Caldera de lecho fluidizado circulante.

Caldera de lecho fluidizado circulante (10), que comprende un horno (12) destinado a la combustión decombustible carbonoso y por lo menos un canal de salida (14) conectado a la parte superior del horno para eliminargases de combustión y partículas sólidas generadas en la combustión del combustible a partir del horno,

estandocada canal de salida provisto de un separador de partículas (16) fijado a un canal de gas de combustión (18) paratransferir el gas de combustión limpio de partículas sólidas fuera de la caldera, y un conducto de retorno (20) paratransferir las partículas sólidas separadas a la parte inferior del horno, estando dicho conducto de retorno (20)provisto de una junta hermética a los gases (22), una cámara de intercambio de calor (24), un canal de subida (34) yun conducto de desbordamiento (44), en el que las partículas sólidas que salen de la junta hermética a los gasesson guiadas hacia la parte superior de la cámara de intercambio de calor (24) y desde la parte inferior de la cámarade intercambio de calor a través del canal de subida (34) hacia el horno o directamente desde la parte superior de lacámara de intercambio de calor a través del conducto de desbordamiento (44) hacia el horno,caracterizada porque por lo menos una tubería de bajada (42) está dispuesta en conexión con el canal de subida(34), estando la tubería de bajada conectada en su parte superior mediante una conexión de flujo con la partesuperior del canal de subida (34) y en su parte inferior, mediante una conexión de flujo con la parte inferior del horno(12) y el conducto de desbordamiento (44) se encuentra en conexión de flujo directo con la parte superior de latubería de bajada.

Caldera de lecho fluidizado circulante.

La presente invención se refiere a una caldera de lecho fluidizado circulante según la parte introductoria de la reivindicación independiente. La presente invención se refiere, por lo tanto, a una caldera de lecho fluidizado circulante, que comprende un horno destinado a la combustión de combustible carbonoso, por lo menos un canal de salida conectado a la parte superior del horno para eliminar gases de combustión y generar partículas sólidas en la combustión del combustible del horno, presentando cada canal de salida un separador de partículas conectado con un canal de gas de combustión para transferir el gas de combustión sin partículas sólidas fuera de la caldera, y un conducto de retorno para transferir las partículas sólidas separadas a la parte inferior del horno, presentando dicho conducto de retorno una junta hermética a los gases, una cámara de intercambio de calor, un canal de subida y un conducto de desbordamiento, en el que las partículas sólidas que salen de la junta hermética a los gases se guían hacia la parte superior de la cámara de intercambio de calor y desde la parte inferior de la cámara de intercambio de calor a través del canal de subida hacia el horno o directamente desde la parte superior de la cámara de intercambio de calor a través del conducto de desbordamiento hacia el horno.

La caldera de lecho fluidizado circulante de la presente invención puede ser preferentemente una gran caldera de circulación natural o una caldera de paso único, por ejemplo, para la generación de energía o la producción de vapor industrial. A medida que aumenta el tamaño de la caldera, la relación entre el área de superficie de la pared y el volumen del horno se vuelve generalmente desventajosa, ya que puede provocar problemas, por ejemplo, en el control de la caldera, en la disposición de los diferentes dispositivos y conductos relacionados con el horno, así como en la alimentación y mezcla de materiales distintos. La presente invención se refiere en particular a solucionar los problemas relacionados con las grandes calderas de lecho fluidizado circulante.

La patente US no 7.240.639 da a conocer una caldera de lecho fluidizado circulante, en la que las partículas sólidas calientes separadas mediante un separador de sólidos se guían desde la junta hermética a los gases del conducto de retorno hasta la parte superior de la cámara de intercambio de calor integrada con la parte inferior del horno y además tanto desde la parte inferior de la cámara de intercambio de calor hacia el horno a través de un conducto de subida como directamente desde la parte superior de la cámara de intercambio de calor hacia el horno mediante un conducto de desbordamiento independiente. La cámara de intercambio de calor es una cámara fluidizada, lo que significa que existen unos medios dispuestos en la parte inferior de la cámara, en particular boquillas y tuberías de entrada de gases fluidizantes, mediante los que se puede fluidizar el lecho de partículas sólidas que se está formando en la cámara.

La eficiencia de intercambio de calor de una cámara fluidizada de intercambio de calor se puede ajustar en cierta medida cambiando la velocidad fluidizante, es decir, la velocidad del flujo del gas fluidizante introducido a la cámara. Sin embargo, un canal de desbordamiento proporciona otro modo muy eficiente de ajuste de la eficiencia de intercambio de calor cambiando la proporción de partículas sólidas retiradas de la cámara de intercambio de calor como desbordamiento.

El problema de la disposición descrita en la patente US no 7.240.639 es que los conductos de retorno para las partículas enfriadas y no enfriadas, así como los canales de alimentación de combustible independientes provocan que la disposición sea complicada y consuma espacio a causa de las paredes de la parte inferior del horno. Según una forma de realización preferida descrita en la patente US no 7.240.639, existen dos canales de subida independientes conectados a la cámara de intercambio de calor, lo que mejora la distribución homogénea de las partículas sólidas enfriadas y, por lo tanto, permite una combustión eficiente de los combustibles con un nivel de emisiones bajo.

La patente de US no 5.682.828 da a conocer la denominada junta dividida hermética a los gases que se forma en el conducto de retorno del separador de partículas, conectándose en la junta hermética a los gases el conducto de retorno vertical del separador de partículas con un extremo de un conducto horizontal fluidizado corto, conectándose el otro extremo del conducto a la parte inferior de un ramal ascendente. El ramal ascendente es un canal fluidizado, por lo menos sustancialmente vertical, en el que las partículas sólidas se transfieren desde la parte inferior del canal a la parte superior del mismo mediante un flujo suficientemente intenso gas fluidizante. Según la patente US no 5.682.828 se conecta un conducto transversal con la parte superior del canal de subida, con un canal de bajada inclinado que se dirige desde ambos extremos del mismo directamente hacia el horno. El problema con la solución que se da a conocer en la patente es que las partículas sólidas a regresar pueden, por ejemplo, debido a la obstrucción parcial, desviarse para volver asimétricamente de tal modo que el flujo másico de una rama sea superior al de la otra rama.

La patente US no 6.923.128 da a conocer una junta hermética a los gases dividida, que es similar a la de la patente US no 5.682.828, con la diferencia que la tubería de conexión a la parte superior del canal de subida se dobla en su parte media y las ramas de la misma se dirigen hacia abajo inclinadas e inclinadas hacia el horno. Además, el extremo superior de la parte vertical que se conecta a las ramas está conectado a un conducto de entrada vertical para el combustible. Un problema común de las disposiciones de conducto de retorno integradas con las juntas

herméticas a los gases es que no se puede disponer una cámara de intercambio de calor que comprenda un conducto de desbordamiento en la conexión con la misma.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar una caldera de lecho fluidizado circulante, en la que se minimicen los problemas descritos anteriormente de la técnica anterior.

Un objetivo especial de la presente invención es proporcionar una caldera de lecho fluidizado circulante compacta y eficiente, que presente una cámara de intercambiador térmico dispuesta en el conducto de retorno de un separador de partículas, cuya eficiencia de intercambio de calor se pueda ajustar y desde la que se distribuyan uniformemente las partículas sólidas en toda la zona del horno en todas las condiciones.

Para resolver los problemas mencionados anteriormente de la técnica anterior, se proporciona una caldera de lecho fluidizado, cuyos rasgos característicos se describen en la parte caracterizadora de la reivindicación independiente. De este modo, un rasgo característico de una caldera de lecho fluidizado circulante según la presente invención es que existe por lo menos una tubería de bajada dispuesta en conexión con el canal de subida, conectándose la tubería de bajada en su parte superior mediante una conexión de flujo con la parte superior del canal de subida y en su parte inferior mediante una conexión de flujo con la parte inferior del horno y el conducto de desbordamiento se encuentra en conexión de flujo directo con la parte superior de la tubería de bajada.

La tubería de bajada se refiere a una tubería o canal sustancialmente vertical o aproximadamente vertical, a través de cuya parte inferior circula directamente el material hacia la parte inferior del horno. La tubería de bajada se dimensiona preferentemente de tal modo que, en su funcionamiento normal, únicamente en el extremo de la tubería de bajada que se conecta con el horno existe una columna corta de material circulante y desde la mayor parte del canal el material cae rápidamente a través del mismo, por lo que el canal se encuentra sustancialmente vacío.

El conducto de desbordamiento se refiere a un canal corto de abertura o a otra conexión directa desde la parte superior de la cámara de intercambio de calor hasta la parte superior de la tubería de bajada. El conducto de desbordamiento se dispone para unirse con la parte superior de la cámara de intercambio de calor de tal modo que cuando la superficie del lecho fluidizado del intercambiador térmico es suficientemente baja, las partículas sólidas que regresan desde el separador de partículas no pasan a través del conducto de desbordamiento hacia la tubería de bajada, sino que descienden a través del canal de intercambio de calor, a través de una abertura o conducto de la parte... [Seguir leyendo]

1. Caldera de lecho fluidizado circulante (10) , que comprende un horno (12) destinado a la combustión de combustible carbonoso y por lo menos un canal de salida (14) conectado a la parte superior del horno para eliminar gases de combustión y partículas sólidas generadas en la combustión del combustible a partir del horno, estando cada canal de salida provisto de un separador de partículas (16) fijado a un canal de gas de combustión (18) para transferir el gas de combustión limpio de partículas sólidas fuera de la caldera, y un conducto de retorno (20) para transferir las partículas sólidas separadas a la parte inferior del horno, estando dicho conducto de retorno (20) provisto de una junta hermética a los gases (22) , una cámara de intercambio de calor (24) , un canal de subida (34) y un conducto de desbordamiento (44) , en el que las partículas sólidas que salen de la junta hermética a los gases son guiadas hacia la parte superior de la cámara de intercambio de calor (24) y desde la parte inferior de la cámara de intercambio de calor a través del canal de subida (34) hacia el horno o directamente desde la parte superior de la cámara de intercambio de calor a través del conducto de desbordamiento (44) hacia el horno,

caracterizada porque por lo menos una tubería de bajada (42) está dispuesta en conexión con el canal de subida (34) , estando la tubería de bajada conectada en su parte superior mediante una conexión de flujo con la parte superior del canal de subida (34) y en su parte inferior, mediante una conexión de flujo con la parte inferior del horno (12) y el conducto de desbordamiento (44) se encuentra en conexión de flujo directo con la parte superior de la tubería de bajada.

2. Caldera de lecho fluidizado circulante según la reivindicación 1, caracterizada porque una tubería de bajada (42) está dispuesta en dos lados separados del canal de subida (34) , estando dichas tuberías de bajada provistas de un conducto de desbordamiento (44) , de tal modo que el canal de subida y las partes superiores de las tuberías de bajada se encuentren sucesivamente en la dirección de la pared más próxima (32') del horno (12) .

3. Caldera de lecho fluidizado circulante según la reivindicación 1, caracterizada porque dos lados opuestos de la cámara de intercambio de calor (24) están provistos de un canal de subida (34) , estando dichos canales de subida conectados con una tubería de bajada (42) y estando dichas tuberías de bajada conectadas con un conducto de desbordamiento (44') , de tal modo que la cámara de intercambio de calor, los canales de subida y las partes superiores de las tuberías de bajada se encuentren sucesivamente en la dirección de la pared más próxima (32') del horno (12) .

4. Caldera de lecho fluidizado circulante según la reivindicación 1, caracterizada porque un canal de subida (34) y una tubería de bajada (42) están dispuestos en conexión con dos paredes laterales de la cámara de intercambio de calor (24) , siendo dichas paredes laterales perpendiculares a la pared más próxima (32') del horno y estando dichas paredes laterales provistas de un conducto de desbordamiento (44) .

5. Caldera de lecho fluidizado circulante según la reivindicación 1, caracterizada porque la cámara de intercambio de calor (24) , el/los canal (es) de subida (34) , las partes superiores de las tuberías de bajada (42) y los conductos de desbordamiento (44) constituyen un elemento integral.

6. Caldera de lecho fluidizado circulante según la reivindicación 5, caracterizada porque la cámara de intercambio de calor (24) , el/los canal (es) de subida (34) , las partes superiores de las tuberías de bajada (42) y los conductos de desbordamiento (44) están principalmente realizados a modo de construcciones de tubos de agua.

7. Caldera de lecho fluidizado circulante según la reivindicación 1, caracterizada porque el conducto de desbordamiento (44) está conectado con la tubería de bajada (42) a un nivel superior al canal de subida (34) .

8. Caldera de lecho fluidizado circulante según la reivindicación 1, caracterizada porque el conducto de desbordamiento (42) está provisto de una entrada destinada al combustible (50) .

9. Caldera de lecho fluidizado circulante según la reivindicación 8, caracterizada porque la entrada destinada al combustible (50) está conectada con una parte no vertical (54) de la tubería de bajada (42) .

10. Caldera de lecho fluidizado circulante según la reivindicación 9, caracterizada porque la parte no vertical (54) forma una cubierta de la tubería de bajada.

11. Caldera de lecho fluidizado circulante según la reivindicación 9, caracterizada porque la parte no vertical (54) forma una parte inclinada debajo del punto más alto de la tubería de bajada.

12. Caldera de lecho fluidizado circulante según la reivindicación 8, caracterizada porque la entrada destinada al combustible (50) es una tubería de caída.

13. Caldera de lecho fluidizado circulante según la reivindicación 8, caracterizada porque la entrada destinada al combustible (50) está fijada a un transportador de distribución (56) que transfiere el combustible, siendo dicho transportador dirigido a lo largo de la cámara de intercambio de calor (24) directamente hacia el horno (12) .

14. Caldera de lecho fluidizado circulante según la reivindicación 13, caracterizada porque el transportador de distribución (56) está en conexión con un transportador común (58) que transfiere el combustible, estando dicho transportador común dispuesto de manera alineada con la pared más próxima (32') del horno (12) , detrás de la cámara de intercambio de calor (24) tal como se observa desde el horno.