BRPI0822013B1 - circulating heating boiler structure - Google Patents
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Abstract
estrutura de caldeira de aquecimento circulante uma estrutura de caldeira capaz de eficientemente reduzir ou impedir a corrosão e escoriamento nas paredes da fornalha em uma fornalha é fornecida. uma estrutura de caldeira de aquecimento circulante (10), compreendendo: uma fornalha (11) tendo uma seção transversal retangular; porções de queimador (ba), onde uma pluralidade de queimadores (12) são dispostos nas paredes da fornalha (11a) e estão dispostos de modo que o combustível e o ar de combustão fornecidos a fornalha (11) pelos queimadores (12) sejam queimados de modo a formar um fluxo em redemoinhos; porções de fornecimento de ar adicionais (aa), onde bocais de fornecimento de ar adicionais (13) são dispostos acima das porções de queimador (ba) para fornecer ar de combustão a fornalha (11); partes de fornecimento de ar (20) que estão dispostas perto das porções afetadas pela chama das paredes da fornalha (11a), onde as chamas formadas pelo respectivo queimador (12) em aproximação ou contato de operação, e que estão dispostas para formar regiões tendo uma concentração de ar maior que as suas periferias; e unidades de inserção de bico de retirada de escória (30) entre as porções de queimador (ba) e as porções de fornecimento de aradicionai (aa) para remover a escória depositada nas paredes da fornalha (11a) com vapor ejetado dos bicos de retirada de escória (31) que estão inseridos na fornalha(11), em que as partes de fornecimento de ar (20) estão dispostas em torno dos bicos de retirada de escória (31) nas unidades de inserção de bico de retirada de escória (30).circulating heating boiler structure a boiler structure capable of efficiently reducing or preventing corrosion and scoring on the furnace walls in a furnace is provided. a circulating heating boiler structure (10), comprising: a furnace (11) having a rectangular cross section; burner portions (ba), where a plurality of burners (12) are arranged on the walls of the furnace (11a) and are arranged so that the fuel and combustion air supplied to the furnace (11) by the burners (12) are burned so as to form a swirling flow; additional air supply portions (aa), where additional air supply nozzles (13) are arranged above the burner portions (ba) to supply combustion air to the furnace (11); air supply parts (20) which are arranged close to the flame-affected portions of the furnace walls (11a), where the flames formed by the respective burner (12) in approach or operating contact, and which are arranged to form regions having an air concentration greater than its peripheries; and slag removal nozzle insertion units (30) between the burner portions (ba) and the air supply portions (aa) to remove the slag deposited on the furnace walls (11a) with steam ejected from the removal nozzles slag (31) which are inserted in the furnace (11), where the air supply parts (20) are arranged around the slag removal nozzles (31) in the slag removal nozzle insertion units (30 ).
Description
“ESTRUTURA DE CALDEIRA DE AQUECIMENTO CIRCULANTE”“CURRENT HEATING BOILER STRUCTURE”
Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se a uma estrutura de caldeira compatível com carvão e vários combustíveis contendo enxofre.Technical Field [001] The present invention relates to a boiler structure compatible with coal and various fuels containing sulfur.
Fundamento da Técnica [002] Para reduzir emissões de NOx, algumas caldeiras recentes para uso com combustíveis tais como carvão e óleo são fornecidas com ar em estágio múltiplos para formar uma zona de redução de combustão onde a combustão age em uma atmosfera de redução entre um queimador principal e uma porção de fornecimento de ar adicional.Background to the Technique [002] To reduce NOx emissions, some recent boilers for use with fuels such as coal and oil are supplied with multiple stage air to form a combustion reduction zone where combustion acts in a reduction atmosphere between a main burner and an additional air supply portion.
[003] Na zona de redução de combustão, entretanto, superfícies da parede da fornalha são expostas a um ambiente corrosivo forte onde sulfeto de hidrogênio, o qual é um componente corrosivo, é produzido em grandes quantidades. Isto necessita de manutenção tal como revestimento por pulverização nas paredes da fornalha ou substituição regular dos painéis da parede da fornalha. Outra preocupação é deposição de escória, uma vez que a zona de redução de combustão é uma região com uma atmosfera de redução onde a carga térmica na fornalha é maior.[003] In the combustion reduction zone, however, furnace wall surfaces are exposed to a strong corrosive environment where hydrogen sulfide, which is a corrosive component, is produced in large quantities. This requires maintenance such as spray coating on the furnace walls or regular replacement of the furnace wall panels. Another concern is slag deposition, since the combustion reduction zone is a region with a reduction atmosphere where the thermal load in the furnace is greater.
[004] Para lidar com tais problemas, algumas técnicas conhecidas são destinadas a aumentar a concentração de oxigênio pelo fornecimento de ar em direção às superfícies da parede da fornalha. De acordo com uma técnica, por exemplo, queimadores são dispostos em quatro cantos em uma fornalha tendo uma seção transversal retangular para formar um fluxo em redemoinhos/turbilhão, com cada um dos queimadores formando um fluxo de ar que seja deslocado na direção de uma parede da fornalha (por exemplo, ver Documento de Patente 1).[004] To deal with such problems, some known techniques are aimed at increasing the oxygen concentration by supplying air towards the surfaces of the furnace wall. According to one technique, for example, burners are arranged in four corners in a furnace having a rectangular cross section to form a swirl / swirl flow, with each of the burners forming an air flow that is displaced towards a wall furnace (for example, see Patent Document 1).
[005] De acordo com uma técnica descrita para uma caldeira aquecida de carvão pulverizado tendo queimadores dispostos nos centros das paredes da fornalha para produzir uma chama de queima circulante, bicos são fornecidos para fornecer um[005] According to a technique described for a heated pulverized coal boiler having burners arranged in the center of the furnace walls to produce a circulating burning flame, nozzles are provided to provide a
Petição 870190127121, de 02/12/2019, pág. 10/31Petition 870190127121, of 12/02/2019, p. 10/31
2/14 encobrimento de ar ou um encobrimento de gás de exaustão para desviar as chamas, desse modo impedindo escoriamento ao redor dos queimadores (por exemplo, ver Documento de Patente 2).2/14 air masking or an exhaust gas masking to deflect flames, thereby preventing scoring around the burners (for example, see Patent Document 2).
[006] Documento de Patente 1: a Publicação da Patente U.S. No. 6.237.513.[006] Patent Document 1: U.S. Patent Publication No. 6,237,513.
[007] Documento de Patente 2: Pedido de Patente Japonês não examinado, Publicação No. HEI-7-119923.[007] Patent Document 2: Unexamined Japanese Patent Application, Publication No. HEI-7-119923.
Sumário da Invenção [008] A técnica convencional do Documento de Patente 1 acima, entretanto, não pode efetivamente aumentar a concentração de oxigênio porque o oxigênio contido no ar é consumido antes do mesmo alcançar uma superfície da parede alvo. Além disso, a taxa de fluxo na qual o ar é injetado deve ser aumentada para aumentar a concentração de oxigênio. Isto é indesejável porque a mesma leva ao aumento do pó auxiliar, incluindo aquele de um compressor.Summary of the Invention [008] The conventional technique of Patent Document 1 above, however, cannot effectively increase the oxygen concentration because the oxygen contained in the air is consumed before it reaches a surface of the target wall. In addition, the flow rate at which air is injected must be increased to increase the oxygen concentration. This is undesirable because it leads to an increase in auxiliary dust, including that of a compressor.
[009] A técnica convencional do Documento de Patente 2, um encobrimento de ar ou um encobrimento de gás de exaustão deve ser fornecido a uma taxa de fluxo alta o suficiente para desviar as chamas. Isto é similarmente indesejável porque o mesmo leva ao aumento do pó auxiliar, incluindo aquele de um compressor.[009] The conventional technique of Patent Document 2, an air cover or an exhaust gas cover must be provided at a flow rate high enough to deflect the flames. This is similarly undesirable because it leads to an increase in auxiliary dust, including that of a compressor.
[0010] De encontro a tal contexto, eficiente redução ou prevenção de corrosão e escoriamento nas paredes da fornalha em uma fornalha é exigida de uma estrutura de caldeira de aquecimento circulante que é compatível com carvão e vários combustíveis contendo enxofre e que é configurada de modo que o combustível e o ar de combustão fornecido na fornalha dos queimadores disposta a uma pluralidade de posições nas paredes da fornalha formando uma seção transversal retangular são queimados de modo a formar um fluxo em redemoinhos.[0010] Against such a background, efficient reduction or prevention of corrosion and scoring on the furnace walls in a furnace is required from a circulating heating boiler structure that is compatible with coal and various sulfur-containing fuels and that is configured in a way that the fuel and combustion air supplied in the furnace of the burners arranged in a plurality of positions on the walls of the furnace forming a rectangular cross section are burned so as to form a swirling flow.
[0011] Um objeto da presente invenção, o qual foi feito à luz das circunstâncias acima, é para fornecer uma estrutura de caldeira capaz de eficientemente re[0011] An object of the present invention, which was made in the light of the above circumstances, is to provide a boiler structure capable of efficiently re
Petição 870190127121, de 02/12/2019, pág. 11/31Petition 870190127121, of 12/02/2019, p. 11/31
3/14 duzir ou prevenir corrosão e escoriamento nas paredes das fornalhas em uma fornalha.3/14 reduce or prevent corrosion and scoring on the furnace walls in a furnace.
[0012] Para resolver os problemas acima, a presente invenção emprega as seguintes soluções.[0012] To solve the above problems, the present invention employs the following solutions.
[0013] A estrutura de caldeira da presente invenção é uma estrutura de caldeira de aquecimento circulante configurada de modo que o combustível e o ar de combustão fornecido na fornalha dos queimadores disposta a uma pluralidade de posições nas paredes das fornalhas formando uma seção transversal retangular são queimados de modo a formar um fluxo em redemoinhos. Partes de fornecimento de ar são dispostas perto das porções afetadas pela chama das surpefícies da parede da fornalha, onde as chamas formadas pelo respectivo contato ou aproximação de queimadores, formam regiões tendo uma concentração de ar maior do que os contornos dos mesmos.[0013] The boiler structure of the present invention is a circulating heating boiler structure configured so that the fuel and combustion air supplied in the burner furnace arranged in a plurality of positions on the furnace walls forming a rectangular cross section burned to form a swirling stream. Air supply parts are arranged close to the portions affected by the flame on the furnace wall surfaces, where the flames formed by the respective contact or approach of burners, form regions having an air concentration greater than their contours.
[0014] Com esta estrutura de caldeira, na qual as partes de fornecimento de ar são dispostas perto das porções afetadas pela chama das surpefícies da parede da fornalha, onde as chamas formadas pelo respectivo contato ou aproximação de queimadores, formam as regiões tendo uma concentração de ar maior do que os contornos dos mesmos, as regiões tendo uma concentração de ar maior podem ser formadas pelo fornecimento da taxa de fluxo inferior do ar, a qual requer pó auxiliar inferior, às regiões onde há um interesse sobre corrosão ou escoriamento nas superfícies da parede da fornalha.[0014] With this boiler structure, in which the air supply parts are arranged close to the portions affected by the flame of the furnace wall surfer, where the flames formed by the respective contact or approach of burners, form the regions having a concentration greater air than the contours thereof, regions having a higher air concentration can be formed by providing the lower air flow rate, which requires lower auxiliary dust, to regions where there is an interest in corrosion or scoring on surfaces the furnace wall.
[0015] Na invenção acima, as regiões tendo uma concentração de ar maior são preferivelmente formadas de modo a cobrir uma zona de redução de combustão dentro da fornalha em uma direção vertical. Isto permite que as regiões tendo uma concentração de ar maior são formadas por fornecimento de ar a uma taxa de fluxo inferior nas regiões superiores e inferiores onde existe um interesse sobre corrosão ou escoriamento na fornalha.[0015] In the above invention, regions having a higher air concentration are preferably formed so as to cover a combustion reduction zone within the furnace in a vertical direction. This allows regions having a higher air concentration to be formed by supplying air at a lower flow rate in the upper and lower regions where there is an interest in corrosion or scoring in the furnace.
Petição 870190127121, de 02/12/2019, pág. 12/31Petition 870190127121, of 12/02/2019, p. 12/31
4/14 [0016] Na invenção acima, as partes de fornecimento de ar preferivelmente introduzem ar de queimador secundário de baixa pressão dos queimadores adjacentes através de rotas de desvio. Isto evita uma mudança significante na estrutura ou um aumento no número de componentes, assim simplificando a estrutura.4/14 [0016] In the above invention, the air supply parts preferably introduce air from the low pressure secondary burner of the adjacent burners via bypass routes. This avoids a significant change in the structure or an increase in the number of components, thus simplifying the structure.
[0017] Na invenção acima, as partes de fornecimento de ar são preferivelmente dispostas em torno dos bicos de retirada de escória. As partes de fornecimento de ar podem então formar as regiões tendo uma concentração de ar maior nas superfícies da parede da fornalha em regiões onde escoriamento tende a ocorrer e podem também esfriar os contornos das unidades de inserção do bico de retirada de escória, que são expostos a condições térmicas fortes.[0017] In the above invention, the air supply parts are preferably arranged around the slag removal nozzles. The air supply parts can then form regions having a higher concentration of air on the furnace wall surfaces in regions where scoring tends to occur and can also cool the contours of the slag removal nozzle insertion units, which are exposed to strong thermal conditions.
[0018] De acordo com a invenção descrita acima, na estutura de caldeira de aquecimento circulante configurada de modo que o combustível e o ar de combustão sejam queimados de modo a formar um fluxo em redemoinhos, as partes de fornecimento de ar fornecem ar a uma taxa de fluxo inferior a cercanias das porções afetadas por chama das paredes da fornalha, onde há um interesse sobre corrosão ou escoriamento, na fornalha para formar as regiões tendo uma concentração de ar maior do que os contornos dos mesmos. Esta estrutura de caldeira pode, portanto, manter uma alta concentração de oxigênio em e em torno das porções afetadas pela chama sem a necessidade para um pó auxiliar alto para aumentar a taxa de fluxo do ar fornecido.[0018] According to the invention described above, in the circulating heating boiler structure configured so that the fuel and combustion air are burned to form a swirling flow, the air supply parts supply air to a flow rate below the portions of the flame-affected portions of the furnace walls, where there is an interest in corrosion or scoring, in the furnace to form the regions having an air concentration greater than their contours. This boiler structure can therefore maintain a high concentration of oxygen in and around the portions affected by the flame without the need for a high auxiliary powder to increase the flow rate of the air supplied.
[0019] Conformemente, uma camada de ar tendo uma alta concentração de oxigênio é formada em e em torno das porções afetadas pela chama na fornalha, de modo que a atmosfera de redução seja parcialmente substituída por uma atmosfera oxidante. Como um resultado, corrosão e escoriamento podem eficientemente ser reduzidos ou impedidos. A invenção acima é particularmente eficaz na redução do escoriamento das caldeiras aquecidas com carvão e é particularmente eficaz no aperfeiçoamento da resistência da corrosão contra sulfeto de hidrogênio de caldeiras compatíPetição 870190127121, de 02/12/2019, pág. 13/31[0019] Accordingly, an air layer having a high concentration of oxygen is formed in and around the portions affected by the flame in the furnace, so that the reducing atmosphere is partially replaced by an oxidizing atmosphere. As a result, corrosion and scoring can be efficiently reduced or prevented. The above invention is particularly effective in reducing the shoring of coal-fired boilers and is particularly effective in improving the corrosion resistance against hydrogen sulfide of compatible boilers 870190127121, of 02/12/2019, p. 13/31
5/14 veis com vários combustíveis contendo enxofre.5/14 vehicles with various fuels containing sulfur.
[0020] Além disso, se o ar usado pelas partes de fornecimento de ar for ar de queimador secundário de baixa pressão introduzido a partir dos queimadores adjacentes através das rotas de desvio, uma mudança significante na estrutura de caldeira ou um aumento no número de componentes pode ser minimizado, assim simplificando a estrutura.[0020] Furthermore, if the air used by the air supply parts is low-pressure secondary burner air introduced from the adjacent burners via the bypass routes, a significant change in the boiler structure or an increase in the number of components can be minimized, thus simplifying the structure.
Breve Descrição dos Desenhos [0021] Fig. 1A é uma vista de seção horizontal de uma modalidade de uma estrutura de caldeira de acordo com a presente invenção, mostrando uma zona de redução de combustão em uma fornalha.Brief Description of the Drawings [0021] Fig. 1A is a horizontal sectional view of a modality of a boiler structure according to the present invention, showing a combustion reduction zone in a furnace.
[0022] Fig. 1B é uma vista em perspectiva da modalidade da estrutura de caldeira de acordo com a presente invenção, mostrando seu esboço esquemático.[0022] Fig. 1B is a perspective view of the modality of the boiler structure according to the present invention, showing its schematic sketch.
[0023] Fig. 2A é uma vista de seção da fornalha, mostrando uma estrutura exemplar de uma parte de fornecimento de ar disposta em uma unidade de inserção de bico de retirada de escória.[0023] Fig. 2A is a section view of the furnace, showing an exemplary structure of an air supply part arranged in a slag removal nozzle insertion unit.
[0024] Fig. 2B é um diagrama como visto da seta A da Fig. 2A, mostrando a estrutura exemplar de uma parte de fornecimento de ar disposta na unidade de inserção de bico de retirada de escória.[0024] Fig. 2B is a diagram as seen from arrow A of Fig. 2A, showing the exemplary structure of an air supply part disposed in the slag removal nozzle insertion unit.
[0025] Fig. 3A é uma vista de seção horizontal de uma primeira modificação da estrutura de caldeira de acordo com a presente invenção, mostrando uma zona de redução de combustão em uma fornalha.[0025] Fig. 3A is a horizontal section view of a first modification of the boiler structure according to the present invention, showing a combustion reduction zone in a furnace.
[0026] Fig. 3B é uma vista em perspectiva da primeira modificação da estrutura de caldeira de acordo com a presente invenção, mostrando seu esboço esquemático.[0026] Fig. 3B is a perspective view of the first modification of the boiler structure according to the present invention, showing its schematic sketch.
[0027] Fig. 4A é uma vista de seção horizontal de uma segunda modificação da estrutura de caldeira de acordo com a presente invenção, mostrando uma zona de redução de combustão em uma fornalha.[0027] Fig. 4A is a horizontal sectional view of a second modification of the boiler structure according to the present invention, showing a combustion reduction zone in a furnace.
Petição 870190127121, de 02/12/2019, pág. 14/31Petition 870190127121, of 12/02/2019, p. 14/31
6/14 [0028] Fig. 4B é uma vista em perspectiva da segunda modificação da estrutura de caldeira de acordo com a presente invenção, mostrando seu esboço esquemático.6/14 [0028] Fig. 4B is a perspective view of the second modification of the boiler structure according to the present invention, showing its schematic sketch.
[0029] Fig. 5 é uma vista seccional longitudinal esquemática de uma estrutura de caldeira que queima combustível com ar de combustão fornecido em múltiplos estágios.[0029] Fig. 5 is a schematic longitudinal sectional view of a boiler structure that burns fuel with combustion air supplied in multiple stages.
Explicação dos Sinais de Referência:Explanation of the Reference Signs:
- 10: caldeira- 10: boiler
- 11: fornalha- 11: furnace
- 11a: parede da fornalha- 11a: furnace wall
- 12: queimador- 12: burner
- 20: parte de fornecimento de ar (bico de fornecimento de ar)- 20: air supply part (air supply nozzle)
- 30: unidade de inserção de bico de retirada de escória- 30: slag removal nozzle insertion unit
Melhor Modo para Realizar a Invenção [0030] Uma modalidade de uma estrutura de caldeira de acordo com a presente invenção deverá agora ser descrita com referência aos desenhos.Best Mode for Carrying Out the Invention [0030] A modality of a boiler structure according to the present invention should now be described with reference to the drawings.
[0031] Referindo-se à Fig. 5, uma caldeira 10 queima combustível pelo fornecimento de ar de combustão na fornalha 11 em múltiplos estágios para reduzir emissões de NOx. Na fonte de múltiplos estágios deste caso, o ar de combustão é fornecido na fornalha 11 em dois estágios, que é, das porções de queimador Ba que são regiões onde uma pluralidade de queimadores 12 é disposta e porções de fornecimento de ar adicionais Aa que são regiões onde bicos de fornecimento de ar adicionais 13 são dispostos acima das porções de queimador Ba. Na caldeira 10, especificamente, como uma medida contra emissões de NOx, a combustão de dois estágios é realizada em uma zona de redução de combustão e uma zona completa de combustão inicialmente fornecendo cerca de 70% da quantidade necessária do ar de combustão das porções de queimador Ba antes de fornecer o resto, a saber, cerca de 30%, das porPetição 870190127121, de 02/12/2019, pág. 15/31[0031] Referring to Fig. 5, a boiler 10 burns fuel by supplying combustion air in the furnace 11 in multiple stages to reduce NOx emissions. In the multi-stage source in this case, the combustion air is supplied in the furnace 11 in two stages, that is, of the burner portions Ba which are regions where a plurality of burners 12 are arranged and additional air supply portions Aa which are regions where additional air supply nozzles 13 are arranged above the burner portions Ba. In boiler 10, specifically, as a measure against NOx emissions, the two-stage combustion is carried out in a combustion reduction zone and a complete combustion zone initially supplying about 70% of the required amount of combustion air from the portions of Ba burner before supplying the rest, namely, about 30% of porPetição 870190127121, of 12/02/2019, pg. 15/31
7/14 ções de fornecimento de ar adicionais Aa.7/14 additional air supply sections Aa.
[0032] Referindo-se à Fig. 1A, por exemplo, a caldeira 10 descrita acima é uma caldeira de combustão em redemoinhos em que a fornalha 11 tem uma seção transversal retangular. A caldeira de combustão em redemoinhos 10 é configurada de modo que o combustível e o ar de combustão fornecido da pluralidade de queimadores 12, os quais são dispostos nas paredes da fornalha 11a, na fornalha 11 é queimada de modo a formar uma chama em redemoinhos na fornalha 11.[0032] Referring to Fig. 1A, for example, the boiler 10 described above is a swirl combustion boiler in which the furnace 11 has a rectangular cross section. The swirl combustion boiler 10 is configured so that the fuel and combustion air supplied from the plurality of burners 12, which are arranged on the walls of the furnace 11a, in the furnace 11 is burned to form a swirling flame in the furnace 11.
[0033] Na estrutura exemplar da fornalha de canto 8 mostrada na Fig. 1A, os queimadores 12, os quais são dispostos em oito posições em uma seção transversal horizontal, fornecimento de combustível e ar de combustão de modo a formarem dois fluxos em redemoinhos adjacentes na fornalha 11.[0033] In the exemplary structure of the corner furnace 8 shown in Fig. 1A, the burners 12, which are arranged in eight positions in a horizontal cross section, supplying fuel and combustion air so as to form two flows in adjacent eddies in the furnace 11.
[0034] Nesta modalidade, a caldeira 10 inclui partes de fornecimento de ar 20 dispostas perto das porções afetadas pela chama das surpefícies da parede da fornalha (paredes da fornalha 11a), onde as chamas formadas pelo respectivo contato ou aproximação de queimadores 12, formam regiões tendo uma concentração de ar maior do que os contornos dos mesmos. Especificamente, na seção transversal horizontal da fornalha de canto 8 mostrada na Fig. 1A, uma parte de fornecimento de ar 20 é fornecida em uma posição apropriada em cada uma das paredes da fornalha 11a, que forma, por exemplo, um retângulo; que é, um total de quatro partes de fornecimento de ar 20 é fornecido.[0034] In this embodiment, the boiler 10 includes air supply parts 20 arranged close to the portions affected by the flame of the furnace wall surfer surfaces (furnace walls 11a), where the flames formed by the respective contact or approach of the burners 12, form regions having an air concentration greater than their contours. Specifically, in the horizontal cross section of the corner furnace 8 shown in Fig. 1A, an air supply part 20 is provided in an appropriate position on each of the walls of the furnace 11a, which forms, for example, a rectangle; that is, a total of four air supply parts 20 are supplied.
[0035] A formação das regiões tendo uma concentração de ar maior significa formação das regiões tendo uma concentração de oxigênio maior. Nessas regiões, portanto, a atmosfera de redução é substituída por uma atmosfera oxidante.[0035] The formation of regions having a higher concentration of air means formation of regions having a higher concentration of oxygen. In these regions, therefore, the reducing atmosphere is replaced by an oxidizing atmosphere.
[0036] Isto é, as partes de fornecimento de ar 20 são providas nas paredes da fornalha 11a na fornalha 11 para fornecer ar a uma taxa de fluxo inferior dos locais onde há um interesse sobre corrosão ou escoriamento, assim formando as regiões tendo uma concentração de ar maior do que os contornos dos mesmos substancial[0036] That is, the air supply parts 20 are provided on the walls of the furnace 11a in the furnace 11 to supply air at a lower flow rate from places where there is an interest in corrosion or scoring, thus forming regions having a concentration larger than the contours of the same substantial
Petição 870190127121, de 02/12/2019, pág. 16/31Petition 870190127121, of 12/02/2019, p. 16/31
8/14 mente ao longo das superfícies da parede. Em outras palavras, as regiões tendo uma concentração de ar maior do que os contornos dos mesmos são formadas não pelo fornecimento de ar através das paredes da fornalha 11a nas regiões onde há um interesse sobre corrosão ou escoriamento, a uma taxa de fluxo relativamente alta (por exemplo, 40 m/s ou mais), mas por fornecimento de ar das partes de fornecimento de ar 20 fornecidas nas paredes da fornalha 11a nas regiões onde há um interesse sobre corrosão ou escoriamento a uma taxa de fluxo inferior (por exemplo, cerca de 10 m/s).8/14 along the surfaces of the wall. In other words, regions having an air concentration greater than their contours are formed not by supplying air through the walls of the furnace 11a in regions where there is an interest in corrosion or scoring, at a relatively high flow rate ( for example, 40 m / s or more), but by supplying air from the air supply parts 20 provided on the walls of the furnace 11a in regions where there is an interest in corrosion or shoring at a lower flow rate (for example, about 10 m / s).
[0037] Por exemplo, as partes de fornecimento de ar 20 são bicos para formar as regiões tendo uma concentração de ar maior fornecendo ar de queimador secundário de baixa pressão introduzido dos queimadores adjacentes 12 através das rotas de desvio na fornalha 11a uma taxa de fluxo inferior. Em uma vista plana da fornalha 11, o ar fornecido das partes de fornecimento de ar 20 forma as regiões tendo uma concentração de ar maior ao longo das paredes da fornalha 11a perto das porções afetadas por chama. Além disso, as partes de fornecimento de ar 20 são fornecidas em uma pluralidade de estágios na direção vertical da fornalha 11 para cobrir a zona de redução de combustão dentro da fornalha na direção vertical.[0037] For example, the air supply parts 20 are nozzles to form the regions having a higher air concentration providing low pressure secondary burner air introduced from the adjacent burners 12 through the bypass routes in the furnace 11a at a flow rate bottom. In a plan view of the furnace 11, the air supplied from the air supply parts 20 forms the regions having a greater concentration of air along the walls of the furnace 11a near the flame-affected portions. In addition, the air supply parts 20 are provided in a plurality of stages in the vertical direction of the furnace 11 to cover the combustion reduction zone within the furnace in the vertical direction.
[0038] A zona de redução de combustão, não somente são as superfícies da parede 11a expostas a um ambiente corrosivo forte, mas também há um interesse sobre deposição de escória, porque esta zona é uma região onde sulfeto de hidrogênio, o qual é um componente corrosivo, é produzido em grandes quantidades e é também uma região de redução onde a carga térmica na fornalha 11 é maior. Na zona de redução de combustão, portanto, as partes de fornecimento de ar 20 são fornecidas nos contornos das porções nas paredes da fornalha 11a onde o contato ou aproximação das chamas, a substancialmente nas mesmas alturas como os queimadores 12. Isto é porque as porções afetadas pela chama das paredes da fornalha 11a são formadas a substancialmente nas mesmas alturas como os queimadores 12 desde que as chamas sejam formadas de modo a estender dos queimadores 12 substancialmenPetição 870190127121, de 02/12/2019, pág. 17/31[0038] The combustion reduction zone, not only are the surfaces of the wall 11a exposed to a strong corrosive environment, but there is also an interest on slag deposition, because this zone is a region where hydrogen sulfide, which is a corrosive component, is produced in large quantities and is also a reduction region where the thermal load in the furnace 11 is greater. In the combustion reduction zone, therefore, the air supply parts 20 are provided in the contours of the portions on the walls of the furnace 11a where the contact or approach of the flames, at substantially the same heights as the burners 12. This is because the portions affected by the flame of the furnace walls 11a are formed at substantially the same heights as the burners 12 provided that the flames are formed so as to extend substantially from the burners 12Petition 870190127121, of 02/12/2019, pg. 17/31
9/14 te na direção horizontal.9/14 te in the horizontal direction.
[0039] Além disso, as porções afetadas por chama das paredes da fornalha 11a são formadas a uma pluralidade de posições na direção vertical porque os queimadores 12 na zona de redução de combustão são usualmente providos em uma pluralidade de estágios na direção vertical. Consequentemente, as partes de fornecimento de ar 20 são fornecidas na direção vertical no número de estágios que é igual ao número de estágios dos queimadores 12, em outras palavras, o número de estágios das chamas formadas na direção vertical. Isto permite que as regiões tendo uma concentração de ar maior a ser formada pelo fornecimento de ar a uma taxa de fluxo inferior nas regiões superior e inferior onde há um interesse sobre corrosão ou escoriamento na fornalha 11.[0039] Furthermore, the flame affected portions of the furnace walls 11a are formed in a plurality of positions in the vertical direction because the burners 12 in the combustion reduction zone are usually provided in a plurality of stages in the vertical direction. Consequently, the air supply parts 20 are supplied in the vertical direction in the number of stages which is equal to the number of stages of the burners 12, in other words, the number of stages of the flames formed in the vertical direction. This allows regions having a higher air concentration to be formed by supplying air at a lower flow rate in the upper and lower regions where there is an interest in corrosion or scoring in the furnace 11.
[0040] Na zona de redução de combustão, como um resultado, o ar fornecido a uma taxa de fluxo inferior das partes de fornecimento de ar 20 fornecidas perto das porções afetadas por chama, que são formadas pelos queimadores 12, as paredes da fornalha 11a formam as regiões tendo uma concentração de ar maior do que os contornos dos mesmos, de modo que as funções de ar como uma camada de ar nos contornos das porções afetadas por chama isolam as paredes da fornalha 11a das chamas. Isto reduz o efeito térmico e assim por diante das chamas e também torna a atmosfera parcialmente oxidante, assim reduzindo ou impedindo corrosão e escoriamento nas paredes da fornalha 11a nas regiões onde as porções afetadas por chama devem de outra maneira ser formadas.[0040] In the combustion reduction zone, as a result, the air supplied at a lower flow rate from the air supply parts 20 supplied near the flame affected portions, which are formed by the burners 12, the furnace walls 11a they form regions having an air concentration greater than their contours, so that the functions of air as a layer of air in the contours of the flame-affected portions isolate the walls of the furnace 11a from the flames. This reduces the thermal effect and so on of the flames and also makes the atmosphere partly oxidizing, thereby reducing or preventing corrosion and scoring on the walls of the furnace 11a in regions where the flame-affected portions must otherwise be formed.
[0041] Além disso, a taxa de fluxo inferior do ar, a qual requer pó auxiliar inferior, pode ser usada porque as partes de fornecimento de ar 20 fornecem o ar das cercanias das porções afetadas por chamas aos contornos dos mesmos. Isto é, alta pressão do ar, alta taxa de fluxo não devem ser aplicadas usando, por exemplo, um compressor que opera com alto pó, diferente do caso onde o ar é fornecido através de uma posição remota. Em particular, o uso do ar secundário de baixa pressão introduPetição 870190127121, de 02/12/2019, pág. 18/31[0041] In addition, the lower air flow rate, which requires lower auxiliary powder, can be used because the air supply parts 20 supply the air from the vicinity of the flame-affected portions to the contours thereof. That is, high air pressure, high flow rate should not be applied using, for example, a compressor that operates with high dust, unlike the case where air is supplied through a remote position. In particular, the use of low pressure secondary air introduced 870190127121, of 12/02/2019, p. 18/31
10/14 zido dos queimadores 12 reduz o pó auxiliar e também evita uma mudança significante na estrutura ou no aumento no número de componentes, assim simplificando a estrutura.Burning of burners 12 reduces auxiliary dust and also prevents a significant change in the structure or an increase in the number of components, thus simplifying the structure.
[0042] Referindo-se à Fig. 1B, por exemplo, as partes de fornecimento de ar 20 são fornecidas em torno dos bicos de retirada de escória 31 nas unidades de inserção bico de retirada de escória 30 entre as porções de queimador Ba e as porções de fornecimento de ar adicionais Aa. As unidades de inserção bico de retirada de escória 30 são dispositivos para remover escória depositada nas paredes da fornalha 11a. Referindo-se à Fig. 2A, por exemplo, as unidades de inserção bico de retirada de escória 30 limpam as paredes da fornalha 11a com vapor lançado dos bicos de retirada de escória 31, que são inseridos na fornalha 11.[0042] Referring to Fig. 1B, for example, the air supply parts 20 are provided around the slag removal nozzles 31 in the slag removal nozzle insertion units 30 between the burner portions Ba and the additional air supply portions Aa. The slag removal nozzle insertion units 30 are devices for removing slag deposited on the walls of the furnace 11a. Referring to Fig. 2A, for example, the slag removal nozzle insertion units 30 clean the walls of the furnace 11a with steam released from the slag removal nozzles 31, which are inserted into the furnace 11.
[0043] Isto é, eficaz para formar as regiões tendo uma concentração de ar maior por fornecimento de ar porque as unidades de inserção bico de retirada de escória 30 são fornecidas a locais onde existe um interesse sobre deposição de escória por causa da carga térmica alta devido à atmosfera de redução na fornalha 11.[0043] That is, effective to form regions having a higher concentration of air by supplying air because the slag removal nozzle insertion units 30 are supplied to locations where there is an interest in slag deposition because of the high thermal load due to the reduction atmosphere in the furnace 11.
[0044] Uma estrutura exemplar das partes de fornecimento de ar 20 fornecidas em torno das unidades de inserção bico de retirada de escória 30 será agora descrita com referência às Figuras 2A e 2B.[0044] An exemplary structure of the air supply parts 20 provided around the nozzle slag insertion units 30 will now be described with reference to Figures 2A and 2B.
[0045] Na Fig. 2A, o bico de retirada de escória 31 é anexado à unidade de inserção de bico de retirada de escória 30 inserindo o bico de retirada de escória 31 em um orifício do bico 32 se estendendo através da parede da fornalha 11a. O bico de retirada de escória 31 é fornecido com vapor a ser lançado para remover escória através de um canal de vapor 33. Referência numérica 34 nos desenhos denota um membro vedante fornecido entre um corpo de bico 21 do bico de fornecimento de ar (parte de fornecimento de ar) 20, a ser descrito abaixo, e o bico de retirada de escória 31.[0045] In Fig. 2A, the slag removal nozzle 31 is attached to the slag removal nozzle insertion unit 30 by inserting the slag removal nozzle 31 into a nozzle orifice 32 extending through the wall of the furnace 11a . The slag removal nozzle 31 is supplied with steam to be released to remove slag through a steam channel 33. Numerical reference 34 in the drawings denotes a sealing member provided between a nozzle body 21 of the air supply nozzle (part of air supply) 20, to be described below, and the slag removal nozzle 31.
[0046] O bico de fornecimento de ar 20, por outro lado, tem um canal de fluxo de ar 22 formado de um espaço anular entre o bico de retirada de escória 31 e o[0046] The air supply nozzle 20, on the other hand, has an air flow channel 22 formed of an annular space between the slag removal nozzle 31 and the
Petição 870190127121, de 02/12/2019, pág. 19/31Petition 870190127121, of 12/02/2019, p. 19/31
11/14 orifício do bico 32, e o corpo do bico 21 tem um flange circular 21a em uma extremidade de sua forma cilíndrica e é anexado à fornalha 11. O corpo do bico 21 é fixado, por exemplo, à superfície circunferencial do bico de retirada de escória 31 com o membro vedante 34 disposto entre, e o flange 21a na fornalha 11 reveste a parede da fornalha 11a de modo a estar substancialmente paralela com uma distância predeterminada entre os mesmos. Portanto, o ar fornecido do corpo do bico 21 na fornalha 11 colide com o flange 21a, assim fluindo externamente ao longo da parede da fornalha 11a em torno da circunferência inteira na direção circunferencial.11/14 nozzle orifice 32, and the nozzle body 21 has a circular flange 21a at one end of its cylindrical shape and is attached to the furnace 11. The nozzle body 21 is attached, for example, to the circumferential surface of the nozzle slag removal 31 with the sealing member 34 disposed between, and the flange 21a in the furnace 11 lines the wall of the furnace 11a so as to be substantially parallel with a predetermined distance between them. Therefore, the air supplied from the nozzle body 21 in the furnace 11 collides with the flange 21a, thus flowing externally along the wall of the furnace 11a around the entire circumference in the circumferential direction.
[0047] O bico de fornecimento de ar 20 tem uma caixa de ar 23 fornecida fora da fornalha 11. A caixa de ar 23 comunica com o corpo do bico 21 na fornalha 11 através do canal de fluxo de ar 22 para fornecer ar de um fornecimento de ar 24. Neste caso, o fornecimento de ar 24 usado é preferivelmente, por exemplo, o ar secundário de baixa pressão introduzido dos queimadores 12, embora o ar primário ou ar comprimido possa ser usado se necessário.[0047] The air supply nozzle 20 has an air box 23 provided outside the furnace 11. The air box 23 communicates with the nozzle body 21 in the furnace 11 through the air flow channel 22 to supply air from a air supply 24. In this case, the used air supply 24 is preferably, for example, the low pressure secondary air introduced from the burners 12, although the primary air or compressed air can be used if necessary.
[0048] O bico de fornecimento de ar 20 pode formar uma região tendo uma concentração de ar maior ao longo da parede da fornalha 11a da fornalha 11 em uma região onde escoriamento tende a ocorrer e pode também esfriar o contorno da unidade de inserção de bico de retirada de escória 30, que é exposto a condições térmicas fortes. Consequentemente, uma camada de ar tendo uma concentração de ar maior do que o contorno do mesmo é formada em torno da parede da fornalha 11a em uma região onde escoriamento tende a ocorrer, de modo que uma atmosfera oxidante parcial pode impedir ou reduzir corrosão da superfície de parede, assim estendendo a duração da parede da fornalha.[0048] The air supply nozzle 20 may form a region having a greater concentration of air along the wall of the furnace 11a of the furnace 11 in a region where scoring tends to occur and may also cool the outline of the nozzle insertion unit slag removal 30, which is exposed to strong thermal conditions. Consequently, an air layer having an air concentration greater than its contour is formed around the wall of the furnace 11a in a region where scoring tends to occur, so that a partial oxidizing atmosphere can prevent or reduce surface corrosion. wall, thus extending the life of the furnace wall.
[0049] Além disso, o ar fornecido no corpo do bico 21 da parte de fornecimento de ar 20 flui junto da superfície circunferencial do bico de retirada de escória 31. O fluxo de ar pode, portanto esfriar, por exemplo, o membro vedante 34, que é exposto a condições térmicas fortes.[0049] Furthermore, the air supplied in the nozzle body 21 of the air supply part 20 flows close to the circumferential surface of the slag removal nozzle 31. The air flow can therefore cool, for example, the sealing member 34 , which is exposed to strong thermal conditions.
Petição 870190127121, de 02/12/2019, pág. 20/31Petition 870190127121, of 12/02/2019, p. 20/31
12/14 [0050] Ademais, como a concentração de ar é aumentada nas cercanias da parede da fornalha 11a, em que o bico de fornecimento de ar 20 é fornecido, a concentração de oxigênio é aumentada, assim criando uma atmosfera oxidante. A atmosfera oxidante pode reduzir escoriamento porque a temperatura de fusão da escória é assim aumentada.12/14 [0050] Furthermore, as the air concentration is increased in the vicinity of the furnace wall 11a, in which the air supply nozzle 20 is supplied, the oxygen concentration is increased, thus creating an oxidizing atmosphere. The oxidizing atmosphere can reduce scoring because the melting temperature of the slag is thus increased.
[0051] Nesta estrutura de caldeira, as partes de fornecimento de ar 20 são dispostas perto das porções afetadas pela chama das paredes da fornalha 11a, onde as chamas formadas pelo respectivo contato ou aproximação de queimadores 12, formam regiões tendo uma concentração de ar maior do que os contornos dos mesmos. Devido a concentração de oxigênio ser aumentada em torno das porções afetadas por chama, a atmosfera de redução é parcialmente substituída por uma atmosfera oxidante. Como um resultado, corrosão e escoriamento podem ser reduzidos ou impedidos, assim estendendo a duração das superfícies da parede. Esta estrutura de caldeira é particularmente eficaz no escoriamento de redução das caldeiras aquecidas com carvão e é particularmente eficaz no aperfeiçoamento da resistência da corrosão das caldeiras compatíveis com vários combustíveis contendo enxofre.[0051] In this boiler structure, the air supply parts 20 are arranged close to the portions affected by the flame of the furnace walls 11a, where the flames formed by the respective contact or approach of the burners 12, form regions having a higher concentration of air than their contours. Because the oxygen concentration is increased around the flame-affected portions, the reducing atmosphere is partially replaced by an oxidizing atmosphere. As a result, corrosion and scoring can be reduced or prevented, thereby extending the life of the wall surfaces. This boiler structure is particularly effective in reducing the reduction of boilers heated with coal and is particularly effective in improving the corrosion resistance of boilers compatible with various fuels containing sulfur.
[0052] As posições ótimas das partes de fornecimento de ar 20 na seção transversal horizontal variam dependendo das condições, incluindo a forma da fornalha 11, as posições e número dos queimadores12, e o tipo de chama de redemoinhos formado. Isto é, as regiões das porções afetadas por chama das paredes da fornalha 11a, onde as chamas formadas pelos respectivos queimadores 12 de aproximação ou contato variam, por exemplo, com o arranjo dos queimadores 12 e o tipo de chama de redemoinhos formado. Consequentemente, a relação posicional entre os queimadores 12 e as partes de forneciemento de ar 20 difere entre as estruturas de caldeira diferentes, por exemplo, fornalha de canto 8 mostrada nas Figuras 1A e 1B e fornalha de canto 4 mostrada nas Figuras 3A e 3B e Figuras 4A e 4B.[0052] The optimum positions of the air supply parts 20 in the horizontal cross section vary depending on the conditions, including the shape of the furnace 11, the positions and number of the burners12, and the type of eddy flame formed. That is, the regions of the flame affected portions of the furnace walls 11a, where the flames formed by the respective approach or contact burners 12 vary, for example, with the arrangement of the burners 12 and the type of swirl flame formed. Consequently, the positional relationship between the burners 12 and the air supply parts 20 differs between the different boiler structures, for example, corner furnace 8 shown in Figures 1A and 1B and corner furnace 4 shown in Figures 3A and 3B and Figures 4A and 4B.
[0053] Na estrutura exemplar mostrada nas Figuras 1A e 1B, a fornalha 11[0053] In the exemplary structure shown in Figures 1A and 1B, the furnace 11
Petição 870190127121, de 02/12/2019, pág. 21/31Petition 870190127121, of 12/02/2019, p. 21/31
13/14 é retangular, e quatro queimadores 12 são dispostos em cada um dos lados longos opostos para formar dois fluxos em redemoinhos nos lados direito e esquerdo. Neste caso, os queimadores 12 são inclinados substancialmente na direção dos centros dos respectivos fluxos em redemoinhos, que é, substancialmente na direção dos centros dos quadrados formados dividindo o retângulo no meio, de modo que os dois fluxos em redemoinhos, cada um tem uma forma substancialmente oval.13/14 is rectangular, and four burners 12 are arranged on each of the opposite long sides to form two swirling flows on the right and left sides. In this case, the burners 12 are inclined substantially in the direction of the centers of the respective swirling flows, which is, substantially in the direction of the centers of the squares formed dividing the rectangle in the middle, so that the two swirling flows, each has a shape substantially oval.
[0054] Neste caso, portanto, as porções afetadas por chama, onde as chamas de aproximação ou contato são formadas perto dos dois cantos e os centros dos lados longos, e as partes de fornecimento de ar 20 são fornecidas em quatro posições de modo a cobrir essas regiões.[0054] In this case, therefore, the flame-affected portions, where the approach or contact flames are formed near the two corners and the centers of the long sides, and the air supply parts 20 are provided in four positions in order to cover these regions.
[0055] Em uma estrutura exemplar (primeira modificação) mostrada nas Figuras 3A e 3B, a fornalha 11 é quadrada, e os queimadores 12 são dispostos em quatro posições de desvio dos centros dos respectivos lados para formar um único fluxo em redemoinhos. Neste caso, o fluxo em redemoinhos é formado pelo desvio dos queimadores 12 porque os queimadores 12 são direcionados através das superfícies da parede opostas. Neste arranjo dos queimadores 12, o fluxo de chama através das cercanias dos centros das superfícies de parede no lado a montante do fluxo em redemoinhos sob o efeito das chamas formadas no lado a jusante.[0055] In an exemplary structure (first modification) shown in Figures 3A and 3B, the furnace 11 is square, and the burners 12 are arranged in four positions deviating from the centers on the respective sides to form a single flow in swirls. In this case, the swirling flow is formed by the deviation of the burners 12 because the burners 12 are directed through the opposite wall surfaces. In this arrangement of the burners 12, the flame flow through the vicinity of the centers of the wall surfaces on the upstream side of the flow in swirls under the effect of the flames formed on the downstream side.
[0056] Neste caso, portanto, as porções afetadas pela chama estão perto dos centros dos respectivos lados, e consequentemente as partes de fornecimento de ar 20 são fornecidas em quatro posições nos centros dos respectivos lados de modo a cobrir essas regiões.[0056] In this case, therefore, the portions affected by the flame are close to the centers on the respective sides, and consequently the air supply parts 20 are provided in four positions in the centers on the respective sides in order to cover those regions.
[0057] Em uma estrutura exemplar (segunda modificação) mostrada nas Figuras 4A e 4B, a fornalha 11 é quadrada, e os queimadores 12 são dispostos em quatro cantos para formar um único fluxo em redemoinhos. Neste caso, as porções afetadas por chama estão perto dos centros dos respectivos lados, e consequentemente as partes de forneciemnto de ar 20 são fornecidas em quatro posições nos cenPetição 870190127121, de 02/12/2019, pág. 22/31[0057] In an exemplary structure (second modification) shown in Figures 4A and 4B, the furnace 11 is square, and the burners 12 are arranged in four corners to form a single flow in swirls. In this case, the flame-affected portions are close to the centers on the respective sides, and consequently the air supply parts 20 are provided in four positions in cenPetition 870190127121, of 12/02/2019, p. 22/31
14/14 tros dos respectivos lados de modo a cobrir essas regiões.14/14 on the sides to cover these regions.
[0058] Assim, as posições ótimas das partes de fornecimento de ar 20 podem ser selecionadas com base, por exemplo, no arranjo dos queimadores 12.[0058] Thus, the optimal positions of the air supply parts 20 can be selected based, for example, on the arrangement of the burners 12.
[0059] A presente invenção não está limitada às modalidades descritas acima; modificações são permitidas desde que não se afastem do espírito da invenção.[0059] The present invention is not limited to the modalities described above; Modifications are permitted provided they do not depart from the spirit of the invention.
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