ES2214941B2 - Elementos colectores de particulas de tipo de impacto de cfb, unidos a soportes refrigerados. - Google Patents

Abstract

Elementos colectores de partículas de tipo de impacto de CFB, unidos a soportes refrigerados. Un aparato para separar sólidos de un gas de combustión en una caldera de partículas de tipo de impacto, verticales y plurales, situados en el CFB en una pluralidad de filas alternadas. Los separadores de partículas de tipo de impacto emplean unos elementos suspendidos, sostenidos desde los tubos refrigerados por fluido que forman un canal colector, típicamente en forma de U, que separa las partículas de los gases de combustión transportados a través de separadores de partículas. Mediante la diferenciación de la función de sostén, de la forma de recogida requerida por consideraciones de actuación, las necesidades de resistencia de los materiales utilizados para constituir la forma de recogida se reducen, y la resistencia del material del que está hecho el sostén refrigerado por fluido es mucho mayor, debido a la menor temperatura de trabajo del material que comprenden el sostén refrigerado por fluido, lo que permite el uso de materiales de coste menor.

Description

Elementos colectores de partículas de tipo de impacto de CFB, unidos a soportes refrigerados.

Campo de aplicación y antecedentes de la invención

La presente invención se refiere, en general, al campo de las calderas de lecho fluidizado circulante (CFB), y en particular a construcciones mejoradas de separador de partículas de tipo de impacto, que comprende tubos enfriados por fluido.

Son conocidos los sistemas de calderas de CFB, utilizados en la producción de vapor de agua para procedimientos industriales y/o en la generación de energía eléctrica. Véanse, por ejemplo, las patentes de EE.UU.núms.5.799.593, 4.992.085, y 4.891.052, de Belin y col; núm. 5.809.940 de James y col.; núms. 5.378.253 y 5.435.820 de Daum y col.; y 5.343.830, de Alexander y col. En los reactores de CFB, los sólidos de reacción y de no reacción son arrastrados dentro de la envuelta del reactor por el flujo de gas hacia arriba, que porta los sólidos hacia la salida de la parte superior del reactor, donde dichos sólidos son separados por los separadores de partículas de tipo de impacto. Dichos separadores de partículas de tipo de impacto están colocados en formaciones alternadas, para presentar un camino que pueda ser recorrido por la corriente de gas, pero no por las partículas arrastradas. Los sólidos recogidos son devueltos a la parte inferior del reactor. Una disposición de caldera de CFB utiliza una pluralidad de separadores de partículas de tipo de impacto (o miembros cóncavos de choque, o vigas en U) a la salida del hogar, para separar las partículas del gas de combustión. Aunque estos separadores pueden tener una cierta variedad de configuraciones, normalmente son citados como vigas en U, ya que la mayor parte de ellos tienen una configuración de su sección transversal en forma de U.

Cuando se aplican a una caldera de CFB, una pluralidad de dichos separadores de partículas de tipo de impacto están sostenidos dentro de la envuelta del hogar, y extendidos verticalmente en al menos dos filas a través de la abertura de salida del hogar, y las partículas recogidas caen sin obstruir y sin canalizar bajo los miembros de recogida a lo largo de la pared posterior de la envuelta. El hueco entre cada par adyacente de vigas en U de una fila está alineado con una viga en U de la fila anterior o siguiente de vigas en U, para presentar un camino tortuoso que han de recorrer los sólidos/gases de combustión. Las vigas en U de cada fila recogen y retiran las partículas del flujo de sólidos/gas de combustión, mientras la corriente de gas de combustión continúa fluyendo en torno y a través de la formación de vigas en U.

Estos tipos de elementos de recogida son, en general, relativamente largos, en comparación con su anchura y profundidad. La forma de los elementos de recogida viene impuesta por lo general, por dos consideraciones, a saber: la eficiencia en la recogida de las propias vigas en U, y la capacidad de éstas para ser autoportantes. Cuando se utilizan estos elementos, se colocan en general en la salida del hogar y no son enfriados. Su colocación en la salida del hogar es para proteger las superficies de caldeo de aguas abajo contra la erosión por las partículas sólidas. Por tanto, las vigas en U están expuestas a las altas temperaturas de la corriente que fluye de sólidos/gas de combustión, y los materiales utilizados para las vigas en U deben ser suficientemente resistentes a la temperatura, para proporcionar un adecuado apoyo y resistencia a daños.

Canales de plancha de acero inoxidable largos y autoportantes han sido utilizados con éxito en las calderas de CFB para el colector primario de sólidos, pero la resistencia a la "termofluencia" de las aleaciones adecuadas y adquiribles comercialmente limita la longitud de los elementos de recogida. Mediante la fragmentación del canal de recogida largo en segmentos cortos, la resistencia requerida de cada segmento corto es mucho menor que la de un canal largo debido a la serie de soportes intermedios y al escaso peso de cualquier segmento o elemento individual.

Métodos para fabricar elementos colectores que son enfriados o sostenidos fuera de una estructura refrigerada, tienen por lo general unas placas colectoras incluidas, soldadas a los tubos de sostén refrigerados por agua. Véanse las patentes de EE.UU. núms. 5.378.253 y 5.435.820, de Daum y col. No obstante, la soldadura a los tubos de enfriamiento aumenta la posibilidad de que se produzcan fugas en los tubos por las soldaduras.

Además, bajo esta estructura de diseño conocida, el elemento colector es enfriado asimétricamente, debido a la proximidad del tubo o tubos enfriados a sólo alguna parte del segmento o elemento de canal de recogida conformado. Por tanto, la placa que forma los elementos de recogida tenderá a distorsionarse debido a la expansión diferencial de las áreas más frías, en comparación con las partes más calientes de los elementos de recogida.

Además, es necesario proteger los propios tubos contra la erosión causada por los impactos de los sólidos arrastrados dentro del flujo de sólidos/gas de combustión. Esta protección requiere el uso de escudos de tubo hechos de cerámica o acero inoxidable, que deben ser utilizados a lo largo de toda la altura de colector, lo que aumenta los costes.

Sumario de la invención

La presente invención comprende varias disposiciones y configuraciones de separadores de partículas de tipo de impacto, dispuestos en general en forma de U, pero que pueden tener también forma de W, E, V, u otras, y que son sostenidos por tubos refrigerados por fluido. Dichos separadores de partículas de tipo de impacto hallan un uso particular en calderas o reactores de lecho fluidizado circulante (CFB). La presente invención separa la función de sostén, de la forma del medio de recogida requerida por consideraciones de actuación funcional, lo que reduce los requerimientos de resistencia del material utilizado para dar la forma al medio de recogida. Con este procedimiento, la resistencia del material del que está hecho el soporte enfriado por fluido es mucho más alta, debido a las temperatura de trabajo más bajas del material que comprende dicho soporte enfriado por fluido, lo que permite el uso de materiales de coste más bajo para el soporte enfriado por fluido. Además, mediante el uso de segmentos relativamente pequeños para dar la forma funcional a cada separador de partículas general de tipo de impacto, los requerimientos de resistencia de cada segmento son mínimos, ya que cada segmento de elemento de recogida necesita sostenerse sólo a sí mismo.

Los soportes enfriados por fluido comprenden en general unos tubos refrigerados por un fluido tal como agua, vapor de agua, u otro medio refrigerador adecuado, que están situados en la corriente de gas de combustión y de partículas sólidas. Cada elemento colector puede estar sostenido por un único tubo refrigerado por fluido, o como se ilustra en algunas realizaciones, pueden ser utilizados dos o más tubos enfriados por fluido, unidos para mantener su posición relativa entre sí. Los segmentos que forman los elementos de recogida pueden estar unidos directamente a uno o más tubos enfriados por fluido, o pueden estar unidos por fijaciones a dicho tubo o tubos tal como mediante tomillos, o fijaciones de interbloqueo tales como patillas y ganchos.

Si se desea, los segmentos de elemento colector pueden estar unidos al soporte enfriado por fluido de modo que se mejore el enfriamiento del segmento, si ello es ventajoso, tal como mediante incrustación de los segmentos en cemento o mortero conductor de calor. Alternativamente, el segmento puede estar separado a alejado del soporte enfriado por fluido un pequeño espacio, para mantener la temperatura de trabajo del segmento próxima a la temperatura del gas de combustión y partículas de sólido circundantes, si eso es deseable. Esto proporciona el control de la temperatura de los segmentos de elemento colector, para promover una mayor resistencia a la corrosión y/o a la erosión. Algunas veces, pernos en U, vástagos roscados, patillas soldadas sobre el soporte enfriado por fluido con ganchos sobre el segmento, son utilizados para unir los segmentos de elemento colector al soporte enfriado por fluido. Los materiales para el soporte enfriado por fluido pueden incluir acero al carbono o materiales más costosos, tales como aleaciones de cromo y molibdeno, según se requiera para las temperaturas de trabajo. Los segmentos de elemento colector que comprenden los separadores de partículas de tipo de impacto pueden estar hechos de acero al carbono, aleación de acero, acero inoxidable, cerámica, compuestos, u otros materiales que se requieran para las condiciones de servicio previstas.

De acuerdo con ello, un aspecto de la presente invención es diseñar un aparato para la separación de sólidos de un flujo de gas de combustión en una caldera de lecho fluidizado circulante (CFB). En todas las realizaciones, el aparato comprende una pluralidad de separadores verticales de partículas de tipo de impacto situados dentro del CFB, cuyos separadores de partículas de tipo de impacto están situados adyacentes y espaciados horizontalmente entre sí, en una pluralidad de filas alternadas. Igualmente, cada separador de partículas de tipo de impacto incluye al menos un tubo de sostén vertical enfriado por fluido para transportar a su través un medio refrigerador, y una pluralidad de elementos suspendidos sostenidos desde dicho al menos un tubo de sostén, cuya pluralidad de elementos suspendidos cooperan entre sí por sus extremos adyacentes para formar un canal de recogida que se abre hacia el flujo de gas de combustión, a todo lo largo del tubo de sostén.

La diferencia entre las diversas realizaciones se refiere principalmente a las construcciones de los elementos separadores de partículas de tipo de impacto, que constituyen la formación en el CFB.

En una primera realización, cada tubo de sostén cuenta con unas aletas, y los elementos suspendidos son unas paredes laterales y una pared posterior que tienen forma de U, y están sostenidos por unos ganchos unidos a ellos que se acoplan a las aletas desde un lado posterior del tubo de sostén. Cada tubo de sostén está situado dentro de la parte en forma de U de los elementos suspendidos, y se cuenta con unas partes de interbloqueo que tienen un canal en C que se acopla a las aletas desde un lado anterior del tubo de sostén, cuyo canal en C cubre dicho tubo de sostén para evitar su erosión por los sólidos recogidos por el separador de partículas de tipo de impacto cuando la caldera de CFB está en funcionamiento.

Alternativamente, o además de la construcción del elemento protector antes mencionado, cada uno de los tubos de sostén puede estar dotado de al menos uno de: una pluralidad de vástagos de patilla soldados al tubo de sostén y recubiertos con un material refractario; baldosines de cerámica; recubrimientos pulverizados de metal o de cerámica; piezas moldeadas de metal o de cerámica; superposiciones soldadas; y escudos.

En otra realización, cada uno de los tubos de soporte tiene unas aletas, y los elementos suspendidos tienen forma de U y están sostenidos por ganchos que se acoplan a las aletas desde un lado anterior del tubo de sostén. De nuevo, la pluralidad de elementos suspendidos cooperan entre sí por sus extremos adyacentes, para formar el canal colector que se abre hacia el flujo de gas a todo lo largo del tubo de sostén. Aquí, el canal colector tiene unas paredes laterales y una pared posterior, cuya pared posterior cuenta con una parte curvada destinada a corresponder con un diámetro exterior del tubo de sostén, el cual está situado fuera de la parte en forma de U de los elementos suspendidos.

En otra realización, cada elemento suspendido del aparato tiene una primera parte en forma de V, y una segunda parte en forma de V conectada a aquélla, y que juntas rodean el tubo de sostén y cooperan entre sí por los extremos adyacentes de los elementos suspendidos para proporcionar el canal colector, que se abre hacia el flujo de gas de combustión a todo lo largo del tubo de sostén.

Alternativamente, cada elemento suspendido tiene una parte en forma de W y otra en forma de V conectada a aquélla, que juntas rodean el tubo de sostén y cooperan entre sí por los extremos adyacentes de los elementos suspendidos para proporcionar el canal colector, que se abre hacia el flujo de gas de combustión a todo lo largo del citado tubo de sostén.

En ambas realizaciones antes descritas, pueden disponerse unas partes de placa delantera y trasera, conectadas a las partes primera y segunda, que sirven para confinar el flujo de gas de combustión y de sólidos en un camino particular, para mejorar la eficiencia de la recogida al ser transportados el gas de combustión y los sólidos a través de la pluralidad de separadores verticales de partículas de tipo de impacto, situados dentro del CFB.

En otra realización más, cada separador de partículas de tipo de impacto incluye dos tubos de sostén verticales refrigerados por fluido, para transportar un medio enfriador a su través. El par de tubos de sostén están conectados entre sí por una membrana o placa, y la pluralidad de elementos suspendidos están sostenidos desde dicha membrana o placa. Cada elemento suspendido cuenta con dos partes curvadas, cada una de ellas destinada a recibir uno del par de tubos de sostén.

Alternativamente, cada separador de partículas de tipo de impacto incluye un único tubo de sostén vertical enfriado por fluido, para transportar un medio enfriador a su través, cuyo único tubo de sostén cuenta con una aletas. La pluralidad de elementos suspendidos son sostenidos por el único tubo de sostén, y cada elemento suspendido tiene una parte curvada destinada a recibir el único tubo de sostén, y un par de patillas que descansan sobre las aletas para sostener y alinear el elemento suspendido con respecto al flujo de gas de combustión.

Finalmente, otra realización consiste en una construcción en la que cada separador de partículas de tipo de impacto incluye un único tubo de sostén vertical enfriado por fluido para el transporte de un medio enfriador a su través, cuyo tubo de sostén cuenta con unas aletas. Aquí, la pluralidad de elementos suspendidos tienen forma de H, son sostenidos por el único tubo de sostén y lo rodean, y cada elemento sostenido en forma de H tiene una parte destinada a recibir al único tubo de sostén y acoplarse a él, así como aletas para sostener y alinear los elementos suspendidos con respecto al flujo de gas de combustión.

Las diversas características nuevas de la invención son expuestas con detalle en las reivindicaciones adjuntas, y que forman parte de esta memoria descriptiva. Para una mejor comprensión de la invención, de sus ventajas de trabajo, y de los beneficios específicos obtenidos con su uso, se hará referencia a los dibujos y materia descriptiva que se acompañan, en los que se ilustra una realización preferida de la invención.

Breve descripción de los dibujos

La fig. 1 es una vista esquemática de un diseño conocido de caldera CFB, que emplea un sistema separador de partículas de tipo de impacto.

La fig. 2 es una vista en planta de un corte del grupo de vigas en U del horno de la fig. 1, mirando en la dirección de las flechas 2-2.

La fig. 3 es una vista en perspectiva de una primera realización de un separador de partículas de tipo de impacto de viga en U individual, de acuerdo con la presente invención.

La fig. 4 es una vista en planta del separador de partículas de tipo de impacto de viga en U de la fig. 3.

La fig. 5 es una vista lateral de un corte del separador de partículas de tipo de impacto de viga en U de la fig. 4, mirando en la dirección de las flechas 5-5 de la fig. 4.

La fig. 6 es una vista lateral en corte del separador de partículas de tipo de impacto de viga en U de la fig. 4, mirando en la dirección de las flechas 5-5 de la fig. 4, con el protector del tubo retirado a efectos de claridad.

La fig. 7 es una vista frontal del separador de partículas de tipo de impacto de viga en U de la fig. 4, mirando en la dirección de la flecha 7 de la fig. 4.

La fig. 8 es una vista frontal del separador de partículas de tipo de impacto de viga en U de la fig. 4, mirando en la dirección de la flecha 7 de la fig. 4, con el protector del tubo retirado a efectos de claridad.

La fig. 9 es una vista frontal en perspectiva de una segunda realización del separador de partículas de tipo de impacto de viga en U, de acuerdo con la presente invención.

La fig. 10 es una vista lateral en corte de la fig. 9, mirando en la dirección de las flechas 10-10 de dicha fig. 9.

La fig. 11 es una vista en planta de un corte de la fig. 9, mirando en la dirección de las flechas 11-11 de la fig. 10.

La fig. 12 es una vista en planta de una formación alternada de separadores de partículas de tipo de impacto, de acuerdo con una tercera realización del separador de partículas de tipo de impacto de viga en U, de acuerdo con la presente invención.

La fig. 13 es una vista en planta de una formación alternada de separadores de partículas de tipo de impacto, según una cuarta realización del separador de partículas de tipo de impacto de viga en U y de acuerdo con la presente invención.

Las figs. 14, 15, y 16 son vista en planta de cortes de variaciones (realizaciones quinta, sexta, y séptima) de un separador de partículas de tipo de impacto de viga en U individual, de acuerdo con la presente invención.

Las figs. 17 y 18 son vistas en planta de cortes de una octava realización de un separador de partículas de tipo de impacto de viga en U individual, de acuerdo con la presente invención.

La fig. 19 es una vista lateral de una novena realización de un separador de partículas de tipo de impacto de viga en U individual, de acuerdo con la presente invención.

La fig. 20 es una vista en planta de un corte de la fig. 19, mirando en la dirección de la flecha 20 de dicha fig. 19.

Descripción de las realizaciones preferidas

La expresión aquí utilizada caldera CFB, se emplea para referirse a reactores o cámaras de combustión de CFB, en los que tiene lugar un procedimiento de combustión. Aunque la presente invención está dirigida particularmente a calderas o generadores de vapor de agua que emplean cámaras de combustión CFB como medio de producción de calor, se entiende que la presente invención puede ser empleada fácilmente en una clase de reactor CFB diferente. Por ejemplo, la invención podría ser aplicada a un reactor que se emplee para reacciones químicas distintas a un procedimiento de combustión, o donde una mezcla de gas/sólidos procedente de un procedimiento de combustión que se produce en otro sitio es proporcionada al reactor para tratamiento ulterior, o donde el reactor proporcione simplemente una envuelta en la que las partículas o sólidos son arrastrados en un gas que no necesariamente es un subproducto de un procedimiento de combustión. De igual modo, el término viga en U se utiliza en la exposición siguiente a efectos de conveniencia, y se refiere en general a cualquier tipo de miembros de choque cóncavos o separadores de partículas de tipo de impacto utilizados para recoger y retirar partículas de un gas de combustión cargado con ellas. En particular, los separadores de partículas de tipo de impacto no son planos, pueden tener forma en U, en V, en E, en W, o cualquier otra con tal de que tengan una superficie cóncava o ahuecada que se presente al flujo entrante de gas de combustión y de partículas arrastradas, que permitirá a los miembros reunir y retirar las partículas procedentes del gas de combustión.

Con referencia ahora a los dibujos, en los que se emplean los mismos números de referencia para indicar elementos iguales o funcionalmente similares en las distintas vistas, la fig. 1 muestra un hogar designado en general con 10, que contiene un lecho fluidizado circulante 12, una salida 14 de humos de combustión, y un retorno 16 de partículas. La combustión de los materiales combustibles se produce en el lecho fluidizado circulante 12, y genera calor de desecho o gases de combustión cargados con material en partículas. Los gases calientes se elevan a través del hogar 10 hasta la salida 14 de humos de combustión, desde donde los gases pasan a través de varias superficies de transferencia térmica 17 (tales como supercalentadores, recalentadores, o economizadores) y de etapas de limpieza, antes de ser transportados a la atmósfera (no mostrado).

Filas de separadores 20 de partículas alternados, de tipo de impacto, están orientados en la parte superior del hogar 10 y sostenidos en general desde el techo 26 de dicho hogar. Un primer grupo de separadores 22 de partículas es citado como vigas en U 22 del hogar, mientras que un segundo grupo de separadores 24 de partículas está dispuesto y situado aguas abajo de la salida del hogar, que está representada esquemáticamente por la línea vertical de trazos en la fig. 1 mostrada entre los grupos 22 y 24. El material en partículas arrastrado en el gas de combustión choca con el separador 20 de partículas de tipo de impacto, resulta separado, y cae libre y directamente en el lecho fluidizado circulante 12, donde puede producirse una combustión o reacción ulterior del material en partículas reciclado. En general, Los separadores 20 de partículas de tipo de impacto no son planos, y preferiblemente son de sección transversal en forma de U, aunque pueden tener forma de V, de E, de W, o cualquier otra configuración similar, cóncava o ahuecada.

La fig. 2 es una vista en planta de un corte de las vigas en U 22 del hogar, que forman el grupo 22 de vigas en U 20 del hogar, e ilustra cómo las filas de vigas en U 20 están alternadas entre sí en filas adyacentes. En la parte inferior de cada viga en U 20 del grupo 22 del hogar hay típicamente una placa que forma una bandeja o pantalla 23, cuya finalidad es evitar que los gases de combustión y las partículas arrastradas eludan y rebasen las vigas en U 20.

Con referencia ahora en general a las figs. 3 a 8, y en particular a la fig. 3, se ilustra en ellas una primera realización del separador 100 de partículas de tipo de impacto de viga en U de acuerdo con la presente invención. Cada viga en U 100 está compuesta de una pluralidad de elementos suspendidos 110, preferiblemente de sección transversal en forma de U, que están sostenidos desde un tubo de sostén 120 refrigerado por un fluido, que puede ser agua, vapor de agua, una mezcla de ellos, o algún otro medio enfriador adecuado. Los tubos de refrigeración 120, y con ellos las vigas en U 100 de las que forman parte, están dispuestos verticalmente, como las vigas en U 20 conocidas ilustradas en la fig. 1, y pueden estar sostenidos desde el techo 26 del hogar 10. Sobre cada tubo de sostén 120 refrigerado por fluido, hay dispuestas unas aletas 130 que permiten que los elementos suspendidos 110 sean sostenidos desde ellas, preferiblemente por medio de los ganchos 170 (ilustrados en las figs. 4, 5, 6, y 8). Los tubos de refrigeración 120 que sostienen los elementos suspendidos 110 que forman una viga en U individual 100, están situados en el interior o parte de recogida de la viga en U 100. Los tubos de sostén o refrigeración 120 pueden tener un diámetro exterior de 50,8 mm, aunque por supuesto, pueden ser utilizados también otros diámetros de tubo. Adicionalmente, para evitar la erosión de los tubos 120 de sostén o enfriamiento, hay dispuestos preferiblemente unos elementos de protección 140 en forma de canal en C o similar, sobre las partes anteriores de dichos tubos 120 como se ilustra, de modo que el flujo entrante de gas de combustión y partículas sólidas no choque directamente con los tubos de sostén 120. Dado que en esta realización, el tubo de sostén 120 enfriado por fluido y el elemento de protección asociado 140 ocupan una parte del espacio interior de los elementos suspendidos 110 que forman la viga en U 100, la profundidad de dichos elementos suspendidos individuales 110 puede ser aumentada, de modo que no se perjudique la eficiencia de la recogida. Cada uno de los elementos de protección 140 cuenta, al menos, con un par de patillas 150 formadas simétricamente en sus lados, que se interbloquean con los ganchos 170 dentro de las muescas de las aletas 130, y se evita así el desacoplamiento accidental de los elementos 110 del tubo de sostén 120 enfriado por fluido asociado. Unos tornillos 160 fijan la posición de los elementos protección 140 con relación al tubo de sostén 120 enfriado por fluido.

Como se ilustra en las figs. 3, 5, y 6, los extremos inferiores de cada uno de los elementos suspendidos 110 están ahusados, de modo que se permita la unión de los elementos suspendidos 110 apilados uno sobre otro a lo largo de los tubos de sostén 120 refrigerados, para solaparse y evitar que el gas y las partículas sólidas pasen a través de cada viga en U 100. Alternativamente, los elementos suspendidos 110 pueden ser sustancialmente rectos, sin parte alguna inferior ahusada, y los extremos de cada elemento suspendido 110 pueden estar dotados de juntas de ranura en V de solape encajado o similares (no mostrado).

Las figs. 9 a 11 ilustran una segunda realización de los elementos separadores de tipo de impacto de viga en U de acuerdo con la presente invención, designados en general con 200, que es una variación de la primera realización ilustrada en las figs. 3 a 8. La diferencia principal entre los elementos separadores 200 y los elementos separadores 100, es que el tubo de sostén 120 enfriado por fluido es exterior con respecto a la parte de recogida del elemento separador 200, y está situado sobre cada parte posterior de él en vez de estar dentro de dicha parte de recogida.

Como se ilustra, la viga en U 200 está hecha también de una pluralidad de elementos suspendidos 210, cada uno de los cuales tiene una pared izquierda 202, una pared derecha 204, y una pared posterior 206. La pared posterior 206 está dotada de una parte curvada 208 destinada a corresponderse con el diámetro exterior del tubo de sostén 120 enfriado por fluido. Cada elemento suspendido 210 tiene una anchura W, una profundidad D, y una altura H. En varios emplazamientos a lo largo de la altura de la viga en U 200 (así como a lo largo de la altura de la viga en U 100), hay dispuestas ventajosamente unas tiras o pantallas 212 que sirven para mantener la forma y alineación de la viga en U 200, y que pueden servir también (si existe una estructura de placa) para redirigir los sólidos que caen de vuelta a la viga en U 200. Unas patillas diametralmente opuestas 230 están soldadas al tubo de sostén 120 enfriado por fluido, y sobre ellas cuelgan unos ganchos 270 de los elementos suspendidos 210 para sostenerlos. Si se desea, puede haber dispuesto un escudo 214, sujeto a la parte posterior de la viga en U 200, para proteger contra la erosión al tubo de sostén 120 enfriado por fluido y a las patillas 230 y ganchos 270 de sostén. Alternativamente, dicho al menos un tubo de enfriamiento 120 puede estar dotado de unos medios resistentes a la erosión, que comprenden al menos uno de una pluralidad de vástagos de patilla soldados a los tubos de enfriamiento y recubiertos con un material refractario, baldosines de cerámica, pulverizaciones recubrientes de metal o de cerámica, piezas moldeadas de metal o de cerámica, o soldadura superpuesta.

La fig. 12 ilustra una vista en planta de una formación de separadores de partículas de tipo de impacto alternados, que emplean una tercera realización del separador de partículas de tipo de impacto de viga en U, designado en general con 300, de acuerdo con la presente invención. Cada viga en U 300 comprende una primera parte en forma de V 302, y una segunda parte también en forma de V 304 conectada a la primera parte en forma de V 302. Juntas, dichas partes rodean el tubo de sostén 120 enfriado por fluido, para protegerlo de la erosión, al tiempo que se proporciona una zona de recogida que se abre hacia el flujo entrante del gas de combustión y de partículas sólidas cuando el CFB se halla en funcionamiento.

En el caso mostrado, la primera parte en forma de V 302 se abre hacia el flujo entrante de gas de combustión y partículas sólidas cuando el CFB está en funcionamiento. Unas patillas separadoras verticales 330 están dispuestas sobre el tubo 120 de sostén enfriado por fluido para sujetar la viga en U 300 a dicho tubo al tiempo que mantiene una distancia de separación deseada entre los elementos suspendidos que comprenden la viga en U 300 y el tubo de sostén 120 enfriado por fluido. Esto podría ser hecho por razones de control de temperatura. Una pluralidad de tales elementos suspendidos, cada uno con la forma mostrada, están dispuestos a lo largo del tubo de sostén 120 enfriado por fluido, para crear el separador de partículas 300 de tipo de impacto de viga en U.

La fig. 13 ilustra una vista en planta de una formación de separadores de partículas de tipo de impacto alternados, de acuerdo con una cuarta realización del separador de partículas de tipo de impacto de viga en U, designado en general con 400. De nuevo, unas partes primera y segunda en forma de V, 402 y 404 respectivamente, están dispuestas en torno al tubo de sostén enfriado por fluido 120, conectados entre sí como antes, preferiblemente por soldadura. No obstante, se entiende que la viga en U 400, así como la viga en U 300, pueden ser fabricadas como una única pieza que cuenta con ambas partes primera y segunda en forma de V. Se dispone de las patillas de separación vertical 430 como en el caso de la viga en U 300. La viga en U 400 difiere de la viga en U 300 en que se dispone también de unas partes de placa delantera 406 y trasera 408, conectadas a las partes en forma de V primera y segunda, que sirven para confinar el flujo de gas de combustión y de partículas sólidas en un camino particular que mejore la eficiencia de la recogida, al ser transportados a través de la formación de separadores o vigas en U 400.

Las figs. 14, 15, y 16 ilustran vistas en planta de cortes de las realizaciones quinta, sexta, y séptima de un separador de partículas de tipo de impacto de viga en U individual, designadas con 500, 600, y 700, respectivamente. Las diferencias entre las vigas en U anteriores 300 y 400 se apreciarán fácilmente en la observación de la fig. 14. En dicha fig. 14 se muestran unas partes de reborde 510 sobre los extremos alejados de la primera parte en forma de V 502. Las patillas 530 de sostén sostienen las partes en V primera 502 y segunda 504 de modo similar al de antes. Las partes 506, 508 de placa delantera y trasera conectadas a las partes en forma de V primera y segunda pueden estar dispuestas también opcionalmente. En la fig. 15, en lugar de una primera parte en V se proporciona una parte 602 en forma de W conectada a una parte en V 604, que coopera para rodear el tubo de sostén 120 enfriado por fluido como antes. Las patillas de sostén 630 sostienen las partes 602 en forma de W y 604 en forma de V. Finalmente, en la fig. 16, se aprecia que la configuración y función de la viga en U 700 es sustancialmente igual a la de la viga en U 600, con la adición de la partes de reborde 710 como se ilustra en la fig. 14. En ambas figs. 15 y 16, las partes de placa delantera y trasera (606, 608, y 706, 708, respectivamente) conectadas a las partes en forma de W y de V, pueden de nuevo ser empleadas opcionalmente si así se desea. En todas las figs. 14 y 16, hay segmentos múltiples que tienen las configuraciones ilustradas, suspendidos a lo largo de la altura vertical de los tubos 120 enfriados por fluido, para formar los respectivos separadores de partículas de tipo de impacto de viga en U.

Las figs. 17 y 18 ilustran vistas en planta de cortes de una octava realización de separador de partículas de tipo de impacto de viga en U individual, de acuerdo con la presente invención. En la fig. 17, cada uno de la pluralidad de elementos suspendidos individuales que forman la viga en U, designado en general con 800, es suspendido de una membrana o placa 802, por delante de ella, conectada entre un par de tubos 120 de sostén enfriados por fluido, situados en la parte posterior del elemento suspendido 800. Pueden ser utilizados un tornillo 804 y una tuerca 806 para fijar cada elemento 800. Después del montaje, la parte anterior 808 se llena mediante soldadura de tapón, o mediante material refractario resistente a la erosión. Para acomodar el par de tubos 120 enfriados por fluido, la parte posterior de cada elemento suspendido 800 de viga en U individual, está dotada de una parte curvada 810 destinada a corresponder con el diámetro exterior del tubo de sostén 120 enfriado por fluido. Alternativamente y como se ilustra en la fig. 18, un tubo de sostén 120 sencillo, enfriado por fluido, puede sostener los elementos suspendidos individuales que forman la viga en U 850. Un vástago roscado 852 soldado a la corona del tubo de sostén 120 enfriado por fluido, y una tuerca, serían suficientes, y de nuevo, la parte anterior en 856 estará rellena para evitar la erosión de estos sujetadores. Una parte curvada 857 en la parte posterior del elemento suspendido 850 de viga en U, recibe el tubo de sostén 120 enfriado por fluido, mientras la pata 858 descansa sobre las aletas o la placa 860, para mantener el elemento 850 de viga en U sostenido, estable, y debidamente alineado con respecto al flujo entrante de gas de combustión y partículas sólidas. Cualquiera de los elementos 800 u 850 es ventajosamente de moldeo de material cerámico, con altura aproximada de 15 a 23 cm, con una ranura en V o junta de solape encajada verticalmente para evitar la fuga de partículas a través de las vigas en U.

Finalmente, las figs. 19 y 20 ilustran una novena realización del separador de partículas de tipo de impacto de viga en U individual, designado en general con 900. Aquí, los elementos suspendidos de viga en U son de sección transversal en forma de H, con una parte anterior 902. Las observaciones de campo de los patrones de erosión de otras construcciones de viga en U convencionales, indican que una parte posterior puede realmente recoger partículas, por lo que se dispone también dicha parte posterior 904. No obstante, la profundidad D de la parte anterior 902 es en general mayor que la de la parte posterior 904.

Los tubos de sostén 120 enfriados por fluido están dotados ventajosamente de unas aletas o membrana 906 suficiente para sostener y alinear los elementos 900 de viga en U en forma de H. De nuevo aquí, una viga en U 900 completa estará compuesta de una pluralidad de elementos sostenidos individuales apilados a todo lo largo de los tubos 120 de sostén. Como se ilustra en la fig. 19, los extremos de las partes anterior y posterior 902, 904 están ranurados oblicuamente como se muestra en 908, para permitir la expansión térmica.

Los tubos 120 de sostén enfriados por fluido empleados en cualquiera de las realizaciones antes mencionadas, proporcionan un soporte enfriado, así como la alineación y refrigeración de la pluralidad de elementos suspendidos que comprenden un separador de partículas de tipo de impacto de viga en U individual.

Cada elemento suspendido de las diversas realizaciones puede estar compuesto de una aleación metálica, de cerámica, u otros materiales, que posean una alta resistencia térmica. Puede comprender una pieza unitaria sencilla, o hecha de piezas separadas, que pueden ser piezas moldeadas o extrusiones, como venga impuesto por consideraciones funcionales o económicas.

Aunque se han mostrado y descrito en detalle realizaciones específicas de la invención, para ilustrar la aplicación de los principios de la invención, los expertos en la técnica apreciarán que pueden introducirse cambios en la forma de la invención cubierta por las siguientes reivindicaciones, sin apartarse de dichos principios. Por ejemplo, la presente invención puede ser aplicada a una nueva construcción de cámaras de combustión o reactores de lecho fluidizado circulante, o al reemplazo, reparación, o modificación de reactores o cámaras de combustión de lecho fluidizado circulante. En algunas realizaciones de la invención, ciertas características de ella puede ser a veces utilizadas con ventaja, sin el uso correspondiente de otras de dichas características. De acuerdo con ello, tales cambios y realizaciones quedan dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (17)

1. Un aparato para separar sólidos de un flujo de gas de combustión en una caldera de lecho fluidizado circulante (CFB), que comprende:

- una pluralidad de separadores de partículas de tipo de impacto verticales, situados dentro del CFB, cuyos separadores de partículas de tipo de impacto están situados adyacentes y espaciados horizontalmente entre sí, en una pluralidad de filas alternadas, y cada separador de partículas de tipo de impacto incluye al menos un tubo de sostén vertical refrigerado por fluido, para transportar un medio refrigerador a su través, y una pluralidad de elementos suspendidos, sostenidos desde al menos un tubo de sostén, cuya pluralidad de elementos suspendidos cooperan entre sí por sus extremos adyacentes para formar un canal colector que se abre hacia el flujo de gas de combustión, a todo lo largo del tubo de sostén.

2. El aparato según la reivindicación 1, en el que cada tubo de sostén tiene unas aletas, y los elementos suspendidos tienen forma de U y cuentan con unas paredes laterales y una pared posterior y están sostenidos por ganchos unidos a ellos que se acoplan a las aletas desde un lado posterior del tubo de sostén, cada tubo de sostén está situado dentro de la parte en forma de U de los elementos suspendidos, y el canal en C tiene unas partes de interbloqueo que se acoplan a las aletas desde un lado frontal del tubo de sostén, y el canal en C cubre el tubo de sostén para evitar su erosión por los sólidos recogidos por el separador de partículas de tipo de impacto cuando el CFB está en funcionamiento.

3. El aparato según la reivindicación 1, en el que los elementos suspendidos están ahusados, y los extremos adyacentes de la pluralidad de dichos elementos suspendidos se solapan entre sí.

4. El aparato según la reivindicación 1, en el que los extremos adyacentes de la pluralidad de elementos suspendidos se unen en una junta de ranura en V de solape encajado.

5. El aparato según la reivindicación 1, en el que la pluralidad de elementos suspendidos están hechos de metal o de cerámica.

6. El aparato según la reivindicación 1, en el que la pluralidad de elementos suspendidos están dotados de unas tiras para mantener su forma y alineación.

7. El aparato según la reivindicación 1, en el que la pluralidad de elementos suspendidos están dotados de unas pantallas para mantener su forma y alineación, y redirigir los sólidos que caen de vuelta al canal
colector.

8. El aparato según la reivindicación 1, en el que cada uno de los tubos de sostén está dotado de al menos uno de los siguientes elementos: una pluralidad de vástagos de patilla soldados al tubo de sostén y recubiertos con material refractario; baldosines de cerámica; recubrimientos pulverizados de metal o de cerámica; piezas moldeadas de metal o de cerámica; superposiciones soldadas; y escudos.

9. El aparato según la reivindicación 1, en el que cada uno de los tubos de sostén tiene aletas, y los elementos suspendidos tienen forma de U y están sostenidos por ganchos que se acoplan a las aletas desde un lado anterior del tubo de sostén, la pluralidad de elementos suspendidos cooperan entre sí por sus extremos adyacentes para formar el canal colector que se abre hacia el flujo de gas de combustión a lo largo del tubo de sostén, el canal colector tiene unas paredes laterales y una pared posterior, cuya pared posterior tiene una parte curvada destinada a corresponderse con un diámetro exterior del tubo de sostén, y el tubo de sostén está situado por fuera de la parte en forma de U de los elementos suspendidos.

10. El aparato según la reivindicación 1, en el que cada elemento suspendido tiene una primera parte en forma de V y una segunda parte en forma de V conectadas a él, que juntas rodean el tubo de sostén y cooperan entre sí por los extremos adyacentes de los elementos suspendidos para proporcionar el canal colector que se abre hacia el flujo de gas de combustión a lo largo del tubo de sostén.

11. El aparato según la reivindicación 1, en el que cada elemento suspendido tiene una parte en forma de W y una parte en forma de V conectadas a él, que juntas rodean el tubo de sostén y cooperan entre sí por los extremos adyacentes de los elementos suspendidos para proporcionar el canal colector que se abre hacia el flujo de gas de combustión a todo lo largo del tubo de sostén.

12. El aparato de las reivindicaciones 10 u 11, que comprende unas partes de placa delantera y trasera conectadas a las partes primera y segunda, y que sirven para confinar el flujo de gas de combustión y de sólidos en un camino particular que mejore la eficiencia de la recogida, al ser transportados el gas de combustión y los sólidos a través de la pluralidad de separadores verticales de partículas de tipo de impacto situados dentro del CFB.

13. El aparato según la reivindicación 10, que comprende unas partes de reborde sobre los extremos alejados de la primera parte en forma de V.

14. El aparato según la reivindicación 11, que comprende unas partes de reborde en los extremos alejados de la parte en forma de W.

15. El aparato según la reivindicación 1, en el que cada separador de partículas de tipo de impacto incluye un par de tubos de sostén verticales enfriados por fluido, para transportar un medio refrigerador a su través, cuyo par de tubos de sostén están conectados entre sí por una membrana o placa, y la pluralidad de elementos suspendidos están sostenidos desde dicha membrana o placa, y cada elemento suspendido tiene dos partes curvadas destinadas a recibir uno del par de tubos de sostén.

16. El aparato según la reivindicación 1, en el que cada separador de partículas de tipo de impacto incluye un tubo de sostén vertical sencillo enfriado por fluido para transportar un medio refrigerador a su través, cuyo tubo de sostén sencillo tiene unas aletas, y la pluralidad de elementos suspendidos es sostenida por el tubo de sostén sencillo, y cada elemento suspendido tiene una parte curvada destinada a recibir el tubo de sostén sencillo y un par de patillas que descansan sobre las aletas, para sostener y alinear el elemento suspendido con respecto al flujo de gas de combustión.

17. El aparato según la reivindicación 1, en el que cada separador de partículas de tipo de impacto incluye un tubo de sostén vertical sencillo enfriado por fluido para transportar un medio refrigerador a su través, cuyo tubo de sostén cuenta con unas aletas, la pluralidad de elementos suspendidos tienen forma de H y están sostenidos por el tubo de sostén sencillo y lo rodean, y cada elemento suspendido en forma de H tiene una parte destinada a recibir y acoplarse al tubo de sostén sencillo, y unas aletas de modo que sostengan y alineen los elementos suspendidos con respecto al flujo de gas de combustión.