PROCEDIMIENTO PARA LA PRODUCCION DE UN GENERADOR CONTINUO DE VAPOR Y UN GENERADOR CONTINUO DE VAPOR
CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere a un procedimiento para la producción de un generador continuo de vapor, el cual presenta un recinto hermético en forma de pared formado por medio de tubos generadores de vapor soldados entre si, recinto el cual fue previamente producido de manera modular en la fabrica, módulos que durante el montaje final son soldados entre si . Se refiere además a un generador continuo de vapor especialmente adecuado para ese procedimiento . ANTECEDENTES DE LA INVENCION En un generador continuo de vapor, el calentamiento de varios tubos generadores de vapor que conjuntamente forman el recinto hermético al gas de la cámara de combustión, conduce a una evaporación completa en un solo paso del medio que fluye en los tubos del generador de vapor. El medio que fluye, habitualmente agua, después de su evaporación es conducido a los tubos de sobrecalentamiento conectados posteriormente a los tubos generadores de vapor y allí es sobrecalentado. Los tubos generadores de vapor del generador continuo de vapor pueden estar colocados de forma vertical o en espiral y también inclinados .
Un generador continuo de vapor contrariamente a un generador de paso de vapor natural, no está sometido a los limites de presión, de tal forma que puede utilizarse para presión de vapor recién formado muy por encima de la presión critica del agua (pkit. = 221 Jg/?a2) , en la cual no es posible la diferenciación entre las fases de vapor y agua y con esto tampoco es posible una separación de fases . Una presión mayor de vapor recién formado provoca una mayor efectividad térmica y con esto menores emisiones de C(¾ de una planta de energía calentada con materiales fósiles. Los recintos de cámaras de combustión grandes, por ejemplo para el generador continuo de vapor con un rendimiento de cobertura de más de 100 Mwel, por razones de transporte no pueden ser producidos completamente en la fabrica. Además en estos casos se requiere un montaje final en el propio lugar de uso, en donde para formar el recinto de la cámara de combustión, deben soldarse entre si las piezas o también los módulos directamente antes del lugar final de uso. Asi para facilitar la producción puede proveerse una construcción -modular, con la cual el recinto se forma previamente en módulos, los cuales deben ser soldados entre si durante el montaje final. Sin embargo ese tipo de construcción conduce a grandes limitaciones en lo que se refiere a la selección de los materiales que deben utilizarse, ya que precisamente al manejar materiales sometidos a cargas térmicas y mecánicas comparativamente altas durante la soldadura se requiere forzosamente un post-tratamiento térmico. Un post-tratamiento térmico de las costuras de soldadura requiere un elevado gasto técnico y puede habitualmente realizarse solo en la fabrica y no directamente en el montaje final en el lugar de uso. Por lo tanto hasta ahora para la producción de recintos para cámaras de combustión grandes de generadores continuos de vapor solo se utilizan materiales, en los cuales no se requiera post-tratamiento térmico de las costuras de soldadura . Además para el aumento del grado de efectividad y con esto para la reducción de las emisiones de C02 en una planta de energía que funcione con materiales fósiles, seria de desear el producir un generador continuo de vapor para presiones y temperaturas de vapor recién formado especialmente altas, que soporten las cargas por medio de las densidades de flujo térmico altas en el caso de altas temperaturas de vapor y con esto resistan altas temperaturas del material. Esos materiales requieren sin embargo un post-tratamiento de las costuras de soldadura. Una alternativa posible a estos materiales serian los materiales metalúrgicos a base de níquel, que a pesar de su alta resistencia térmica no requieren un post-tratamiento térmico de las costuras de soldadura, cuyo uso conduciría a elevar las complicaciones y los costos de la producción. SUMARIO DE LA INVENCION La invención se propone por lo tanto la tarea de presentar un procedimiento para la producción de un generador continuo de vapor que funcione con vapor a alta presión del tipo antes mencionado, el cual no sea desmesuradamente caro o técnicamente complicado. Además se presentará un generador continuo de vapor adecuado para la producción por medio de ese procedimiento. Con referencia al procedimiento se resuelve esa tarea de acuerdo con la invención, al conectar entre sí varios segmentos tubulares producidos de un material perteneciente a una primera categoría de materiales para formar módulos que servirán para formar los tubos del generador de vapor, cada módulo en múltiples puntos de conexión que sirven para conectarse con otro módulo, presenta piezas adaptadoras hechas de un material perteneciente a una segunda categoría de materiales. la invención así parte de la idea de que durante la producción del generador continuo de vapor deben mantenerse reducidos los gastos técnicos y los costos, para lo cual el generador continuo de vapor está producido de materiales habituales para el uso consecuente en vez de los materiales a base de níquel que son más caros y más difíciles de trabajar. Para esto el generador continuo de vapor que se va a producir debe estar conformado de manera adecuada para resistir las cargas producidas por las altas presiones y las temperaturas del vapor recién producido. En particular se toma en cuenta que los componentes esenciales de los tubos del generador de vapor que forman el recinto sean producidos de un material seleccionado que sea adecuado para conferirles esa resistencia. Sin embargo para mantener reducidos los gastos de producción, el generador continuo de vapor debe ser pre-producido en la fabrica hasta la mayor extensión posible, de tal forma que en especial pueda realizarse un posttratamiento térmico posiblemente necesario de las costuras de soldadura bajo condiciones comparativamente sencillas y utilizando una pluralidad de recursos ya disponibles para usarse. Los módulos pre-producidos pueden así formarse de segmentos tubulares de un material adecuado para las altas presiones y temperaturas del vapor recién producido. Para hacer posible un montaje final de los módulos pre-terminados adecuados de acuerdo con estos criterios, evitando consecuentemente la necesidad de un post-tratamiento, los módulos deben estar provistos con piezas adaptadoras correspondientes, que permitan la soldadura durante el montaje final sin post-tratamiento térmico de las costuras de soldadura. Para esto las piezas adaptadoras son producidas con un material con propiedades correspondientemente diferentes a las de los segmentos tubulares . Las modalidades ventajosas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes. La selección del material para los segmentos tubulares por un lado y las piezas adaptadoras o las unidades adaptadoras formadas con esas piezas por otro lado se realiza preferentemente en vista del criterio de si se requiere un post-tratamiento térmico de las costuras de soldadura. Un criterio especialmente preferido para determinar si un material requiere un post-tratamiento térmico de las costuras de soldadura, es la llamada dureza de Vicker (DIN 50 133) . Venta osamente las partes sometidas a altas cargas de corrientes térmicas, pertenecientes a las paredes de la cámara de combustión del generador continuo de vapor, se producen de un material perteneciente a una primera categoría de materiales, cuya dureza Vicker es mayor que la dureza Vicker de las partes sometidas a menos carga en las paredes de la cámara de combustión. Estas últimas se producen venta osamente de un material de la segunda categoría de materiales, siendo la dureza Vicker de los materiales de la segunda categoría de materiales preferentemente menor a aproximadamente 350 a 400. Los tubos del generador de vapor adyacentes conectados en paralelo para el flujo de un medio fluido véñtajo.samenté se unen entre si a través de aletas, en especial p^ara asegurar una alta aplicación especifica de calor en los tubos del generador de vapor. Esas aletas se producen ventajosamente de un material de la segunda categoría de materiales. Como se ha demostrado esas aletas no están sometidas a altas cargas por la falta de presión interna ya que no son componentes del generador continuo de vapor por los cuales exista flujo, de tal forma que las exigencias en cuanto a materiales son comparativamente bajas. Esas bajas exigencias al material también son cumplidas por los materiales de la segunda categoría de materiales. Por medio de ese tipo de aletas en el caso de una perforación vertical del generador continuo de vapor también es posible una conexión no problemática de los módulos individuales en la dirección horizontal durante el montaje final. Para esto, preferentemente en los puntos de conexión entre módulos, se proveen aletas con la mitad del ancho soldadas ya desde la fabrica, a través de las cuales se realiza la conexión durante el montaje final. La conexión de los módulos individuales en la dirección vertical se realiza ventajosamente a través de unidades adaptadores consistentes de una pluralidad de piezas adaptadores y en caso de ser necesario también arcos de conexión adicionales. Para esto por ejemplo en un segmento tubular hecho de un material de la primera categoría de materiales se suelda una pieza adaptadora hecha de un material de la segunda categoría de materiales y la costura de soldadura recibe un post-tratamiento térmico. Durante el montaje final se conectan dos segmentos tubulares producidos de esa forma, por ejemplo directamente o a través de un arco de conexión, el cual ha sido producido igualmente de un material perteneciente a la segunda categoría de materiales. Las costuras de soldadura aplicadas durante el montaje final no requieren recibir el post-tratamiento térmico, porgue el material utilizado no lo requiere. Con referencia al generador continuo de vapor se resuelve la tarea porque cuando menos algunos de los tubos del generador de vapor están formados por una pluralidad de segmentos tubulares conectados secuencialmente del lado de flujo del medio, y porque los segmentos tubulares secuenciales en la dirección de flujo de un tubo generador de vapor están unidos a través de una unidad adaptadora producida con un material perteneciente a la segunda categoría de materiales. Así la unidad adaptadora consiste venta osamente de una pluralidad de piezas adaptadoras y eventualmente un arco de conexión y está colocada de tal modo, que la costura de soldadura aplicada para unir una pieza adaptadora con otro componente, queda por fuera de la superficie de pared formada por los segmentos tubulares. Los tubos generadores de vapor adyacentes están conectados entre si de forma hermética al gas a través de aletas, estando fabricadas las aletas igualmente de un material perteneciente a la segunda categoría de materiales . Las ventajas obtenidas con la invención consisten en esencial en que por medio del uso de diferentes materiales en el recinto de la cámara de combustión, esto es por un lado un material para los segmentos tubulares y para las piezas adaptadoras y por otro lado, las unidades adaptadoras conformadas con estas piezas tienen propiedades que están adaptadas a la carga térmica de los tubos del generador de vapor, el procedimiento de producción para el generador continuo de vapor para altas presiones puede mantenerse especialmente sencillo. El uso y la combinación de diferentes tipos de materiales permite esto en especial porque los tubos del generador de vapor consistentes de un material perteneciente a la primera categoría son pre-terminados en la fabrica, se sueldan formando módulos, se someten al post-tratamiento térmico y en los puntos previstos para la conexión con otros módulos durante el montaje, se proveen con piezas adaptadores hechas de un material perteneciente a la segunda categoría de materiales, el cual no requiere post-tratamiento térmico.
Por medio de la colocación adecuada de esas piezas adaptadoras por fuera de la zona sometida a altas densidades de corriente térmica se evitan las sobrecargas al material. Las costuras de soldadura que se forman durante el montaje al soldar entre sí los módulos, no requieren post-tratamiento térmico, ya que durante el montaje final solo deben soldarse materiales pertenecientes a la segunda categoría. BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Un ejemplo de realización de la invención se describirá detalladamente con la ayuda de dibujos. La figura 1 muestra esquemáticamente un generador continuo de vapor con tubos evaporadores colocados de forma vertical; La figura 2 muestra dos segmentos tubulares unidos entre sí a través de una unidad adaptadora; La figura 3 muestra dos segmentos tubulares unidos entre sí a través de una unidad adaptadora con una realización alternativa; La figura 4 muestra a través de otra realización alternativa dos segmentos tubulares unidos entre sí a través de una unidad adaptadora; y La figura 5 muestra una sección transversal a través de una aleta con los tubos del generador de vapor conectados entres si. Las partes iguales se encuentran provistas en todas las figuras con los mismos números de referencia. DESCRIPCION DE LA INVENCION En la figura 1 se representa esquemáticamente un generador continuo de vapor, cuyo conducto de gas vertical está rodeado por un recinto 4 y forma una cámara de combustión, que en el extremo inferior se convierte en un fondo en forma de embudo 6. El fondo 6 incluye una abertura de descarga 8 para las cenizas el cual no se representa más detalladamente . En la zona A del conducto de gas se encuentra una pluralidad de quemadores 10, de los cuales solo se muestra uno, en el recinto de la cámara de combustión formado por los tubos del generador de vapor colocados verticalmente. Los tubos del generador de vapor 12 colocados extendiéndose verticalmente están soldados entre si a través de aletas 14 para formar el recinto hermético al gas 4. En la cámara de combustión durante el funcionamiento del generador continuo de vapor 1 se encuentra una flama 16 formada por medio de la combustión de un combustible fósil. Por medio de esta flama 16, en la zona designada con ,VA" del generador continuo 1, durante su funcionamiento se produce una muy alta densidad de flujo térmico. La flama 16 presenta un perfil de temperatura que a partir de la zona del quemador se reduce en dirección vertical. Por debajo de la zona A se encuentra una zona B alejada de la flama, por encima de la zona ? se encuentra otra zona alejada de la flama designada como C, que como consecuencia del perfil de temperatura formada se encuentra bajo un calentamiento comparativamente menor. El generador continuo de vapor 1 con un gasto de producción bastante limitado está conformado de forma adecuada también para un funcionamiento en el caso de altas presiones y temperaturas del vapor recién formado. Para esto los tubos del generador de vapor 12, en especial en la zona de mayores densidades de flujo térmico y altas temperaturas del material, están formados de un material el cual resiste las cargas producidas por las altas densidades térmicas. Para asi mantener reducidos los gastos y costos de producción, el recinto 4 de la cámara de combustión se produce previamente en la fabrica en forma de módulos 17. Durante la pre-producción de los módulos 17 en la fabrica se aprovecha en especial el hecho de que allí hay disponibilidad de una multiplicidad de recursos sin gastos adicionales, de tal forma que en especial es posible una preparación de los materiales de alta resistencia a las cargas térmicas a pesar del gasto asociado a ello, en especial en lo que respecta al post-tratamiento térmico de las costuras de soldadura. Para la producción de los módulos se sueldan entre si los segmentos tubulares 18 producidos de un material perteneciente a una primera categoría de materiales, que en especial presente una alta resistencia a las cargas térmicas. Los segmentos tubulares 18 se seleccionan de tal forma que después del montaje final una pluralidad de segmentos tubulares 18 conectados secuencialmente del lado del medio que fluye, forman un tubo generador de vapor 12. Para poder evitar el post-tratamiento térmico durante el montaje final del módulo 17, a continuación, aún en la fabrica, en los puntos de conexión provistos para la conexión con otro módulo 17, se provee una pieza adaptadora 19 hecha de un material perteneciente a la segunda categoría de materiales. El material de la segunda categoría de materiales se selecciona de tal forma que sea adecuado para la soldadura sin post-tratamiento térmico. Al ser aplicada la soldadura en un segmento tubular 18 asociado, igualmente aún en la fabrica, se realiza un posttratamiento térmico de las costuras de soldadura, para cumplir con los requisitos del material que forma el correspondiente segmento tubular 18. Los materiales de la segunda categoría de materiales presentan así una reducida dureza Vicker en comparación con los materiales de la primera categoría de materiales. Durante el montaje final en la zona de construcción se sueldan entre sí los módulos individuales 17 en los puntos de separación horizontales 20 y en los puntos de separación verticales 21 a través de piezas adaptadoras 19, realizándose exclusivamente una conexión de componentes formados de un material perteneciente a la segunda categoría de materiales, de tal forma que allí no se requiere un post-t atamiento térmico. En los puntos de separación verticales 21 se realiza la conexión a través de aletas 14 y en las posiciones horizontales 20 a través de unidades adaptadoras 22 formadas por una pluralidad de piezas adaptadoras 19 soldadas entre sí. La figura 2 muestra un ejemplo de realización para la zona de transición en una posición de separación horizontal 20, que es especialmente adecuado para usarse en la zona A cercana a la flama. Allí se encuentran unidos entre sí en la dirección de flujo, dos tubos del generador de vapor 12 por medio de una unidad adaptadora 22 para ser usados en la zona A en la cual la densidad de corriente térmica, la unidad adaptadora 22 consiste de dos piezas adaptadoras 19 y un arco de conexión 23, todos hechos de un material perteneciente a la segunda categoría de materiales. Dos piezas de conexión 24 de un material perteneciente a la primera categoría de materiales están provistos para la conexión de las piezas adaptadoras 22 con los tubos del generador de vapor 12. Una costura de soldadura 25 entre un segmento tubular 18 y una pieza de conexión 24 se realiza en la fabrica, porque debido a las propiedades del material del segmento tubular 18 requiere un post-tratamiento térmico; lo mismo se aplica a la costura de soldadura 26 entre una pieza de conexión 24 y una pieza adaptadora 19. Una costura de soldadura 27 entre una pieza adaptadora 19 y un arco de conexión 23 por el contrario puede realizarse durante el montaje final, ya que esta costura debido a las propiedades del material de las piezas adaptadoras 19 y el arco de conexión 23 no requiere un post-tratamiento térmico. Las aletas 14 no son sometidas a presiones internas provocadas por el medio que fluye y pueden por lo tanto ser producidas de un material perteneciente a la segunda categoría de materiales, aún cuando se encuentren en la zona A. Por lo tanto la costura de soldadura 28 entre las aletas 14 puede realizarse sin problemas durante el montaje final. La figura 3 muestra una realización alternativa de la unidad adaptadora 22, que igualmente se utiliza en la zona A, la cual consiste de dos piezas adaptadoras 19 hechas de un material perteneciente a la segunda categoría de materiales. Los segmentos tubulares 18 en los puntos provistos para la soldadura durante el montaje final, están doblados de tal forma que se adaptan a una superficie formada por los segmentos tubulares 18 que conforman un módulo 17. Con esto en este ejemplo de realización no se requiere una pieza de conexión 24 separada. Una costura de soldadura 26 entre un segmento tubular 18 y una pieza adaptadora 19 se realiza en la fabrica, porque requiere un post-tratamiento térmico, mientras que una costura de soldadura 27 entre dos piezas adaptadoras 19 puede realizarse durante el montaje final. Las aletas 14 pueden aquí ser soldadas entre sí sin problemas durante el montaje final con una costura de soldadura 28, ya que debido a la falta de presión interna del medio que fluye, las aletas pueden ser realizadas de un material perteneciente a la segunda categoría de materiales, el cual no requiere ningún post-tratamiento térmico. La figura 4 muestra dos segmentos tubulares 18, que están unidos entre sí a través de una unidad adaptadora 22, que puede ser provista en las zonas B y C. Consistiendo la unidad adaptadora de dos piezas adaptadoras 19 hechas de un material perteneciente a la segunda categoría de materiales. Las costuras de soldadura 26 entre los segmentos tubulares 19 y las piezas adaptadoras 19 se realizan en la fabrica, mientras que la costura de soldadura 27 puede ser realizado durante el montaje final, ya que esta se realiza entre do materiales pertenecientes a la segunda categoría de materiales, que no requieren post-tratamiento térmico. En este ejemplo de realización la unidad adaptadora 22 no está conformada para la soldadura de las piezas adaptadoras 19 entre sí en un plano externo a la superficie de pared conformada por los segmentos tubulares 18, ya que en las zonas lejanas a la flama B y C la aplicación de calor es comparativamente reducida y con esto puede hacerse posible el colocar un arreglo de componentes hechos de un material perteneciente a la segunda categoría de materiales, sobre el propio plano de pared. La figura 5 muestra una sección transversal a través de segmentos tubulares 18 que conforman un módulo 17, segmentos tubulares que están unidos entre sí a través de aletas 14 y que forman los tubos del generador de vapor 12. Los tubos generadores de vapor 12 consisten de un material perteneciente a la primera categoría de materiales, las aletas por el contrario están realizadas de un material perteneciente a la segunda categoría de materiales. Las costuras de soldadura 29 entre un tubo generador de vapor 12 y una aleta 14 se realizan en la fabrica, ya que debido a las propiedades del material de los tubos del generador de vapor 12 se requiere un posttratamiento térmico. Por el contrario las costuras de soldadura 30 que unen entre si a dos módulos 17 en las posiciones de separación verticales 21, pueden realizarse durante el montaje final, ya que no requieren posttratamiento térmico. Durante el montaje final se sueldan entre si dos módulos 17 en los puntos de separación verticales 21 a través de aletas 31 que presentan la mitad del ancho .