Caldera de energía térmica.

Caldera de energía térmica (10), que comprende un horno (12) rodeado por dos paredes laterales cortas (24) y dos paredes laterales largas,

unos canales de gases de combustión principalmente horizontales (14) que conducen sobre el techo (26) del horno hasta un paso posterior (16), y una estructura de soporte, comprendiendo dicha estructura de soporte una estructura portante fija soportada por debajo, comprendiendo dicha estructura portante múltiples columnas verticales (20) y unas vigas de soporte principales paralelas (22) soportadas por las columnas verticales, y una estructura de suspensión (18), mediante la cual pende el horno (12) de la estructura portante, caracterizada por que las vigas de soporte principales (22) y los canales de gas de combustión (14) son paralelos entre sí y paralelos con las paredes laterales cortas (24), y las vigas de soporte principales (22) están dispuestas por lo menos parcialmente entre los canales de gases de combustión (14).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FI2010/050282.

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:

  • F22B31/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F22 PRODUCCION DE VAPOR.F22B METODOS DE PRODUCCION DE VAPOR; CALDERAS DE VAPOR (conjuntos funcionales de las máquinas de vapor en las que predominan los aspectos motores F01K; retirada de los productos o residuos de combustión, p. ej. limpieza de las superficies contaminadas por combustión de tubos y quemadores, F23J 3/00; sistemas de calefacción central doméstica que emplea vapor F24D; intercambio de calor o transferencia de calor en general F28; producción de vapor en los núcleos de los reactores nucleares G21). › Modificaciones de la estructura de la caldera o de los sistemas de tubos, dependientes de la instalación de los aparatos de combustión; Disposiciones de los aparatos de combustión (producción de vapor caracterizada por el método de calefacción F22B 1/00; aparatos de combustión en sí F23).
  • F22B37/24 F22B […] › F22B 37/00 Partes constitutivas o detalles de las calderas de vapor (dispositivos para la ventilación F16K 24/00; purgadores del agua de condensación o aparatos similares F16T). › Disposición de conjuntos de soporte o suspensión, p. ej. apantallamiento del calor (bastidores, bancadas de máquinas F16M).
  • F23C10/10 F […] › F23 APARATOS DE COMBUSTION; PROCESOS DE COMBUSTION.F23C PROCEDIMIENTOS O APARATOS DE COMBUSTION QUE UTILIZAN COMBUSTIBLES FLUIDOS O COMBUSTIBLES SOLIDOS SUSPENDIDOS EN AIRE (quemadores F23D). › F23C 10/00 Aparatos en los que la combustión tiene lugar en un lecho fluidificado de combustible o de otras partículas. › los aparatos de separación están localizados fuera de la cámara de combustión.
  • F23C10/18 F23C 10/00 […] › Detalles; Accesorios.
  • F23M5/00 F23 […] › F23M ARMADURAS, REVESTIMIENTOS, PAREDES O PUERTAS ESPECIALMENTE ADAPTADAS PARA CAMARAS DE COMBUSTION, p. ej. ALTARES; DISPOSITIVOS DEFLECTORES DE AIRE, LLAMAS O PRODUCTOS DE COMBUSTION EN CAMARAS DE COMBUSTION; DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD ESPECIALMENTE ADAPTADOS PARA APARATOS DE COMBUSTION; DETALLES DE CAMARAS DE COMBUSTION, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR. › Armaduras; Cubiertas; Paredes (construcción o soporte de paredes de tubo para calderas de vapor F22B).

PDF original: ES-2527683_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Caldera de energía térmica.

La presente invención se refiere a una central de caldera de energía térmica según el preámbulo de la reivindicación independiente. La presente invención se refiere, por lo tanto, a una central de caldera de energía térmica que comprende un horno delimitado por dos paredes laterales cortas y dos paredes laterales largas, unos canales de gases de combustión dispuestos encima del horno, un paso posterior y una estructura de soporte, comprendiendo la estructura de soporte una estructura portante fija soportada desde la parte inferior, comprendiendo dicha estructura portante una pluralidad de columnas verticales y unas vigas de soporte principales soportadas mediante las columnas verticales, y una estructura de suspensión, mediante la que se cuelga el horno de la estructura portante.

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. Actualmente, la capacidad de las calderas de lecho fluidizado circulante más grandes fabricadas es de 430 MWe, pero existen ya planes para construir plantas de 600 MWe y hasta de 800 MWe. Puesto que aumenta el equipo de la estructura de la caldera, que comprende el horno, los canales de gas de combustión y los pasos posteriores, deben aumentar asimismo las longitudes y las áreas transversales de las columnas y de las vigas de la estructura de soporte.

Al aumentar las dimensiones exteriores de la estructura de soporte, aumentan asimismo la carga debida al viento del edificio de la caldera y la carga debida al peso de la estructura de soporte. Ello tiene como resultado que se debe aumentar todavía más la resistencia de la estructura de soporte, que a su vez provoca un aumento adicional del peso de la estructura de soporte. El aumento del tamaño y del peso de la estructura de soporte supone un aumento de los costes de los materiales y complica el montaje de la central. Por lo tanto, resulta importante encontrar soluciones que limiten el aumento de la estructura de soporte que se deba al aumento del tamaño de la central de caldera de energía térmica.

Las paredes del horno de las calderas de potencia térmica modernas son generalmente paredes de tubos de agua relativamente ligeros, que tienen una resistencia elevada a la tracción, pero no soportan mucha compresión o flexión. Por lo tanto, las grandes calderas de energía térmica se suelen soportar desde arriba, lo que significa que el horno de la caldera se ha suspendido para colgarse de una estructura portante fija que rodea el horno mediante barras de suspensión unidas a las partes superiores de las paredes laterales del horno.

Los elementos principales de la estructura portante comprenden habitualmente unas columnas verticales y unas vigas de soporte horizontales principales soportadas en el extremo de las columnas o en la parte superior de las mismas, con las que se soportan otras vigas de soporte de la estructura portante y la estructura de suspensión del horno. En algunas centrales térmicas de caldera, las vigas de soporte principales forman una rejilla encima de la estructura de la caldera, que comprende vigas de soporte principales, longitudinales y transversales con respecto al horno. Sin embargo, la presente invención se refiere a una central térmica, que presenta vigas de soporte principales paralelas que soportan las estructuras de la caldera. Las vigas de soporte principales son generalmente vigas de acero de altura comprendida entre 2 y 6 m, por ejemplo, vigas en I, cuya longitud puede ser incluso superior a 30 m, y que a menudo pesan más de 100 toneladas. Las vigas de soporte principales se conectan generalmente a otras vigas de soporte horizontales que son, sin embargo, de tamaño inferior a las vigas de principales.

Existen otras estructuras de la caldera que se integran en el horno de la caldera, en particular un paso posterior que comprende superficies y canales de intercambio térmico destinados a dirigir los gases de combustión del horno hacia el paso posterior. El paso posterior y los canales de gases de combustión que se dirigen hacia el mismo se pueden suspender para colgarse, según la técnica anterior, con el horno de una estructura de soporte compartida. La estructura de soporte de una caldera para la producción de energía térmica es generalmente un prisma rectangular principalmente recto, y se dimensiona de modo que por lo menos el horno, los canales de gas de combustión y el paso posterior se puedan disponer en la misma. Por lo tanto, el tamaño de la estructura de soporte depende del tamaño de la estructura de la caldera y la disposición mutua de las piezas de la misma.

La altura de una central térmica moderna grande es de varias decenas de metros, normalmente de por lo menos aproximadamente 50 m. Un factor adicional a la altura de la central térmica según la técnica anterior es que se requiere una longitud suficiente de las barras de suspensión del horno debido a la expansión térmica horizontal del horno.

La presente invención se refiere en particular a una central térmica de calderas que presenta canales de gas de combustión dispuestos encima del horno. Según la técnica anterior, los canales de gas de combustión dispuestos encima del horno se suspenden para colgarse de las vigas principales de soporte y, por lo tanto, la altura de dicha central térmica de calderas es particularmente elevada. Un resultado de disponer los canales de gas de combustión encima del horno es que provocan asimismo que las barras de suspensión de la estructura de suspensión del horno según la técnica anterior sean largas.

Unas barras de suspensión largas resultan problemáticas, en particular debido a que la temperatura de las barras de suspensión montadas en la parte superior del horno corresponde en cierta medida con la temperatura de las paredes del horno, lo que provoca una expansión térmica de las barras de suspensión relativamente elevada. Por lo tanto, el diseño de la estructura de soporte debe ser tal que la expansión térmica de las vigas de soporte no provoque rotura alguna de las estructuras de la caldera.

Puesto que las paredes del horno no resisten fuerzas locales importantes, las distancias entre las barras de suspensión que soportan el horno desde la estructura de soporte deben ser suficientemente pequeñas. Sin embargo, una disposición densa de las barras de suspensión provoca que resulte más difícil la utilización del espacio encima del horno, por ejemplo, cuando se disponen los canales de gas de combustión encima del horno. Alternativamente, se puede afirmar que los canales de gas de combustión encima del horno dificultan la disposición de las barras de suspensión suficientemente próximas entre sí.

La patente WO 01/65175 A1 da a conocer una caldera de energía térmica con una estructura de soporte que comprende unas columnas verticales, unas vigas de soporte soportadas por las columnas verticales y una estructura de suspensión mediante la que se cuelga un horno de las vigas de soporte. La publicación "Grösster Wirbelschicht-Kraftwerksblock zur Strom-und FernwÃrmeversorgung für Berlin" (G. Abgröll et al., 4556 VGB Kraftwerkstechnik 71 (1991) Noviembre, Nº 11, Essen, DE) da a conocer una caldera de energía térmica con una estructura de soporte que comprende unas columnas verticales, unas vigas de soporte soportadas por las columnas verticales y una estructura de suspensión mediante la que se cuelga un horno de la viga de soporte y unos canales de gas de combustión horizontales dispuestos debajo de las vigas de soporte. El documento US nº 3.927.646 A da a conocer una caldera de energía térmica con una estructura de soporte que comprende unas columnas verticales, unas vigas de soporte soportadas por las columnas verticales y una estructura de suspensión mediante la que se cuelga un horno de la viga de soporte y un canales de gas de combustión horizontal dispuesto debajo de las vigas de soporte. La patente WO 2004/048849 A1 da a conocer unas calderas de energía térmica con una estructura de soporte que comprende unas columnas verticales, unas vigas de soporte soportadas por las columnas verticales y una estructura de suspensión mediante la que se cuelga un horno de la viga de soporte y un canal de gas de combustión vertical que se extiende por las vigas de soporte.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar una central de caldera de energía térmica, en la que se reduzcan los problemas descritos anteriormente de la técnica anterior. Constituye en particular un objetivo proporcionar una central de caldera de energía térmica de grandes dimensiones, cuya estructura de soporte sea más ligera y más pequeña en tamaño que la estructura de soporte de la central... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Caldera de energía térmica (10) , que comprende un horno (12) rodeado por dos paredes laterales cortas (24) y dos paredes laterales largas, unos canales de gases de combustión principalmente horizontales (14) que conducen sobre el techo (26) del horno hasta un paso posterior (16) , y una estructura de soporte, comprendiendo dicha estructura de soporte una estructura portante fija soportada por debajo, comprendiendo dicha estructura portante múltiples columnas verticales (20) y unas vigas de soporte principales paralelas (22) soportadas por las columnas verticales, y una estructura de suspensión (18) , mediante la cual pende el horno (12) de la estructura portante, caracterizada por que las vigas de soporte principales (22) y los canales de gas de combustión (14) son paralelos entre sí y paralelos con las paredes laterales cortas (24) , y las vigas de soporte principales (22) están dispuestas por lo menos parcialmente entre los canales de gases de combustión (14) .

2. Caldera de energía térmica según la reivindicación 1, caracterizada por que por lo menos una parte de los canales de gas de combustión (14) están soportadas sobre unas vigas de soporte secundarias (50) que penden de las vigas de soporte principales (22) .

3. Caldera de energía térmica según la reivindicación 1, caracterizada por que la estructura portante comprende unas vigas de soporte principales (30) dispuestas encima del paso posterior (16) , disponiéndose dichas vigas de soporte principales más elevadas que las vigas de soporte principales (22) dispuestas encima del horno (12) .

4. Caldera de energía térmica según la reivindicación 1, caracterizada por que por lo menos una parte de las columnas (20) están dispuestas entre los canales de gas de combustión (14) .

5. Caldera de energía térmica según la reivindicación 1, caracterizada por que la estructura de suspensión comprende unas barras de suspensión superiores (38) que penden de las vigas de soporte principales (22) , unas vigas de soporte intermedias (40) que penden de las barras de suspensión superiores y unas barras de suspensión inferiores (42) unidas a la parte superior del horno y que penden de las vigas de soporte intermedias.

6. Caldera de energía térmica según la reivindicación 5, caracterizada por que la estructura portante comprende unas vigas de soporte superiores (48) soportadas sobre la parte superior de las vigas de soporte principales, y estando suspendidas por lo menos una parte de las vigas de soporte intermedias (40) para que pendan de las vigas de soporte superiores mediante barras de suspensión superiores (38) .

7. Caldera de energía térmica según la reivindicación 5, caracterizada por que por lo menos una parte de las vigas de soporte intermedias (40) están formadas por partes paralelas separadas.

8. Caldera de energía térmica según la reivindicación 5, caracterizada por que por lo menos una parte de las vigas intermedias (40) están dispuestas encima de las paredes laterales (24) del horno y unidas a las partes superiores de las paredes laterales del horno mediante unas barras de suspensión inferiores (42) .

9. Caldera de energía térmica según la reivindicación 5, caracterizada por que los canales de gases de combustión

(14) están dispuestos encima de las vigas intermedias (40) .

10. Caldera de energía térmica según la reivindicación 5, caracterizada por que por lo menos una parte de las vigas intermedias están dispuestas como vigas de soporte centrales (44) ubicadas encima de la parte central del techo (26) , uniéndose dichas vigas de soporte centrales (44) mediante barras de suspensión inferiores para calentar las superficies de intercambio (46) dispuestas en el interior del horno.


 

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