Una caldera tangencialmente caldeada de una única bola de fuego para la combustión de antracita.

Se desvela un hogar tangencialmente caldeado para la combustión de antracita.

El hogar puede contener una caldera con una cámara que tiene cuatro esquinas. Pueden configurarse cuatro grupos de quemadores localizados en las cuatro esquinas para impulsar flujo de carbón pulverizado en la cámara para la combustión, con el fin de formar una única bola de fuego sustancialmente en el centro de la cámara durante la combustión. Cada grupo de quemadores puede contener un primer quemador que incluye boquillas de aire primario/porción rica para impulsar flujo de carbón de porción rica en una sección inferior de la cámara, y un segundo quemador que incluye boquillas de porción de aire primario/porción pobre para impulsar flujo de carbón de porción pobre en una sección superior de la cámara.

Una caldera tangencial mente caldeada de una única bola de fuego para la combustión de antracita

Referencia cruzada La presente solicitud es una solicitud de continuación de una solicitud internacional nº PCT/CN2012/073968 presentada el 13 de abril de 2012 que reivindica prioridad a la solicitud de patente china nº 201110358272.5 presentada el 14 de noviembre de 2011, ambas de las cuales se incorporan por este documento por referencia en sus totalidades, incluyendo cualquier apéndice o anexo de las mismas, para todos los fines.

Campo técnico La presente divulgación está relacionada con un sistema de combustión de carbón pulverizado. Específicamente, la presente divulgación está relacionada con un hogar tangencialmente caldeado de una única bola de fuego para la combustión de antracita.

Antecedentes Actualmente, las reservas de carbón verificadas en China son aproximadamente 640 billones de toneladas, de entre las cuales la antracita de baja volatilidad representa aproximadamente el 14, 6% de la cantidad total. Aproximadamente el 3% de las centrales eléctricas en China usan antracita para generar electricidad, y esta cifra puede aumentar en el futuro. La antracita tiene los beneficios de poco volátil, bajo contenido de hidrógeno,

alta temperatura de ignición y lenta velocidad de propagación de la llama. Sin embargo, si no se quema correctamente, la antracita puede producir combustión inestable para una caldera que está operando bajo una carga baja. Por tanto, la antracita de bajo grado puede producir baja eficiencia de combustión o extinción para una caldera cuando opera bajo una carga alta.

Las calderas comúnmente usadas en China incluyen la caldera de llama en W, la caldera tangencialmente caldeada y la caldera caldeada con quemador de ciclón en paredes opuestas. La máxima capacidad de generación de potencia para la caldera de llama en W es aproximadamente 600 MW (mega-vatios) . La máxima capacidad de generación de potencia para la caldera tangencial mente caldeada o la caldera caldeada con quemador

de ciclón en paredes opuestas es aproximadamente 300 MW. Ninguna de estas calderas tangencialmente caldeadas o calderas caldeadas con quemador de ciclón convencionales puede alcanzar una capacidad que supere 600 MW.

Resumen Por consiguiente, diversos aspectos de la presente divulgación pueden proporcionar un hogar tangencial mente caldeado para la combustión de antracita. El hogar puede incluir 5 una caldera con una cámara que tiene cuatro esquinas. Pueden configurarse cuatro grupos de quemadores localizados en las cuatro esquinas para impulsar flujo de carbón pulverizado en la cámara durante la combustión, con el fin de formar una única bola de fuego sustancialmente en el centro de la cámara. Cada grupo de quemadores puede contener un primer quemador que incluye boquillas de aire primario/porción rica para impulsar flujo de carbón de porción rica a una sección inferior de la cámara, y un segundo quemador que incluye boquillas de aire primario/porción pobre para impulsar el flujo de carbón de porción pobre a una sección superior de la cámara.

Breve descripción de los dibujos Para aclarar la presente divulgación, los dibujos adjuntos para las diversas realizaciones 15 se describen brevemente a continuación.

La Fig. 1 ilustra una vista en sección transversal horizontal de una realización a modo de ejemplo de una caldera ultra-supercrítica;

la Fig. 2 ilustra una vista en sección transversal vertical de una realización a modo de ejemplo de una caldera ultra-supercrítica;

la Fig. 3 ilustra una realización de un sistema de caldera tangencial mente caldeada de una única bola de fuego que tiene una caldera de antracita y un pulverizador correspondiente;

la Fig. 4 ilustra una vista en sección transversal horizontal de una caldera que puede distribuir flujos de carbón pulverizado de porción rica y porción pobre; y

la Fig. 5 ilustra una vista en sección transversal vertical de una caldera que puede distribuir flujos de carbón pulverizado de porción rica y porción pobre, todos según diversas realizaciones de la presente divulgación.

Descripción detallada Para aclarar la presente divulgación, la siguiente descripción y los dibujos adjuntos ilustran las realizaciones de una caldera tangencial mente caldeada de una única bola de fuego para la combustión de antracita. La caldera puede configurarse para cambiar la distribución del carbón pulverizado de porción rica y porción pobre en su cámara de combustión con el fin de alcanzar y mantener el requisito de salida de energía térmica de 5 la caldera. Específicamente, la caldera puede ajustar la concentración de carbón pulverizado en el flujo de carbón, permitiendo así que se alcance una sección inferior de la cámara de combustión que logra una mayor carga térmica qHr. Tal solución puede garantizar que la sección inferior de la cámara de combustión no sólo puede alcanzar la temperatura de combustión requerida para la combustión de la antracita, sino también garantizar la combustión oportuna y estable del flujo de carbón de antracita cuando la caldera está operando bajo una carga baja.

Los fabricantes de calderas de centrales eléctricas empezaron su diseño y fabricación de calderas de antracita desde los años 70. Con las capacidades de las calderas empezando a aproximarse a un intervalo entre 600 MW y 1300 MW, los parámetros 15 térmicos de estas calderas pueden ser totalmente diferentes en comparación con las calderas de grado 125 MW o grado 300 MW. Para estas calderas de alta capacidad, el parámetro de "carga térmica volumétrica" del hogar qv puede ser inferior, y el flujo de carbón pulverizado puede pasar más tiempo en la cámara de la caldera. Estas características de las calderas de alta capacidad pueden permitir que la antracita se 20 queme apropiadamente. Sin embargo, el parámetro de "carga térmica de la superficie de la pared lateral de la caldera" qHr, que puede usarse para medir la carga térmica sobre la superficie de la pared lateral interna de la caldera, también puede ser inferior. Aún cuando el parámetro de "carga térmica interseccional" q¡ puede seguir siendo alto, la velocidad de absorción térmica total para las paredes refrigeradas con agua de estas calderas de alta capacidad también puede ser alta. Esto puede producir la reducción de la temperatura de combustión en la cámara de la caldera, y afectar la combustión oportuna y estable de la antracita pulverizada.

Con el fin de aumentar la capacidad de salida de potencia de una caldera a un intervalo entre 800 MW y 1300 MW, el número de boquillas de carbón pulverizado que están 30 conectadas a un único pulverizador de carbón puede necesitar aumentarse de aproximadamente el 50% al 100%, ya que la potencia térmica que puede generarse por una única boquilla de carbón pulverizado es muy limitada. En comparación con una caldera de intervalo 300 MW-600 MW, que puede tener cuatro boquillas que están conectadas a un único pulverizador, el número de boquillas que están conectadas a un único pulverizador en una caldera de alta capacidad puede aumentarse a 6 u 8.

Para una caldera super-crítica que tiene una capacidad de salida de potencia de 1000 MW y está equipada con 4 a 6 pulverizadores de velocidad de molienda media o de entrada doble-salida doble, un único pulverizador puede asociarse a 8 boquillas. Por tanto, el número total de boquillas en una caldera super-crítica puede llegar a 48. Bajo una disposición de quemador tangencial mente caldeado de flujo directo, cada esquina de la cámara de la caldera puede equiparse con 12 de estas 48 boquillas. Si estas 12 boquillas están verticalmente distribuidas para 2 a 3 quemadores, entonces una distancia desde la boquilla superior del quemador superior hasta la boquilla inferior del quemador inferior puede ser muy alejada. Esto puede producir la reducción de la carga térmica de la superficie de la cada lateral de la caldera qHr Y la reducción de la temperatura de combustión en la cámara de la caldera, y puede afectar enormemente la combustión oportuna y estable de la antracita.

La Fig. 1 ilustra una vista en sección transversal horizontal de una realización a modo de ejemplo de una caldera ultra-supercrítica que puede tener una capacidad de salida de potencia de aproximadamente 1000 MW. En la Fig. 1, la caldera puede tener un cuerpo l' de caldera, y puede estar equipada con seis pulverizadores 3' (indicados A, B, e, D, E Y F en la Fig. 1) . La caldera puede tener una cámara 2', que está formada por cuatro paredes 9' refrigeradas con agua. Un grupo correspondiente de quemadores puede instalarse en cada esquina de la cámara 2'. Durante el funcionamiento, los flujos de aire...

1. Un hogar tangencial mente caldeado para la combustión de antracita que comprende:

una caldera (1) que tiene una cámara (2) rodeada por cuatro paredes refrigeradas con agua (9) , en la que las cuatro paredes refrigeradas con agua se cruzan entre sí para 5 formar cuatro esquinas en la cámara (2) ; Y

cuatro grupos de quemadores localizados en las cuatro esquinas de la cámara (2) respectivamente, para impulsar combustible de carbón pulverizado que va a ser impulsado de los grupos de quemadores para arder y formar una única bola de fuego sustancialmente en el centro de la cámara (2) ,

en el que cada uno de los cuatro grupos de quemadores contiene un primer quemador y un segundo quemador verticalmente localizados en una esquina correspondiente de las cuatro esquinas,

el primer quemador es un quemador de aire primario/porción rica localizado en una parte inferior de la cámara (2) que impulsa una primera concentración de combustible de carbón pulverizado para formar un área de combustión rica en la cámara (2) ,

el segundo quemador es un quemador de aire primario/porción pobre localizado en una parte superior de la cámara (2) que impulsa una segunda concentración de combustible de carbón pulverizado para formar un área de combustión pobre en la cámara (2) , y

la primera concentración es superior a la segunda concentración.

2. El hogar tangencial mente caldeado según la reivindicación 1, en el que el primer quemador incluye, en una dirección vertical, una o más boquillas de aire primario/porción rica (6) y un primer conjunto de boquillas de aire secundario (8) , y

las boquillas de aire primario/porción rica (6) están entrelazadas con el primer conjunto de boquillas de aire secundario (8) .

3. El hogar tangencial mente caldeado según la reivindicación 2, en el que el segundo quemador incluye, en la dirección vertical, una o más boquillas de aire primario/porción pobre (7) y un segundo conjunto de boquillas de aire secundario (8) , y

las boquillas de aire primario/porción pobre (7) están entrelazadas con el segundo conjunto de boquillas de aire secundario (8) .

4. El hogar tangencial mente caldeado según la reivindicación 1, en el que el primer quemador contiene siete boquillas de aire secundario (8) y seis boquillas de aire primario/porción rica (6) , y el segundo quemador contiene siete boquillas de aire 5 secundario (8) adicionales y seis boquillas de aire primario/porción pobre (7) .

5. El hogar tangencial mente caldeado según la reivindicación 1, que comprende además:

un pulverizador (3) acoplado a uno de los cuatro grupos de quemadores, en el que el pulverizador (3) está configurado para generar carbón pulverizado a partir de antracita, y contiene una o más salidas para conectar con uno o más distribuidores (4) por una o 10 más tuberías (5) ,

cada uno de los distribuidores (4) está configurado para separar el combustible de carbón pulverizado en una porción rica y una porción pobre,

la porción rica es transportada al primer quemador de uno de los cuatro grupos de quemadores,

la porción pobre es transportada al segundo quemador de uno de los cuatro grupos de quemadores,

la porción rica es impulsada por una boquilla de aire primario/porción rica (6) localizada en el primer quemador, y

la porción pobre es impulsada por una boquilla de aire primario/porción pobre (7) 20 localizada en el segundo quemador.

6. El hogar tangencial mente caldeado según la reivindicación 5, en el que el pulverizador (3) está conectado con cuatro de los distribuidores (4) que generan cuatro flujos de carbón de porción rica y cuatro flujos de carbón de porción pobre,

los cuatro flujos de carbón de porción rica son transportados a las cuatro boquillas de aire 25 primario/porción rica (6) correspondientes en los cuatro primeros quemadores de los cuatro grupos de quemadores,

los cuatro flujos de carbón de porción pobre son transportados a las cuatro boquillas de aire primario/porción pobre (7) correspondientes en los cuatro segundos quemadores de los cuatro grupos de quemadores,

las cuatro boquillas de aire primario/porción rica (6) están localizadas sobre un primer plano liso horizontal, y

las cuatro boquillas de aire primario/porción pobre (7) están localizadas sobre un segundo plano liso horizontal.

7. El hogar tangencial mente caldeado según la reivindicación 6, en el que el flujo de carbón de porción rica contiene aproximadamente el 80% del carbón pulverizado generado por el pulverizador (3) y aproximadamente el 50% de aire primario,

el flujo de carbón de porción pobre contiene aproximadamente el 20% del carbón pulverizado generado por el pulverizador (3) y aproximadamente el 50% del aire primario, y

cada una de las boquillas de aire primario/porción rica (6) y las boquillas de aire primario/porción pobre (7) están configuradas con flujo de aire perimetral, y las boquillas de aire secundario están configuradas para proporcionar un flujo de aire compensado.

8. El hogar tangencial mente caldeado según la reivindicación 7, en el que una primera distancia en una dirección vertical entre una boquilla de aire primario/porción pobre (7) específica localizada en la parte superior de una de las esquinas y una boquilla de aire primario/porción rica (6) específica localizada en la parte inferior de una de las esquinas se ajusta basándose en una segunda distancia entre el primer quemador y el segundo quemador en una de las esquinas.

(lOl)

3'

Pulverizador

Caldera

Fig.l

Pared enfriada g'con agua F1-2 Fl-1

E1-2

E1-1

Pulverizador

Fig.2

Cámara F3-2 f3-1

E3-2 E:3-1

D3-2 D3-1

[3-1 [3-1

63. .

83. 1

A3-2 A3-1

Cuerpo de la caldera l'

Grupo de quemadores

Caldera (10) •...

'.'.'.

Fig.3

(402)

~

Pulverizador

Fig.4

de caldera Grupo de quemadores

(501) (502)

Fig. 5