primer horno, se quema un combustible de mayor calidad para conseguir una temperatura lo suficientemente alta como para recalentar el vapor. Por ello, el recalentador 2 final del proceso de producción de vapor destinado a llevar el vapor recalentado a la temperatura final está situado en la parte superior del primer horno 1a, a través del cual los gases producidos durante la combustión son conducidos hasta el canal 3 de gases residuales. Al mismo tiempo, pueden evitarse problemas de corrosión en el recalentador si el combustible que se quema en el horno 1a se selecciona con ello en mente. El segundo horno 1b se utiliza para quemar un combustible con propiedades de combustión más pobres, tal como residuos. En esta parte, es posible concentrarse en conseguir el tiempo de retención y la temperatura requeridas en la directiva de residuos o en otras normas reguladoras, cuando se incineran residuos dentro. De manera similar, los componentes perjudiciales de los gases residuales producidos por los residuos no son ya un... [Seguir leyendo]

1. Una caldera de vapor que comprende un horno para combustión de un combustible, un recalentador en la parte superior del horno para producir vapor recalentado, y un canal (3) de gases residuales para descargar gases residuales del horno, donde dicha caldera de vapor comprende dos hornos (1a, 1b) primero y segundo paralelos, cada uno de ellos provisto de superficies de transferencia de calor dispuestas para producir vapor, y solamente un primer horno (1a) que comprende, adicionalmente a las superficies de transferencia de calor, un recalentador (2) final dispuesto para recalentar el vapor hasta una temperatura final, donde el punto de unión de los gases residuales de dichos hornos (1a, 1b) en el canal (3) de gases residuales está en la dirección de flujo de los gases residuales detrás del recalentador (2) final, caracterizada por que en el segundo horno (1b) que no tiene recalentador final el ratio de la superficie de transferencia de calor frente al volumen es inferior al del primer horno.

2. La caldera de vapor según la reivindicación 1, caracterizada por que es una caldera de lecho fluido.

3. La caldera de vapor según la reivindicación 2, caracterizada por que ambos hornos (1a, 1b) están dispuestos para funcionar bajo el principio de lecho fluido burbujeante.

4. La caldera de vapor según la reivindicación 2, caracterizada por que uno de los hornos está dispuesto para funcionar bajo el principio de lecho fluido burbujeante y el otro bajo el principio de lecho fluido circulante.

5. La caldera de vapor según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que los hornos (1a, 1b) están separados uno del otro mediante un tabique (1c) común.

6. La caldera de vapor según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que ambos hornos están provistos de una rejilla (6) común.

7. Un método para la combustión de combustible en una caldera para producir vapor, en el que el combustible se quema de manera simultánea en dos hornos paralelos, mediante procesos de combustión diferenciados uno de otro, en un primer horno (1a) y en un segundo horno (1b) que se utilizan para producir vapor, y el vapor es recalentado hasta una temperatura final en el primer horno (1a) solamente y los gases del primer horno (1a) que se han enfriado en el recalentador (2) y los gases del segundo horno (1b) se mezclan en el canal (3) de gases residuales, caracterizado por que el segundo horno (1b) se utiliza para la combustión de un combustible con unas propiedades de combustión peores y/o con un valor calorífico inferior y/o que produce gases residuales más corrosivos, que el combustible del primer horno (1a) .

8. El método según la reivindicación 7, caracterizado por que el segundo horno (1b) se utiliza para la combustión de residuos.

9. El método según la reivindicación 7 ó la reivindicación 8, caracterizado por que la combustión tiene lugar en un lecho fluido.