BRPI0805349A2 - método para impedir corrosão em superfìcies de troca de calor de uma caldeira, e, dispositivo de suprimento para material adicional para alimentar material adicional que impede corrosão nos gases residuais de uma caldeira - Google Patents

Abstract

MéTODO PARA IMPEDIR CORROSãO EM SUPERFìCIES DE TROCA DE CALOR DE UMA CALDEIRA, E, DISPOSITIVO DE SUPRIMENTO PARA MATERIAL ADICIONAL PARA ALIMENTAR MATERIAL ADICIONAL QUE IMPEDE CORROSãO NOS GASES RESIDUAIS DE UMA CALDEIRA. São descritos um dispositivo de suprimento e um método para impedir corrosão em superficies de troca de calor de uma caldeira, especialmente em super aquecedores (2), em cujo método material adicional é alimentados nos gases residuais de uma caldeira por meio de pelo menos um dispositivo de suprimento (12a, 12b) de material adicional, cujo dispositivo compreende diversos bocais para alimentar o material adicional. O material adicional é alimentado por meio de um dispositivo de suprimento (12a, 12b), cujo dispositivo de suprimento (12a, 12b) é um feixe de revestimento resfriado que é oco por dentro.

Description

"MÉTODO PARA IMPEDIR CORROSÃO EM SUPERFÍCIES DE TROCA DE CALOR DE UMA CALDEIRA, E, DISPOSITIVO DE SUPRIMENTO PARA MATERIAL ADICIONAL PARA ALIMENTAR MATERIAL ADICIONAL QUE IMPEDE CORROSÃO NOS GASES RESIDUAIS DE UMA CALDEIRA"

Campo da Invenção

A invenção diz respeito a um método para impedir corrosão nas superfícies de troca de calor de uma caldeira de acordo com o preâmbulo de acordo com a reivindicação 1 anexa. A invenção também diz respeito a um dispositivo de suprimento para material adicional de acordo com o preâmbulo de acordo com a reivindicação 11 anexa. Fundamentos da Invenção

Muitos componentes são formados em caldeiras de vapor, cujos compostos são prejudiciais aos materiais das superfícies de troca de calor da caldeira e/ou quando entram no meio ambiente com gases residuais. Especialmente durante a queima de biocombustível, corrosão das superfícies de troca de calor da caldeira, especialmente corrosão dos tubos do super aquecedor, tem sido detectada. Além do mais, foi detectado que cinza criada em depósitos de combustão nas superfícies de troca de calor, que reduz a troca de calor.

Os biocombustíveis supramencionados incluem materiais botânicos por natureza, tais como cavacos de madeira, casca de árvore, agrobiomassa, serragem, licor negro e similares. Combustíveis refundidos, por exemplo, refugo doméstico classificado, resíduo industrial e resíduos de negócios, e madeira de demolição.

Esses combustíveis incluem quantidade significativas de cloro. Juntamente com sódio e potássio liberado do combustível eles formam cloretos alcalinos em gases residuais, que são condensados e depositados nas superfícies de troca de calor, especialmente nas superfícies do super aquecedor. A deposição e condensação ocorrem especialmente em lugares onde a temperatura das superfícies de troca de calor está abaixo de 650 °C. Quando a temperatura superficial de uma superfície de troca de calor está acima de 450 °C, os cloretos alcalinos causam corrosão por cloro.

Quando os gases residuais resfriam, os cloretos alcalinos evaporados formam pela nucleação uma quantidade significativa de partículas finas, cujo diâmetro é abaixo de 1 μm. Este tamanho de partículas é praticamente impossível de ser separado com precipitadores eletrostáticos convencionais, que são tipicamente usados na limpeza de gases residuais. Assim, eles vão diretamente para o ar externo, onde eles causam problemas. Partículas finas são conhecidas, por exemplo, por ser perigosas para a saúde.

Além do mais, notou-se que partículas finas formadas de cloretos alcalinos são carregadas com cinza formada na combustão de biocombustível em um catalisador DeNOX, que é geralmente usado na remoção de óxidos de nitrogênio dos gases residuais. Tem-se percebido que eles aceleram a desativação e envenenamento do catalisador. Detectou-se que partículas finas, inter alia, bloqueiam a estrutura de poros do catalisador.

A alimentação de diferentes materiais adicionais no forno foi introduzida a fim de eliminar problemas causados por cloretos. A patente FI 117631 (correspondente à publicação WO 2006/134227) revela o jateamento de composto contendo sulfato líquido na área do super aquecedor de uma caldeira a vapor, cujo composto se liga a cloretos alcalinos ou ácido sulfurico é alimentado nos gases residuais antes dos super aquecedores. Com os propósitos de alimentar um composto de sulfato, isto é, um material adicional, pelo menos um tubo tem que ser instalado entre as paredes laterais do forno, em cujos tubos aberturas foram arranjadas para alimentar o material adicional do tubo nos gases residuais.

E também de conhecimento diminuir as emissões de óxido de nitrogênio de diferentes tipos de caldeiras, alimentando nos seus fornos vários materiais adicionais, que diminui a quantidade de óxidos de nitrogênio formados na combustão nos gases residuais. Este tipo de solução é revelado, por exemplo, na patente U.S. 5.820.838, onde material adicional, tal como amônia ou uréia, que diminui os óxidos de nitrogênio, é j ateado no forno de uma caldeira de leito fluidizado de bolhas. Para jatear o material adicional, superfícies de painel de tubo resfriadas são instaladas no forno, que incluem canais de material adicional separados para o material adicional. Ojateamento de material adicional no forno ocorre através das aberturas arranjadas nas paredes dos canais de material adicional. As superfícies de painel de tubo são tanto assim chamadas painéis ômega quanto assim chamadas painéis tipo parede lateral, que são arranjados verticalmente na direção do fluxo de gás residual. Os painéis ômega são compostos de tubos empilhados uns por cima dos outros, onde a seção transversal é basicamente quadrada ou retangular. Os lados dos painéis são portanto planos. Os painéis ômega são anexados entre as paredes do forno opostas de maneira que eles estendam-se através do forno. Os painéis tipo parede lateral são formados de tubos de água ou vapor paralelos, que são anexados uns nos outros tanto por meio de aletas quanto de tubos de material adicional, de maneira que eles formem uma estrutura plana. Os painéis tipo parede lateral são anexados na parede e/ou teto do forno de forma que os tubos que formam o painel sejam basicamente paralelos à parede do forno.

O método e dispositivo de alimentação supradescritos de material adicional não fornecem uma solução de como o material adicional pode ser alimentado uniformemente em toda a área seccional transversal da caldeira no canal de gás residual e no exato ponto desejado e na área da correta temperatura na caldeira e/ou nos canais de gás residual. É importante estabelecer o ponto de alimentação do material adicional, de forma que o material adicional e os materiais prejudiciais formados no forno tenham tempo suficiente para reagir uns com os outros e formar produtos de reação que não são prejudiciais aos materiais da caldeira ou ao meio ambiente.

Além do mais, um problema com os painéis tipo parede lateral supradescritos é que eles são estruturalmente fracos. Especialmente sua estrutura lateral é fraca e eles perdem facilmente sua forma em condições do forno.

Sumário sa Invenção

Os propósitos da presente invenção são, portanto, prover um método e aparelho como esses para alimentar material adicional nos gases residuais de uma caldeira que evitam os problemas supramencionados e por meio dos quais o material adicional pode ser alimentado uniformemente em todo o plano de alimentação de material adicional.

Para atingir este propósito, o método de acordo com a invenção é basicamente caracterizado no que será apresentado na parte caracterizante de acordo com a reivindicação independente 1.

O dispositivo de suprimento de material adicional de acordo com a invenção, por sua vez, é basicamente caracterizado no que será apresentado na parte caracterizante de acordo com a reivindicação independente 11.

As outras reivindicações dependentes apresentarão algumas modalidades preferidas da invenção.

A invenção baseia-se na idéia de que, a fim de impedir corrosão, material adicional é alimentado nos gases residuais de uma caldeira por meio de pelo menos um dispositivo de suprimento de material adicional. O dispositivo de suprimento de material adicional é uma viga resfriada pela sua estrutura, que é fabricada anexando tubos convencionais usados na fabricação de uma superfície térmica uns nos outros com aletas de maneira que eles formem uma estrutura de revestimento. Um meio de troca de calor escoa nos tubos que formam uma viga, cujo meio resfria tanto a própria viga quanto os gases residuais quando eles escoam além de pelo menos três lados da viga. Os tubos são conectados na circulação do meio de troca de calor da caldeira, em cujo caso a viga é uma das superfícies de troca de calor da caldeira. A viga pode também ser conectada de maneira que ela forme sua própria circulação do meio submetido a troca de calor.

Pelo menos um dispositivo de suprimento, isto é, uma viga, é instalada na caldeira ou no canal de gás residual na direção de fluxo dos gases residuais antes das superfícies de troca de calor a ser protegidas da corrosão, tais como super aquecedores, entre as paredes opostas do forno ou do canal de gás residual. As extremidades da viga estendem-se para fora das paredes do forno ou do canal de gás residual, onde as extremidades da viga são fechadas com placas de extremidade, formando assim uma estrutura de revestimento fechada. O material adicional é alimentado dentro desta estrutura de revestimento, cuja alimentação de materiais adicionais nos gases residuais ocorre através de bocais ou aberturas arranjadas na viga.

De acordo com uma modalidade da invenção, o material adicional alimentado no forno é gasoso. Este tipo de material adicional é alimentado dentro da viga através de um duto formado em uma extremidade da viga. Assim, a viga é cheia com um material adicional gasoso, que é alimentado nos gases residuais por meio de bocais ou aberturas arranjados na viga.

De acordo com uma outra modalidade da invenção, o material adicional alimentado no forno é líquido. Tubos de alimentação são arranjados dentro da viga, cujos tubos são conectados nos bocais arranjados na viga, através de cujos bocais o material adicional é alimentado. O material adicional pode também ser material pulverizado de granulação fina, que é alimentado nos gases residuais por meio de tubos de alimentação. Na alimentação tanto do líquido quanto do material adicional pulverizado, ar carreador é usado, por meio de cujo ar o material adicional é alimentado. É também possível instalar linhas de alimentação dentro da viga para mais de um material adicional.

Diversas vigas são instaladas em paralelo no mesmo plano da caldeira ou do canal de gás residual, de forma que o efeito protetor do material adicional alimentado por elas cubra toda a área seccional transversal do forno ou do canal de gás residual o melhor possível. Por meio das vigas, é possível ajustar a temperatura dos gases antes que as superfícies de troca de calor sejam protegidas e, em virtude disto, o número de vigas a ser instalada depende da temperatura desejada. Entretanto, o número de vigas a ser ajustado é tal que os gases residuais possam escoar entre elas. A distância de vigas paralelas umas das outras é pelo menos aproximadamente 0,5 metro.

Quando as superfícies de troca de calor a ser protegidas ficam localizadas no forno da caldeira, as vigas podem ser colocadas de forma a se estenderem da parede frontal do forno até a parede traseira, ou de uma parede lateral até uma outra. E também possível colocar uma ou mais vigas dobradas em alguma parede de forma que ambas suas extremidades fiquem colocadas na mesma parede. A colocação das vigas depende do material adicional alimentado pelas vigas e do tempo de reação exigido por esse material com o material prejudicial nos gases residuais. Além do mais, a altura de colocação das vigas é afetada por qual é a temperatura desejada dos gases residuais quando eles atingem a superfície de troca de calor a ser protegida, por exemplo, os super aquecedores.

As vigas podem também ser instaladas em um canal de gás residual, então, elas são colocadas entre paredes opostas do canal de gás residual. Uma ou mais vigas dobradas podem também ser colocadas em alguma parede do canal de gás residual. O único pré-requisito é que as vigas sejam colocadas antes da superfície de troca de calor na direção de fluxo dos gases residuais.

Por meio da viga é possível alimentar vários materiais adicionais que, quando reagem com os materiais dos gases residuais, diminuem os compostos que são prejudiciais aos materiais das superfícies térmicas da caldeira ou ao meio ambiente. Quando se deseja diminuir a corrosão das superfícies térmicas do forno, o material adicional a ser alimentado é sulfato de ferro (III), Fe2(SO4)3 e/ou sulfato de alumínio (III), Al2(SO4)3. Esses compostos são decompostos pelo efeito da temperatura no óxido de ferro e alumínio e trióxido de enxofre, que reage com o alcalino dos cloretos alcalinos e forma sulfato alcalino, que é significativamente menos prejudicial do ponto de vista de corrosão. Em geral, sulfato de ferro ou sulfato de alumínio são alimentados nos gases residuais na forma líquida, como pequenas gotas em um nível tal que a temperatura dos gases residuais seja 650 - 1.000 °C, preferivelmente 750 - 950 °C.

Quando o objetivo é impedir corrosão por cloro, a temperatura superficial da viga ou vigas arranjadas em paralelos é ajustada por meio do meio de troca de calor que escoa nos tubos de uma maneira tal que a temperatura superficial dos tubos fique abaixo de aproximadamente 450 °C. Isto garante que as vigas não são um alvo da corrosão pelo cloro. Além do mais, o sulfato alimentado pelas vigas reage pelo menos parcialmente com os cloretos alcalinos carregados nos gases residuais. Em outras palavras, a quantidade de cloreto alcalino nos gases residuais pode ser reduzida já antes que eles atinjam a superfície de troca de calor a ser protegida de corrosão.

Adicionalmente, por causa da alimentação de sulfato e do ajuste de temperatura das vigas, materiais mais baratos do super aquecedor podem ser usados nos super aquecedores. Isto proporciona grandes economias de custo de material.

Quando o sulfato tiver que ser espalhado uniformemente nos gases residuais, toda a área do super aquecedor pode ser protegida do efeito prejudicial de cloretos alcalinos. Reações de sulfato com cloretos alcalinos também reduzem o número de partículas finas de cloreto alcalino que se deslocam ao longo dos gases residuais. O tamanho dos sulfatos alcalinos criados na reação entre cloretos e sulfatos alcalinos é um pouco maior que o dos cloretos alcalinos.

Por meio da invenção, é também possível diminuir as emissões de dióxido de carbono da caldeira.

Uma vantagem da invenção é que também por meio dela é possível garantir mistura suficiente do material adicional e gases residuais quentes, em virtude de os bocais ou aberturas de alimentação poderem ser facilmente colocados de forma que os jatos deles entrem profundamente no forno, cobrindo assim substancialmente toda a área seccional transversal do forno.

Uma outra vantagem da invenção é que, quando os bocais ou aberturas usados na alimentação de material adicional são integrados na viga, cria-se uma estrutura de alimentação simples e durável para material adicional. Assim, não é necessário instalar estruturas adicionais de grande espaço e complexas no forno, tais como tubos para alimentação do material adicional. Além do mais, o fato de que a viga é resfriada impede que o material adicional se decomponha nos seus tubos transferidores antes de ser alimentado nos gases residuais. O fato de que a viga é resfriada também oferece uma possibilidade de ajustar a temperatura na área do super aquecedor.

Além do mais, a estrutura da viga do caso supradescrito tem uma estrutura forte e mantém bem sua forma nas condições da caldeira. Descrição Resumida dos Desenhos

A seguir, a invenção será descrita com mais detalhes com referência aos desenhos anexos, em que:

A figura 1 mostra esquematicamente uma caldeira de leito fluidizado de bolhas em uma vista lateral, em cuja caldeira de leito fluidizado de bolhas foi arranjado pelo menos um dispositivo de suprimento de material adicional; A figura 2 mostra esquematicamente a seção transversal C-C do forno da caldeira da figura 1 em uma vista de topo;

A figura 3a mostra esquematicamente um dispositivo de suprimento de material adicional em uma vista lateral;

A figura 3 b mostra esquematicamente a seção transversal A-A do dispositivo de suprimento de material adicional mostrado na figura 3 a;

A figura 3c mostra um detalhe da figura 3b;

A figura 4a mostra esquematicamente um outro dispositivo de suprimento de material adicional em uma vista lateral;

A figura 4b mostra esquematicamente a seção transversal B-B do dispositivo de suprimento de material adicional mostrado na figura 4a;

A figura 4c mostra um detalhe da figura 4b;

A figura 4d mostra um bocal adequado para alimentar material adicional, visto do lado do forno;

A figura 5 mostra esquematicamente uma caldeira de leito fluidizado circulante em uma vista lateral, em cuja caldeira de leito fluidizado circulante foi arranjado pelo menos um dispositivo de suprimento de material adicional; e

A figura 6 mostra esquematicamente uma caldeira de recuperação em uma vista lateral, em cuja caldeira de recuperação foi arranjado pelo menos um dispositivo de suprimento de material adicional. Descrição Detalhada da Invenção

Nesta descrição e reivindicações, o termo material adicional refere-se a um material que forma produtos de reação na caldeira, cujos produtos impedem corrosão e cujo material pode ser composto tanto de um material quanto de uma mistura de diversos materiais ou reagentes. O material adicional pode ser material gasoso, líquido ou pulverizado. O termo superfície de troca de calor protegida refere-se a uma superfície de troca de calor dentro do forno ou canal de gás residual de uma caldeira, tal como um super aquecedor, uma superfície do evaporador ou uma superfície do economizador, que se deseja proteger de corrosão.

A figura 1 mostra uma caldeira 1, que, neste exemplo, é uma caldeira de leito fluidizado de bolhas, que compreende um forno 2. As paredes do forno são formadas de tubos resinados com água, que são anexados uns nos outros por meio de aletas. A parte inferior do forno compreende bocais 3 para alimentar ar fluidizante, isto é, ar primário, de uma caixa de ar 4 no forno. Pelo efeito do ar fluidizante o leito fluidizado 5 no forno é fluidizado, isto é, levado para movimento contínuo no forno 2. Combustível é alimentado no forno pelo dispositivo de suprimento de combustível 6, ar secundário dos bocais de ar secundário 7 e ar terciário dos bocais de ar terciário 9. O combustível que está sendo usado é biocombustível e/ou combustível refugado.

A parte superior do forno compreende super aquecedores 9, cuja tarefa é prover vapor superaquecido para uma turbina (não mostrada na figura). Conforme visto na figura, os tubos que formam a parede do forno são dobrados para dentro a partir da parede traseira 2b de maneira que seja formado um nariz 10 em direção à parede dianteira do forno. O propósito do nariz 10 é direcionar os gases residuais de uma maneira desejada para os super aquecedores 9.

Os gases residuais formados no forno são direcionados para frente por meio de um canal de gás residual 11 em conexão com o forno. Superfícies de troca de calor, isto é, economizadores, são colocados no canal de gás residual, cujos economizadores não estão mostrados na figura por questão de clareza.

Pelo menos um dispositivo de suprimento de material adicional fica arranjado na parte superior do forno 2, no fluxo de gás residual. Vantajosamente, existem diversos dispositivos de suprimento paralelos de material adicional na mesma altura no forno. A figura 1 mostra dois locais alternativos para o dispositivo de suprimento de material adicional. Os dispositivos de suprimento 12a e 12b de material adicional são colocados a uma distância das superfícies de troca de calor protegidas de corrosão, isto é, os super aquecedores 9, na direção de fluxo de gases residuais antes dos super aquecedores. Os dispositivos de suprimento 12a e 12b de material adicional são na modalidade da figura arranjados de forma a estenderem-se da parede dianteira 2a do forno até a parede traseira 2b do forno, mas, se desejado, eles podem também ser instalados de forma a se estenderem de uma parede lateral até uma outra. E substancial na colocação do dispositivo de suprimento de material adicional que eles fiquem colocados na altura correta antes dos super aquecedores. Se desejado, eles podem também ser colocados entre os bocais de ar terciário 8 e os super aquecedores. Além do mais, é importante que os dispositivos de suprimento de material adicional sejam colocados de forma que o material adicional tenha tempo suficiente para reagir com os materiais formados no processo de combustão.

Os dispositivos de suprimento 12b de material adicional são colocados na direção de fluxo dos gases residuais mais próximos dos super aquecedores 9 do que o dispositivo de suprimento 12a de material adicional. O dispositivo de suprimento 12b de material adicional é instalado de forma a estender-se do nariz 10 até a parede oposta do forno 2, em cujo caso o comprimento do vão das vigas do dispositivo de suprimento de material adicional pode ser reduzido e a estrutura reforçada.

A figura 2 mostra uma seção transversal C-C do forno em uma vista de topo, que mostra o local do dispositivo de suprimento de material adicional, isto é, as vigas 12a no forno 2. As vigas 12a são arranjadas em distâncias uniformes através do diâmetro do forno 2 de forma que o material adicional alimentado por eles espalhe-se uniformemente por toda a área seccional transversal do forno. Se desejado, as vigas podem também ser arranjadas de forma que o material adicional alimentado por elas cubra somente uma parte da área seccional transversal do forno. Bocais para alimentar material adicional nos gases residuais são arranjados nas vigas 12a.

Um jato de material adicional criado pelos bocais está mostrado esquematicamente pelas linhas 13. Naturalmente, o jato de material adicional se quebra imediatamente quando entra em contato com gases residuais e, em uma situação de uso real, o jato de material adicional não é direcionado completamente para a frente, conforme mostrado na figura. Com os propósitos do desenho, as figuras mostram somente uma fileira de bocais em cada lado da viga 12a horizontalmente. Os bocais podem ficar localizados tanto em uma fileira em relação ao comprimento da viga quanto eles podem ficar localizados em diversas fileiras. Os bocais podem também ficar localizados uns em relação aos outros na direção do comprimento da viga de forma que suas distâncias mútuas sejam uniformes, ou pode variar. Pode também haver diversas fileiras de bocais na direção longitudinal da viga, e eles podem também ficar localizados de forma que os bocais alimentem material adicional igualmente acima e abaixo das vigas. Assim, material adicional é alimentado no forno uniformemente em torno da viga. É também possível colocar os bocais de forma que eles alimentem o material adicional somente por cima e/ou por baixo da viga, na direção do fluxo de gás residual, ou contra ele. Substancial na colocação de bocais é que o efeito protetor do material adicional alimentado por eles cubra todo o fluxo de gás residual ao máximo possível. Com relação a isto, nota-se que o propósito da figura 2 é somente ilustrar o local das vigas 12a no forno 2 e, portanto, as dimensões da figura não correspondem a uma situação real.

A seguir, os dispositivos de suprimento 12a e 12b de material adicional são explicados com mais detalhes. Embora a descrição refira-se somente ao dispositivo de suprimento 12a de material adicional, a descrição também diz respeito ao dispositivo de suprimento 12b de material adicional, em virtude de eles serem idênticos nas suas partes substanciais. As figuras 3 a, 3 b e 3 c mostram um dispositivo de suprimento de material adicional, isto é, uma viga 12a, com mais detalhes. A viga 12a é composta de tubos 15 anexados uns nos outros por meio de aletas 14, dento de cujos tubos escoa um meio submetido a troca de calor, isto é, água, vapor ou uma mistura deles. Os tubos são anexados uns nos outros por meio de aletas de forma que seja formada uma estrutura de viga que é oca por dentro. Com o número de tubos usados na viga é possível afetar a temperatura de gases residuais, a rigidez e a uniformidade da estrutura do material adicional de alimentação. As vigas são colocadas nos gases residuais de forma que seus lados maiores assentem na direção do fluxo de gás residual. Os tubos 15 que formam a viga 12a são conectados nas suas extremidades nos coletores 16, que, por sua vez, são conectados em tubos de circulação de água 17, que são conectados na circulação do meio de troca de calor da caldeira. Assim, cria-se um dispositivo de suprimento resfriado de material adicional. A viga 12a pode também ter sua própria circulação de meio de troca de calor separada da caldeira.

A figura 3a mostra a viga 12a em uma vista lateral. A viga 12a estende-se para fora das paredes 2a e 2b do forno. Ambas extremidades da viga são fechadas com placas de extremidade 18 de maneira que seja formada uma estrutura de revestimento fechada. O material adicional é alimentado dentro da estrutura de revestimento por um tubo de alimentação 19 de material adicional, que fica arranjada para abrir uma placa de extremidade 18 da viga. O material adicional é alimentado no tubo de alimentação 19 por um recipiente de material adicional 20. Pela viga 12a, o material adicional é alimentado no forno por meio de um bocal 21. Na figura, estão mostrados sete bocais, mas seu número pode variar. Os bocais 21 são colocados nas placas de aletas 14 dos tubos, conforme pode-se ver pela figura 3b, mostrando a seção transversal da viga, e a figura 3 c, mostrando um detalhe da viga.

As figuras 3a-3c mostram uma modalidade da invenção, onde o material adicional alimentado nos gases residuais é gasoso. Assim, toda a viga é cheia com material adicional e escoa através dos bocais 21 arranjados na viga. Os bocais 21 podem também ser aberturas, tais como aquelas mostradas na modalidade das figuras 3a-3c. Além do mais, bocais especiais podem ser usados, tais como aqueles usados nas modalidades das figuras 4a- 4c.

As figuras 4a-4d mostram uma modalidade da invenção, onde o material adicional alimentado nos gases residuais é líquido. Por causa disto, o dispositivo de suprimento de material adicional é diferente, em relação às partes dentro da viga, do dispositivo de suprimento 12a de material adicional descrito com relação às figuras 3a-3c. Adicionalmente, o bocal 21 é diferente. Para as outras partes, o dispositivo de suprimento de material adicional corresponde ao mostrado nas figuras 3a-3c.

O material adicional líquido ou pulverizado é alimentado no forno por meio dos bocais 21 arranjados nas placas de aletas conectadas nos tubos formando a viga. Os bocais 21 são conectados no tubo de alimentação 19 de material adicional, que penetra em uma placa de extremidade 18 e estende-se dentro da viga até os bocais 21. Ar carreador e ar de desintegração são também alimentados nos bocais. O tubo de alimentação 19 de material adicional é conectado a um recipiente de material adicional, que não foi mostrado na figura por questão de clareza. Ar de desintegração é levado para um tubo de alimentação 22 para ar de desintegração através da placa de extremidade dentro da viga e adicionalmente direcionado para os bocais 21. O tubo de alimentação 19 de material adicional e o tubo de alimentação 22 para ar de desintegração são portanto transferidos dentro da viga 12a. Ar carreador é levado dentro da viga por meio de um tubo de alimentação 23, que fica arranjado para abrir a outra placa de extremidade 18 da viga. Toda a viga é cheia com ar carreador e ele escoa para o forno por meio dos bocais 21.

As figuras 4b e 4c mostram a seção transversal da viga 12a e um bocal 21. A figura 4d mostra o bocal 21 visto pelo lado do forno. O bocal 21 é um bocal em forma de anel que estende-se através da aleta 14. Visto pelo lado do forno, existe um duto de alimentação 19a de material adicional no meio do bocal, de onde o material adicional é alimentado no forno. O duto de alimentação 19a de material adicional é envolto por um duto de alimentação 22a para ar de desintegração. Mais externo fica um duto de ar carreador 23, que envolve o duto de alimentação 22a de ar de desintegração.

O duto de alimentação 19a de material adicional fica dentro da viga conectada a um tubo de alimentação 19 de material adicional e o duto de alimentação 22a de ar de desintegração é conectado a um tubo de alimentação 22 de ar de desintegração de forma que o duto de alimentação 22a de ar de desintegração envolva o duto de alimentação 19a de material adicional dentro da viga. Assim, o material adicional é alimentado no forno dentro de uma cortina formada pelo ar de desintegração. O propósito do ar de desintegração é desintegrar o jato de líquido em gotículas de um tamanho desejado. O propósito do ar carreador é carregar o material adicional o mais longe possível na viga 12a. Dos arredores do tubo de alimentação 22a de ar de desintegração, ar carreador é também alimentado no forno por meio de um duto de ar carreador 23. Ar carreador escoa para o duto de ar carreador a partir de dentro da viga.

Por questão de clareza, as figuras 4a-4c mostram somente um tubo de alimentação 19 de material adicional e um tubo de alimentação 22 de ar de desintegração, que, nesta modalidade, fornecem o material adicional e o ar de desintegração somente a uma fileira de bocais na direção longitudinal da viga. Na real situação de uso, existem diversas alternativas de alimentar material adicional e ar de desintegração. Por exemplo, é possível arranjar diversos tubos de alimentação 19 de material adicional e tubos de alimentação 22 de ar de desintegração dentro da viga, cujo material adicional e ar de desintegração em qualquer uma ou mais fileiras de bocais na direção longitudinal da viga ou um grupo de bocais na direção transversal. É também possível arranjar somente um tubo de alimentação de material adicional e um tubo de alimentação de ar de desintegração dentro da viga, que alimentam material adicional e ar carreador nos bocais 21.

O tamanho de gotícula do material adicional alimentado em uma forma líquida é importante do ponto de vista de reações, quando o objetivo é diminuir a corrosão por cloro na caldeira. Assim, o aditivo usado é ferro líquido ou sulfato de alumínio. O tamanho de gotícula do líquido sulfato deve ser pequeno. Partículas pequenas têm uma grande área de reação, que ajuda na reação com cloretos alcalinos, cujo tamanho de partícula é também pequeno.

O dispositivo de suprimento de material adicional pode também ser usado em uma caldeira de leito fluidizado circulante e uma caldeira de recuperação. A figura 5 mostra uma caldeira 1, que é uma caldeira de leito fluidizado circulante. A caldeira compreende um forno 2, canais de gás residual lie um ciclone 25. A separação de partículas do leito fluidizado arrastadas com os gases residuais ocorre no ciclone. As partículas do leito fluidizado separadas dos gases residuais são retornadas para o forno 2. Da parte inferior do forno, ar fluidizante é alimentado no forno. A taxa ou quantidade de ar fluidizante é ajustada de uma maneira tal que as partículas do leito fluidizado encham substancialmente todo o forno por seu efeito. Combustível é alimentado no forno, cujo combustível pode ser biocombustível, combustível refugado ou carvão do dispositivo de suprimento 6 para combustível e ar de combustão dos bocais de ar 7. Ar de combustão pode ser alimentado de diversos níveis. Além do mais, existem diversos super aquecedores 9, 9a e 9b na caldeira.

Nesta modalidade da invenção, um ou mais dispositivos de suprimento de material adicional, isto é, a viga 12, são colocados no canal de gás residual 11, em um fluxo de gás residual. A viga é colocada depois do ciclone 25 na direção de fluxo de gases residuais, antes das superfícies de troca de calor protegidas, isto é, super aquecedores 9. Vantajosamente, as vigas são colocadas no canal de gás residual diversas em paralelo, em distâncias regulares, de forma que seus lados maiores fiquem dispostos na direção de fluxo de gases residuais. O comprimento das vigas estende-se através do canal de gás residual 11. O local das vigas no canal de gás residual é selecionado de forma que a distância entre as vigas e as superfícies de troca de calor a ser protegida de corrosão, tais como super aquecedores, seja adequada de forma que a temperatura dos gases residuais, quando eles chegam nos super aquecedores, seja corrigida e que o material adicional tenha tempo suficiente para reagir com os materiais formados no processo de combustão.

A figura 6 mostra uma caldeira 1, que é uma caldeira de recuperação. Na caldeira de recuperação, o combustível que é usado no cozimento de produtos químicos criados na fabricação de polpa, bem como partes contendo líquido dissolvidas de madeira, isto é, licor negro. A caldeira compreende um forno 2, no qual licor negro é alimentado pelo dispositivo de suprimento de combustível 6 e ar de combustão dos bocais de ar 26, 7 e 8 colocados em diferentes alturas da caldeira. O produto fundido 27 é criado na base do forno a partir do licor em combustão, cujo produto fundido é direcionado para fora do forno para ser processado posteriormente. A parte superior do forno compreende super aquecedores 9 e os gases residuais são direcionados para fora do forno por meio de canais de gás residual.

Na parte superior do forno, no fluxo de gás residual, antes dos super aquecedores 9, são colocados os dispositivos de suprimento de material adicional, isto é, uma ou mais vigas 12a ou 12b. Elas são colocadas no forno substancialmente da mesma maneira da caldeira de leito fluidizado de bolhas mostrado na figura 1, que é o motivo pelo qual ele não está aqui descrito com mais detalhes. E substancial que a colocação do dispositivo de suprimento de material adicional que eles sejam colocados na altura correta antes das superfícies de troca de calor protegidas de corrosão, isto é, super aquecedores. Além do mais, é importante que o dispositivo de suprimento de material adicional seja colocado de forma que o material adicional tenha tempo suficiente para reagir com os materiais formados no processo de combustão.

O dispositivo de suprimento de material adicional pode também ser uma estrutura de revestimento formada de tubos dobrados, onde os coletores em ambas extremidades dos tubos são colocados na mesma parede do forno ou do canal de gás residual. O dispositivo de suprimento de material adicional forma assim uma projeção que estende-se da parede até o fluxo de gás residual. Pode haver um ou mais desses dispositivos de suprimento de material adicional na mesma parede.

A viga em questão de acordo com a invenção pode também ser utilizada na alimentação de outros materiais adicionais. Se quiser que as emissões de óxido de nitrogênio da sejam diminuídas, o material adicional a ser alimentado é um composto de amônio, tal como amônia ou uréia. O material adicional reage com os óxidos de nitrogênio nos gases residuais, em cujo caso o produto da reação é nitrogênio gasoso. A amônia ou uréia é alimentada no forno a um nível tal onde a temperatura é acima de aproximadamente 700 °C, vantajosamente aproximadamente 800 - 950 °C.

Além do mais, da viga é também possível alimentar ar no forno, em vez de material adicional, ou além dele.

A invenção não deve ser limitada às modalidades apresentadas aqui como exemplos, mas a invenção deve ser aplicada amplamente de acordo com o escopo da idéia inventiva definida nas reivindicações anexas.

Claims (24)

1. Método para impedir corrosão em superfícies de troca de calor de uma caldeira, em cujo método material adicional é alimentado nos gases residuais por meio de pelo menos um dispositivo de suprimento (12a, -12b) de material adicional arranjado nos gases residuais, cujo dispositivo compreende pelo menos um bocal (21) para alimentar material adicional nos gases residuais, caracterizado pelo fato de que material adicional é alimentado nos gases residuais por meio de um dispositivo de suprimento (12, 12b), cujo dispositivo de suprimento (12a, 12b) é uma viga de revestimento resfriada que é oca por dentro.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material adicional é alimentado nos gases residuais por meio de um dispositivo de suprimento (12a, 12b), cujo dispositivo de suprimento é formado de tubos (15) anexados uns nos outros por meio de aletas (14).

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material adicional é alimentado nos gases residuais nas suas direções de fluxo antes das superfícies de troca de calor a serem protegidas de corrosão.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o material adicional é alimentado nos gases residuais na área de temperatura de 650 - 1.000 °C, preferivelmente 750 - 950 °C.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material adicional é sulfato de ferro (III), Fe2(SO4)3 e/ou sulfato de alumínio (III), Al2(SO4)3.

6. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o material adicional é um material adicional líquido, pulverizado ou gasoso.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material adicional é alimentado nos gases residuais por meio de bocais (21), que são arranjados em pelo menos uma fileira em relação ao comprimento do dispositivo de suprimento (12a, 12b).

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material adicional é alimentado nos gases residuais em um forno (2), uma caldeira ou a um canal de gás residual (11).

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o material adicional é alimentado nos gases residuais substancialmente por toda a área seccional transversal do forno (2) ou do canal de gás residual (11).

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a caldeira (1) é uma das seguintes: uma caldeira de leito fluidizado de bolhas, uma caldeira de leito fluidizado circulante ou uma caldeira de recuperação.

11. Dispositivo de suprimento para material adicional para alimentar material adicional que impede corrosão nos gases residuais de uma caldeira (1), cujo dispositivo de suprimento (12a, 12b) compreende pelo menos um bocal (21) para alimentar material adicional, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de suprimento (12a, 12b) é formado de tubos (15), nos quais é arranjada uma circulação de meio de troca de calor, cujos tubos (15) são anexados uns nos outros de maneira que seja formada uma viga de revestimento que é oca por dentro, em cuja viga estão arranjados diversos bocais (21).

12. Dispositivo de suprimento de acordo com a reivindicação -11, caracterizado pelo fato de que os tubos (15) são anexados uns nos outros por meio de aletas (14).

13. Dispositivo de suprimento de acordo com a reivindicação -11, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de suprimento (12a, 12b) para material adicional é fechado em ambas as extremidades.

14. Dispositivo de suprimento de acordo com a reivindicação -11, caracterizado pelo fato de que os bocais (21) são arranjados em pelo menos uma fileira em relação ao comprimento do dispositivo de suprimento (12a, 12b).

15. Dispositivo de suprimento de acordo com a reivindicação -11, caracterizado pelo fato de que os bocais (21) são aberturas formadas no dispositivo de suprimento (12a, 12b).

16. Dispositivo de suprimento de acordo com a reivindicação -11, caracterizado pelo fato de que os bocais (21) compreendem um duto de alimentação (19a) de material adicional, que é envolto por um duto de alimentação (22a) para ar de desintegração e um duto de ar carreador (23), que envolve o duto de alimentação (22a) para ar de desintegração.

17. Dispositivo de suprimento de acordo com a reivindicação -16, caracterizado pelo fato de que o duto de alimentação (19a) para material adicional é conectado a um tubo de alimentação (19) para material adicional, e o duto de alimentação (22a) para ar de desintegração é conectado a um tubo de alimentação (22) para ar de desintegração, cujo tubo de alimentação (19) de material adicional e tubo de alimentação (22) para ar de desintegração ficam arranjados para deslocar dentro do dispositivo de suprimento (12a, -12b).

18. Dispositivo de suprimento de acordo com a reivindicação -11, caracterizado pelo fato de que o comprimento do dispositivo de suprimento (12a, 12b) é selecionado de forma que ele estenda-se entre as paredes opostas do forno (2).

19. Dispositivo de suprimento de acordo com a reivindicação -11, caracterizado pelo fato de que o comprimento do dispositivo de suprimento (12a, 12b) é selecionado de forma que ele estenda-se entre as paredes opostas do canal de gás residual (11).

20. Dispositivo de suprimento de acordo com a reivindicação -18 ou 19, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de suprimento (12a, -12b) fica arranjado nos gases residuais na direção de fluxo dos gases residuais antes das superfícies de troca de calor a ser protegidas de corrosão.

21. Dispositivo de suprimento de acordo com a reivindicação -20, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de suprimento (12a, 12b) fica arranjado nos gases residuais para a área de temperatura de 650 - 1.000 °C, preferivelmente 750-950 °C.

22. Dispositivo de suprimento de acordo com a reivindicação -11, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de suprimento (12a, 12b) é arranjado para alimentar nos gases residuais material adicional que é sulfato de ferro (III), Fe2(SO4)3, e/ou sulfato de alumínio (III), Al2(SO4)3.

23. Dispositivo de suprimento de acordo com a reivindicação -22, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de suprimento (12a, 12b) fica arranjado para alimentar nos gases residuais material adicional que é líquido, pulverizado ou gasoso.

24. Dispositivo de suprimento de acordo com a reivindicação -11, caracterizado pelo fato de que a caldeira (1) é uma das seguintes: uma caldeira de leito fluidizado de bolhas, uma caldeira de leito fluidizado circulante ou uma caldeira de recuperação.