ITMI970509A1

ITMI970509A1 - Caldaia a recupero munita di condotto divergente

Info

Publication number: ITMI970509A1
Authority: IT
Inventors: Martino Piero De
Original assignee: Abb Combustion Engineering S P
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 1998-09-07
Also published as: EP0863364A3; IT1290579B1; EP0863364A2

Description

Riassunto del trovato

Caldaia a recupero, munita di un condotto divergente che si estende dall'uscita di una turbina verso l'entrata di una caldaia, prevedendo che la parete di copertura del condotto divergente, che si estende dalla sommità della caldaia verso la sommità dell'uscita della turbina, presenta un'inclinazione che definisce un angolo (a) maggiore di 45° fino a 75° rispetto al piano orizzontale e che il condotto divergente si congiunge con la parte superiore dell'uscita della turbina attraverso un tratto di parete avente andamento ad arco e che all'interno del condotto divergente, nella zona delimitata dalla parete ad arco, sono previsti profili di convogllamento della corrente di gas, disposte in successione ed in file adiacenti.

(Figura 1)

Descrizione del trovato

La presente invenzione si riferisce ad una caldaia a recupero, munita di un condotto divergente, previsto tra l'uscita di una turbina e l'entrata di una caldaia.

Le caldaie del tipo indicato,·sfruttano il calore dei gas di scarico, provenienti dalla turbina a gas e convogliati alla caldaia a recupero tramite un cosiddetto condotto divergente.

Le moderne caldaie a recupero, note dallo stato della tecnica, presentano un'altezza intorno a 16-20 m.

Tra il condotto di uscita della turbina a gas avente un diametro intorno a 5-6 m e la caldaia a recupero si prevede un cosiddetto condotto divergente che potrà presentare una lunghezza totale da 15 a 20 m.

E' facilmente comprensibile che i gas di scarico caldi derivanti dall'uscita della turbina di alimentazione verso l'entrata della caldaia a recupero, non dovrebbero subire delle perdite di carico eccessive che si manifestano invece all'interno dei noti condotti divergenti.

Si è cercato di migliorare la situazione con dei condotti divergenti relativamente lunghi e sostanzialmente formati da paratìe estendentisi dall'uscita della turbina all'ingresso della caldaia a recupero.

Questi condotti, di notevole dimensione, hanno però l'inconveniente di essere relativamente pesanti data la quantità di materiale costruttivo impiegato ed inoltre le soluzioni note non consentono di diminuire in modo efficace la generazione di indesiderati vortici.

Per rimediare a questi inconvenienti, in passato è stato proposto di montare all'interno del condotto divergente griglie di tubi per la deviazione del flusso dei gas caldi. Questi deviatori di flusso consentivano di uniformare in un certo modo la corrente dei gas caldi, riducendo anche parzialmente la formazione di indesiderati vortici, però erano inevitabili elevate perdite di carico nella corrente di gas, perdite che sottraevano pressione utile all'efficace scambio termico della caldaia a recupero.

E' pertanto scopo dell'invenzione di ovviare agli inconvenienti appartenenti allo stato anteriore della tecnica e di proporre un nuovo condotto divergente, avente dimensioni molto più ridotte che portano ad un sensibile risparmio di materiale costruttivo, inoltre è scopo del trovato di proporre un condotto divergente nel quale sarà possibile realizzare tra l'uscita della turbina a gas e l'entrata della caldaia a recupero una corrente priva di ricircolazioni di flusso e con perdite di carico ridotte ad un minimo ammissibile.

Secondo l'invenzione, tale scopo viene raggiunto per il fatto che la parete di copertura del condotto divergente estendentesi dalla sommità della caldaia verso la sommità dell'uscita dalla turbina a gas, presenta una inclinazione che definisce un angolo (a) maggiore di 45° fino a 75° rispetto al piano orizzontale e che la parete inclinata del condotto divergente si congiunge con la sommità dell'uscita della turbina a gas attraverso una parete con andamento ad arco e che all'interno del condotto divergente, nella zona adiacente alla parete ad arco sono previsti profili aerodinamici di convogllamento della corrente di gas, disposti in successione ed in file adiacenti.

Preferibilmente l'angolo (a) assume un valore tra 62°-65°. Quando l'impianto necessita di un sistema di postcombustione, all'interno del condotto divergente e a valle dei profili aerodinamici risulta vantaggioso installare bruciatori orientabili e adattabili rispetto alla direzione di flusso della corrente dei gas caldi., Vantaggiosamente, i profili aerodinamici di convogliamento presentano sul bordo di ingresso andamento ad arco e la parte delle lamiere rivolta verso l'entrata della caldaia di recupero è formata da lamiere di conduzione convergenti, abbraccianti un angolo (7) di circa 20°.

Vantaggiosamente, le lamiere del profilo aerodinamico presentano andamento concavo/convesso, per aprire efficientemente il flusso dei gas caldi diretti verso la caldaia.

Ulteriori caratteristiche del trovato possono essere rilevate dalle sottorivendicazioni.

Con un condotto divergente di questo genere, si ottiene un notevole risparmio di materiale costruttivo, la struttura del condotto divergente sarà notevolmente più corta ed il profilo di flusso dei gas caldi sarà uniforme in tutto il fronte di ingresso della caldaia a recupero.

L'oggetto, concepito secondo la presente invenzione, sarà ora descritto più dettagliatamente ed illustrato tramite una forma d'esecuzione data solo a titolo di esempio nei disegni allegati, nei quali:

la figura 1 mostra schematicamente il condotto divergente concepito secondo l'invenzione e disposto tra l'uscita di una turbina a gas e l'entrata di una caldaia a recupero, la figura 2 mostra schematicamente in sezione un profilo aerodinamico di convogliamento come proposto secondo la presente invenzione,

la figura 3 illustra in sezione un profilo aerodinamico di convogliamento, presentante un profilo concavo/convesso, e la figura 4 illustra schematicamente l'andamento delle linee di flusso dei gas caldi all'interno del condotto divergente concepito secondo il trovato.

Come si può rilevare dalla figura 1, l'uscita 1 di una turbina a gas risulta collegata con l'entrata 2 di una caldaia a recupero, utilizzando a tale scopo un condotto divergente, indicato complessivamente con 3.

Il condotto divergente 3 è realizzato vantaggiosamente con una struttura in carpenteria.

Pareti laterali verticali, indicati con 4 e 5, formano insieme ad una parete di fondo 6, nonché una parete 7 di copertura, il vano 9 del condotto divergente.

I gas caldi vengono alimentati dall'uscita 1 della turbina nel senso indicato dalla freccia f, per entrare nella caldaia a recupero 2 nel senso indicato dalla freccia g. La parete di fondo 6 è una parete con andamento inclinato rispetto al piano orizzontale per un angolo (/?) pari a circa 15° per raccordarsi senza la formazione di un gradino con l'ingresso della caldaia a recupero.

La parete di copertura 7 presenta un'inclinazione (a) che è maggiore di 45° fino a 75°, preferibilmente di circa 62-65° rispetto al piano P orizzontale.

Tra l'uscita 1 e la parete 7 di copertura inclinata è previsto un tratto 8 di lamiera che presenta andamento ad arco.

Prove hanno dimostrato che vantaggiosamente il raggio di curvatura R della parete ad arco 8 corrisponde ad un valore pari a 0,5-0,8 volte la dimensione in altezza della bocca di ingresso del condotto divergente.

II vano 9 interno del condotto divergente 3 accoglie in prossimità della zona definita dalla lamiera ad arco 8 una serie di profili aerodinamici di convogliamento che sono indicati con 10.

Vantaggiosamente, i profili aerodinamici di convogliamento 10 che attraversano il vano 9, sono disposti lungo tratti ad arco, aventi lo stesso centro C del raggio che definisce l'andamento della lamiera ad arco 8.

I profili aerodinamici 10 sono disposti a gruppi e in successione lungo percorsi U, V, W, X ad arco aventi raggi crescenti dal centro C allo scopo di diffondere uniformemente il flusso dei gas caldi nel condotto divergente.

Vantaggiosamente, i profili aerodinamici 10 di convogliamento, attraversanti in larghezza il vano 9, sono supportati dalle pareti 4 e 5 in modo da permettere una regolazione angolare permettendo di adattare l'angolo di attacco del profilo con la corrente, onde ottenere i differenti gradi di deviazione dei fumi caldi in tutto il condotto divergente.

A valle dei profili aerodinamici 10 all'interno del vano 9 sono previsti postbruciatori 20, 21, 22 e 23 e, secondo l'invenzione, questi bruciatori sono regolabili angolarmente in posizione di lavoro, in modo che la loro fiamma sia orientata in allineamento con le linee di flusso della corrente di gas caldo, come definite dai profili di convogliamento 10.

Così, il bruciatore 20 è disposto con il suo asse di mezzeria a circa 57° rispetto al piano orizzontale, mentre l'asse del bruciatore 21 è disposto a 45° rispetto al piano orizzontale ed il bruciatore 22 presenta un asse orientato a 31° rispetto al piano orizzontale.

Come si può rilevare dalla figura 2, i profili di convogliamentò 10 sono .composti da un tubo 30 a sezione circolare, la cui parte tonda 31 è rivolta verso la corrente di gas in arrivo e indicata con la freccia f.

La rimanente parte del tubo 30, risulta coperta da due lamiere di conduzione 32 e 33, le cui estremità libere risultano unite nel punto 34. Le lamiere 32 e 33 sono dimensionate in modo tale da abbracciare un angolo (7) approssimativamente di 20°.

Per alcuni profili di convogllamento 10 è più vantaggioso adottare una forma concava/convessa dei bordi 100, 101 in modo da ottenere così una maggiore capacità di deviazione di flusso a parità di angolo di attacco e minore perdita di pressione dovuta ai vortici di scia.

Claims

Rivendicazioni 1. Caldaia a recupero, munita di un condotto divergente che si estende dall'uscita di una turbina verso l'entrata della caldaia, caratterizzata dal fatto che la parete di copertura (7) del condotto (3) divergente, estendentesi dalla sommità della caldaia (2) verso la sommità dell'uscita della turbina a gas (1), presenta una inclinazione che definisce un angolo (a) maggiore di 45° fino a 75° rispetto al piano (P) orizzontale, che la parete (7) inclinata del condotto (3) divergente, si congiunge con la sommità dell'uscita (1) della turbina a gas attraverso una parete (8) avente andamento ad arco e che all'interno (9) del condotto (3) divergente, nella zona adiacente alla parete (8) ad arco, sono previsti profili aerodinamici di convogl lamento (10) della corrente di gas che sono disposte in successione ed in file (U, V, W, X) adiacenti.
2. Caldaia a recupero, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'angolo (a) si trova tra 62° e 65°.
3. Caldaia a recupero, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che all'interno (9) del condotto divergente (3) ed in successione ai gruppi di profili aerodinamici di convogllamento (10) è prevista una serie di bruciatori (20, 21, 22, 23), e che i bruciatori (20, 21, 22, 23) sono previsti registrabili nella loro posizione angolare.
4. Caldaia a recupero, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i profili aerodinamici di convogliamento (10) presentano sul bordo di ingresso (f) della corrente di gas caldo andamento ad arco (30, 31) e che la parte delle lamiere (10) rivolta verso l'entrata (g) della caldaia di recupero (2) è formata da lamiere (32, 33) di conduzione convergenti, abbraccianti un angolo (γ) di circa 20°.
5. Caldaia a recupero, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i profili di convogllamento (10) presentano un andamento concavo/convesso dei bordi (100, 101).
6. Caldaia a recupero, secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che il raggio di curvatura (R) della parete ad arco (8) corrisponde ad un raggio da 0,5-0,8 volte la dimensione in altezza della bocca di ingresso del condotto divergente (3).
7. Caldaia a recupero, secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che i profili aerodinamici di convogliamento (10) sono disposti lungo tratti ad arco (U, V, W, X) aventi un unico centro (C) del raggio di curvatura (R) e che i differenti percorsi (U, V, W, X) presentano raggi di curvatura crescenti.
8. Caldaia a recupero, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i profili di convogllamento (io) attraversano in larghezza il vano (9) del condotto divergente (3) e che i profili aerodinamici (10) sono supportati dalle pareti (4 e 5) in modo da permettere un orientamento ed una regolazione angolare.
9. Caldaia a recupero, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i profili aerodinamici di convogliamento (10) sono composti da un tubo (30) a sezione circolare la cui parte tonda (31) è rivolta verso la corrente di gas in arrivo (f) e che la rimanente parte del tubo (30) è coperta da due lamiere di conduzione (32, 33), le cui estremità libere sono unite ed abbracciano un angolo (7) ·