ES2941719T3 - Una caldera de lecho fluidizado circulante con un intercambiador de calor con sello en bucle - Google Patents

Una caldera de lecho fluidizado circulante con un intercambiador de calor con sello en bucle Download PDF

Info

Publication number
ES2941719T3
ES2941719T3 ES18827145T ES18827145T ES2941719T3 ES 2941719 T3 ES2941719 T3 ES 2941719T3 ES 18827145 T ES18827145 T ES 18827145T ES 18827145 T ES18827145 T ES 18827145T ES 2941719 T3 ES2941719 T3 ES 2941719T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
chamber
heat exchanger
heat exchange
main
fluidized bed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES18827145T
Other languages
English (en)
Inventor
Pekka Lehtonen
Tero Heino
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valmet Technologies Oy
Original Assignee
Valmet Technologies Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valmet Technologies Oy filed Critical Valmet Technologies Oy
Application granted granted Critical
Publication of ES2941719T3 publication Critical patent/ES2941719T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F22B31/0084—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed with recirculation of separated solids or with cooling of the bed particles outside the combustion bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18—Details; Accessories
    • F23C10/28—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus
    • F23C10/30—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus for controlling the level of the bed or the amount of material in the bed
    • F23C10/32—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus for controlling the level of the bed or the amount of material in the bed by controlling the rate of recirculation of particles separated from the flue gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F22B31/0084—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed with recirculation of separated solids or with cooling of the bed particles outside the combustion bed
    • F22B31/0092—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed with recirculation of separated solids or with cooling of the bed particles outside the combustion bed with a fluidized heat exchange bed and a fluidized combustion bed separated by a partition, the bed particles circulating around or through that partition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F23C10/06—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone the circulating movement being promoted by inducing differing degrees of fluidisation in different parts of the bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F23C10/08—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
    • F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18—Details; Accessories
    • F23C10/20—Inlets for fluidisation air, e.g. grids; Bottoms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18—Details; Accessories
    • F23C10/24—Devices for removal of material from the bed
    • F23C10/26—Devices for removal of material from the bed combined with devices for partial reintroduction of material into the bed, e.g. after separation of agglomerated parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18—Details; Accessories
    • F23C10/28—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2206/00—Fluidised bed combustion
    • F23C2206/10—Circulating fluidised bed
    • F23C2206/102—Control of recirculation rate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Abstract

Una caldera de lecho fluidizado circulante (1), que comprende un horno (50), un sello de bucle (5) y un intercambiador de calor de sello de bucle (10) dispuesto en el sello de bucle (5). El intercambiador de calor con sello en bucle (10) comprende al menos una cámara de entrada (100), una cámara de derivación (200) y una primera cámara de intercambio de calor (310), tuberías de intercambio de calor (810) dispuestas en la primera cámara de intercambio de calor (310) , y una salida de partículas primarias (610) para dejar salir el material del lecho desde la primera cámara de intercambio de calor (310). La salida de partículas primarias (610) tiene al menos una primera parte (611) y una segunda parte (612) separadas entre sí por un elemento barrera (401) de tal forma que la primera parte (611) de la salida de partículas primarias (610) tiene una primera altura (h1) y una primera anchura (w1), en donde una relación (h1/w1) de la primera altura (h1) a la primera anchura (w1) es inferior a 0,5 o superior a 2. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Una caldera de lecho fluidizado circulante con un intercambiador de calor con sello en bucle
Campo técnico
La invención se refiere a las calderas de lecho fluidizado circulante. La invención se refiere a intercambiadores de calor con sello en bucle. La invención se refiere a enfriadores de partículas.
Antecedentes
Se conoce un intercambiador de calor de lecho fluidizado a partir del documento US 5.184.671. Un intercambiador de calor de lecho fluidizado de este tipo está diseñado para recuperar calor del material en partículas caliente de un lecho fluidizado. En el pasado, se ha observado que se puede usar un intercambiador de calor de lecho fluidizado en un sello en bucle de una caldera de lecho fluidizado circulante. Cuando el intercambiador de calor de lecho fluidizado está dispuesto en conexión con un generador de vapor para recuperar calor del material del lecho fluidizado, normalmente el vapor se sobrecalienta, por lo que dicho intercambiador de calor de lecho fluidizado puede denominarse sobrecalentador de lecho fluidizado. Dicho intercambiador de calor puede denominarse intercambiador de calor con sello en bucle o sobrecalentador con sello en bucle. Además, un pirolizador equipado con un intercambiador de calor puede disponerse en un sello en bucle de una caldera de lecho fluidizado circulante. Tal solución se describe en el documento EP 2107098.
Un problema en los intercambiadores de calor con sello en bucle es que el aire de fluidización del horno está diseñado para fluir en una cierta dirección: desde un horno 50 a un ciclón 40 a través del canal de gas de combustión 20, y desde allí a los sobrecalentadores 26, como se indica en la Figura 1. Desde el ciclón, el material del lecho separado continúa hasta un sello en bucle 5. Sin embargo, un intercambiador de calor con sello en bucle comprende una entrada y una salida para material en partículas, y el aire de fluidización puede, en ciertos casos, tender a fluir en dirección inversa, es decir, desde el horno 50 al ciclón 40 a través del sello en bucle 5. Para evitar que esto suceda, se puede proporcionar un intercambiador de calor con sello en bucle con una cámara adicional que forma un sello en bucle adicional. Sin embargo, las cámaras adicionales hacen que la estructura del intercambiador de calor sea más compleja, por lo que el intercambiador de calor es más difícil de fabricar y, por tanto, más caro. En este campo, los documentos WO 97/11284 y WO 94/11671 se refieren a la transferencia de partículas sólidas de una cámara a otra cámara; y los documentos WO 2004/091768 y US 5.345.896 se refieren a la recuperación de calor de un lecho fluidizado circulante.
Además, el material del lecho de una caldera de lecho fluidizado comprende material en partículas inerte y cenizas. En soluciones conocidas, todo el material del lecho (es decir, también las cenizas) se transporta desde el intercambiador de calor con sello en bucle hasta el horno de la caldera de lecho fluidizado, desde donde se pueden recoger las cenizas como cenizas de fondo. Sin embargo, algunas de las cenizas pueden formar aglomerados que dificultan el funcionamiento del reactor de lecho fluidizado. La ceniza o los aglomerados, por ejemplo, pueden limitar el flujo de aire desde la parrilla de un horno, lo que da como resultado un flujo de aire desigual en el horno. Además de afectar el funcionamiento del horno, debido a la ceniza, los canales deben diseñarse lo suficientemente grandes para transportar también la ceniza. Esto puede limitar la capacidad de la caldera.
Compendio
Se ha observado que dividiendo una salida de partículas en una primera parte y una segunda parte con un elemento de barrera, se puede evitar el problema del flujo de aire en la dirección incorrecta. En consecuencia, las partes de la salida de partículas tienen una relación de aspecto razonablemente alta, como se detalla en las reivindicaciones y la descripción. Además, se ha encontrado que cuando el intercambiador de calor con sello en bucle está libre de una cámara de bloqueo de gas separada, el intercambiador de calor con sello en bucle puede estar equipado con un primer canal de eliminación de cenizas, para dejar salir las cenizas del intercambiador de calor con sello en bucle. Tal construcción aumenta la capacidad y es fácil de fabricar. El intercambiador de calor con sello en bucle fácil de fabricar también reduce los costes de la caldera.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 muestra una caldera de lecho fluidizado circulante en una vista lateral,
la Figura 2 muestra diferentes cámaras de un intercambiador de calor con sello en bucle según una primera realización en una vista superior,
la Figura 3 muestra la vista en sección MI-MI del intercambiador de calor con sello en bucle de la Figura 2, la sección IM-MI se indica en la Figura 2,
la Figura 4a muestra la vista en sección IV-IV del intercambiador de calor con sello en bucle de la Figura 2, la sección IV-IV se indica en la Figura 2,
la Figura 4b muestra en detalle las boquillas de fluidización de una primera cámara de intercambio de calor del intercambiador de calor con sello en bucle de la Figura 2,
la Figura 5a muestra, en una vista en perspectiva, las partes internas del intercambiador de calor con sello en bucle de la Figura 2,
la Figura 5b muestra, en una vista en perspectiva, el intercambiador de calor con sello en bucle de la Figura 2 con una abertura para recibir las tuberías del intercambiador de calor,
la Figura 6 muestra la vista en sección VI-VI del intercambiador de calor con sello en bucle de la Figura 2, la sección VI-VI se indica en la Figura 2,
la Figura 7 muestra en detalle una salida principal de partículas de un sobrecalentador con sello en bucle,
la Figura 8 muestra diferentes cámaras de un intercambiador de calor con sello en bucle según una segunda realización en una vista superior,
las Figuras 9a a 9f muestran en detalle realizaciones de una salida principal de partículas de un sobrecalentador de sello en bucle,
las Figuras 10a y 10b muestran las disposiciones de las tuberías del intercambiador de calor en el intercambiador de calor con sello en bucle de la Figura 2 en una vista superior, y
la Figura 11 muestra una tubería del intercambiador de calor que tiene una tubería interior y una tubería exterior que lo rodea radialmente.
Para ilustrar las diferentes vistas de las realizaciones, en las figuras se indican tres direcciones ortogonales Sx, Sy y Sz. Durante el n uso, la dirección Sz es sustancialmente vertical y hacia arriba. De esta forma, la dirección Sz es sustancialmente inversa a la gravedad.
Descripción detallada
La Figura 1 muestra una caldera 1 de lecho fluidizado circulante en una vista lateral. La caldera 1 de lecho fluidizado circulante comprende un horno 50, un ciclón 40 y un sello en bucle 5. En la Figura 1, los canales de gases de combustión se indican con el número de referencia 20. Normalmente, la caldera 1 comprende intercambiadores de calor 26, 28 dentro de un canal 20 de gases de combustión, estando configurados los intercambiadores de calor 26, 28 para recuperar calor de los gases de combustión. Algunos de los intercambiadores de calor pueden ser sobrecalentadores 26 configurados para sobrecalentar vapor. Algunos de los intercambiadores de calor pueden ser economizadores 28 configurados para calentar y/o hervir agua.
Dentro del horno 50, algo de material combustible está configurado para ser quemado. El material combustible puede alimentarse al horno 50 a través de una entrada 58 de combustible principal. Un transportador, p. ej., un transportador de tornillo, se puede disponer para alimentar el material combustible. Algún material en partículas inerte, p. ej., arena, también se dispone en el horno 50. La mezcla del material en partículas y el material combustible y/o ceniza se denomina material de lecho. En el fondo del horno 50 está dispuesta una parrilla 52. La parrilla 52 está configurada para suministrar aire al horno para fluidizar el material del lecho y quemar al menos parte del material combustible para formar calor, gases de combustión y cenizas. En un lecho fluidizado circulante, el suministro de aire es tan fuerte que el material del lecho está configurado para fluir hacia arriba en el horno 50. La parrilla 52 comprende boquillas de parrilla 54 para suministrar el aire. La parrilla 52 limita los canales 56 de ceniza inferiores para eliminar la ceniza del horno 50.
Desde la parte superior del horno 50, el gas de fluidización y el material del lecho se transportan a un ciclón 40 para separar el material del lecho de los gases. Desde el ciclón 40, el material del lecho cae a través de un canal 60 a un sello en bucle 5. Preferiblemente, el sello en bucle 5 no tiene una pared común con el horno 50. Esto da más flexibilidad al diseño estructural de la caldera 1, en particular, cuando se dispone una entrada 650 para combustible secundario en el sello en bucle 5, como se detallará a continuación. Al menos cuando el sello en bucle 5 no tiene una pared común con el horno 50, el material del lecho se devuelve desde el sello en bucle 5 al horno 50 a través de un conducto 15 de retorno. El conducto 15 de retorno está configurado para transportar el material del lecho desde el sello en bucle 5 al horno 50.
Con referencia a la Figura 1, un intercambiador de calor 10 con sello en bucle está dispuesto en el sello en bucle 5. Con referencia a las Figuras 2 a 7, el intercambiador de calor 10 con sello en bucle comprende paredes 510, 520, 530, 540, 550 o partes de pared. En la presente memoria, el término parte de pared se refiere a una parte de una pared. Por ejemplo, las partes de pared 530, 540, 550 pueden considerarse como paredes diferentes; sin embargo, cuando sean paralelas y pertenezcan a un mismo plano, se podrá considerar que forman una sola pared. Normalmente, las paredes o las partes de las paredes están formadas por tubos de transferencia de calor, que están configurados para recuperar el calor del material del lecho. En una realización, las partes de la pared están formadas por tubos de transferencia de calor, que están configurados para recuperar el calor del material del lecho al medio líquido de transferencia de calor, tal como agua.
Con referencia a la Figura 2, las paredes del intercambiador de calor 10 con sello en bucle limitan (es decir, el intercambiador de calor 10 con sello en bucle tiene) al menos una cámara 100 de entrada, una cámara 200 de derivación y una primera cámara 310 de intercambio de calor. La primera cámara 310 de intercambio de calor es para recuperar calor. Por lo tanto, las tuberías 810 del intercambiador de calor están dispuestas en la primera cámara 310 de intercambio de calor. Estas tuberías 810 del intercambiador de calor están configuradas para sobrecalentar vapor. Las paredes limitan aún más la salida principal 610 de partículas para dejar salir el material del lecho de la primera cámara 310 de intercambio. La salida principal 610 de partículas está limitada desde abajo por una parte de pared 540 (véanse las Figuras 3 y 5a) que puede limitar aún más la primera cámara 310 de intercambio. Como se indica en la Figura 5a, en una realización, la parte de pared 540 también limita el conducto 15 de retorno. La parte de pared 540 se denominará cuarta parte de pared, cuando se considere necesario.
La Figura 2 indica dos trayectorias de flujo diferentes, P1 y P2, para el material del lecho. La primera trayectoria de flujo P1 pasa a través de la primera cámara 310 de intercambio de calor. Por lo tanto, cuando el material del lecho pasa por la primera trayectoria P1, el calor del material del lecho es recuperado por las tuberías 810 del intercambiador de calor. La segunda trayectoria de flujo P2 pasa a través de la cámara 200 de derivación. Las tuberías del intercambiador de calor no están dispuestas dentro de la cámara 200 de derivación. Por lo tanto, cuando el material del lecho pasa por la segunda trayectoria P2, el calor del material del lecho no se recupera mediante las tuberías del intercambiador de calor dentro de la cámara 200. Sin embargo, se observa que las paredes de las cámaras 100, 200, 310 pueden estar formadas por tubos de transferencia de calor. Como se detallará a continuación, parte del material del lecho puede fluir a través de la primera trayectoria P1 al mismo tiempo que otra parte del material del lecho fluye a través de la segunda trayectoria P2. De manera alternativa, el material del lecho puede ser guiado a través de una sola de las trayectorias P1 o P2, según las necesidades.
Además del material del lecho, se pueden transportar algunas cenizas ligeras al canal 15 a través de la salida principal 610 de partículas. También se pueden transportar algunas cenizas pesadas junto con el material del lecho. En una realización, el intercambiador de calor 10 con sello en bucle comprende un canal 690 de eliminación de cenizas. En tal realización, la mayor parte de las cenizas pesadas se separa y expulsa a través del canal 690 de eliminación de cenizas debido al efecto de tamizado del intercambiador de calor 10 con sello en bucle. Además debido al efecto de tamizado, el material eliminado a través del canal 690 de eliminación de cenizas comprende principalmente cenizas. Por ejemplo, el material eliminado a través del canal 690 de eliminación de cenizas comprende cenizas en mayor medida que el material eliminado a través de la salida principal 610 de partículas.
La Figura 2 indica dos ubicaciones para un canal 690 de eliminación de cenizas. En una realización, el intercambiador de calor 10 con sello en bucle comprende solo un canal 690 de eliminación de cenizas; p. ej. ya sea en la primera cámara 310 de intercambio de calor o en la cámara 200 de derivación. Sin embargo, en una realización, el intercambiador de calor 10 con sello en bucle comprende dos canales 690 de eliminación de cenizas. Por ejemplo, el intercambiador de calor 10 con sello en bucle puede comprender un canal 690 de eliminación de cenizas en la primera cámara 310 de intercambio de calor y otro canal 690 de eliminación de cenizas en la cámara 200 de derivación. Además, en una realización, el intercambiador de calor 10 con sello en bucle comprende tres canales 690 de eliminación de cenizas, p. ej., en las cámaras indicadas en la Figura 8. Como se indicó anteriormente, cuando el intercambiador de calor 10 con sello en bucle comprende el canal 690 de eliminación de cenizas, la capacidad de la caldera aumenta, ya que no es necesario transportar las cenizas al horno 50. En consecuencia, para la misma capacidad de caldera, puede ser suficiente un intercambiador de calor 10 con sello en bucle más pequeño. De esta manera, también el(los) canal(es) 690 de eliminación de cenizas reduce(n) los costes de fabricación del intercambiador de calor 10 con sello en bucle.
Cuando se retira la ceniza del intercambiador de calor 10 con sello en bucle, como se indicó anteriormente, la ceniza preferiblemente no se transporta al horno 50 de la caldera 1 de lecho fluidizado. Dado que la ceniza está caliente, contiene calor recuperable. Por lo tanto, en una realización preferida, la caldera 1 de lecho fluidizado circulante comprende un enfriador de cenizas 700 (véase la Figura 1). El enfriador de cenizas 700 está configurado para recibir cenizas del canal 690 de eliminación de cenizas o los canales 690. El enfriador de cenizas 700 puede configurarse para recibir cenizas del canal 690 de eliminación de cenizas a través de una tubería 710 que no está conectada al horno 50 de la caldera 1 de lecho fluidizado.
Además, preferiblemente, el enfriador de cenizas 700 está configurado para recibir material del lecho solo del sello en bucle 5 de la caldera 1 de lecho fluidizado. Preferiblemente, el enfriador de cenizas 700 está configurado para recibir material del lecho solo del (de los) intercambiador(es) de calor 10 con sello en bucle de la caldera 1 de lecho fluidizado. Preferiblemente, el enfriador de cenizas 700 está configurado para recibir material del lecho solo del intercambiador de calor 10 con sello en bucle que comprende el canal 690 de eliminación de cenizas. Además, el enfriador de cenizas 700 está configurado para recibir material del lecho del intercambiador de calor 10 con sello en bucle de tal manera que la ceniza no se transporta a través del horno 50 desde el intercambiador de calor 10 con sello en bucle hasta el enfriador de cenizas 700. El enfriador de cenizas 700 puede incluir una circulación del medio de transferencia de calor para recuperar el calor de las cenizas. El enfriador de cenizas 700 puede comprender un transportador de tornillo. El enfriador de cenizas 700 puede comprender un transportador de tornillo, en donde el transportador de tornillo está equipado con una circulación de medio refrigerante, tal como agua.
En una realización, el sistema comprende otro enfriador de cenizas 750 configurado para recibir cenizas de fondo del horno 50 y para enfriar las cenizas de fondo recibidas del horno 50. El otro enfriador de cenizas 750 puede incluir una circulación de medio de transferencia de calor para recuperar calor de las cenizas. El otro enfriador de cenizas 750 puede comprender un transportador de tornillo enfriado por agua, como se indicó anteriormente.
Cuando el material del lecho se fluidiza en la primera cámara 310 de intercambio de calor, el gas de fluidización puede salir de la primera cámara 310 de intercambio de calor a través de la salida principal 610 de partículas. El gas de fluidización puede fluir con el material del lecho a través del conducto 15 de retorno al horno 50.
Haciendo referencia a las Figuras 5a y 5b, una realización del intercambiador de calor 10 con sello en bucle tiene una entrada 650 para combustible secundario. Normalmente, el combustible principal se alimenta al horno 50 a través de una entrada 58 de combustible principal. Sin embargo, cuando se utilizan diferentes tipos de combustibles, el combustible secundario se puede alimentar al horno 50 a través de la entrada 650 del intercambiador de calor 10 con sello en bucle. Después, el combustible secundario discurre a través del conducto 15 de retorno hasta el horno 50 con material de lecho. Por lo tanto, incluso si se utilizan dos tipos de combustibles, no es necesario que una pared del horno 50 esté provista de una abertura adicional para dicho combustible. Como es evidente, en principio, la caldera funcionaría sin la entrada 58 de combustible principal, usando solo la entrada 650 para alimentar el material o materiales combustibles (por ejemplo, todos los diferentes tipos de combustibles). Sin embargo, en la práctica, se alimentan preferiblemente diferentes tipos de combustibles a través de diferentes entradas para permitir un mejor control de la alimentación de combustible.
Como se indica en los antecedentes, un problema en los intercambiadores de calor con sello en bucle de la técnica anterior es la posibilidad de que el aire fluya en una dirección inversa, siempre que no se use una cámara de bloqueo de gas adicional.
Ahora se ha observado que el flujo de aire se puede controlar con las medidas adecuadas de la salida principal 610 de partículas. En particular, se ha observado que si la relación de aspecto de la salida principal 610 de partículas es cercana a uno, el aire puede fluir en ambos sentidos a través de la salida principal 610 de partículas. Así pues, la salida principal 610 de partículas está diseñada de tal manera que comprende una parte que tiene una relación de aspecto que no es cercana a uno.
Con referencia a la Figura 7, el intercambiador de calor con sello en bucle comprende un elemento de barrera 401 de manera que la salida principal 610 de partículas tiene al menos una primera parte 611 y una segunda parte 612. La segunda parte 612 está separada de la primera parte 611 por el elemento de barrera 401. Tal división en general tiene el efecto de que las relaciones de aspecto de las partes 611, 612 no son tan cercanas a uno como la relación de aspecto de la salida principal 610 de partículas. Haciendo referencia a la Figura 7, la primera parte 611 de la salida principal 610 de partículas tiene una primera altura h1 y una primera anchura w1. La relación de aspecto no es cercana a uno, en el sentido antes mencionado, cuando una relación de la primera altura h1 a la primera anchura w1 (es decir, la relación h1/w1) es inferior a 0,5 o superior a 2. En general, p. ej., cuando la parte 611 no es horizontal ni vertical, la relación de aspecto se define como una relación de la dimensión más grande a la dimensión más pequeña, es decir, máx(h1, w1 )/mín(h1, w1).
En cuanto a los términos primera altura y primera anchura, estos se refieren a las dimensiones de una sección transversal de la primera parte 611, en donde la sección transversal se define en un plano [A] que es paralelo a la parte de pared 540 que limita tanto la primera cámara 310 de intercambio de calor como la salida principal 610 de partículas; o si dicha parte de la pared no se puede definir (por ejemplo, si la salida principal 610 de partículas es algo larga), [B] que tiene una normal que es paralela a una dirección que, durante el uso, es una dirección promedio del flujo de gas en la salida principal 610 de partículas. Como se indica en las Figuras 7 y 9a a 9e, en algunas realizaciones, la altura es vertical y la anchura es horizontal. Sin embargo, el flujo de aire a través de la salida principal 610 de partículas puede verse afectado también en los casos en que la relación de aspecto de la primera parte 611 no sea cercana a uno, y la mayor de las dos dimensiones de su sección transversal mencionada no sea vertical ni horizontal. En la Figura 9f se muestra un ejemplo de una salida principal 610 de partículas de este tipo. Como allí se indica, el término altura puede referirse a la mayor de las dos dimensiones en el plano de la sección transversal, en particular, si la parte (611,612, 613, 614) no está orientada horizontal o verticalmente. Además, la anchura en tal caso se refiere a una dimensión que se mide perpendicular a la altura.
El intercambiador de calor con sello en bucle puede comprender solo un elemento de barrera. Con referencia a la Figura 7, preferiblemente el intercambiador de calor con sello en bucle comprende al menos dos (por ejemplo, exactamente dos) elementos de barrera 401, 402 que son paralelos entre sí y dividen la salida principal 610 de partículas en al menos la primera parte 611, una segunda parte 612 y una tercera parte 613. Más preferiblemente, el intercambiador de calor con sello en bucle comprende al menos tres (por ejemplo, exactamente tres) elementos de barrera 401,402, 403 que son paralelos entre sí, y dividen la salida principal 610 de partículas al menos una primera parte 611, una segunda parte 612, una tercera parte 613 y una cuarta parte 614. Como está claro, el intercambiador de calor con sello en bucle puede comprender, p. ej., exactamente cuatro, al menos cuatro, exactamente cinco, al menos cinco o un número mayor de elementos de barrera.
En una realización, cada una de las partes 611,612 (y opcionalmente 613, 614, si están presentes), tienen una relación de aspecto superior a 2. La relación de aspecto para cada parte se define como la relación del máximo de anchura y altura al mínimo de anchura y altura, es decir, de forma similar a lo detallado anteriormente para la primera parte. En particular, en una realización, una relación (h2/w2) de una segunda altura h2 a una segunda anchura w2 es inferior a 0,5 o superior a 2, en donde la segunda altura h2 es la altura de la segunda parte 612 y la segunda anchura w2 es la anchura de la segunda parte 612.
Preferiblemente, la relación de aspecto es incluso mayor. En una realización, la relación de aspecto de la primera parte 611 es superior a tres (es decir, la relación h1/w1 es inferior a 1/3 o superior a 3) o superior a cinco (es decir, la relación h1/w1 es inferior a 1/5 o superior a 5). En una realización, cada una de las partes 611,612 (y opcionalmente 613, 614, si están presentes), tienen una relación de aspecto superior a 3. En una realización, cada una de las partes 611,612 (y opcionalmente 613, 614, si están presentes), tienen una relación de aspecto superior a 5.
En una realización, cada una de las partes 611,612 (y opcionalmente 613, 614, si están presentes), están configuradas para dejar salir el material del lecho desde la primera cámara 310 de intercambio de calor. La caldera 1 de lecho fluidizado puede usarse de tal manera que el gas de fluidización y el material del lecho salen de la primera cámara 310 de intercambio de calor a través de la salida principal 610 de partículas. En consecuencia, el aire de fluidización del horno 50 no entra en la primera cámara 310 de intercambio de calor a través de la salida principal 610 de partículas.
Preferiblemente, la caldera 1 de lecho fluidizado se usa de tal manera que el gas de fluidización y el material del lecho salen de la primera cámara 310 de intercambio de calor a través de la salida principal 610 de partículas de tal manera que la velocidad del flujo del gas de fluidización en la salida principal 610 de partículas es de 20 m/s como máximo y se dirige fuera de la primera cámara 310 de intercambio de calor. La dirección de la velocidad tiene el efecto de que la caldera 1 funciona como se desea. La magnitud de la velocidad tiene el efecto de que el flujo está bien controlado y no desgasta excesivamente las superficies del intercambiador de calor 10 con sello en bucle. Preferiblemente, una velocidad de flujo del gas de fluidización en la salida principal 610 de partículas es de 5 m/s a 10 m/s y se dirige hacia fuera de la primera cámara 310 de intercambio de calor.
El elemento de barrera 401 (y los otros elementos de barrera 402, 403) pueden estar hechos de cualquier material adecuado, tal como metal o cerámica. En una realización preferible, el primer elemento de barrera 401 comprende un tubo de transferencia de calor o tubos de transferencia de calor. Por ejemplo, el primer elemento de barrera 401 puede ser un tubo de transferencia de calor cubierto con mortero, o el primer elemento de barrera 401 puede consistir en tubos de transferencia de calor cubiertos con mortero. Como en el caso de las paredes, el término tubo de transferencia de calor se refiere a un tubo que está configurado para recuperar calor a un medio de transferencia de calor líquido. Por lo tanto, el primer elemento de barrera 401 en esta realización está configurado para recuperar calor a la circulación de un medio de transferencia de calor líquido, tal como agua. Tales tubos se muestran en las Figuras 7 y 9a a 9c. Sin embargo, como se indica en las Figuras 9d y 9e, una barra con cierta anchura de barrera wb1 mayor también puede servir como elemento de barrera. Como se indica en las Figuras 5 y 7, en una realización, la primera altura h1 de la primera parte 611 es mayor que la primera anchura w1 de la primera parte 611. Además, en una realización, la segunda altura h2 de la segunda parte 612 es mayor que la segunda anchura w2 de la segunda parte 612. Sin embargo, haciendo referencia a las Figuras 9a, 9b y 9d, la anchura puede ser mayor que la altura.
Además, preferiblemente, el área de los elementos de barrera 401,402, 403 es pequeña en comparación con el área de las partes 611, 612, 613, 614 de la salida 610. Esto asegura una resistencia al flujo adecuadamente pequeña, evitando simultáneamente que el aire fluya en dos direcciones. Haciendo referencia a las Figuras 9d y 9e, el primer elemento de barrera tiene una altura de primera barrera hb1 y una anchura de primera barrera wb1. La altura de la primera barrera hb1 es paralela a la primera altura h1. La anchura de la primera barrera wb1 es paralela a la primera anchura w1. En la realización de la Figura 9d, la anchura de la primera barrera wb1 es sustancialmente igual a la primera anchura w1, y la altura de la primera barrera hb1 es sustancialmente igual a la primera altura h1. Sin embargo, como lo demuestran las Figuras 9a y 9b, la altura de la primera barrera hb1 puede ser significativamente menor que la primera altura h1. En la realización de la Figura 9e, la anchura de la primera barrera wb1 es sustancialmente igual a la primera anchura w1, y la altura de la primera barrera hb1 es sustancialmente igual a la primera altura h1. En la Figura 9c, la anchura de la primera barrera wb1 puede ser significativamente menor que la primera anchura w1. Sin embargo, la anchura de la barrera wb1 puede ser mayor que la primera anchura w1. En una realización, el producto h1 x w1 de la primera altura h1 y la primera anchura w1 de la primera parte 611 de la salida principal 610 de partículas es al menos el 33% del producto hb1 x wb1 de la primera altura de barrera hb1 y la primera anchura de barrera wb1 del primer elemento de barrera 401. En una realización, el producto h1 xw1 de la primera altura h1 y la primera anchura w1 de la primera parte 611 de la salida principal 610 de partículas es como máximo cuatro veces el producto hb1 xwb1 de la primera altura de barrera hb1 y la primera anchura de barrera wb1 del primer elemento de barrera 401.
Además de las dimensiones relativas, como se explica en términos de relación de aspecto y/o área proporcional (es decir, el producto de la anchura y la altura), también una dimensión absoluta de la parte 611 o las partes 611, 612, 613, 614 ayuda a evitar que el aire fluya en la dirección equivocada. Así pues, en una realización, la menor de la primera altura h1 y la primera anchura w1 es de 5 cm a 50 cm, tal como de 5 cm a 40 cm. La menor de la primera altura h1 y la primera anchura w1 generalmente se denota por mín(h1, w1). Preferiblemente, esto se aplica a cada una de las partes 611,612, 613, etc. de la salida principal 610 de partículas. Así pues, en una realización, para cada parte de la salida principal 610 de partículas, la menor de la altura y la anchura de esa parte es de 5 cm a 50 cm, tal como de 5 cm a 40 cm.
Preferiblemente, la salida principal 610 de partículas es suficientemente grande para garantizar una resistencia al flujo razonablemente pequeña. En una realización, el área de la sección transversal de la salida principal 610 de partículas es de al menos 0,5 m2, preferiblemente al menos 0,7 m2. También se observa que el área de la sección transversal de la salida principal 610 de partículas es la suma de las áreas de la sección transversal de sus partes 611 y 612, opcionalmente también 613 y 614 (y otras partes, si están presentes).
Para eliminar las cenizas, por las razones indicadas en los antecedentes, el intercambiador de calor 10 con sello en bucle en una realización comprende además un canal 690 de eliminación de cenizas configurado para sacar las cenizas del intercambiador de calor 10 con sello en bucle. Esto tiene el efecto de que las cenizas no se transportarán al horno 50. Preferiblemente, el canal 690 de eliminación de cenizas está configurado para transportar cenizas desde el fondo de la primera cámara 310 de intercambio de calor o desde el fondo de la cámara 200 de derivación. Esto tiene el efecto de que las cenizas no se acumularán dentro del intercambiador de calor 10 con sello en bucle, lo que mejora la capacidad de recuperación de calor del intercambiador de calor 10 con sello en bucle. De manera alternativa, el canal 690 de eliminación de cenizas puede estar dispuesto en una pared vertical del intercambiador de calor con sello en bucle. Sin embargo, con el fin de vaciar el intercambiador de calor con sello en bucle para su mantenimiento, un borde inferior del canal 690 de eliminación de cenizas se ubica preferiblemente a 50 cm como máximo por encima del suelo del intercambiador de calor 10 con sello en bucle. Los suelos 410, 420, 430 se indican, p. ej., en la Figura 8. Además, se indica un nivel de suelo FL en la Figura 6. De esta manera, el canal o canales 690 de eliminación de cenizas está(n) dispuesto(s) en una parte inferior de la cámara o cámaras (100, 200, 310), es decir, en una pared de una cámara o cámaras o en el fondo de una cámara o cámaras.
El canal 690 de eliminación de cenizas está dispuesto a un nivel vertical más bajo que la salida principal 610 de partículas. El canal 690 de eliminación de cenizas puede estar dispuesto en relación con la salida principal 610 de partículas de tal manera que un borde superior del canal 690 de eliminación de cenizas esté dispuesto a un nivel vertical más bajo que un borde inferior de la salida principal 610 de partículas. El borde inferior de la salida principal 610 de partículas se indica con hl4 en la Figura 6. En tal disposición, el intercambiador de calor 10 con sello en bucle funciona como un tamiz que separa las cenizas pesadas del material del lecho. Cuando se fluidiza el material del lecho en el intercambiador de calor 10 con sello en bucle, el intercambiador 10 de calor con sello en bucle funciona como un tamiz de aire, que separa más eficazmente las cenizas pesadas del material del lecho. La ceniza pesada se puede recoger de una parte inferior, p. ej., de la primera cámara 310 de intercambio de calor o desde el fondo de la cámara 200 de derivación a través del canal 690 de eliminación de cenizas.
En una realización, un borde superior del canal 690 de eliminación de cenizas está dispuesto a un nivel más bajo que el borde inferior de la salida principal 610 de partículas. En una realización, un borde superior del canal principal 690 de eliminación de cenizas está dispuesto al menos 50 cm o al menos 1 m más bajo que un borde inferior de la salida principal 610 de partículas. En una realización, un borde inferior de la salida principal 610 de partículas está dispuesto al menos 1,5 m o al menos 2 m por encima del suelo del intercambiador de calor con sello en bucle. De manera correspondiente, en una realización, un borde inferior de la salida principal 610 de partículas está dispuesta al menos 1 m o al menos 1,5 m por encima del borde superior del canal 690 de eliminación de cenizas.
En una realización, un canal 690 de eliminación de cenizas está dispuesto en la parte inferior de la primera cámara 310 de intercambio de calor. Alternativamente o además, un canal 690 de eliminación de cenizas puede estar dispuesto en la parte inferior de la cámara 200 de derivación. Alternativamente o además, se puede disponer un canal 690 de eliminación de cenizas en una parte inferior de la cámara 100 de entrada. Anteriormente se ha discutido un significado más específico de una parte inferior.
Como se indicó anteriormente, las paredes del intercambiador de calor 10 con sello en bucle limitan la primera trayectoria de flujo P1. La primera trayectoria de flujo P1 pasa a través de una entrada principal 630 de partículas (véase, por ejemplo, la Figura 6). Durante el uso, el material del lecho está configurado para introducirse a la primera cámara 310 de intercambio de calor a través de la entrada principal 630 de partículas. Además, la primera trayectoria de flujo P1 pasa a través de la salida principal 610 de partículas. En una realización, la salida principal 610 de partículas está dispuesta en una parte más alta de la primera cámara 310 de intercambio de calor y la entrada principal 630 de partículas está dispuesta en una parte más baja de la primera cámara 310 de intercambio de calor. Esto tiene el efecto de que la construcción del intercambiador de calor con sello en bucle sigue siendo sencilla. No se necesita una cámara de bloqueo de gas separada. Durante el uso, el material en partículas se introduce en una dirección sustancialmente hacia abajo en la cámara 100 de entrada. Además, durante el uso, el material en partículas fluye a través de la primera trayectoria de flujo P1 y sale del intercambiador de calor con sello en bucle desde la salida principal 610 de partículas. En una realización, la primera trayectoria de flujo P1 pasa por debajo de solo una parte de pared vertical (es decir, una tercera parte de pared 530) del intercambiador de calor 10 con sello en bucle y pasa por encima de solo una parte de pared vertical (es decir, una cuarta parte de pared 540) del intercambiador de calor 10 con sello en bucle. Además, en una realización, un punto más alto de la entrada principal 630 de partículas está dispuesto en un nivel vertical más bajo que un punto más bajo de la salida principal 610 de partículas.
Como se indicó anteriormente, las paredes del intercambiador de calor 10 con sello en bucle limitan la segunda trayectoria de flujo P2. La segunda trayectoria de flujo P2 pasa a través de la cámara 200 de derivación. Durante el uso, el material del lecho se introduce en una dirección sustancialmente hacia abajo en la cámara 100 de entrada. Además, durante el uso, el material del lecho fluye a través de la segunda trayectoria de flujo P2 y sale del intercambiador de calor con sello en bucle desde una salida secundaria 620 de partículas (véase la Figura 3 o 5a). En una realización, la segunda trayectoria de flujo P2 pasa por debajo de solo una parte de pared vertical (es decir, una primera parte de pared 510) del intercambiador de calor 10 con sello en bucle y pasa por encima de solo una parte de pared vertical (es decir, una segunda parte de pared 520) del intercambiador de calor 10 con sello en bucle. Haciendo referencia a la Figura 5a, en una realización, la primera parte de la pared 510 está dispuesta entre la cámara 100 de entrada y la cámara 200 de derivación. Además, la primera parte de la pared 510 está dispuesta entre la cámara 100 de entrada y una parte del conducto 15 de retorno. En una realización, la segunda parte de pared 520 está dispuesta entre la cámara 200 de derivación y una parte del conducto 15 de retorno. Además, la segunda parte de pared 520 está dispuesta entre la cámara 100 de entrada y una parte del conducto 15 de retorno.
En una realización, las paredes del intercambiador de calor 10 con sello en bucle están dispuestas de tal manera que la primera parte de la pared 510 (véase la Figura 3 o 5a) separa la cámara 100 de entrada de la cámara 200 de derivación. Una segunda parte de la pared 520 es paralela a la primera parte de pared 510. La segunda parte de pared 520 limita la cámara 200 de derivación. La segunda parte de pared 520 también limita la segunda salida 620 de partículas. La primera parte de pared 510 se extiende hacia abajo hasta un primer nivel de altura hl1 y la segunda parte de pared 520 se extiende hacia arriba hasta un segundo nivel de altura hl2, como se indica en la Figura 6. Además, el primer nivel de altura hl1 está a un nivel vertical más bajo que el segundo nivel de altura hl2. Esto tiene el efecto de que se puede controlar el flujo de material del lecho a través de la cámara 200 de derivación. El flujo de material del lecho a través de la cámara 200 de derivación se puede controlar, p. ej., con una cantidad de aire de fluidización suministrado por boquillas 920 secundarias, como se detalla a continuación. La diferencia entre hl2 y hl1 se discutirá a continuación.
Como se indicó anteriormente, una tercera parte de pared 530 limita la cámara 100 de entrada y también limita la entrada 630 de partículas (véase la Figura 5a). El material del lecho está configurado para entrar en la primera cámara 310 de intercambio de calor a través de la entrada 630 de partículas. Haciendo referencia a la Figura 5a, la tercera parte de pared 530 se extiende hacia abajo hasta un tercer nivel de altura hl3.
Además, para garantizar un flujo suave del material en partículas desde la primera cámara 310 de intercambio de calor, en una realización, una parte de la salida principal 610 de partículas está dispuesta en un nivel vertical más bajo que el segundo nivel de altura hl2 antes mencionado (es decir, el nivel vertical, en el que el material del lecho que sale de la cámara 200 de derivación entra en el conducto 15 de retorno). Por lo tanto, en una realización, una cuarta parte de pared 540 limita la salida principal 610 de partículas desde abajo y limita también el conducto 15 de retorno, y puede limitar aún más la primera cámara 310 de intercambio de calor. Además, la cuarta parte de pared 540 se extiende hacia arriba hasta un cuarto nivel de altura hl4. Como se indica en la Figura 6, en una realización, el cuarto nivel de altura hl4 está en un nivel vertical más bajo que el segundo nivel de altura hl2. Esto mejora la transferencia del material del lecho a través de la cámara 310 de intercambio de calor y, en consecuencia, proporciona más resistencia al flujo en la cámara 200 de derivación. En una realización, la diferencia hl2-hl4 puede ser, p. ej., de 50 mm a 300 mm, tal como de 100 mm a 200 mm.
Como se indicó anteriormente, para controlar el flujo de material del lecho dentro de la primera cámara 310 de intercambio de calor, en una realización, el cuarto nivel de altura hl4 está a un nivel vertical más alto que el tercer nivel de altura hl3. Normalmente, los niveles de altura hl1 y hl3, es decir, los bordes inferiores de la primera parte de pared 510 dispuesta entre la cámara 100 de entrada y la cámara 200 de derivación y la parte de pared 530 que limita la entrada 630 de partículas, están sustancialmente en el mismo nivel vertical. El valor absoluto de la diferencia hl1 -hl3, es decir, |hl1 -hl3|, puede ser, p. ej., menos de 100 mm, tal como menos de 75 mm, o menos de 50 mm.
Para controlar el flujo de material del lecho a través de la primera cámara 310 de intercambio de calor, el cuarto nivel de altura hl4 está, en una realización, a un nivel que es más de 500 mm más alto que el más alto de los niveles hl1 y hl3. Así pues, en una realización, hl4-máx(hl1, hl3) > 500 mm. Como es convencional, la función "máx" da el mayor o más grande de sus argumentos. Más preferiblemente, la diferencia hl4-máx(hl1, hl3) > 750 mm. También se aplica lo dicho anteriormente sobre la diferencia hl2-hl4.
La estructura del intercambiador de calor con sello en bucle, como se muestra en la Figura 2, es particularmente simple, ya que la cámara 100 de entrada, la cámara 200 de derivación y una parte del conducto 15 de retorno están todas dispuestos en una misma línea recta. Tal estructura se logra mediante las paredes y/o partes de pared como se indica en las figuras. En consecuencia, una realización del intercambiador de calor 10 con sello en bucle comprende una tercera parte de pared 530 que separa la cámara 100 de entrada de la primera cámara 310 de intercambio de calor, una cuarta parte de pared 540 que limita la salida principal 610 de partículas desde abajo, y una quinta parte de pared 550 que separa la cámara 200 de derivación de la primera cámara 310 de intercambio de calor. Como se indica en las figuras, en una realización, estas partes de pared (530, 540, 550) son paralelas. En una realización preferible, la tercera parte de la pared 530, la cuarta parte de la pared 540 y la quinta parte de la pared 550 son paralelas y pertenecen a un plano P. Tal plano se indica en la Figura 2. Como se indica en la Figura 2, estas partes de pared (530, 540, 550) son verticales. Además, la tercera parte de pared 530 forma parte de una pared tanto de la cámara 100 de entrada como de la primera cámara 310 de intercambio de calor. Además, la cuarta parte de pared 540 forma parte de una pared tanto del conducto 15 de retorno como de la primera cámara 310 de intercambio de calor. Además, la quinta parte de pared 550 forma parte de una pared tanto de la cámara 200 de derivación como de la primera cámara 310 de intercambio de calor. Con referencia a la Figura 5a, en una realización, la tercera parte de pared 530 está dispuesta entre la cámara 100 de entrada y la primera cámara 310 de intercambio de calor. En una realización, la cuarta parte de pared 540 está dispuesta entre una parte del conducto 15 de retorno y la primera cámara 310 de intercambio de calor. En una realización, la quinta parte de pared 550 está dispuesta entre la cámara 200 de derivación y la primera cámara 310 de intercambio de calor.
Haciendo referencia a la Figura 4a, una realización del intercambiador de calor con sello en bucle comprende boquillas 910 principales configuradas para fluidizar el material del lecho dentro de la primera cámara 310 de intercambio de calor mediante el gas de fluidización. Las boquillas 910 principales están dispuestas en la parte inferior de la primera cámara 310 de intercambio de calor. El flujo del material del lecho a través de la primera trayectoria de flujo P1 se habilita al fluidizar el material del lecho en la primera cámara 310 de intercambio de calor. Además, la resistencia al flujo a través de la primera trayectoria P1 puede ser controlada por el grado de fluidización dentro de la primera cámara 310 de intercambio de calor. El intercambiador de calor 10 con sello en bucle comprende un canal 912 de aire para distribuir aire a las boquillas 910 principales. Los niveles de altura hl4 y hl3 antes mencionados también contribuyen a la resistencia al flujo a través de la primera trayectoria P1. Preferiblemente, la diferencia de estos niveles de altura está dentro de los límites también antes mencionados en la realización, en donde el intercambiador de calor con sello en bucle comprende las boquillas 910 principales.
No es necesario que la distribución del aire dentro de la primera cámara 310 de intercambio de calor sea uniforme. Preferiblemente, la distribución del aire de fluidización dentro de la primera cámara 310 de intercambio de calor está diseñada de tal manera que al menos el 90% o al menos el 95% de las superficies exteriores de las tuberías 810 del intercambiador de calor estén en contacto con el material del lecho que fluye. Esto contrasta con los casos en los que el material del lecho no fluiría, es decir, se atascaría en algunas superficies de las tuberías 810 del intercambiador.
Haciendo referencia a la Figura 4b, en una realización, las boquillas 910 principales comprenden primeras boquillas 915 principales y segundas boquillas 916 principales. Las primeras boquillas 915 principales están dispuestas más cerca de la entrada principal 630 de partículas que las segundas boquillas 916 principales. Además, una resistencia al flujo de las primeras boquillas 915 principales es mayor que la resistencia al flujo de las segundas boquillas 916 principales. En efecto, se guía más gas de fluidización a través de las segundas boquillas 916 principales que a través de las primeras boquillas 915 principales. En consecuencia, el flujo de material del lecho mejora en lugares que están más alejados de la entrada principal 630 de partículas. De esta manera, el material del lecho que fluye se distribuye más uniformemente sobre las superficies de las tuberías 810 del intercambiador de calor.
En una realización, las boquillas 910 principales comprenden terceras boquillas 917 principales y cuartas boquillas 918 principales. Las terceras boquillas 917 principales están dispuestas más cerca de la salida principal 610 de partículas que las cuartas boquillas 918 principales. Además, la resistencia al flujo de las terceras boquillas 917 principales es mayor que la resistencia al flujo de las cuartas boquillas 918 principales. En efecto, se guía más gas de fluidización a través de las cuartas boquillas 918 principales que a través de las terceras boquillas 917 principales. En consecuencia, el flujo de material del lecho mejora en lugares que están más alejados de la salida principal 610 de partículas. De esta manera, el material del lecho que fluye se distribuye más uniformemente sobre las superficies de las tuberías 810 del intercambiador de calor.
En una realización, las terceras boquillas 917 principales están dispuestas más cerca de la salida principal 610 de partículas que las primeras boquillas 915 principales. En una realización, la resistencia al flujo de las primeras boquillas 915 principales es diferente de la resistencia al flujo de las terceras boquillas 917 principales. En una realización, la resistencia al flujo de las primeras boquillas 915 principales es mayor que la resistencia al flujo de las terceras boquillas 917 principales. En efecto, se guía más gas de fluidización a través de las terceras boquillas 917 principales que a través de las primeras boquillas 915 principales.
Haciendo referencia a la Figura 3, una realización del intercambiador de calor con sello en bucle comprende boquillas 920 secundarias configuradas para fluidizar el material del lecho dentro de la cámara 200 de derivación mediante un gas de fluidización. Las boquillas 920 secundarias están dispuestas en la parte inferior de la cámara 200 de derivación. El flujo del material del lecho a través de la segunda trayectoria de flujo P2 se habilita al fluidizar el material del lecho en la cámara 200 de derivación. Además, la resistencia al flujo a través de la segunda trayectoria P2 puede controlarse por el grado de fluidización dentro de la cámara 200 de derivación. El intercambiador de calor 10 con sello en bucle comprende un canal 922 de aire para distribuir aire a las boquillas 920 secundarias. Los niveles de altura hl2 y hl1 antes mencionados también contribuyen a la resistencia al flujo a través de la segunda trayectoria de flujo P2. Preferiblemente, la diferencia de estos niveles de altura está dentro de los límites también antes mencionados en la realización, en donde el intercambiador de calor con sello en bucle comprende las boquillas 920 secundarias.
Dependiendo, p. ej., de la carga de la caldera y/o el suministro de combustible a la caldera, puede haber una mayor o menor necesidad de calentar el medio de transferencia de calor (por ejemplo, vapor de sobrecalentamiento) mediante el intercambiador de calor 10 de lecho fluidizado. Por lo tanto, dependiendo de las necesidades, una mayor o menor parte del material del lecho puede transportarse a través de la primera trayectoria de flujo P1, mientras que el resto del material se transporta a través de la segunda trayectoria de flujo P2. Tal control puede lograrse mediante las boquillas 910, 920. Además, el control está preferiblemente automatizado.
Así pues, una realización de una caldera 1 fluidizada comprende un procesador CPU (véanse las Figuras 3 y 4). El procesador CPU está configurado para controlar el flujo de gas a través de las boquillas 910 principales. Además, el procesador CPU está configurado para controlar el flujo de gas a través de las boquillas 920 secundarias. El procesador CPU puede configurarse para controlar el flujo de gas a través de las boquillas 920 secundarias independientemente del flujo de gas a través de las boquillas 910 principales. De esta manera, al controlar los flujos de gas a través de las boquillas principales y secundarias, pueden controlarse las cantidades relativas de material del lecho que fluye a través de la primera trayectoria P1 y la segunda trayectoria P2. El procesador CPU puede configurarse para controlar, p. ej., los flujos de aire hacia los canales 912 y 922 de aire.
En una realización, el procesador CPU está configurado para controlar una razón de los flujos de aire a través de las boquillas 910 principales y las boquillas 920 secundarias. Más específicamente, cuando se suministra un flujo F1 de aire principal a través de las boquillas 910 principales y se suministra un flujo F2 de aire secundario a través de las boquillas 920 secundarias, el procesador CPU está configurado, en una realización, para controlar la razón F1/F2.
La necesidad de aumentar o disminuir la cantidad de calentamiento del vapor en la cámara 310 de calentamiento puede depender de la temperatura del vapor después de las tuberías 810 del intercambiador de calor de la cámara 310 de calentamiento. Por lo tanto, con referencia a la Figura 4, una realización comprende un primer sensor 850 configurado para detectar la temperatura del vapor que ha sido transportado a través de las tuberías 810 del intercambiador de calor. Además, el primer sensor 850 está configurado para detectar la temperatura del vapor antes de que entre en una turbina. Normalmente, la temperatura del vapor transportado a la turbina debe controlarse con precisión para que la turbina funcione correctamente. En una realización, el primer sensor 850 está configurado para dar una primera señal S1 indicativa de la temperatura del vapor y el procesador CPU está configurado para recibir la primera señal S1. Además, en una realización, el procesador CPU está configurado para controlar la razón F1/F2 de los flujos de aire a través de las boquillas 910 principales y las boquillas 920 secundarias utilizando la primera señal 51.
Por ejemplo, cuando la primera señal S1 indica que la temperatura del vapor está disminuyendo o ha disminuido por debajo de un valor límite, se puede guiar más material del lecho a la cámara 310 de calentamiento para calentar el vapor dentro de las tuberías 810 del intercambiador de calor. Por lo tanto, el flujo F1 a través de las boquillas 910 principales en la cámara 310 de calentamiento puede incrementarse y/o el flujo F2 a través de las boquillas 920 secundarias en la cámara 200 de derivación puede disminuirse. Tal aumento y/o disminución afecta a la citada razón F1/F2 de los flujos. En particular, si se necesita más potencia calorífica, se puede aumentar la razón F1/F2.
En una realización, la caldera 1 comprende además un segundo sensor 852 configurado para detectar la temperatura del vapor que se introducirá a las tuberías 810 del intercambiador de calor. Por lo tanto, se puede medir la diferencia de temperatura por la cual el vapor se ha calentado dentro de la cámara 310 de calentamiento. El procesador CPU también puede utilizar dicha diferencia de temperatura para controlar la razón F1/F2. Por lo tanto, una realización comprende un segundo sensor 852 configurado para detectar la temperatura del vapor que se introduce a las tuberías 810 del intercambiador de calor. Además, en una realización, el segundo sensor 852 está configurado para detectar la temperatura del vapor después de un supercalentador 26 dispuesto en el canal 20 de los gases de combustión de la caldera 1. En una realización, el segundo sensor 852 está configurado para dar una segunda señal S2 indicativa de una temperatura del vapor, y el procesador CPU está configurado para recibir la primera señal S1 y la segunda señal 52. Además, en una realización, el procesador CPU está configurado para controlar la razón F1/F2 de los flujos de aire a través de las boquillas 910 principales y las boquillas 920 secundarias usando la primera señal S1 y la segunda señal S2. Por ejemplo, el procesador CPU puede configurarse para comparar la diferencia de temperatura, determinada en base a las señales S1 y S2, con una diferencia de temperatura preestablecida. Siempre que esta diferencia de temperatura sea demasiado pequeña, se guía más material del lecho a la primera cámara 310 de intercambio de calor aumentando la razón F1/F2 como se indicó anteriormente. En consecuencia, siempre que esta diferencia de temperatura sea demasiado grande, se guía menos material del lecho a la primera cámara 310 de intercambio de calor disminuyendo la razón F1/F2 como se indicó anteriormente.
En una realización, las boquillas 910 principales están configuradas para conducir cenizas hacia el canal 690 de eliminación de cenizas mediante un flujo de gas de fluidización. Por ejemplo, como se indica en la Figura 2, se puede disponer un canal 690 de eliminación de cenizas en la primera cámara 310 de intercambio de calor, en el mismo extremo en el que se ha dispuesto la salida principal 610 de partículas. Las boquillas 910 principales pueden configurarse para producir un flujo de fluidización que no es exactamente vertical, sino que está inclinado hacia ese extremo de la primera cámara 310 de intercambio de calor que comprende el canal 690 de eliminación de cenizas. Además o alternativamente, las boquillas 920 secundarias pueden configurarse para conducir las cenizas hacia un canal 690 de eliminación de cenizas de la cámara 200 de derivación mediante un flujo del gas de fluidización. Esto se muestra en la Figura 3, en donde al menos algunas de las boquillas 920 secundarias están inclinadas hacia el canal 690 de eliminación de cenizas.
Haciendo referencia a la Figura 4a, una realización del intercambiador de calor con sello en bucle comprende boquillas 930 terciarias configuradas para fluidizar el material del lecho dentro de la cámara 100 de entrada mediante el gas de fluidización. Cuando se fluidiza también el material del lecho en la cámara 100 de entrada, el material fluye fácilmente entre las cámaras (100, 200, 310). En particular, la ceniza puede fluir entre las cámaras, lo que mejora la eliminación de cenizas a través del canal 690 de eliminación de cenizas.
Haciendo referencia a las Figuras 2 y 8, en una realización, la cámara 100 de entrada está limitada desde abajo por un primer suelo 410, la cámara 200 de derivación está limitada desde abajo por un segundo suelo 420, y la primera cámara 310 de intercambio de calor está limitada desde abajo por un tercer suelo 430. En una realización, el primer suelo 410 está dispuesto en un nivel de suelo FL. Como se indica en las Figuras 3 y 4, el nivel de suelo FL se refiere a un nivel vertical del primer suelo 410. En una realización, también el segundo suelo 420 y el tercer suelo 430 están dispuestos en el nivel de suelo FL. Así pues, todos los suelos 410, 420 y 430 están, en una realización, al mismo nivel vertical. Esto tiene el efecto técnico de que la cámara 100 de entrada, la cámara 200 de derivación y la primera cámara 310 de intercambio de calor forman un compartimento único que tiene un solo suelo. En una estructura de este tipo, las cenizas pueden moverse de forma razonablemente libre de una cámara a otra. Por lo tanto, la eliminación de la ceniza se vuelve fácil. Incluso puede ser suficiente un solo canal 690 de eliminación de cenizas para eliminar las cenizas. Sin embargo, la eliminación de cenizas puede facilitarse añadiendo otro canal 690 de eliminación de cenizas.
En una realización, la tercera parte de pared 530 limita la entrada principal 630 de partículas, a través de la cual está configurado que el material del lecho entre en la primera cámara 310 de intercambio de calor durante el uso. Además, la entrada principal 630 de partículas se extiende en dirección vertical hacia abajo hasta el nivel de suelo FL. Esto, en relación con los suelos 410 y 430 que están al mismo nivel, tiene el efecto de que las cenizas se transportan fácilmente desde la cámara 100 de entrada a la primera cámara 310 de intercambio de calor. Por lo tanto, se puede disponer un canal 690 de eliminación de cenizas en la primera cámara 310 de intercambio de calor.
En una realización, la primera parte de pared 510 limita una entrada secundaria 640 de partículas, a través de la cual está configurado que el material del lecho entre en la cámara 200 de derivación durante el uso. La entrada secundaria 640 de partículas se extiende en dirección vertical hacia abajo hasta el nivel de suelo FL. Esto, junto con los suelos 410 y 420 que están al mismo nivel, tiene el efecto de que las cenizas se transportan fácilmente desde la cámara 100 de entrada a la cámara 200 de derivación. Por lo tanto, se puede disponer un canal 690 de eliminación de cenizas en la cámara 200 de derivación.
Preferiblemente, tanto la entrada principal 630 de partículas como la entrada secundaria 640 de partículas se extienden en dirección vertical hacia abajo hasta el nivel de suelo FL, y los tres suelos 410, 420, 430 están en el mismo nivel. En este caso, puede ser suficiente solo un canal 690 de eliminación de cenizas, ya que las cenizas pueden moverse, p. ej., desde la cámara 200 de derivación a la primera cámara 310 de intercambio de calor o viceversa.
La Figura 8 muestra otra realización de un intercambiador de calor 10 con sello en bucle. El intercambiador 10 de calor con sello en bucle de la Figura 8 comprende una segunda cámara 320 de intercambio de calor. Parte del material del lecho está configurado para fluir a lo largo de una tercera trayectoria de flujo P1B a través de la segunda cámara 320 de intercambio de calor hasta una salida terciaria de partículas, y a través de la salida terciaria de partículas al conducto 15 de retorno. Las tuberías 820 de intercambio de calor están dispuestas en la segunda cámara 320 de intercambio de calor para recuperar calor de la misma. La cámara 100 de entrada está dispuesta entre la primera cámara 310 de intercambio de calor y la segunda cámara 320 de intercambio de calor. Esto tiene el efecto de que la cámara 100 de entrada, así como el conducto 15 de retorno están dispuestos en una dirección horizontal Sy sustancialmente en un centro del intercambiador de calor 10 con sello en bucle. Tal diseño puede ajustarse mejor a los sellos en bucle de algunas calderas de lecho fluidizado.
Sin embargo, tal estructura es más compleja que la estructura de la Figura 2. Por lo tanto, una realización comprende solo una cámara 310 de intercambio de calor que está equipada con tuberías 810 del intercambiador de calor configuradas para sobrecalentar vapor. Como se indicó anteriormente, las paredes del intercambiador de calor 10 con sello en bucle pueden comprender tubos de transferencia de calor configurados para calentar el medio de transferencia de calor líquido.
Las Figuras 10a y 10b muestran realizaciones de un intercambiador de calor 10 con sello en bucle. Como se indica en las figuras, el material del lecho está configurado para fluir a través de la primera cámara 310 de intercambio de calor a través de una primera trayectoria de flujo P1. En la primera cámara 310 de intercambio de calor, la primera trayectoria de flujo P1 tiene una dirección que está inclinada hacia arriba, y que es sustancialmente paralela a la dirección desde la cámara 100 de entrada hasta el conducto 15 de retorno. Las tuberías 810 del intercambiador de calor normalmente tienen partes rectas y partes curvas. Como se indica en la Figura 10a, en una realización, las partes rectas forman un ángulo de 30 grados como máximo con una dirección que va desde la cámara 100 de entrada hasta el canal 15. Como se indica en la Figura 10b, en una realización, las partes rectas forman un ángulo de al menos 60 grados con una dirección que va desde la cámara 100 de entrada hasta el canal 15.
Las tuberías 810 del intercambiador de calor pueden constituir un módulo del intercambiador de calor. Tal módulo del intercambiador de calor puede insertarse y retirarse de la primera cámara 310 de intercambio de calor. En una realización, una pared de la primera cámara 310 de intercambio de calor comprende una abertura 680 (véase la Figura 5b) y una parte de un módulo del intercambiador de calor está dispuesta en la abertura. La Figura 5b muestra las paredes de un intercambiador de calor con sello en bucle, cuando dicho módulo del intercambiador de calor no se ha insertado en la primera cámara 310 de intercambio de calor. La Figura 10a muestra un intercambiador de calor 10 de lecho fluidizado de la Figura 5b, después de que se haya insertado un módulo del intercambiador de calor en la abertura 680. Como se indica en las Figuras 4a y 10b, dicho módulo puede insertarse, de manera alternativa, a través de una abertura en otra pared del intercambiador de calor 10 de lecho fluidizado. Una estructura modular de este tipo también facilita la fabricación del intercambiador de calor con sello en bucle y, de esta manera, reduce los costes de fabricación. Las tuberías 810 del intercambiador de calor pueden fabricarse por separado y luego insertarse en la cámara 310.
La Figura 4a muestra un tubo 812 de entrada configurado para distribuir el medio de transferencia de calor (por ejemplo, vapor) en las tuberías 810 del intercambiador de calor. Un tubo 814 de salida está configurado para recoger el medio de transferencia de calor calentado (por ejemplo, vapor) de las tuberías 810 del intercambiador de calor. Tal tubo 812 de entrada y tubo 814 de salida también se muestran en las Figuras 10a y 10b. El tubo 812 de entrada puede estar dispuesto por encima del tubo 814 de salida, como en la Figura 4a, o el tubo 812 de entrada puede estar dispuesto por debajo del tubo 814 de salida (no mostrado).
Un sello en bucle 5 es un entorno hostil. Dentro del sello en bucle 5, el material del lecho desgasta las tuberías 810 del intercambiador de calor, y también los gases corrosivos pueden condensarse en las tuberías 810. Haciendo referencia a la Figura 11, para proteger las tuberías 810, en una realización, las tuberías 810 del intercambiador de calor de la primera cámara 310 de intercambio de calor están provistas de una cubierta protectora. En tal realización, las tuberías 810 del intercambiador de calor comprenden un tubo 812 interior rodeado radialmente por un tubo 814 exterior. El tubo 814 exterior sirve como una cubierta protectora para el tubo 812 interior. Además, se puede dejar una capa aislante 813, tal como una cámara de aire y/o una capa de mortero, entre el tubo 812 interior y el tubo 814 exterior. El diámetro interno del tubo 814 exterior puede ser, p. ej., al menos 1 mm mayor que el diámetro externo del tubo 812 interior. El diámetro interno del tubo 814 exterior puede ser, p. ej., de 1 mm a 10 mm mayor que el diámetro externo del tubo 812 interior. Así pues, el espesor de la capa 813 del material térmicamente aislante entre el tubo 812 interior y el tubo 814 exterior puede ser, p. ej., de 0,5 mm a 5 mm, tal como de 1 mm a 4 mm, tal como de 1 mm a 2 mm.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Una caldera (1) de lecho fluidizado circulante, que comprende
- un horno (50),
- un sello en bucle (5), y
- un intercambiador de calor (10) con sello en bucle dispuesto en el sello en bucle (5), comprendiendo el intercambiador de calor (10) con sello en bucle
- al menos una cámara (100) de entrada, una cámara (200) de derivación y una primera cámara (310) de intercambio de calor,
- tuberías (810) del intercambiador de calor dispuestas en la primera cámara (310) de intercambio de calor, y
- una tercera parte de pared (530) que limita la cámara (100) de entrada y la tercera parte de pared (530) limita una entrada (630) de partículas, a través de la cual se configura el material del lecho para que entre en la primera cámara (310) de intercambio de calor, en donde
- la tercera parte de pared (530) se extiende hacia abajo hasta un tercer nivel de altura (hl3), caracterizada por que
- una cuarta parte de pared (540) limita una salida principal (610) de partículas desde abajo, la cuarta parte de pared (540) limita la primera cámara (310) de intercambio de calor, y la cuarta parte de pared (540) limita un canal (15) de retorno, en donde
- la salida principal (610) de partículas es para dejar salir el material del lecho de la primera cámara (310) de intercambio de calor,
- la cuarta parte de pared (540) se prolonga hacia arriba hasta un cuarto nivel de altura (hl4),
- el tercer nivel de altura (hl3) está a un nivel vertical más bajo que el cuarto nivel de altura (hl4),
- la salida principal (610) de partículas tiene al menos una primera parte (611) y una segunda parte (612) separadas entre sí por un elemento barrera (401) de tal manera que
- la primera parte (611) de la salida principal (610) de partículas tiene una primera altura (h1) y una primera anchura (w1), en donde
- una razón (h1/w1) de la primera altura (h1) a la primera anchura (w1) es inferior a 0,5 o superior a 2.
2. La caldera (1) de lecho fluidizado circulante de la reivindicación 1, que comprende
- un canal (690) de eliminación de cenizas en la cámara (200) de derivación, la primera cámara (310) de intercambio de calor y/o la cámara (100) de entrada;
preferiblemente
- el canal o canales (690) de eliminación de cenizas están dispuestos en una parte inferior de la cámara o cámaras (100, 200, 310).
3. La caldera (1) de lecho fluidizado circulante de la reivindicación 1 o 2, en donde
- la menor (mín(h1 ,w1)) de la primera altura (h1) y la primera anchura (w1) es de 5 cm a 50 cm.
4. La caldera (1) de lecho fluidizado circulante de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde
- el elemento de barrera (401) comprende un tubo o tubos de transferencia de calor.
5. La caldera (1) de lecho fluidizado circulante de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde
- una primera parte de pared (510) del intercambiador de calor (10) con sello en bucle separa la cámara (100) de entrada de la cámara (200) de derivación y
- una segunda parte de pared (520) del intercambiador de calor (10) con sello en bucle es paralela a la primera parte de pared (510) y limita la cámara (200) de derivación y una segunda salida (620) de partículas, en donde
- la primera parte de pared (510) se extiende hacia abajo hasta un primer nivel de altura (hl1) y
- la segunda parte de pared (520) se extiende hacia arriba hasta un segundo nivel de altura (hl2), en donde - el primer nivel de altura (hl1) está a un nivel vertical más bajo que el segundo nivel de altura (hl2).
6. La caldera (1) de lecho fluidizado circulante de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde
- la tercera parte de pared (530) separa la cámara (100) de entrada de la primera cámara (310) de intercambio de calor y
- una quinta parte de pared (550) separa la cámara (200) de derivación de la primera cámara (310) de intercambio de calor, en donde
- la tercera parte de pared (530), la cuarta parte de pared (540) y la quinta parte de pared (550) son paralelas; preferiblemente,
- la tercera parte de pared (530), la cuarta parte de pared (540) y la quinta parte de pared (550) son paralelas y pertenecen a un plano (P).
7. La caldera (1) de lecho fluidizado circulante de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde
- las tuberías (810) del intercambiador de calor están dispuestas en la primera cámara (310) de intercambio de calor; y
- el intercambiador de calor (10) con sello en bucle comprende boquillas (910) principales dispuestas en la parte inferior de la primera cámara (310) de intercambio de calor y configuradas para fluidizar el material del lecho dentro de la primera cámara (310) de intercambio de calor mediante un gas de fluidización, de modo que
- se mejora un flujo de material del lecho en aquellas ubicaciones que están más alejadas de la salida principal (610) de partículas, por lo que
- el material del lecho fluido se distribuye más uniformemente sobre las superficies de las tuberías (810) del intercambiador de calor
8. La caldera (1) de lecho fluidizado circulante de la reivindicación 7, que comprende
- boquillas (920) secundarias configuradas para fluidizar el material del lecho dentro de la cámara (200) de derivación mediante un gas de fluidización.
9. La caldera (1) de lecho fluidizado circulante de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende
- boquillas (910) principales configuradas para fluidizar el material del lecho dentro de la primera cámara (310) de intercambio de calor mediante un gas de fluidización y
- boquillas (920) secundarias configuradas para fluidizar el material del lecho dentro de la cámara (200) de derivación mediante un gas de fluidización.
10. La caldera (1) de lecho fluidizado circulante de la reivindicación 8 o 9, que comprende
- un procesador (CPU) configurado para
• controlar el flujo de gas a través de las boquillas (910) principales y
• controlar el flujo de gas a través de las boquillas (920) secundarias de manera que el flujo de gas a través de las boquillas (920) secundarias sea controlable independientemente del flujo de gas a través de las boquillas (910) principales;
preferiblemente,
- el procesador (CPU) está configurado para controlar una razón de los flujos de aire a través de las boquillas (910) principales y las boquillas (920) secundarias.
11. La caldera (1) de lecho fluidizado circulante de la reivindicación 10, que comprende
- un primer sensor (850) configurado para detectar la temperatura del vapor que ha sido transportado a través de las tuberías (810) del intercambiador de calor y para dar una primera señal (S1) indicativa de la temperatura del vapor, en donde
- el procesador (CPU) está configurado para controlar el flujo de gas a través de las boquillas (910) principales y el flujo de gas a través de las boquillas (920) secundarias usando la señal (S1).
12. La caldera (1) de lecho fluidizado circulante de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde
- un suelo (410) de la cámara
Figure imgf000015_0001
0) de entrada está dispuesto en el nivel de suelo (FL),
- un suelo (420) de la cámara (200) de derivación está dispuesto en el nivel de suelo (FL), y
- un suelo (430) de la primera cámara (310) de intercambio de calor está dispuesto en el nivel de suelo (FL).
13. La caldera (1) de lecho fluidizado circulante de la reivindicación 12, en donde
- una primera parte de la pared (510) del intercambiador de calor (10) con sello en bucle limita una entrada secundaria (640) de partículas, a través de la cual el material del lecho está configurado para introducirse en a la cámara (200) de derivación durante el uso y
- la entrada secundaria (640) de partículas se extiende en dirección vertical descendente hasta el nivel de suelo (FL);
Y/O
- la entrada principal (630) de partículas se extiende en dirección vertical hacia abajo hasta el nivel de suelo (FL).
14. Uso de la caldera (1) de lecho fluidizado circulante de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 que comprende - dejar salir el gas de fluidización y el material del lecho desde la primera cámara (310) de intercambio de calor a través de la salida principal (610) de partículas.
15. El uso de la reivindicación 14 que comprende
- dejar salir el gas de fluidización y el material del lecho desde la primera cámara (310) de intercambio de calor a través de la salida principal (610) de partículas de manera que
- una velocidad de flujo del gas de fluidización en la salida principal (610) de partículas es como máximo de 20 m/s y se dirige fuera de la primera cámara (310) de intercambio de calor; preferiblemente,
- una velocidad de flujo del gas de fluidización en la salida principal (610) de partículas es de 5 m/s a 10 m/s y se dirige fuera de la primera cámara (310) de intercambio de calor.
ES18827145T 2017-12-19 2018-12-12 Una caldera de lecho fluidizado circulante con un intercambiador de calor con sello en bucle Active ES2941719T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20176134A FI129147B (en) 2017-12-19 2017-12-19 Fluidized bed boiler with gas lock heat exchanger
PCT/FI2018/050907 WO2019122509A1 (en) 2017-12-19 2018-12-12 A circulating fluidized bed boiler with a loopseal heat exchanger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2941719T3 true ES2941719T3 (es) 2023-05-25

Family

ID=64901585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES18827145T Active ES2941719T3 (es) 2017-12-19 2018-12-12 Una caldera de lecho fluidizado circulante con un intercambiador de calor con sello en bucle

Country Status (12)

Country Link
US (1) US11603989B2 (es)
EP (1) EP3728945B1 (es)
KR (1) KR102605385B1 (es)
CN (3) CN209876906U (es)
CA (1) CA3084516A1 (es)
DK (1) DK3728945T3 (es)
ES (1) ES2941719T3 (es)
FI (2) FI129147B (es)
HR (1) HRP20230439T1 (es)
PL (1) PL3728945T3 (es)
PT (1) PT3728945T (es)
WO (1) WO2019122509A1 (es)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI129147B (en) 2017-12-19 2021-08-13 Valmet Technologies Oy Fluidized bed boiler with gas lock heat exchanger
FI131188B1 (en) * 2020-11-19 2024-11-26 Valmet Technologies Oy Method for heating a heat exchange medium in a fluidized bed boiler, fluidized bed boiler and heat exchanger for a gas lock
FI131187B1 (en) 2022-03-16 2024-11-26 Valmet Technologies Oy Circulating fluidized bed boiler and method of operating a circulating fluidized bed boiler
FI20245073A1 (en) * 2024-01-25 2025-07-26 Buffer Solutions Oy DISCHARGE DEVICE AND METHOD FOR AN ENERGY STORAGE SYSTEM

Family Cites Families (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0061326B1 (en) * 1981-03-24 1985-06-19 Exxon Research And Engineering Company Apparatus for converting a fuel into combustible gas
FR2526182B1 (fr) * 1982-04-28 1985-11-29 Creusot Loire Procede et dispositif de controle de la temperature d'un lit fluidise
FI85414C (fi) * 1985-01-29 1992-04-10 Ahlstroem Oy Anordning foer avskiljning av fast material ur roekgaserna fraon en reaktor med cirkulerande baedd.
SE452359C (sv) * 1985-04-30 1994-04-11 Kvaerner Generator Ab Anordning för styrning av värmeövergångstalet vid en CFB-panna
DE3706538A1 (de) * 1987-02-28 1988-09-08 Metallgesellschaft Ag Wirbelschichtanlage
US4896717A (en) * 1987-09-24 1990-01-30 Campbell Jr Walter R Fluidized bed reactor having an integrated recycle heat exchanger
US5184671A (en) 1987-12-21 1993-02-09 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed heat exchanger and method of operating same
US4827723A (en) * 1988-02-18 1989-05-09 A. Ahlstrom Corporation Integrated gas turbine power generation system and process
US4947803A (en) * 1989-05-08 1990-08-14 Hri, Inc. Fludized bed reactor using capped dual-sided contact units and methods for use
DE3922765A1 (de) * 1989-07-11 1991-01-17 Babcock Werke Ag Feuerung, insbesondere wirbelschichtfeuerung
US4947804A (en) * 1989-07-28 1990-08-14 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed steam generation system and method having an external heat exchanger
US5072696A (en) * 1990-12-11 1991-12-17 Foster Wheeler Energy Corporation Furnace temperature control method for a fluidized bed combustion system
US5140950A (en) * 1991-05-15 1992-08-25 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed combustion system and method having an integral recycle heat exchanger with recycle rate control and backflow sealing
FI91220C (fi) * 1992-05-21 1994-06-10 Ahlstroem Oy Menetelmä ja laite kaasulukon toteuttamiseksi palautusputkessa ja/tai kiertomateriaalin virtauksen säätämiseksi kiertoleijureaktorissa
US5239946A (en) * 1992-06-08 1993-08-31 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed reactor system and method having a heat exchanger
DE69304548T2 (de) * 1992-11-10 1997-02-13 Foster Wheeler Energia Oy, Helsinki Verfahren und vorrichtung zum transport von festen partikeln zwischen räumen
US5345896A (en) 1993-04-05 1994-09-13 A. Ahlstrom Corporation Method and apparatus for circulating solid material in a fluidized bed reactor
US5840258A (en) 1992-11-10 1998-11-24 Foster Wheeler Energia Oy Method and apparatus for transporting solid particles from one chamber to another chamber
US5332553A (en) * 1993-04-05 1994-07-26 A. Ahlstrom Corporation Method for circulating solid material in a fluidized bed reactor
US5537941A (en) 1994-04-28 1996-07-23 Foster Wheeler Energy Corporation Pressurized fluidized bed combustion system and method with integral recycle heat exchanger
US5463968A (en) * 1994-08-25 1995-11-07 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed combustion system and method having a multicompartment variable duty recycle heat exchanger
US5682828A (en) * 1995-05-04 1997-11-04 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed combustion system and a pressure seal valve utilized therein
FI962653A7 (fi) * 1996-06-27 1997-12-28 Foster Wheeler Energia Oy Menetelmä ja laite kiinteistä hiukkasista tapahtuvan lämmön siirtymisen valvomiseksi leijupetireaktorissa
FI110205B (fi) * 1998-10-02 2002-12-13 Foster Wheeler Energia Oy Menetelmä ja laite leijupetilämmönsiirtimessä
US6237541B1 (en) * 2000-04-19 2001-05-29 Kvaerner Pulping Oy Process chamber in connection with a circulating fluidized bed reactor
EP1308671A1 (en) * 2001-10-30 2003-05-07 Alstom (Switzerland) Ltd A circulating fluidized bed reactor device
CN2515543Y (zh) * 2001-12-22 2002-10-09 浙江大学 循环流化床锅炉的物料循环装置
US6863703B2 (en) * 2002-04-30 2005-03-08 The Babcock & Wilcox Company Compact footprint CFB with mechanical dust collector
FR2845620B1 (fr) * 2002-10-14 2007-11-30 Alstom Switzerland Ltd Reacteur a lit fluidise circulant avec separateur et gaine d'acceleration integree
FI114115B (fi) * 2003-04-15 2004-08-13 Foster Wheeler Energia Oy Menetelmä ja laite lämmön talteenottamiseksi leijupetireaktorissa
FI116417B (fi) * 2004-07-01 2005-11-15 Kvaerner Power Oy Kiertoleijukattila
CN100447486C (zh) * 2005-10-14 2008-12-31 中国科学院工程热物理研究所 一种气动控制的物料循环装置
FI20065308L (fi) * 2006-05-10 2007-11-11 Foster Wheeler Energia Oy Kiertopetikattilan leijupetilämmönvaihdin ja kiertopetikattilan, jossa on leijupetilämmönvaihdin
US7938071B2 (en) * 2007-03-13 2011-05-10 Alstom Technology Ltd. Secondary air flow biasing apparatus and method for circulating fluidized bed boiler systems
FI122858B (fi) * 2008-03-31 2012-08-15 Metso Power Oy Menetelmä pyrolyysin suorittamiseksi ja pyrolyysilaitteisto
FI122778B (fi) * 2008-03-31 2012-06-29 Metso Power Oy Pyrolyysimenetelmä kattilan yhteydessä ja pyrolyysilaitteisto
FI121284B (fi) 2008-11-06 2010-09-15 Foster Wheeler Energia Oy Kiertoleijupetikattila
US9638418B2 (en) * 2009-05-19 2017-05-02 General Electric Technology Gmbh Oxygen fired steam generator
US20110265697A1 (en) * 2010-04-29 2011-11-03 Foster Wheeler North America Corp. Circulating Fluidized Bed Combustor and a Method of Operating a Circulating Fluidized Bed Combustor
AU2011323198B2 (en) * 2010-11-05 2015-06-18 Thermochem Recovery International, Inc. Solids circulation system and method for capture and conversion of reactive solids
EP2771434A4 (en) * 2011-10-26 2016-01-13 Res Usa Llc POT-BUFFER DESIGN
CN106573219B (zh) * 2014-06-09 2020-02-18 哈奇有限公司 具有内部再循环流化床的平推流反应器
KR101700436B1 (ko) * 2015-06-29 2017-01-31 한국전력공사 순환유동층 보일러의 열교환장치
US10995288B2 (en) * 2015-09-09 2021-05-04 Sundrop Ip Holdings, Llc Integrated process plant having a biomass reforming reactor using a fluidized bed
US10429064B2 (en) * 2016-03-31 2019-10-01 General Electric Technology Gmbh System, method and apparatus for controlling the flow direction, flow rate and temperature of solids
WO2018083367A1 (en) * 2016-11-01 2018-05-11 Valmet Technologies Oy A circulating fluidized bed boiler with a loopseal heat exchanger
FI129147B (en) 2017-12-19 2021-08-13 Valmet Technologies Oy Fluidized bed boiler with gas lock heat exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
PT3728945T (pt) 2023-03-31
HRP20230439T1 (hr) 2023-07-21
FI3728945T3 (fi) 2023-03-31
CN209876906U (zh) 2019-12-31
CN212805617U (zh) 2021-03-26
FI20176134A1 (en) 2019-06-20
PL3728945T3 (pl) 2023-06-05
CA3084516A1 (en) 2019-06-27
EP3728945A1 (en) 2020-10-28
WO2019122509A1 (en) 2019-06-27
CN111492176B (zh) 2022-04-08
CN111492176A (zh) 2020-08-04
US11603989B2 (en) 2023-03-14
FI129147B (en) 2021-08-13
US20210372610A1 (en) 2021-12-02
DK3728945T3 (da) 2023-05-08
KR20200101356A (ko) 2020-08-27
KR102605385B1 (ko) 2023-11-22
EP3728945B1 (en) 2023-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2884109T3 (es) Caldera de lecho fluidizado circulante con un intercambiador de calor de sello de bucle
KR101255005B1 (ko) 순환 유동층 보일러
ES2240408T3 (es) Sistema de combustion de lecho fluidizado circulante incluyendo una camara intercambiadora de calor entre una seccion de separacion y una seccion de horno.
US11603989B2 (en) Circulating fluidized bed boiler with a loopseal heat exchanger
US7644669B2 (en) Coal fired process heaters
HUP0004401A2 (hu) Hamuhűtő berendezés fluidizált ágy hamujának hűtésére
JP2009198065A (ja) 循環流動層ボイラ
EP2884169B1 (en) Fluidized bed apparatus
CN105723152A (zh) 流化床设备及其部件
US10900660B2 (en) Fluidized bed heat exchanger
EP3054215B1 (en) Fluidized bed heat exchanger
JP2022161026A (ja) 循環流動層ボイラのループシール用熱交換器及び循環流動層ボイラ