IT8224688A1 - Vermiculite come agente modificante di depositi in caldaie - Google Patents

Description

" VERMICULITE COME AGENTE MODIFICANTE DI DEPOSITI IN CALDAIE ".

RIASSUNTO

Si inietta vermiculitenon calcinata nel forno alimentato con combustibile carbonioso, a 3.000-1.200?F (1645-649?C) facilitando cosi l 'allontanamento di depositi che si accumulano sul rivestimento all'interno del forno

DESCRIZIONE

L'uso della presente invenzione facilita l'allontanamento di depositi che si formano sulle pareti e sulle superfici di scambio termico in un forno industriale oppure in una caldaia di un impianto in cui si brucia un combustibile carbonioso solido. Si realizza ci? iniettando una quantit? efficace di vermiculite non calcinata nel flus so di gas di scarico, dove il flusso ha una temperatura compresa circa tra 3.000?F (l645?C) e 1200?F (649?C), convenientemente a una portata di circa 0,05-100 libbre (22,7 E 45,40 Kg)di vermiculite (preferibilmente 0,5-10 libbre - kg 0,227 - 4.540) per ogni 907 kg di combustibile bruciato. La vermiculite fa aumentare la friabilit? dei depositi rendendoli pi? facili da allontanare mediante soffiatori di fuliggine tradizionali (ossia sonde situate all'interno della caldaia che insufflano aria oppure vapore acqueo a circa 200 psig = 14 kg/cm di manometro).

Le sostanze minerali (ceneri) presenti nei combustibili carboniosi solidi, ad esempio carbone, portano alla formazione di depositi nelle zone di assorbimento del calore della caldaia, in particolare nei canali del surriscaldatore e nei canali di convenzione.

Questi depositi di cenere impalpabile possono avere una resistenza all'asportazione superiore alla potenza dell?apparecchiatura di pulitura tradizionale. La Richiedente ha scoperto che l'iniezione di vermiculite fa diminuire la resistenza all'asportazione di depositi in modo da mantenere le superfici di scambio termico pulite ed in modo da evitare un eventuale bloccaggio di questi passaggi.

La vermiculite, un minerale che si trova in natura, si espan de fino a 15-20 volte il suo volume originale quando viene esposta a temperature superiori a circa 1200?F (649?c). Ci? fa diminuire notevolmente la resistenza di depositi sinterizzati (legati) nei quali la vermiculite ? presente. In passato, le propriet? chimiche e fisiche di materiali come per esempio ossido di magnesio, allumina, eccetera, sono tate sfruttate per interferire con depositi sinterizzati. La vermiculite ? superiore a questi additivi.

La vermiculite ? un silicato di magnesio-alluminio-ferro idrato, costituito da 14 minerali micacei molto simili. Quando si applica una vermiculite non espansa in modo che essa venga incorporata nel deposito di ceneri e venga sottoposta a temperature comprese nell'intervallo che si ha in un surriscaldatore ed in zone di convenzione ? evidente una diminuzione notevole della resistenza del deposito lega to. Tra le propriet? specifiche che provocano questa attivit? sono comprese uno sfaldamento (espansione) provocato per effetto termico e la presenza di una struttura lamellare che si trova in natura (fogli di silice) che agisce come un piano di sfaldatur?. Come risultato di questo trattamento, si possono allontanare i depositi con maggiore facilit?.

Per quanto ? a conoscenza della Richiedente, la vermiculite non calcinata non ? mai stata iniettata nell'estremit? calda di un forno per alcuno scopo. In un precedente riferimento, vermiculite calcinata (espansa) ? stata iniettata nella estremit? fredda (l80-360?F = 82 - 182?C) di un forno per assorbire l'acido solforico che si deposita Bulle superfici metalliche. B. L. Libutti, A.C.S. Centennial Meeting, New York, N.Y, Aprile 4-91976, Symposium on Heavy Fuel Oil Additives.

Esempio 1

La caldaia aveva una capacit? determinata dalle caratteristiche costruttive di 347 megawatt. Essa funzionava con un sistema a ciclone e bruciava carbone bituminoso dell'Est. Essa era dotata di soffiatori di fuliggine. Si ? introdotta vermiculite non espansa nel forno a 2600?F (1427?C) ad una portata di 0,6-1,4 libbre/tonn di carbone (0,3-0,7 g/kg) di carbone. L'additivo faceva si che i depositi presenti nel rivestimento fossero relativamente friabili e venissero facilmente allon tanati per mezzo dei soffiatori di fuliggine a 200 psig (14 kg/cm di manometro)?

Invece, in una prova paragonabile, ma non impiegando la vermiculite, i depositi erano duri, sinterizzati e legati; e, cosi, erano difficili da distaccare e da rimuovere con le sonde a vapore acqueo.

La Richiedente preferisce che la vermiculite sia relativamente finemente suddivisa, ossia per la massima parte sia di 3-325 mesh (setaccio di Tyler) e, ancora pi? preferibilmente, per lo pi? sia compresa fra 28 mesh e 200 mesh. Il prodotto nell'esempio di cui sopra e nelle tabelle era per lo pi? di circa 80?150 mesh.

Apparecchiatura per l'aggiunta di prodotti solidi Nell'esempio di cui sopra, si sono usate sonde raffreddate ad.aria per iniettare la vermiculite nel forno. La Bonda aveva una lunghezza di circa 3 piedi (circa 90 cm) ed era costruita con un singolo tubo d'acciaio. La vermiculite viene prelevata da una tramoggia con un alimentatore a coclea che dosa la vermiculite in un sistema di convogliamento dell'aria, che eroga la vermiculite facendola arrivare alla sonda. Il flusso di aria raffredda la sonda mentre la vermiculite viene rilasciata nella caldaia.

La prova di sinterizzazione sviluppata da Babcock e Wilcox ? stata effettuata per determinare la tendenza alla formazione di incrostazioni (formazione di depositi legati) di diversi cenieri e per determinare l'effetto degli additivi. Vedi "The Sintering Test, An Index to Ash-Fouling Tendency" di D.H. Barnhart e P.C. Williams, Transactions of th? ASME, Agosto, 195^ p. 1229? In breve, la prova consiste nel trasfor mare la cenere in palline, riscaldare a diverse temperature elevate per 15 ore, e misurare la forza richiesta per frantumare i campioni sinterizzati cosi ottenuti. Nella tabella 1 sono riassunti i risultati ottenuti senza additivo, con diverse quantit? di vermiculite e con ossido di magnesio per le ceneri di un carbone bituminoso dell'Est.

Babcock e Wilcox hanno trovato che l'ossido di magnesio ha effetto mas simo nel ridurre la forza di una sinterizzazione, e detto composto viene qui inserito per confronto. La Tabella 1-a ripete le medie esposte nella Tabella 1 ed inoltre riporta i dati per l600?P (871?C) e d? il numero di palline esaminate (fra parentesi). Le percentuali nelle Tabella 1 e 1-a sono basate sul peso delle ceneri. Le percentuali nella Tabella 2 sono basate sui dati riportati nella Tabella 1-a.

Resistenza delle palline sinterizzate, psi (kg/cm2)?

TABELLA 1-a

TABELLA 2

Diminuzione in percentuale nella resistenza del sinterizzato

La Tabella 3 riassume i dati ottenuti con vari additivi su un secondo campione di cenere di carbone bituminoso dell'Est. Le percentuali sono basate sul peso delle ceneri. I numeri fra parentesi indicano il numero d? palline esaminate. La Tabella 4 ? una ripetizione dei dati della Tabella 3, espressi in termini di riduzione percertuale della forza del sinterizzato in confronto alla prova in bianco. Questi risultati provano l'efficacia della vermiculite per ridurre la forza del sinterizzato

TABELLA 3

Resistenza media del sinterizzato in libbre/pollice2

(Numero di palline esaminate) (kg/cm )

TABELLA 4

Riduzione percentuale della resistenza del sinterizzato

Un grande numero di combustibili solidi carboniosi sono disponibili per l'uso con ia vermiculite nel procedimento della presente invenzione. Tli combustibili includono carbone, lignite, torba, gusci di semi di girasole, legno, rifiuto di legno, carta, sottoporodtti della carta, immondizie, combustibili derivanti da rifiuti, melme di fogna, residui zuccherini, sottoprodotti vegetali, e simili . Essi possono essere usati da soli, l 'uno assieme all?altro, e/e con gas o olio minerale.

L'esempio che segue mostra l 'effetto della vermiculite in un forno alimentato con gusci di semi di girasole.

Esempio g - La caldaia aveva una capacit? prevista di 40.000 libbre ( 18, 144 kg) di vapor acqueo/ora. Era manovrata da un operatore e bruciava circa 80 tonnellate per giorno di gusci di semi di girasole. Era provvista di compres sori-ventilatori per la fuliggine. S? insufflava vermiculite non espan sa nel forno a 220?F ( 1204?C ) in misura di 8-10 libbre (4-4 ,5 kg /tonnellata di gusci. L'aggiunta rendeva i depositi friabili e facilmente rimuovibili dai compressori-ventilatori, ottenendo cos? superfici pulite delle tubazioni e della caldaia, che non richiedevano ulteriore lavoro di manutenzione.

Al contrario, in una operazione analoga ma senza l 'uso di vermiculite, i depositi erano duri, sinterizzati, e legati , rendendo impossibile rimuoverli con una normale soffiatura della fuliggine. I depositi si accumulavano in tutta la caldaia, in particolare all'ingresso del passaggio convettivo. L'ac? cumulo del deposito era questione di ore e produceva un collegamento fra i condotti. Questi depositi dovevano essere rimossi a mano.

Nella presente, i termini "non calcinato", "non espanso" e "non desquamato" significano tutti la stessa cosa, con riferimento alla vermiculite. Negli esempi qui riportati si usa vermiculite non espansa come forma preparata. Tuttavia, si pu? anche usare vermiculite calcinata (cio?, espansa o disquamata) .

loro allontanamento mediante una sonda a vapore acqueo oppure mediante una sonda ad aria, che consiste nell ' iniettare una quantit? efficace di verniculite nel forno a 3000-1200?P ( 1645-649?C ) ?

2. Procedimento secondo la riv. 1 , nel quale la vermiculite viene iniettata ad una portata di circa 0,5-10 libbre (227-4540 g ) per 907 kg di combustibile .

3. Procedimento secondo la riv. 1 nel quale la vermiculite ? di 80-150 mesh.

4. Procedimento secondo la riv. 1 , 2 oppure 3, nel quale la temperatura di iniezione ? circa 2600?F (1427?C) .

5. Procedimento secondo la riv. 1 , in cui il combustibile ? scelto nel grup po che consiste in: carbone, lignite, torba, gusci di semi di girasole, legno, rifiuti di legno, carta, sottoprodotti della carta, immondizie, combustibili derivanti da rifiuti, melme di fogna, residui zuccherini, e sottoprodotti vegetali .

6. Procedimento secondo la riv. 5, in cui il combustibile ? carbone.

7? Procedimento secondo la riv. 5, in cui il combustibile ? costituito da gusci di semi di girasole.

8. Procedimento secondo la rivendicazione 1 , rivendicazione 2, rivendicazione 3, rivendicazione 4 , rivendicazione 5, rivendicazione 6, o rivendica zione 7, in cui la vermiculite ? non espansa.

9. Procedimento secondo la rivendicazione 1 , rivendicazione 2, rivendicazione 3, rivendicazione 4, rivendicazione 5, rivendicazione 6 o rivendicazione 7, in cui la vermiculite ? espansa.