ES2694253T3 - Disposición de caldera - Google Patents

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Abstract

Caldera, especialmente una caldera de recuperación química, estando definida la caldera por una pared delantera (2), una pared trasera (4) y paredes laterales (3), caracterizada porque se reserva un espacio en la caldera para la reubicación de una pared lateral (3), en la que la una pared lateral (3) está dispuesta para poder moverse hasta el límite de la longitud de elongaciones (2a, 4a) de la pared delantera (2) y de la pared trasera (4) para ampliar la caldera.

Description

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DESCRIPCION
Disposicion de caldera
La presente invencion se refiere a una disposicion y a un procedimiento para ampliar una caldera, especialmente una caldera de recuperacion qmmica de una fabrica de pasta de papel, y espedficamente un hogar de la caldera, y por tanto para optimizar y simplificar el aumento de la capacidad de la misma.
El hogar de una caldera de recuperacion qmmica para quemar licor negro tiene una pared delantera, una pared trasera y paredes laterales. Dispositivos pulverizadores de licor negro estan dispuestos en dichas paredes en uno o varios niveles. Una pluralidad de orificios de aire estan dispuestos en varios niveles horizontales en dichas paredes para introducir aire en el hogar desde un suministro de aire. Se hace que el gas de chimenea generado en la combustion del licor negro entre en contacto con diversos dispositivos de transferencia de calor, sobrecalentadores, el banco de caldera y precalentadores de agua (economizadores) de la caldera, mediante lo cual el calor presente en el gas se recupera en agua, vapor o una mezcla de los mismos que fluye en los dispositivos de transferencia de calor. Una construccion de nariz esta dispuesta en la parte superior del hogar para dirigir el flujo de gas. Elementos de sobrecalentador suspendidos a traves de la cubierta sobrecalientan el vapor.
El aire se introduce en la caldera habitualmente en tres niveles diferentes: aire primario en la parte inferior del hogar, aire secundario por encima del nivel de aire primario, pero por debajo de las boquillas de licor, y aire terciario por encima de las boquillas de licor para garantizar una combustion completa. El aire se alimenta habitualmente a traves de varios orificios de aire ya sea desde las cuatro paredes de la caldera o solamente desde dos paredes opuestas. Puede disponerse en la caldera mas de tres niveles de aire para introducir aire en el hogar.
Una caractenstica comun de las nuevas plantas de calderas suministradas durante los ultimos anos es que se ha predisenado una nueva caldera con equipo auxiliar en vista de un posible aumento de la capacidad en el futuro, en caso necesario. Normalmente esto se logra reservando un espacio en el edificio de la caldera y en las contrucciones de acero estructurales y sobredimensionando las tubenas y el equipo auxiliar con capacidad suficiente para una futura carga de la caldera.
Un amplio rango de capacidad crea problemas en el funcionamiento de la caldera. En lo que se refiere a una caldera de recuperacion qmmica, un hogar demasiado grande complica el mantenimiento de una temperatura de lecho fundido suficientemente alta y de un sobrecalentamiento apropiado a cargas bajas, mientras que un hogar demasiado pequeno da lugar a riesgos de obstruccion de las superficies de calor a cargas altas de la caldera. Esto puede evitarse ampliando el hogar cuando se cambia la carga de la caldera.
Hasta ahora, la ampliacion en el interior de la caldera de recuperacion qmmica se ha logrado reservando un espacio para reubicar la pared delantera (y trasera) del hogar, mediante lo cual se han extendido las paredes laterales. Esto tiene como resultado un aumento de la distancia entre la pared delantera y la pared trasera, que puede causar problemas en el proceso de combustion en sf. Esto implica problemas, especialmente cuando el aire de combustion en la disposicion de aire se alimenta principalmente desde las paredes delantera y trasera. Las velocidades de chorro de aire y penetracion de aire en los niveles de aire secundario y terciario son factores fundamentales en el proceso de combustion en el hogar de la caldera de recuperacion. Estos parametros se optimizan seleccionando el tamano de orificio de aire correcto. El tamano correcto depende de la carga de la caldera porque debe alimentarse una cantidad adecuada de aire a traves del orificio de aire en una distancia de penetracion adecuada hacia la pared opuesta. Si el numero de los orificios de aire se mantiene esencialmente sin cambios cuando la distancia a la pared opuesta aumenta durante la ampliacion del hogar, el tamano del orificio de aire se ve comprometido para las diferentes cargas de la caldera. En tal caso, no se consigue el mejor resultado en lo que respecta al proceso de combustion en la caldera. Una disposicion de aire tfpica, en la que, por ejemplo, se alimenta aire secundario preferiblemente desde las paredes delantera y trasera solo se ha presentado en la publicacion WO 02/081971.
El documento US-A-3.338.219 divulga una caldera segun el preambulo de la reivindicacion 1. La caldera tiene una seccion transversal triangular, y su capacidad puede aumentarse eliminando una de las paredes laterales planas originales de la caldera y fijando una segunda unidad de caldera en posicion. Un objeto de la presente invencion es eliminar las desventajas anteriormente mencionadas y proporcionar una planta de calderas que pueda adaptarse facilmente para aumentar la carga de la caldera para que la eficacia del proceso de combustion no sufra, y que pueda seguir controlandose de modo optimo. Un objeto de la invencion es tambien una manera tecnicamente mas sencilla y rapida de lograr la ampliacion en comparacion con la tecnica anterior. Un objeto de la invencion es una disposicion para optimizar ciertos niveles de aire, especialmente los flujos de aire secundario y terciario, de una caldera de recuperacion qmmica, antes y despues de la ampliacion del hogar.
La presente invencion se refiere a una caldera, especialmente una caldera de recuperacion qmmica, definida por una pared delantera, una pared trasera y paredes laterales. La invencion esta caracterizada porque se reserva un espacio en relacion con la caldera para ampliar la caldera de tal modo que se mueva una pared lateral, mediante lo cual se extiende la longitud de las paredes delantera y trasera.
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Por tanto, una idea esencial de la invencion es la preparacion para la reubicacion de una pared lateral extendiendo las paredes delantera y trasera al modificar o construir una planta de calderas.
La invencion se refiere tambien a un procedimiento para hacer funcionar una caldera, especialmente una caldera de recuperacion qmmica, definida por una pared delantera, una pared trasera y paredes laterales, siendo una caractenstica esencial que la caldera se hace funcionar en primer lugar en un primer rango de capacidad, tras lo cual la caldera se modifica para funcionar en un segundo rango de capacidad mayor que el primer rango, ampliando la caldera moviendo una pared lateral y dotando la caldera por consiguiente de otros dispositivos/equipos y modificaciones requeridos por el aumento de la capacidad.
La presente invencion proporciona una manera mejorada de preparar el aumento de la capacidad de nuevas calderas. Especialmente, el procedimiento segun la invencion permite mantener una alimentacion de aire optimizada y una penetracion constante hacia el hogar con niveles de carga que cambian extensamente, cuando una porcion destacable de o esencialmente todo el aire a determinados niveles, espedficamente a niveles secundario y terciario, se introduce a traves de las paredes delantera y trasera.
La distancia entre las paredes delantera y trasera no cambia en la ampliacion. El aire adicional requerido con la ampliacion se introduce a traves de orificios de aire adicionales dispuestos en las elongaciones de las paredes delantera y trasera. Esto significa que el tamano de los orificios de aire puede optimizarse para una carga de caldera antes de la ampliacion, asf como para una carga despues de la misma. En la publicacion WO mencionada anteriormente, los chorros de aire de un cierto nivel de aire o ciertos niveles de aire forman filas verticales. El aumento en la cantidad de aire de combustion requerido por la ampliacion puede obtenerse aumentando el numero de filas de orificios de aire verticales en las elongaciones de las paredes delantera y trasera en una manera requerida por el sistema de alimentacion de aire en cuestion.
Segun la invencion, durante la etapa de diseno de trazado de la planta de calderas, se toman medidas para permitir la reubicacion de una pared lateral de la caldera. En primer lugar se instalan plataformas de mantenimiento facilmente desmontables a lo largo de esta pared lateral desmontable. Se coloca otro equipo preferiblemente en otra parte en el interior del edificio. Se alarga un tambor de vapor y se equipa con las boquillas necesarias durante la ampliacion. En primer lugar se construye un tanque de disolucion lo suficientemente grande para la ampliacion, o se reserva un espacio para la futura ampliacion del tanque de disolucion. Los distribuidores principales estan equipados con las boquillas necesarias para la ampliacion.
El hogar de la caldera tiene una anchura y una profundidad. La anchura del hogar se refiere a la longitud horizontal de la pared delantera del hogar y la profundidad se refiere a la longitud horizontal de la pared lateral del hogar. La denominada profundidad de la nariz, que juega un papel importante a la hora de dirigir las corrientes del gas de chimenea hacia la parte superior del hogar y que normalmente comprende el 40 - 45% de la profundidad total del hogar, puede mantenerse inalterada, debido a que la longitud de las paredes laterales del hogar, y por tanto la profundidad total del hogar, no cambian. Se desea que la proporcion de nariz/pared lateral sea la misma antes y despues de la ampliacion.
La velocidad optima del vapor en los elementos de sobrecalentamiento suspendidos a traves de la cubierta es importante para garantizar una refrigeracion adecuada de los tubos de sobrecalentador y, por otro lado, para evitar un descenso excesivo de la presion. Esto se consigue en la presente invencion aumentando el numero de elementos de sobrecalentamiento al tiempo que se mantiene una distancia transversal adecuada entre los elementos.
Para una carga menor, se evita el uso de superficies de calor excesivamente grandes y, por lo tanto, ineficaces, en el banco de caldera y en la parte del economizador, ya que segun la invencion se instalan paneles de tubo adicionales solamente en relacion con la ampliacion. Lo mismo se aplica tambien al sobrecalentador.
Una ventaja adicional de la invencion es que antes de la ampliacion se utilizan sopladores de hollm en una pared solamente con una capacidad de caldera mas pequena, ya que esta solucion no afecta al tamano de la planta de calderas. Por tanto, se reducen significativamente las inversiones iniciales y las tareas de mantenimiento.
En un procedimiento de ampliacion de la tecnica anterior (transferencia de una pared delantera/trasera), se requieren al menos cuatro lmeas de soldadura de tubo transversal completas en la pared delantera (trasera), que resultan en cientos de soldaduras en obra de tubo/tubo que originan posibles riesgos de fuga en las zonas mas cnticas. La disposicion segun la invencion reduce estas soldaduras cnticas a solamente dos en los distribuidores superiores del hogar.
En la disposicion segun la invencion, el tiempo de parada de la caldera durante la ampliacion puede acortarse en comparacion con los procedimientos de la tecnica anterior, debido a que el sobrecalentador, el banco de caldera y los elementos del economizador pueden montarse previamente en un espacio dedicado antes de que se efectue la ampliacion. La ampliacion del hogar segun la invencion es mas rapida debido tambien a una soldadura in situ mas sencilla.
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La presente invencion se describe en mas detalle con referencia a las figuras adjuntas, en las que:
la figura 1 ilustra esquematicamente una caldera de recuperacion qmmica tipica en vista lateral, caldera en
relacion con la cual puede aplicarse la presente invencion, y
la figura 2 ilustra una seccion transversal esquematica de la parte inferior del hogar segun la invencion desde
un nivel de aire.
La figura 1 ilustra una construccion de caldera de recuperacion qmmica con un hogar 1 definida por paredes de tubos de agua: una pared delantera 2, paredes laterales 3 y una pared trasera 4, y una parte inferior 5 tambien formada por tubos de agua. El aire de combustion se alimenta al hogar desde varios niveles diferentes como aires primario, secundario y terciario. Tambien puede haber otros niveles de aire. El licor residual, tal como el licor negro, se introduce a traves de boquillas 6 entre las zonas de aire secundario y terciario. En el proceso de combustion, se forma un lecho de masa fundida procedente del efluente en la parte inferior 5 del hogar, desde la que se descarga la masa fundida a traves de una boca de masa fundida 7 instalada en la parte inferior del hogar.
Las superficies de recuperacion de calor de la caldera, es decir, los sobrecalentadores 8, estan situadas encima del hogar, y el lado de la pared trasera 4 del hogar aloja las superficies de calor tras los sobrecalentadores encima del hogar, el banco de caldera 9 y los economizadores 10, en los que el calor del gas de chimenea generado en el hogar se recupera en forma de vapor. En los sobrecalentadores, el vapor saturado se convierte en un vapor de mayor temperatura. En los bancos de caldera 9 de la caldera, el agua a una temperatura saturada se hierve parcialmente para generar vapor, y en los precalentadores de agua de alimentacion 10 el agua se calienta por medio de gas de chimenea antes de conducir el agua a la parte de vaporizacion 9 de la caldera y a las partes de sobrecalentamiento 8. La denominada nariz se muestra con el numero de referencia 14.
La circulacion de agua/vapor de la caldera se efectua por medio de circulacion natural, mediante la cual la mezcla de agua/vapor generada en los tubos de agua de las paredes de la caldera y la parte inferior fluye hacia arriba a traves de los tubos colectores hacia un tambor de vapor 11 dispuesto transversalmente en relacion a la caldera, es decir, en la direccion de la pared delantera 2. El agua caliente fluye desde el tambor de vapor a traves de tubos de drenaje 12 hacia el colector inferior 13, desde el cual el agua se distribuye hacia los tubos de agua inferiores y, ademas, hacia las paredes de tubos de agua.
La figura 2 ilustra la zona de ampliacion reservada en la caldera para la reubicacion de una pared lateral 3 cuando se desea una ampliacion de la caldera. La pared lateral se mueve hasta el lfmite de la longitud de la elongacion 2a, 4a de la pared delantera/trasera. La figura 2 muestra adicionalmente de manera esquematica chorros de aire 15 a traves de orificios de aire 16, donde el numero de chorros de aire en esta disposicion comprende, con una capacidad de caldera inferior, dos chorros en la pared trasera 4 y tres chorros en la pared delantera 2. El aire adicional requerido se recibe en la ampliacion disponiendo mas orificios de aire 16a y a traves de los chorros de aire 15a en la elongacion 2a, 4a de las paredes delantera y trasera. Durante la ampliacion, no es necesario cambiar el funcionamiento de los orificios de aire existentes ni los chorros de aire que fluyen a traves de los mismos.
Las medidas relacionadas con la ampliacion de la caldera son, como tales, conocidas por un experto en la tecnica, y por tanto no se han descrito mas ampliamente a este respecto.
Aunque la presente invencion se ha descrito a este respecto, que en la actualidad se considera la realizacion preferida y mas practica, debe entenderse que la invencion no se limita a la realizacion presentada, sino que por el contrario pretende cubrir diversas modificaciones y disposiciones correspondientes en el alcance de la invencion tal como se define en las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, la aplicacion de la invencion no se limita a una determinada disposicion de aire, aunque las ventajas de la invencion se vuelven especialmente obvias cuando la porcion principal del aire en determinados niveles se alimenta a traves de las paredes delantera y trasera.

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Caldera, especialmente una caldera de recuperacion qmmica, estando definida la caldera por una pared delantera (2), una pared trasera (4) y paredes laterales (3), caracterizada porque se reserva un espacio en
    5 la caldera para la reubicacion de una pared lateral (3), en la que la una pared lateral (3) esta dispuesta para
    poder moverse hasta el lfmite de la longitud de elongaciones (2a, 4a) de la pared delantera (2) y de la pared trasera (4) para ampliar la caldera.
  2. 2. Caldera segun la reivindicacion 1, en la que despues de la ampliacion, la distancia entre la pared delantera
    10 y la pared trasera (4) es esencialmente la misma que antes de la ampliacion.
  3. 3. Caldera segun la reivindicacion 1 o 2, que esta dotada ademas de dispositivos para alimentar aire secundario de tal modo que una porcion esencial del aire secundario se alimenta desde la pared delantera (2) y la pared trasera (4).
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  4. 4. Caldera segun la reivindicacion 1, 2 o 3, que esta dotada ademas de dispositivos para alimentar aire terciario de tal modo que una porcion esencial del aire terciario se alimenta desde la pared delantera (2) y la pared trasera (4).
    20 5. Caldera segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la proporcion de la profundidad de
    una denominada nariz (14) con respecto a la profundidad total de la caldera es esencialmente la misma antes y despues de la ampliacion.
  5. 6. Procedimiento para hacer funcionar una caldera, especialmente una caldera de recuperacion qmmica,
    25 estando definida la caldera por una pared delantera (2), una pared trasera (4) y paredes laterales (3), en el
    que la caldera se hace funcionar en primer lugar en un primer rango de capacidad, despues de lo cual la caldera se modifica para hacerse funcionar en un segundo rango de capacidad mayor que el primer rango, ampliando la caldera moviendo una pared lateral (3) de la caldera de modo que aumente la longitud de la pared delantera (2) y de la pared trasera (4) y dotando la caldera por consiguiente de otros dispositivos y 30 modificaciones requeridos por el aumento de la capacidad.
  6. 7. Procedimiento segun la reivindicacion 6, en el que el aire adicional requerido en el segundo rango de capacidad se alimenta a traves de orificios de aire (16a) adicionales dispuestos en las elongaciones (2a, 4a) de la pared delantera (2) y de la pared trasera (4).
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