BR112020007857B1 - Sistema de caldeiras com uma construção de apoio - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE CALDEIRAS COM UMA CONSTRUÇÃO DE APOIO. A presente invenção se refere a um sistema de caldeiras (10), compreendendo uma construção de apoio (42) e um forno (12) sustentado pela construção de apoio em um ponto verticalmente central do forno, o forno sendo encerrado por paredes de tubos de água compreendendo duas paredes laterais (18) e duas paredes de extremidade (20), um teto (16) e um fundo (14), as paredes laterais tendo uma altura total (H) do fundo ao teto, em que cada uma das duas paredes laterais compreende uma parte superior vertical (30) que se estende a partir do teto em um nível de 30-70% da altura (H), uma parte inferior (32) que se estende desde o fundo em um nível de 30-70% da altura (H) e tem uma parte superior vertical (36), e uma parte intermediária inclinada para fora em sentido descendente (38) em um nível entre a parte superior da parede lateral e a parte superior vertical da parte inferior da parede lateral, em que a construção de apoio (42) compreende vigas de sustentação da parede horizontal (48) que são dispostas em paralelo às paredes laterais (18) em um nível abaixo do teto (16) do forno e diretamente acima das partes superiores verticais (36) das partes inferiores (32) das duas paredes laterais (18), e o forno (...).

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO Campo da Invenção

[001] A presente invenção se refere a um sistema de caldeiras compreendendo um forno e uma construção de apoio, em conformidade com o preâmbulo da reivindicação 1. Mais especificamente, a invenção se refere a um sistema de caldeiras, compreendendo uma construção de apoio e um forno sustentado pela construção de apoio em um ponto central do forno, o forno sendo encerrado por paredes de tubos de água compostas por duas paredes laterais e duas paredes de extremidade, um teto e um fundo, as paredes laterais tendo uma altura total H do fundo ao teto, em que cada uma das duas paredes laterais compreende uma parte superior vertical que se estende desde o teto em um nível de 30-70 % da altura H, uma parte inferior que se estende desde o fundo em um nível de 30-70 % da altura H e vertical tem uma parte superior vertical, e uma parte intermediária inclinada para fora em sentido descendente em um nível entre a parte superior da parede lateral e a parte superior vertical da parte inferior da parede lateral.

Descrição da Técnica Relacionada

[002] Caldeiras relativamente grandes são convencionalmente dispostas com sustentação superior, ou seja, são sustentadas de modo que o forno da caldeira seja disposto para ser suspensa a partir de uma construção de apoio, geralmente uma estrutura de aço de suporte rígido, que se estende ao redor e acima do forno. Caldeiras relativamente pequenas são convencionalmente dispostas com sustentação inferior, em que a carga vertical do forno é equilibrada por uma construção de apoio disposta abaixo da caldeira. A principal diferença entre as construções com sustentação superior e com sustentação inferior é que quando a temperatura do forno aumenta, a expansão térmica de uma caldeira com sustentação superior acontece principalmente para baixo, ao passo que em uma caldeira com sustentação inferior acontece principalmente para cima. As caldeiras com sustentação inferior são, no caso de caldeiras relativamente pequenas, geralmente mais simples e economicamente mais vantajosas do que as caldeiras com sustentação superior, porque elas não exigem a construção de um apoio separado estendendo-se ao redor e acima do forno. Uma desvantagem da construção com sustentação inferior é que as paredes do forno devem que ser fortes o suficiente para transportar a carga de compressão vertical da fornalha.

[003] Uma terceira alternativa é sustentar o forno em seu ponto central para uma construção de apoio rígida. Assim, a parte inferior do forno, abaixo do ponto central, tem sustentação superior, e a parte superior do forno, acima do ponto central, tem sustentação inferior. A construção com sustentação central é vantajosa para algumas aplicações, ao mesmo tempo em que reduz o tamanho da estrutura de aço de apoio em relação à necessária em torno do forno de uma caldeira com sustentação superior. Simultaneamente, uma construção de apoio central desse tipo elimina a necessidade de paredes muito resistentes do forno, como em grandes caldeiras com sustentação inferior. Diferentes construções de caldeiras de sustentação central são mostradas, por exemplo, na Patente US n° 2,583,599, Patente US n° 2,856,906, Publicação de Patente Europeia EP 0073851 A1 e Publicação de Pedido de Patente US n° 2015/0241054.

[004] A Patente US n° 4, 428,329 divulga uma construção de caldeira de sustentação central com uma estrutura de aço de apoio compreendendo vários braços em cantilever fixos, a uma altura intermediária da caldeira. A fim de absorver a expansão térmica horizontal, as paredes tubulares do forno são suspensas a partir de várias alavancas conectadas de forma flexível a braços em cantilever por uma série de ligações verticais presas a uma seção inclinada para fora em sentido descendente da parede tubular. A publicação WO 2004/048849 descreve um sistema de caldeiras com uma seção de combustão, uma seção de troca de calor disposta acima da seção de combustão, e uma estrutura de sustentação estacionária, cujas seções são suspensas separadamente a partir de sua parte superior à estrutura de sustentação estacionária.

[005] Um problema na concepção de caldeiras com sustentação central é encontrar uma maneira simples e vantajosa de fixar o ponto central do forno a uma construção de apoio rígida ao redor do forno e, simultaneamente, leva em conta os efeitos da expansão térmica horizontal.

[006] Um objetivo da presente invenção é fornecer um sistema de caldeiras com uma construção de apoio vantajosa para um forno de sustentação central.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007] De acordo com um aspecto, a presente invenção fornece um sistema de caldeiras, compreendendo uma construção de apoio e um forno sustentado pela construção de apoio em um ponto verticalmente central do forno, o forno sendo encerrado por paredes de tubos de água compreendendo duas paredes laterais e duas paredes de extremidade, um teto e um fundo, as paredes laterais tendo uma altura total (H) do fundo ao teto, em que cada uma das duas paredes laterais compreende uma parte superior vertical que se estende a partir do teto em um nível de 30-70% da altura (H), uma parte inferior (32) que se estende desde o fundo em um nível de 30-70% da altura (H) e tem uma parte superior vertical, e uma parte intermediária inclinada para fora em sentido descendente em um nível entre a parte superior da parede lateral e a parte superior vertical da parte inferior da parede lateral, em que a construção de apoio compreende vigas de sustentação da parede horizontais que são dispostas em paralelo às paredes laterais em um nível abaixo do teto do forno e diretamente acima das partes superiores verticais das partes inferiores das duas paredes laterais, e o forno é sustentado pela construção de apoio por ter as partes intermediárias das paredes laterais conectadas a vigas de sustentação da parede horizontais adjacente, de modo a equilibrar as cargas verticais do forno.

[008] Para permitir o suporte eficiente e seguro do forno, por exemplo, o forno de uma caldeira de leito fluidizado, a uma altura intermediária do forno, em um ponto verticalmente central das paredes laterais da fornalha é disposto em uma parte intermediária inclinada para fora em sentido descendente. Devido à parte intermediária inclinada para fora das paredes laterais, é possível dispor vigas de sustentação horizontais, a seguir chamadas de vigas de sustentação da parede horizontais, diretamente acima das partes superiores verticais das partes inferiores das paredes laterais, e sustentar as paredes laterais verticalmente às vigas de sustentação da parede horizontais.

[009] A construção do apoio inclui vantajosamente duas vigas de sustentação da parede horizontais, uma adjacente a cada uma das paredes laterais. Assim, o comprimento das vigas de sustentações da parede horizontal é, em geral, pelo menos da mesma largura das paredes laterais. Em algumas aplicações, também pode ser possível usar vigas de sustentação de parede horizontal segmentadas, pelas quais, por exemplo, adjacentes a cada uma das paredes laterais, são dispostas duas vigas de sustentação de parede horizontal, uma após a outra. A sustentação das paredes laterais é vantajosamente feita por uma pluralidade de hastes de suporte verticais curtas conectadas entre as partes intermediárias inclinadas para fora das paredes laterais e as respectivas vigas de sustentação da parede horizontais.

[0010] A característica principal da presente invenção é que o forno é de sustentação central, ou seja, essas cargas verticais, como as forças gravitacionais e as forças sísmicas, que afetam o forno são equilibradas para uma construção de apoio rígida a uma altura intermediária, entre o fundo e o teto, do forno. Devido à sustentação central, a parte inferior do forno, abaixo do ponto central, tem sustentação superior, e a parte superior do forno, acima do ponto central, tem sustentação inferior. Assim, quando a temperatura do forno aumenta da temperatura ambiente para a temperatura normal de funcionamento, tal como a 850 °C, a parte superior do forno se expande, normalmente em mais de dez centímetros, para cima e a parte inferior do forno se expande de igual modo para baixo. No entanto, a expansão térmica do forno também ocorre naturalmente no sentido horizontal. Portanto, a sustentação do forno com sustentação central deve ser realizada de modo a ser capaz de absorver também a expansão térmica horizontal.

[0011] Uma parte intermediária inclinada para fora em sentido descendente semelhante em um nível entre a parte superior e a parte inferior da parede lateral de um forno de sustentação central é também mostrada na Patente US n° 4,428,329. No entanto, na solução mostrada na Patente US n° 4,428,329, grupos de tubos de água das paredes laterais são suportados por ligações verticais através de várias alavancas de absorção de expansão térmica horizontal a braços em cantilever fixos correspondentes. A Patente US n° 4.428.329 não ensina a sustentação das paredes tubulares para vigas de sustentação da parede horizontais dispostas em paralelo às paredes laterais diretamente acima das partes inferiores verticais das paredes laterais.

[0012] P ara tornar possível uma sustentação simples e confiável com absorção da expansão térmica horizontal do forno a uma altura intermediária do forno, a construção de apoio compreende vantajosamente uma primeira parte com várias colunas verticais sustentadas pelas fundações do sistema de caldeiras e várias vigas horizontais fixas firmemente sustentadas pelas colunas verticais, e uma segunda parte conectada de forma móvel à primeira parte e compreendendo as vigas de sustentação da parede horizontais. De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, cada uma das vigas de sustentação da parede horizontais é sustentada de forma móvel por pelo menos duas das vigas horizontais fixas, em que pelo menos duas vigas horizontais fixas são dispostas em paralelo às paredes de extremidade do forno.

[0013] As vigas de sustentação da parede horizontais são preferencialmente dispostas em um nível abaixo do teto do forno, de preferência em um nível de 3070%, ainda mais preferivelmente em um nível de 40-60% da altura H da parte inferior do forno. As vigas de sustentação da parede horizontais são vantajosamente conectadas a vigas horizontais fixas da construção de apoio localizada quase no mesmo nível que as vigas de sustentação da parede horizontais, ou abaixo das vigas de sustentação da parede horizontais ou ligeiramente acima das vigas de sustentação da parede horizontais. Assim, o arranjo de sustentação da presente invenção torna possível usar uma construção de apoio simples e economicamente vantajosa, com uma altura claramente menor do que a altura de uma construção de apoio convencional de um alto de sustentação superior, que se estende em um nível claramente superior ao do teto do forno.

[0014] Isso pode, em algumas formas de realização da presente invenção, ser possível para complementar a sustentação central descrita acima do forno por sustentação superior ou sustentação inferior auxiliar flexível, mas, em todo caso, de acordo com a presente invenção, a maior parte das cargas verticais do forno é equilibrada pela sustentação central. De acordo com uma forma de realização da presente invenção, as cargas verticais do forno são equilibradas exclusivamente pelas vigas de sustentação da parede horizontais. A expressão de que um forno é sustentado exclusivamente pelas vigas de sustentação da parede horizontais não significa que não há ligações às estruturas adjacentes, mas que essas outras ligações, como meio para transporte do gás de combustão a partir do forno ou água para os tubos de água, ou meios para alimentação de ar e combustível ao forno, não fornecem qualquer equilíbrio essencial das cargas verticais do forno.

[0015] Como mencionado acima, a construção de apoio compreende vantajosamente várias colunas verticais sustentadas pelas fundações do sistema de caldeiras, várias vigas horizontais fixas firmemente sustentadas pelas colunas verticais e vigas de sustentação da parede horizontais que são sustentadas de forma móvel por pelo menos duas das várias vigas horizontais fixas, as quais são dispostas em paralelo às paredes de extremidade do forno. As pelo menos duas vigas horizontais fixas vantajosamente compreendem pelo menos duas de uma ou mais vigas horizontais dispostas fora das paredes de extremidade do forno e uma ou mais vigas em cantilever que se projetam para fora em direção a uma parte central do uma parede lateral do forno.

[0016] As vigas de sustentação da parede horizontais tendo um comprimento maior que a largura das paredes laterais do forno são normalmente sustentadas por vigas horizontais fixas dispostas fora das paredes de extremidade do forno. Quando a largura das paredes laterais é relativamente grande, por exemplo, como em uma caldeira de leito fluidizado com dois ou mais separadores de partículas lado a lado, as vigas de sustentação da parede horizontais são vantajosamente também sustentadas por pelo menos uma viga em cantilever fixa que se projeta em direção a uma parte central da respectiva parede lateral. Normalmente, o número de cantilever em cada parede lateral é menor do que o número de separadores de partículas adjacentes, pelo que há uma viga em cantilever entre cada par de separadores. Ao usar vigas de sustentação de parede segmentadas dispostas uma após a outra, é naturalmente necessário sustentar pelo menos as extremidades internas das vigas de sustentação de parede segmentadas por vigas em cantilever que se projetam para fora em direção a uma parte central da respectiva parede lateral.

[0017] A temperatura das vigas de sustentação da parede horizontais segue vantajosamente a temperatura do forno. Portanto, de acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, as vigas de sustentação da parede horizontais são dispostas dentro de um isolamento térmico comum com o forno. Esse arranjo proporciona a vantagem de que as vigas de sustentação da parede horizontais permanecem em todas as condições quase na mesma temperatura que o forno, e a expansão térmica das vigas de sustentação da parede horizontais é quase a mesma que a expansão térmica do forno.

[0018] Devido à temperatura aproximadamente igual das vigas de sustentação da parede horizontais e do forno, não há a necessidade de uma conexão flexível das paredes de tubos de água às vigas de sustentação da parede horizontais. Em vez disso, é possível suspender o forno a partir das duas vigas de sustentação da parede horizontais por várias hastes de suporte relativamente curtas que são conectadas às paredes laterais do forno. De preferência, o comprimento das hastes de suporte é de, no máximo, dois metros, ainda mais preferivelmente um metro no máximo.

[0019] As hastes de suporte são vantajosamente presas às duas paredes laterais por um ressalto de apoio. O ressalto de apoio é vantajosamente soldado à aresta entre a extremidade inferior da parte intermediária da parede lateral e a extremidade superior da parte superior vertical da parte inferior da parede lateral. O ressalto é vantajosamente concebido de modo a ter a haste de suporte alinhada com a parte superior vertical da parte inferior da respectiva parede lateral. Como as vigas de suporte da parede horizontal permanecem em todas as condições intimamente à mesma temperatura que o forno, as hastes de suporte permanecem, na prática, alinhadas às partes superiores verticais das partes inferiores das paredes laterais.

[0020] Os ressaltos de apoio das hastes de suporte são soldados próximos uns aos outros aos tubos ou aletas da parede tubular da parede lateral. A fim de fornecer uma sustentação quase uniforme para o forno, a distância entre as hastes de suporte adjacentes é vantajosamente um pequeno múltiplo da distância entre tubos de água adjacente da parede de tubos de água. A distância das hastes de suporte é, assim, N vezes a distância entre os tubos de água adjacentes da parede de tubos de água, em que N é um número inteiro pequeno. De preferência, N é, no máximo, três; mais preferivelmente, no máximo, três e, ainda mais preferivelmente, N é um.

[0021] Por outro lado, as vigas de sustentação da parede horizontais não ficam à mesma temperatura que a construção de apoio fixa. Portanto, é necessário ligar as vigas de sustentação da parede horizontais à construção de apoio fixa de um modo que permita a expansão térmica horizontal diferencial. De forma correspondente, de acordo com uma forma de realização vantajosa da presente invenção, cada uma das vigas de sustentação da parede horizontais é sustentada sobre superfícies deslizantes dispostas sobre as pelos menos duas vigas horizontais fixas.

[0022] De acordo com outra forma de realização vantajosa da presente invenção, cada uma das vigas de sustentação da parede horizontais é sustentada suspensa a partir das pelo menos duas vigas horizontais fixas dispostas em paralelo às paredes de extremidade do forno. Vantajosamente, cada uma das duas vigas de sustentação da parede horizontais é sustentada suspensa por pelo menos duas hastes de suporte a partir das pelo menos duas vigas horizontais fixas. As principais hastes de suporte são, em geral, relativamente longas, de modo a permitir inclinação suficiente das hastes de suporte principais para absorver o movimento relativo causado pela expansão térmica horizontal diferencial entre as vigas horizontais fixas e as vigas de sustentação da parede horizontais. O comprimento das hastes de suporte principais é, assim, de preferência de três metros, ainda mais preferivelmente pelo menos um metro.

[0023] A presente invenção torna possível uma concepção especialmente simples da caldeira, uma montagem claramente mais rápida da caldeira do que pelo uso de métodos convencionais e, em muitos casos, uma redução notável nas quantidades das estruturas de aço necessárias.

[0024] A breve descrição acima, bem como outros objetivos, características e vantagens da presente invenção, serão mais amplamente apreciados por referência à descrição detalhada à seguir das formas de realização atualmente preferidas, porém ilustrativas, em conformidade com a presente invenção, quando tomadas em conjunto com os desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0025] A figura 1 ilustra esquematicamente uma vista lateral de um sistema de caldeiras, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

[0026] A figura 2 ilustra esquematicamente uma vista superior horizontal do sistema de caldeiras da figura 1.

[0027] A figura 3 ilustra esquematicamente um detalhe da suspensão de um forno, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

[0028] A figura 4 ilustra esquematicamente uma vista lateral de um sistema de caldeiras, de acordo com outra forma de realização da presente invenção.

[0029] A figura 5 ilustra esquematicamente uma vista lateral de um sistema de caldeiras, de acordo com uma terceira forma de realização da presente invenção.

[0030] A figura 6 ilustra esquematicamente outra vista lateral do sistema de caldeiras da figura 5.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0031] O diagrama da figura 1 ilustra esquematicamente uma vista lateral de um sistema de caldeiras de leito fluidizado 10, de acordo com uma forma de realização da presente invenção. O sistema de caldeiras de leito fluidizado 10 compreende um forno 12 tendo um fundo 14 e um teto 16 a uma altura H do fundo, duas paredes laterais 18 e duas paredes de extremidade 20, das quais apenas uma é vista na figura 1. As paredes laterais 18 e as paredes de extremidade 20 são do tipo convencional, consistindo em tubos de água verticais 22 ligados entre si por aletas. A caldeira pode ser ou uma caldeira em tambor ou uma caldeira de passe único. O forno compreende também outros equipamentos convencionais, como um duto de gás de combustão 24 e meios para alimentação de combustível 26 e ar primário 28 para o forno. Como esse equipamento não é relevante para o entendimento da presente invenção, eles não serão, portanto, descritos aqui em detalhes.

[0032] As paredes laterais 18 compreendem uma parte superior vertical 30 e uma parte inferior 32 com uma parte de fundo inclinada para dentro 34 e uma parte superior vertical 36. Entre a parte superior vertical 30 e a parte superior vertical 36 da parte inferior 32 da parede lateral 18, há uma parte intermediária inclinada para fora em sentido descendente 38.

[0033] No caso de uma caldeira de leito fluidizado com um forno retangular encerrado por duas paredes mais longas e duas paredes mais curtas, as paredes mais curtas, que são geralmente verticais, são geralmente consideradas como as paredes de extremidade. Assim, a sustentação do forno de acordo com a presente invenção é feita sobre as paredes mais longas, que devem ser consideradas como as paredes laterais. Um corte transversal desse forno é vista na figura 2. Por outro lado, o forno de uma caldeira de leito fluidizado circulante com apenas um separador de partículas tem geralmente uma seção transversal pelo menos quase quadrada. Neste caso, quaisquer duas das paredes de encerramento podem ser consideradas como na presente descrição, ou seja, a sustentação do forno de acordo com a presente invenção pode ser feita em quaisquer duas paredes opostas mutuamente das paredes de encerramento

[0034] O forno 12 é sustentado pelo chão 40 por uma construção de apoio 42 que compreende várias colunas verticais 44 sustentadas pelo chão 40 e várias vigas horizontais fixas 46 firmemente presas às colunas verticais 44. A construção de apoio 42 inclui também vigas de sustentação de parede horizontal 48 dispostas em paralelo às paredes laterais 18. Além das colunas verticais internas 44 próximas ao forno 12, também há normalmente, por exemplo, colunas verticais externas 44’, que são necessárias para dar sustentação a outros equipamentos do sistema de caldeiras 10, como um tambor de vapor, compartimentos de combustível ou separadores de partículas, não mostrados na figura 1.

[0035] As vigas de sustentação de parede horizontal 48 são dispostas de forma deslizante, pelo uso de superfícies deslizantes 50 adequadas, sobre duas vigas horizontais fixas 46 dispostas em paralelo ao paredes de extremidade 20. Como pode ser visto a partir da figura 2, também pode haver vigas em cantilever 58 que se projetam para fora em direção aos pontos centrais das paredes laterais 18, para fornecer sustentação adicional para as vigas de sustentação de parede horizontal 48. Os mesmos números de referência são geralmente usados para elementos iguais ou correspondentes em todas as figuras 1-6.

[0036] As vigas de sustentação de parede horizontal 48 são dispostas próximas às partes de parede intermediárias inclinadas para fora 38, diretamente acima das partes superiores verticais 36 das partes inferiores 32 das paredes laterais 18. O forno 12 é, então, sustentado por suspensão das paredes laterais 18 do forno a partir das vigas de sustentação de parede horizontal 48 por várias hastes de suporte curtas 52.

[0037] As vigas de sustentação de parede horizontal 48 são apoiadas sobre as vigas horizontais fixas 46 em um nível C que está verticalmente em um ponto central do forno. Quando o forno 12 se aquece acima da temperatura ambiente até a temperatura de funcionamento, tal como 850 °C, a expansão térmica aumenta a altura e a largura do forno. Quando o forno é de sustentação central, como na figura 1, a parte central do forno permanece em seu nível original, e a parte superior do forno 12, acima do nível C, expande-se para cima, e a parte inferior do forno, abaixo do nível C, expande-se para baixo. Além da expansão vertical, o forno sofre expansão térmica também no sentido horizontal. O efeito e a absorção da expansão térmica horizontal serão considerados a seguir.

[0038] O nível C é claramente abaixo do teto do forno, de preferência em um nível de 30-70%, ainda mais preferivelmente em um nível de 40-60% da altura H da parte inferior do forno. A altura total da construção de apoio 42 pode, assim, ser claramente menor do que a altura de um forno de sustentação superior convencional apoiada, no qual a construção de apoio se estende claramente acima do teto do forno.

[0039] A figura 2 é uma vista superior horizontal do sistema de caldeiras da figura 1. Como é visto na figura 2, as paredes de extremidade 20 do forno 12 são mais curtas que as paredes laterais 18. Além das vigas horizontais fixas 46 externas e em paralelo às paredes de extremidade 20, também há vigas horizontais fixas internas e externas 56, 56’ externas e em paralelo às paredes laterais 18. Também há colunas verticais internas e externas 60, 60’ adicionais para sustentar as vigas horizontais fixas 56, 56’ e as vigas em cantilever 58 que se projetam para fora em direção às paredes laterais 18. Na prática, o forno de um leito fluidizado com mais de um separador de partículas disposto em uma parede lateral do forno tem uma viga em cantilever 58 entre cada par de separadores de partículas adjacentes.

[0040] A figura 3 mostra em detalhes a suspensão do forno 12 a partir da viga de sustentação de parede horizontal 48. Mais particularmente, a figura 3 mostra a sustentação deslizante da viga de sustentação de parede horizontal 48 por uma superfície deslizante 50 no local de uma viga em cantilever 58 que termina nas proximidades da parte superior vertical 30 da parede lateral 18. A sustentação das vigas de sustentação de parede horizontal 48 pelo meio horizontal fixo 46 externa e em paralelo às paredes de extremidade 20 é geralmente semelhante àquela mostrada na figura 3. As extremidades inferiores das hastes de suporte 52 são presas pelos ressaltos de apoio 60 à aresta 62 entre a parte de parede inclinada para fora intermediária 38 e a parte superior vertical 36 da parte inferior 32 da parede lateral 18. A fim de manter as vigas de sustentação de parede horizontal 48 na mesma temperatura que o forno 12, elas são cobertas por uma camada isolante 64 comum.

[0041] Como visto na figura 3, as extremidades superiores das hastes de suporte 52 são presas à viga de sustentação de parede horizontal 48 por porcas de fixação 54 adequadas ou outro meio adequado. As localizações das hastes de suporte 52 ao longo das paredes laterais 18, sobre as vigas de sustentação de parede horizontal 48 também foram observadas na figura 2 com base nas porcas de fixação 54 acima da parte superior vertical 36 da parte inferior 32 das paredes laterais 18. As vigas em cantilever 58 podem ter furos verticais para passar as hastes de suporte 52 através das vigas em cantilever no local das vigas, como foi mostrado na figura 2. Alternativamente, as hastes de suporte podem ser omitidas dos locais das vigas em cantilever.

[0042] A figura 2 mostra vigas de sustentação de parede horizontal 48 dispostas sobre superfícies deslizantes 50 sobre as vigas em cantilever 58. Alternativamente, as vigas de sustentação de parede horizontal 48 podem ser presas às vigas em cantilever 58 em um local central da parede lateral 18. Também é possível que as vigas de sustentação de parede horizontal 48 sejam de extensão segmentada, por exemplo, a partir de uma viga em cantilever 58 para uma viga horizontal fixa 46 externa e em paralelo a uma parede de extremidade 20. As peças de uma viga de sustentação de parada horizontal segmentada são geralmente unidas para garantir o movimento térmico longitudinal desejado da viga de sustentação de parede segmentada.

[0043] A figura 4 ilustra esquematicamente uma vista lateral de outro sistema de caldeiras 10’, como visto em direção a uma parede lateral 18. O sistema de caldeiras 10’ corresponde ao sistema de caldeiras 10 mostrado nas figuras 1 e 2, mas ele tem paredes laterais mais curtas 18, pelo que não há necessidade de sustentação adicional das vigas de sustentação de parede horizontal 48 por vigas em cantilever em uma parte central das paredes laterais 18. A figura 4 mostra particularmente que, a fim de proporcionar uma sustentação quase uniforme às paredes laterais 18 do forno 12, as várias hastes de suporte 52 estão a uma curta distância umas das outras. Vantajosamente, a distância entre as hastes de suporte 52 adjacentes é um múltiplo pequeno da distância entre os tubos de água adjacentes 22 da parede de tubos de água. A distância das hastes de suporte é, assim, vantajosamente, N vezes a distância entre os tubos de água adjacentes da parede de tubos de água, em que N é um número inteiro pequeno. De preferência, N é, no máximo, três; mais preferivelmente, no máximo, três e, ainda mais preferivelmente, N é um.

[0044] De acordo com a presente invenção, as vigas de sustentação de parede horizontal ficam, particularmente devido à camada de isolamento térmico 64 mostrada na figura 3, vantajosamente em todas as condições de operação à mesma, ou pelo menos quase à mesma, temperatura que o forno, 12. Por conseguinte, a expansão térmica das vigas de sustentação de parede horizontal 48 é, na prática, idêntica à expansão da largura das paredes laterais 18. Devido às superfícies deslizantes 50, as vigas de sustentação de parede horizontal são capazes de deslizar em relação às vigas horizontais fixas 46, pelo que as hastes de suporte 52 ficam, durante a expansão térmica, paralelas entre si e verticais na direção do plano paralelo às partes verticais da parede lateral adjacente 18. Na direção do plano vertical perpendicular à parede de extremidade adjacente 18, as hastes de suporte podem ser uniformemente inclinadas a um ângulo pequeno que deve ser levado em conta na fixação das hastes de suporte às vigas de sustentação de parede horizontal e aos ressaltos de apoio 48.

[0045] A figura 5 ilustra de forma esquemática uma vista lateral de outra forma de realização da presente invenção. O sistema de caldeiras 10’’ mostrado na figura 5 difere daquele da figura 1 principalmente pelo fato de que as vigas de sustentação de parede horizontal 48’ não são sustentadas de forma deslizante sobre as vigas horizontais fixas, mas as vigas de sustentação de parede horizontal 48’ ficam suspensas a partir das vigas horizontais fixas 46’ pelas hastes de suporte 66. Como é visto na figura 6, existe vantajosamente uma única haste de suporte 66 principal conectada às vigas horizontais fixas 46’ externas e em paralelo às paredes de extremidade 20. Também é possível que existam vigas em cantilever, de forma semelhante à mostrada na figura 2, para organizar as hastes de suporte principais adicionais também nas partes centrais das vigas de sustentação de parede horizontal 48’.

[0046] As vigas de sustentação de parede horizontal 48’ estão vantajosamente dentro de uma camada isolante comum com o forno 12, pelo que as vigas de sustentação de parede horizontal 48’ ficam na mesma temperatura que o forno 12. A expansão térmica horizontal diferencial entre as vigas de sustentação de parede horizontal 48’ e as vigas horizontais fixas 46’ é absorvida pela inclinação das hastes de suporte 66 principais. Para evitar ângulos de inclinação muito grandes, as hastes de suporte devem ter um comprimento suficiente, tal como aproximadamente três metros pelo menos. As hastes de suporte principais mais longas absorvem a expansão térmica horizontal por menos inclinação, mas elas têm a desvantagem de eventualmente aumentar a altura da construção de apoio necessária para sustentar o forno a uma determinada altura.

[0047] Deve ser entendido que as figuras 1-6 mostram apenas formas de realização exemplificativas da presente invenção, e as características mostradas nas formas de realização diferentes podem ser alteradas para características correspondentes mostradas em outras formas de realização, ou para aquelas com base no ensinamento geral da presente invenção, sempre que tecnicamente possível.

[0048] Como ficará evidente a partir do conteúdo acima, são fornecidas diferentes formas de realização de um forno de um sistema de caldeiras com uma construção de sustentação simples e segura. Deve ser entendido que os elementos descritos em ligação com uma forma de realização podem ser usados também em outras formas de realização, quando possível.

[0049] Embora a invenção tenha sido aqui descrita por meio de exemplos em ligação com as formas de realização atualmente consideradas preferidas, deve ser entendido que a invenção não é limitada às formas de realização descritas, mas há a intenção de cobrir várias combinações ou modificações de suas características e várias outras aplicações incluídas no âmbito de aplicação da invenção, tal como definido nas reivindicações anexas.

Claims (15)

1. Sistema de caldeiras (10), compreendendo uma construção de apoio (42) e um forno (12) sustentado pela construção de apoio em um ponto verticalmente central do forno, o forno sendo encerrado por paredes de tubos de água compreendendo duas paredes laterais (18) e duas paredes de extremidade (20), um teto (16) e um fundo (14), as paredes laterais tendo uma altura total (H) do fundo ao teto, em que cada uma das duas paredes laterais compreende uma parte superior vertical (30) que se estende a partir do teto em um nível de 30-70% da altura (H), uma parte inferior (32) que se estende desde o fundo em um nível de 30-70% da altura (H) e tem uma parte superior vertical (36) da parte inferior (32) da parede lateral (18), e uma parte intermediária inclinada para fora em sentido descendente (38) em um nível entre a parte superior vertical (30) da parede lateral (18) e a parte superior vertical (36) da parte inferior (32) da parede lateral (18), a construção de apoio (42) compreendendo vigas de sustentação de parede horizontais (48) em um nível abaixo do teto (16) do forno, caracterizado pelo fato de que as vigas de sustentação de parede horizontais (48) são dispostas em paralelo às duas paredes laterais (18) e diretamente acima das partes superiores verticais (36) das partes inferiores (32) das duas paredes laterais (18), e o forno (12) é sustentado pela construção de apoio (42) por ter as partes intermediárias (38) das duas paredes laterais conectadas às vigas de sustentação de parede horizontais (48), de modo a equilibrar as cargas verticais do forno.

2. Sistema de caldeiras, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as vigas de sustentação de parede horizontais (48) são dispostas em um nível de 30-70% da altura H do fundo do forno.

3. Sistema de caldeiras, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a construção de apoio (42) compreende uma primeira parte tendo múltiplas colunas verticais (44) sustentadas pelas fundações do sistema de caldeiras e múltiplas vigas horizontais fixas (46) firmemente sustentadas pelas colunas verticais e uma segunda parte que é conectada de forma móvel à primeira parte e compreende as vigas de sustentação de parede horizontais (48).

4. Sistema de caldeiras, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que cada viga de sustentação de parede horizontal (48) é sustentada de forma móvel por pelo menos duas das vigas horizontais fixas (46), em que pelo menos duas vigas horizontais fixas são dispostas em paralelo às paredes de extremidade (20) do forno.

5. Sistema de caldeiras, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as pelo menos duas vigas horizontais fixas (46) compreendem pelo menos duas de uma ou mais vigas horizontais dispostas fora de uma parede de extremidade (20) do forno e uma ou mais vigas em cantilever (58) que se projetam para fora em direção a uma parte central de uma parede lateral (18) do forno.

6. Sistema de caldeiras, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que cada viga de sustentação de parede horizontal (48) é sustentada sobre superfícies deslizantes (50) dispostas sobre as pelo menos duas vigas horizontais fixas (46).

7. Sistema de caldeiras, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que cada viga de sustentação de parede horizontal (48) é sustentada suspensa por pelo menos duas hastes de suporte (66) principais a partir das pelo menos duas vigas horizontais fixas (46).

8. Sistema de caldeiras, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as cargas verticais do forno (12) são equilibradas exclusivamente pelas vigas de sustentação de parede horizontais (48).

9. Sistema de caldeiras, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as vigas de sustentação de parede horizontais (48) são dispostas dentro de um isolamento térmico (64) com o forno (12).

10. Sistema de caldeiras, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma das partes intermediárias (38) das paredes laterais é sustentada por uma viga de sustentação de parede horizontal adjacente por uma pluralidade de hastes de suporte (52) curtas que são alinhadas com a parte superior vertical (36) da parte inferior (32) da respectiva parede lateral (18).

11. Sistema de caldeiras, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que cada uma das hastes de suporte (52) curtas é presa por um ressalto de apoio (60) a uma aresta externa (62) da parte intermediária inclinada para fora em sentido descendente (38) da respectiva parede lateral (18).

12. Sistema de caldeiras, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a distância entre as hastes de suporte (52) adjacentes é N vezes a distância entre os tubos de água (22) verticais adjacentes da parede de tubos de água da respectiva parede lateral (18), em que N é um número inteiro de, no máximo, três.

13. Sistema de caldeiras, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que N é, no máximo, dois.

14. Sistema de caldeiras, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que N é um.

15. Sistema de caldeiras, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o forno (12) é o forno de uma caldeira de leito fluidizado.