ES2602580T3

ES2602580T3 - Recipiente hermético y método para controlar un caudal de sólidos a su través

Info

Publication number: ES2602580T3
Application number: ES10723846.1T
Authority: ES
Inventors: John H. Chiu; Bard C. Teigen
Original assignee: General Electric Technology GmbH
Current assignee: GE Vernova GmbH
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2017-02-21
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: US10018353B2; CA2756982A1; AU2010234852A1; CA2756982C; JP2012522207A; EP2414732B8; CN105570881A; EP2414732B1; CN102483230B; US20100242815A1; WO2010117789A3; US20170130957A9; US20160195265A1; JP5615345B2; US9163830B2; CN105570881B; CN102483230A; AU2010234852B2; WO2010117789A2; PL2414732T3

Abstract

Un recipiente hermético (100) para una central térmica que comprende: una tubería vertical (15) de bajada que recibe sólidos; un lecho (20) de fluidificación y de transporte que tiene un primer extremo conectado a la tubería vertical (15) de bajada y un segundo extremo opuesto que tiene una compuerta (40) con una altura de compuerta (Hcompuerta) por encima de la cual se extiende un lecho de expansión en uso que define una altura de lecho de expansión (Hlecho de expansión); una tubería vertical de descarga (30) dispuesta en el segundo extremo opuesto del lecho (20) de fluidificación y de transporte; y una placa de orificios (110) dispuesta entre el lecho (20) de fluidificación y de transporte y la tubería vertical de descarga (30) que separa la tubería vertical de descarga (30) del lecho (20) de fluidificación y de transporte, teniendo la placa de orificios (110) una pluralidad de aberturas (210, 220) dispuesta a una altura por encima de la compuerta (40), la pluralidad de aberturas (210, 220) permite el transporte de sólidos fluidificados y gas a través de la placa de orificios (110), caracterizado porque la pluralidad de aberturas (210, 220) comprende: al menos una abertura (210) para sólidos prevista por debajo de una altura máxima de lecho de expansión (Hlecho de expansión) y a una altura por encima de la altura de compuerta (Hcompuerta); y al menos una abertura (220) para gas prevista a una altura por encima de la abertura (210) para sólidos y por encima de la altura máxima de lecho de expansión (Hlecho de expansión).

Description

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DESCRIPCION

Recipiente hermetico y metodo para controlar un caudal de solidos a su traves REFERENCIA CRUZADA A LA SOLICITUD RELACIONADA

Esta solicitud reivindica la prioridad para la tramitacion de la Solicitud de Patente Norteamericana con Numero de Serie 61/165.072, presentada el 31 de Marzo de 2009.

CAMPO TECNICO

La presente descripcion se refiere en general a un recipiente hermetico para una central termica y a un metodo para controlar un caudal a su traves. Mas particularmente, la presente descripcion se refiere a un recipiente hermetico que incluye un diseno de salida de multiples orificios y a un metodo para controlar un caudal de solidos a traves del recipiente hermetico.

ANTECEDENTES

La combustion de lecho fluidificado (FBC) es una tecnologfa de combustion utilizada en centrales termicas, fundamentalmente para quemar combustibles solidos. Las centrales termicas de FBC son mas flexibles que las centrales energeticas convencionales porque pueden ser alimentadas con carbon, residuos de carbon o biomasa, entre otros combustibles. El termino FBC cubre un rango de procesos de lecho fluidificado, que incluye calderas de lecho fluidificado con circulacion (CFB), calderas de lecho fluidificado burbujeante (BFB) y otras variaciones de las mismas. En una central termica de FBC, lechos fluidificados suspenden combustibles solidos sobre chorros de aire que soplan en sentido ascendente durante el proceso de combustion en un dispositivo de combustion, provocando una accion de volteo que da como resultado una mezcla turbulenta de gas y de solidos. La accion de volteo muy similar a un fluido burbujeante, proporciona un medio para reacciones qmmicas y transferencia de calor mas eficaces en el dispositivo de combustion.

Durante el proceso de combustion de combustibles que tienen un constituyente que contiene azufre, por ejemplo, carbon, el azufre es oxidado para formar fundamentalmente SO2 gaseoso. En particular, la FBC reduce la cantidad de azufre emitido en forma de SO2 por un proceso de desulfuracion. Un absorbente adecuado, tal como piedra caliza que contiene CaCO3, por ejemplo, es utilizado para absorber SO2 del gas de combustion durante el proceso de combustion. Con el fin de promover tanto la combustion del combustible como la captura de azufre, las centrales termicas de FBC funcionan a temperaturas inferiores que las centrales termicas convencionales. Espedficamente, las centrales termicas de FBC funcionan tfpicamente en un rango de entre aproximadamente 850 °C y aproximadamente 900 °C. Como esto permite quemar carbon a temperaturas mas fnas, la produccion de NOx durante la combustion es inferior que en otros procesos de combustion de carbon.

Para aumentar adicionalmente la utilizacion del combustible y la eficacia de captura de azufre, un separador de ciclon es utilizado tfpicamente para separar solidos, por ejemplo, combustible sin utilizar y/o piedra caliza, arrastrados en el gas de combustion que deja el dispositivo de combustion. Los solidos separados son entonces devueltos al dispositivo de combustion a traves de un medio de recirculacion, por ejemplo, una tubena de recirculacion, para ser utilizados de nuevo en el proceso de combustion. Un recipiente hermetico, a veces denominado como un “pata de j”, mantiene un cierre hermetico entre el dispositivo de combustion y el separador ciclonico para impedir un escape indeseado del gas de combustion desde el dispositivo de combustion hacia atras, por ejemplo, en una direccion opuesta al flujo de los solidos separados en el dispositivo de combustion, a traves de la tubena de recirculacion.

Los sistemas de aire en una central termica de FBC estan disenados para realizar muchas funciones. Por ejemplo, el aire es utilizado para fluidificar los solidos del lecho que consisten de combustible, ceniza combustible y absorbente, y para mezclar suficientemente los solidos del lecho con aire para promover la combustion, la transferencia de calor y reducir emisiones (por ejemplo, SO2, CO, NOx y N2O). Con el fin de llevar a cabo estas funciones, el sistema de aire esta configurado para inyectar aire, denominado aire principal (PA) o aire secundario (SA), en distintas ubicaciones y a velocidades y en cantidades espedficas.

Por el documento EP 1 612 479 A2 se conoce una caldera de lecho fluidificado con circulacion con tubos de intercambiador de calor dentro de una camara de separador. El gas y los solidos salen del separador a traves de una salida de una segunda pared. Dicho documento expone el preambulo de la reivindicacion 1. El documento US 5.442.919 describe un recipiente hermetico o cierre hermetico de sifon sin describir detalles acerca del flujo de gas y de solidos.

El documento WO 94/11671 describe un metodo y aparato para hacer funcionar un sistema reactor de lecho fluidificado de circulacion. Este sistema comprende una camara de combustion y un separador de partfculas, que estan separados entre sf por una pared comun. Esta pared comun comprende entradas de partfculas solidas y entradas de gas. Las entradas de partfculas solidas son inferiores al lecho burbujeante.

Por el documento EP 0 597 683 A3 se conoce un reactor de lecho fluidificado para la combustion de combustible residual, que comprende tres recipientes.

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Ademas, el aire fluidificado y el aire de transporte son alimentados ffpicamente al recipiente hermetico para facilitar el flujo de solidos y de gas a traves del recipiente hermetico, como se ha mostrado en la fig. 1. Con referencia a la fig. 1, un recipiente hermetico 10 de la tecnica anterior incluye una tubena vertical 15 de bajada, un lecho 20 de fluidificacion/transporte, una fuente 25 de aire de fluidificacion, una tubena vertical 30 de descarga, una fuente 35 de aire de transporte y una compuerta 40 que separa el lecho 20 de fluidificacion/transporte y la tubena vertical 30 de descarga. El lecho 20 de fluidificacion/transporte incluye una zona de fluidificacion alimentada con aire de fluidificacion procedente de la fuente 25 de aire de fluidificacion, y una zona de transporte alimentada con aire de transporte procedente de la fuente 35 de aire de transporte. La fuente 25 de aire de fluidificacion y la fuente 35 de aire de transporte pueden ser componentes separados, como se ha mostrado en la fig. 1, o, alternativamente, la fuente 25 de aire de fluidificacion y la fuente 35 de aire de transporte pueden ser combinadas como una unica fuente de aire (no mostrada).

Como se ha mostrado en la fig. 1, en el recipiente hermetico 10 de la tecnica anterior, los solidos procedentes del proceso de combustion fluyen hacia abajo desde el separador ciclonico (no mostrado) a traves de la tubena vertical 15 de bajada al lecho 20 de fluidificacion/transporte. Los solidos son fluidificados por el aire de fluidificacion procedente de la fuente 25 de aire de fluidificacion y/o de la fuente 35 de aire de transporte en la zona de fluidificacion del lecho 20 de fluidificacion/transporte. Los solidos fluidificados son entonces transportados a traves de la zona de transporte del lecho 20 de fluidificacion/transporte a la tubena vertical de descarga 30 por el aire de fluidificacion procedente de la fuente 25 de aire de fluidificacion y/o el aire de transporte alimentado desde la fuente 35 de aire de transporte, formando de este modo un lecho de expansion en la tubena vertical 25 de descarga. Mas espedficamente, los solidos que son transportados por encima de la compuerta 40, por ejemplo, por encima de una altura de compuerta Hcompuerta forman el lecho de expansion, haciendo de este modo que algunos solidos fluyan sobre la compuerta 40 a la tubena de descarga 30. Ademas, algunos gases, fundamentalmente aire de fluidificacion procedente de la fuente 25 de aire de fluidificacion y aire de transporte procedente de la fuente 35 de aire de transporte, fluyen al dispositivo de combustion a traves de la tubena vertical de descarga 30. Asf, el recipiente hermetico 10 forma un cierre hermetico, impidiendo de este modo que los gases de combustion en el dispositivo de combustion fluyan hacia atras a traves del recipiente hermetico 10, por ejemplo, hacia arriba a traves de la tubena vertical 15 de bajada de nuevo al ciclon (105 mostrado en la fig. 4).

En el recipiente hermetico 10 de la tecnica anterior, es diffcil controlar un tamano del lecho de expansion debido a la naturaleza de las interacciones de solido/gas inestables, particularmente durante la transicion de operaciones y a los cambios resultantes en el caudal de gas y de solidos al dispositivo de combustion (no mostrado) a traves de la tubena vertical de descarga 30. Como resultado, una cantidad excesiva de solidos fluye sobre la compuerta 40, por ejemplo, el tamano del lecho de expansion del recipiente hermetico resulta de repente excesivamente grande, lo que puede perturbar la distribucion del aire de fluidificacion en el dispositivo de combustion aguas abajo. En tal caso, puede producirse una oscilacion de cambios de presion en el sistema.

Ademas, un rango de caudales de regulacion de solidos a traves del recipiente hermetico 10 esta limitado en el recipiente hermetico 10 de la tecnica anterior, ya que el tamano del lecho de expansion no puede ser regulado de forma precisa para controlar un numero de diferentes caudales de solidos sobre la compuerta. Dicho de otra manera, los solidos estan esencialmente o bien fluyendo sobre la compuerta o no lo estan; no hay definidos de forma precisa caudales discretos y por lo tanto resulta diffcil que los diferentes caudales establezcan un flujo continuo estable, especialmente durante la transicion de operaciones, como se ha descrito anteriormente.

Por consiguiente, se desea desarrollar un recipiente hermetico y un metodo para controlar un caudal de solidos a traves del recipiente hermetico, de tal manera que el recipiente hermetico tenga beneficios que incluyen, pero no estan limitados a: un rango de control de flujo de solidos aumentado y exactitud de regulacion del mismo; sostenibilidad de cierre hermetico de estado estable aumentada; escape de gas de combustion disminuido; sobre-flujo repentino de solidos disminuido; y relacion de rechazo aumentada de control de flujo de solidos que utiliza un recipiente hermetico.

RESUMEN

De acuerdo con aspectos ilustrados aqrn, se ha proporcionado un cierre hermetico para una central termica de acuerdo con la reivindicacion 1.

De acuerdo con los otros aspectos ilustrados aqrn, se ha proporcionado un metodo para el mantenimiento de un cierre hermetico entre un separador de solidos de una central termica de lecho fluidificado y un dispositivo de combustion de la central termica de lecho fluidificado de acuerdo con la reivindicacion 7.

Lo descrito anteriormente y otras caractensticas se ha ejemplificado por las siguientes figuras y la descripcion detallada. BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Con referencia ahora a las figuras, en las que elementos similares son enumerados de forma similar:

La fig. 1 es una vista en alzado lateral esquematico de un recipiente hermetico de la tecnica anterior;

La fig. 2 es una vista en alzado lateral esquematico de un recipiente hermetico de acuerdo con una realizacion ejemplar de la presente invencion;

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La fig. 3 es una vista esquematica en seccion transversal, tomada a lo largo de la Nnea IN-IN' de la fig. 2, que ilustra una placa de orificios del recipiente hermetico de acuerdo con la realizacion ejemplar de la presente invencion mostrada en la

fig. 2; y

La fig. 4 es una vista esquematica en alzado lateral de una central termica de lecho fluidificado que utiliza el recipiente hermetico de la fig. 2 de acuerdo con una realizacion ejemplar de la presente invencion.

DESCRIPCION DETALLADA

Se han expuesto en este documento un recipiente hermetico y un metodo para controlar un caudal a su traves, y mas espedficamente, un recipiente hermetico que tiene una placa de orificios y un metodo para controlar un caudal de solidos a traves del recipiente hermetico.

Con referencia a la fig. 2, un recipiente hermetico 100 de acuerdo con una realizacion ejemplar de la presente invencion incluye una tubena vertical 15 de bajada. La tubena vertical 15 de bajada recibe solidos desde un separador de solidos (no mostrado) tal como un separador de ciclon 105 (en la fig. 4), por ejemplo, pero no esta limitado a ello en realizaciones ejemplares alternativas. La tubena vertical 15 de bajada alimenta los solidos a un lecho 20 de fluidificacion y/o de transporte del recipiente hermetico 100. Una zona de fluidificacion del lecho 20 de fluidificacion/transporte es alimentada con un gas de fluidificacion, tal como aire de fluidificacion, por ejemplo, procedente de una fuente 25 de aire de fluidificacion. Alternativamente (o adicionalmente), una zona de transporte del lecho 20 de fluidificacion/transporte es alimentada con un gas de transporte, por ejemplo, aire de transporte, alimentado desde una fuente 35 de aire de transporte. La fuente 25 de aire de fluidificacion y la fuente 35 de aire de transporte pueden ser componentes separados, como se ha mostrado en la fig. 2, o, alternativamente, pueden estar incluidas en una sola fuente de aire (no mostrada).

Una tubena vertical de descarga 30 del recipiente hermetico 100 esta conectada al lecho 20 de fluidificacion/transporte en un area sustancialmente correspondiente a la zona de transporte del lecho 20 de fluidificacion/transporte. Ademas, una placa de orificios 110 esta dispuesta entre la tubena vertical de descarga 30 y el lecho 20 de fluidificacion/transporte, como se ha mostrado en la fig. 2. La placa de orificios 110 tiene una pluralidad de aberturas que limitan los solidos y permiten que los fluidos sean transportados desde el lecho 20 de fluidificacion/transporte a la tubena vertical de descarga 30.

La pluralidad de aberturas de la placa de orificios 110 esta dispuesta a una altura por encima del lecho 20 de fluidificacion/transporte, como se ha mostrado en las figs. 2 y 3. La pluralidad de aberturas incluye al menos una abertura de solidos 210 y al menos una abertura de gas 220. En una realizacion ejemplar, la abertura de solidos 210 esta ubicada a una altura por debajo de la abertura de gas 220. Espedficamente, la abertura de solidos 210 esta dispuesta por debajo de la abertura de gas 220 con respecto a una parte de la tubena vertical de descarga 30 a traves de la cual gas y solidos fluyen a un dispositivo de combustion 300 (fig. 4). Mas espedficamente, la abertura de solidos 210 esta dispuesta a una altura por encima de una altura de compuerta Hcompuerta y por debajo de una altura maxima de expansion del lecho, mientras la abertura de gas 220 esta dispuesta por encima de la altura maxima de expansion del lecho (fig. 3). Como resultado, los solidos fluidificados mantenidos en el lecho 20 de fluidificacion/transporte actuan como un cierre hermetico entre el separador de solidos 105 y el dispositivo de combustion 300.

Con referencia a la fig. 3, una realizacion ejemplar incluye una pluralidad de filas de aberturas. La pluralidad de filas de aberturas incluye una primera fila de aberturas que tiene al menos una abertura de solidos 210 dispuesta por encima de la altura de compuesta Hcompuerta y por debajo de la altura maxima de expansion del lecho, una segunda fila de aberturas que tiene al menos una abertura de solidos 210 dispuesta por encima de la primera fila de aberturas y por debajo de la altura maxima de expansion del lecho, una tercera fila de aberturas que tiene al menos una abertura de solidos 210 dispuesta por encima de la segunda fila de aberturas y por debajo de la altura maxima de expansion del lecho, y una cuarta fila de aberturas que tiene al menos una abertura de gas 220 dispuesta por encima de la altura maxima de expansion del lecho. Se observara que realizaciones ejemplares adicionales no estan limitadas a la configuracion descrita anteriormente, que pueden tener mas o menos cuatro filas de aberturas en una realizacion ejemplar alternativa. Espedficamente, por ejemplo, otra realizacion ejemplar puede incluir una primera y segunda filas de aberturas que tienen aberturas de solidos 210 dispuestas en ellas, y una tercera fila de aberturas que tiene aberturas de gas 220 dispuestas en ella. Por consiguiente, los solidos totales que fluyen a traves del recipiente hermetico 100 de acuerdo con una realizacion ejemplar son iguales al flujo maximo permisible a traves del recipiente hermetico particular 100.

El funcionamiento del recipiente hermetico 100 de acuerdo con una realizacion ejemplar sera descrito ahora de forma mas detallada con referencia a las figs. 2 y 3. El tubo vertical 15 de bajada recibe solidos, por ejemplo, partfculas de un proceso de combustion, procedentes del separador de ciclon 105 (fig. 4). Los solidos fluyen hacia abajo en la tubena vertical 15 de bajada, por ejemplo, hacia el lecho 20 de fluidificacion/transporte. Cuando los solidos alcanzan el lecho 20 de fluidificacion/transporte, se mezclan con el aire de fluidificacion alimentado desde la fuente 25 de aire de fluidificacion y/o con aire de transporte procedente de la fuente 35 de aire de transporte para formar solidos fluidificados en la zona de fluidificacion del lecho 20 de fluidificacion/transporte (fig. 2).

Como resultado, los solidos fluidificados, junto con aire procedente de la fuente 25 de aire fluidificado y/o de la fuente 35 de aire de transporte, forman un lecho de expansion. El lecho de expansion es forzado hacia arriba fuera del lecho 20 de

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fluidificacion/transporte a la tuberfa vertical de descarga 30, como se ha mostrado en la fig. 2. Con referencia a la fig. 3, el lecho de expansion se expande hacia arriba a una parte de la tuberfa vertical de descarga 30 hacia las aberturas de solidos 210 de la placa de orificios 110. Mas espedficamente, cuando una altura de lecho de expansion Hlecho de expansion del lecho de expansion sobrepasa la altura de compuerta Hcompuerta, el lecho de expansion entra en contacto con la placa de orificios 110. Cuando la altura de lecho de expansion Hlecho de expansion aumenta adicionalmente, el lecho de expansion es expuesto a las aberturas de solidos 210, y de este modo los solidos fluyen a traves de las aberturas de solidos 210 y hacia abajo al dispositivo de combustion 300 (fig. 4) a traves de la abertura o aberturas de solidos 210 expuestas. Cuando el flujo de solidos sobrepasa el lfmite de cada fila de aberturas de solidos 210, los solidos se expandiran hacia arriba adicionalmente hasta que alcancen la siguiente fila superior de aberturas de solidos 210. El flujo de solidos es regulado de este modo basandose en el numero y disposicion de las filas de aberturas de solidos 210 ademas del gas de fluidificacion/transporte alimentado.

El gas en el lecho de expansion, por ejemplo, el aire alimentado desde la fuente 25 de aire de fluidificacion y/o la fuente 35 de aire de transporte, tambien fluye hacia arriba a la tuberfa vertical de descarga 30 cuando los solidos fluyen a traves de las aberturas de solidos 210 de la placa de orificios 110. El gas que fluye hacia arriba fluye entonces a traves de la abertura de gas 220 hacia el dispositivo de combustion 300.

Asf, tanto el gas que fluye a traves de la abertura de gas 220 como los solidos que fluyen a traves de las aberturas de solidos 210 fluyen hacia abajo, por ejemplo, hacia el dispositivo de combustion 300 (fig. 4) y son entregados de este modo de nuevo al dispositivo de combustion 300.

En una realizacion ejemplar, un caudal de solidos a traves del recipiente hermetico 100 esta basado en una velocidad del aire de fluidificacion y/o del aire de transporte alimentado desde la fuente 25 de aire de fluidificacion y/o desde la fuente 35 de aire de transporte, respectivamente. En general, el flujo de solidos esta relacionado con la velocidad del aire de fluidificacion y/o del aire de transporte, por ejemplo, aumentar la velocidad del aire de fluidificacion y/o del aire de transporte provoca un aumento correspondiente en el caudal de solidos a traves del recipiente hermetico 100 (a traves de aberturas de solidos 210 mas expuestas, como se ha tratado de forma mas detallada anteriormente). Por lo tanto, un caudal de solidos deseado, basado en el funcionamiento de una central termica (no mostrada) que tiene el recipiente hermetico 100, es mantenido ajustando la velocidad del aire de fluidificacion y/o del aire de transporte.

En una realizacion ejemplar alternativa, el caudal de solidos a traves del recipiente hermetico 100 esta basado en el numero total de aberturas de solidos 210 en contacto con, por ejemplo, expuesto a, los solidos de tal manera que los solidos puedan fluir a traves de las aberturas de solidos 210. Mas espedficamente, el caudal de solidos es sustancialmente proporcional al numero total de aberturas de solidos 210 expuestas a los solidos; aumentar el numero total de aberturas de solidos 210 expuestas a los solidos aumenta el caudal de solidos a traves del recipiente hermetico 100. Por lo tanto, el caudal de solidos deseado, basado en el funcionamiento de una central termica (no mostrada) que tiene el recipiente hermetico, es mantenido ajustando la altura de expansion del lecho a traves del numero total de aberturas de solidos 210.

Aun en otra realizacion ejemplar alternativa, el caudal de solidos a traves del recipiente hermetico 100 esta basado en un diametro de abertura de al menos una de las aberturas de solidos 210. Espedficamente, el caudal de solidos es sustancialmente proporcional al diametro de unas aberturas de solido 210 dadas. Mas espedficamente, aumentar el diametro de la abertura de solidos 210, y de este modo aumentar un area en seccion transversal de la abertura de solidos 210 a traves del cual pueden fluir los solidos, aumenta el caudal de solidos a traves del recipiente hermetico 100. Por lo tanto, el caudal deseado y el caudal de solidos, basados en el funcionamiento de una central termica (no mostrada) que tiene el recipiente hermetico 100, son mantenidos adaptando el diametro de las aberturas de solidos 210. Ademas, realizaciones ejemplares alternativas pueden incluir aberturas de solidos 210 individuales que tienen diferentes diametros, por ejemplo, los diametros de cada abertura de solidos 210 no necesitan ser iguales. Ademas, una forma en seccion transversal de la abertura de solidos 210 de acuerdo con una realizacion ejemplar es sustancialmente ovalada, como se ha mostrado en la fig. 3, pero las realizaciones ejemplares ilustrativas no estan limitadas a la misma, sino que pueden en su lugar ser variadas para ajustar el caudal de solidos a traves del recipiente hermetico 100. Por ejemplo, la forma en seccion transversal de la abertura de solidos 210 de acuerdo con realizaciones ejemplares alternativas puede ser, por ejemplo, circular, rectangular, cuadrada, triangular, poligonal o una combinacion de ellas.

Todavfa en otra realizacion ejemplar alternativa, el caudal de solidos a traves del recipiente hermetico 100 esta basado en una altura de una lmea de expansion de lecho en relacion con las alturas de las aberturas de solidos 210. Mas espedficamente, el caudal de solidos es proporcional a la altura de las aberturas de solidos 210 por encima del lecho 20 de fluidificacion/transporte; aumentar la altura de la expansion de lecho utilizando las aberturas de solidos 210 aumenta el caudal de solidos a traves del recipiente hermetico 100, por ejemplo. Por lo tanto, el caudal de solidos deseado, basado en el funcionamiento de una central termica (no mostrada) que tiene el recipiente hermetico, es mantenido ajustando la altura de la expansion del lecho que utiliza las aberturas de solidos 210 por encima del lecho 20 de fluidificacion/transporte.

Asf, un rango de caudales de solidos es aumentado sustancialmente o maximizado eficazmente en el recipiente hermetico 100 de acuerdo con una realizacion ejemplar variando la velocidad del aire de fluidificacion y/o del aire de transporte, el numero total de aberturas de solidos 210, un diametro de cada una de las aberturas de solidos 210 y/o la

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altura de cada una de las aberturas de solidos 210. Ademas, variar los atributos del recipiente hermetico 100 descrito anteriormente proporciona ademas una ventaja de control preciso sobre el rango mejorado de caudales de solidos. Debena observarse que realizaciones ejemplares alternativas no estan limitadas a los metodos antes mencionados de controlar el caudal de solidos; mas bien, realizaciones ejemplares alternativas pueden emplear cualquiera de, la totalidad de, o cualquier combinacion de los metodos descritos en este documento, pero no estan limitadas a los mismos. Ademas, se observara que la presente invencion no esta limitada a la combustion termica sino que puede en su lugar ser utilizada con cualesquiera aplicaciones de recipiente hermetico para la distribucion/transporte/u otras aplicaciones de solidos.

En una realizacion ejemplar con respecto a la fig. 4, una valvula de control de solidos 205 (fig. 4) puede estar conectada al lecho 20 de fluidificacion/transporte en un area del lecho 20 de fluidificacion/transporte sustancialmente opuesta al area sustancialmente correspondiente a la zona de transporte del lecho 20 de fluidificacion/transporte.

La valvula 205 de control de solidos (fig. 4) hace que una parte predeterminada de los solidos fluidificados en la zona de fluidificacion del lecho 20 de fluidificacion/transporte puentee la tubena vertical de descarga 30. Por ejemplo, una parte de los solidos fluidificados puede ser devuelta al dispositivo de combustion 300 antes de alcanzar la zona de transporte del lecho 20 de fluidificacion/transporte, como se describira de forma mas detallada con referencia a la fig. 4. La valvula 205 de control de solidos puede, sin embargo, ser omitida de realizaciones ejemplares alternativas, o puede ser sustituida con otros componentes, tales como un cierre hermetico de presion (no mostrado) o una valvula de control (no mostrada), por ejemplo, pero no esta limitada a los mismos.

Con referencia a la fig. 4, la central termica 310 y, mas particularmente, una central termica 310 de lecho fluidificado (FBC) incluye el dispositivo de combustion 300, el separador de solidos 105, por ejemplo, el separador ciclonico 105, y el recipiente hermetico 100 de acuerdo con una realizacion ejemplar. El horno 300 de la central termica de FBC es alimentado con aire principal (PA) 315, aire secundario (SA) 320 y combustible 325. Ademas, otros materiales tales como piedra caliza (no mostrada), por ejemplo, pueden ser alimentados al horno 300, pero las realizaciones ejemplares alternativas no estan limitadas a los componentes o materiales anteriores.

En una realizacion ejemplar, el dispositivo de combustion 300 es un dispositivo de combustion de tipo FBC tal como un dispositivo de combustion de lecho fluidificado con circulacion (CFB), pero las realizaciones ejemplares ilustrativas no estan limitadas al mismo. Por ejemplo, el dispositivo de combustion 300 puede ser un dispositivo de combustion de lecho fluidificado burbujeante (BFB), un dispositivo de combustion de lecho fluidificado en movimiento o un dispositivo de combustion de ciclo qmmico.

Cuando el dispositivo de combustion 300 quema el combustible 325, productos de combustion, incluyendo gases y solidos, salen del dispositivo de combustion 300 a traves de la chimenea 330 y entran en el separador ciclonico 105. El separador ciclonico 105 separa los solidos y alimenta los solidos a la tubena vertical 15 de bajada del recipiente hermetico 100. Los gases salen del separador ciclonico 105 a traves de un conducto central 335 y son entregados a los otros componentes de la central termica 310 de FBC tal como el equipo de control de atmosfera (no mostrado) a traves de un conducto tangencial 340.

Los solidos separados por el separador ciclonico 105 son entregados a la tubena vertical 15 de bajada del recipiente hermetico 100. En una realizacion ejemplar, los solidos son entonces devueltos al dispositivo de combustion 300 a traves de la tubena vertical de descarga 30 del recipiente hermetico 100, como se ha descrito anteriormente de forma mas detallada con referencia a las figs. 2 y 3.

En una realizacion ejemplar alternativa, la valvula de control de solidos 205 redirige una parte predeterminada de solidos fluidificados en la zona de fluidificacion del lecho 20 de fluidificacion/transporte del recipiente hermetico 100 que son dirigidos a un intercambiador de calor 350 de lecho fluidificado a traves de una tubena de entrada 360 de intercambiador de calor de lecho fluidificado. Los solidos fluidificados redirigidos pasan a traves del intercambiador de calor 350 de lecho fluidificado y son entonces alimentados al dispositivo de combustion 300 a traves de una tubena de salida 370 de intercambiador de calor de lecho fluidificado, como se ha mostrado en la fig. 4. La valvula de control de solidos 205, la tubena de entrada 360 de intercambiador de calor de lecho fluidificado, el intercambiador de calor de lecho fluidificado 350 y la tubena de salida 370 de intercambiador de calor de lecho fluidificado pueden ser omitidos en realizaciones ejemplares alternativas.

Ademas, realizaciones ejemplares alternativas no estan limitadas a las descritas en este documento. Por ejemplo, un metodo para el mantenimiento de un cierre hermetico entre el separador de solidos 105 y el dispositivo de combustion 300 de la central termica 310 de FBC de la fig. 4 de acuerdo con una realizacion ejemplar alternativa incluye conectar la tubena vertical 15 de bajada del recipiente hermetico 100 al separador de solidos 105, conectar el lecho 20 de fluidificacion/transporte del recipiente hermetico 100 a la tubena vertical 15 de bajada, y conectar la tubena vertical de descarga 30 que tiene la placa de orificios 110 en ella entre el lecho 20 de fluidificacion/transporte y el dispositivo de combustion 300.

El metodo incluye ademas recibir solidos desde el separador de solidos 105 a la tubena vertical 15 de bajada, fluidificar los solidos utilizando aire alimentado desde la fuente 25 de aire fluidificado (fig. 2), y/o transportar los solidos fluidificados

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a la tubena vertical de descarga 30 utilizando aire alimentado desde la fuente 35 de aire de transporte (fig. 2), recibir los solidos fluidificados desde el lecho 20 de fluidificacion/transporte a la tubena vertical de descarga 30, recibir el aire alimentado desde la fuente 25 de aire de fluidificacion y el aire alimentado desde la fuente 35 de aire de transporte a la tubena vertical de descarga 30, y entregar los solidos fluidificados, el aire alimentado desde la fuente 25 de aire de fluidificacion y el aire alimentado desde la fuente 35 de aire de transporte al dispositivo de combustion 300 a traves de la tubena vertical de descarga 30 a traves de la pluralidad de aberturas de la placa de orificios 110. La presente invencion contempla que el caudal de los solidos fluidificados transportado a la tubena vertical de descarga 30 es controlado basandose en al menos uno de un diametro (por ejemplo, area en seccion transversal) de las aberturas de solidos 210, una forma de las aberturas de solidos 210, un numero total de las aberturas de solidos 210, una altura de las aberturas de solidos 210 y/o un caudal del aire alimentado desde la fuente 35 de aire de transporte.

Asf, un recipiente hermetico de acuerdo con una realizacion ejemplar proporciona un diseno de salida de multiples orificios y un metodo para controlar un caudal de solidos a traves del recipiente hermetico. Por lo tanto, el recipiente hermetico tiene un rango de control de flujo de solidos aumentado sustancialmente o mejorado eficazmente, asf como una precision aumentada de regulacion del rango de control de flujo de solidos.

Ademas, el recipiente hermetico tiene una sostenibilidad de cierre hermetico estable aumentada, un escape de gas de combustion disminuido, un sobre-flujo de solidos disminuido y una relacion de rechazo aumentada.

Se observara que mientras realizaciones ejemplares han sido descritas con referencia a un recipiente hermetico asociado con centrales termicas de lecho fluidificado tales como calderas de lecho fluidificado con circulacion y reactores de ciclo qmmico, las realizaciones ejemplares alternativas no estan limitadas a los mismos. Mas bien, un recipiente hermetico de acuerdo con realizaciones ejemplares alternativas puede ser utilizado en cualquier tipo de central termica incluyendo, pero no limitado a, calderas de lecho fluidificado burbujeante y otras variaciones de centrales termicas de lecho fluidificado, asf como centrales termicas convencionales.

Ademas, se observara que, mientras un unico recipiente hermetico ha sido descrito en este documento, la presente invencion contempla que se puede incluir una pluralidad de los recipientes hermeticos, de tal manera que la pluralidad de recipientes hermeticos recibe flujo de solidos desde una tubena vertical comun de bajada y distribuye solidos fluidificados y gas a distintos componentes y/o ubicaciones a traves de un numero de tubenas verticales de descarga que corresponden a cada uno de los recipientes hermeticos. Asf, los caudales y otros parametros para cada uno de los flujos de solido fluidificado/gas asociados pueden ser controlados basandose en las caractensticas individuales, descritas de forma mas detallada anteriormente, de cada recipiente hermetico particular. Aunque el recipiente hermetico ha sido descrito para controlar el proceso de una central termica, la presente invencion contempla que el recipiente hermetico puede ser utilizado con cualquier proceso que necesite controlar el flujo de solidos y/o la presion dentro de tal sistema.

Aunque la invencion ha sido descrita con referencia a distintas realizaciones ejemplares, se comprendera por los expertos en la tecnica que pueden hacerse distintos cambios y pueden sustituirse equivalentes por elementos de los mismos sin salir del marco de la invencion. Ademas, pueden hacerse muchas modificaciones para adaptar una situacion particular o material a las ensenanzas de la invencion sin salir del marco esencial del mismo. Por lo tanto, se ha pretendido que la invencion no este limitada a la realizacion particular expuesta como el mejor modo contemplado para poner en practica esta invencion, sino que la invencion incluira todas las realizaciones que caen dentro del marco de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

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10

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30

35

40

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REIVINDICACIONES

1. Un recipiente hermetico (100) para una central termica que comprende: una tubena vertical (15) de bajada que recibe solidos;

un lecho (20) de fluidificacion y de transporte que tiene un primer extremo conectado a la tubena vertical (15) de bajada y un segundo extremo opuesto que tiene una compuerta (40) con

una altura de compuerta (Hcompuerta) por encima de la cual se extiende un lecho de expansion en uso que define una altura de lecho de expansion (Hlecho de expansion);

una tubena vertical de descarga (30) dispuesta en el segundo extremo opuesto del lecho (20) de fluidificacion y de transporte; y

una placa de orificios (110) dispuesta entre el lecho (20) de fluidificacion y de transporte y la tubena vertical de descarga (30) que separa la tubena vertical de descarga (30) del lecho (20) de fluidificacion y de transporte, teniendo la placa de orificios (110) una pluralidad de aberturas (210, 220) dispuesta a una altura por encima de la compuerta (40),

la pluralidad de aberturas (210, 220) permite el transporte de solidos fluidificados y gas a traves de la placa de orificios (110),

caracterizado porque la pluralidad de aberturas (210, 220) comprende:

al menos una abertura (210) para solidos prevista por debajo de una altura maxima de lecho de expansion (Hlecho de expansion) y a una altura por encima de la altura de compuerta (Hcompuerta); y

al menos una abertura (220) para gas prevista a una altura por encima de la abertura (210) para solidos y por encima de la altura maxima de lecho de expansion (Hlecho de expansion).
2. El recipiente hermetico (100) segun la reivindicacion 1, en el que la placa de orificios (110) se extiende desde una parte inferior que define el lecho (20) de fluidificacion y de transporte y se extiende a una altura sustancialmente por encima del lecho (20) de fluidificacion y de transporte.
3. El recipiente hermetico (100) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado ademas por una valvula (205) de control de solidos conectada al primer extremo del lecho (20) de fluidificacion y de transporte, estando adaptada la valvula (205) de control de solidos para controlar un caudal de solidos a la central termica (310) basandose en un caudal de los solidos fluidificados y el gas entregado al dispositivo de combustion (300) a traves de la tubena vertical de descarga (30).
4. El recipiente hermetico (100) segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que la pluralidad de aberturas (210, 220) comprende:

una primera fila de aberturas que tiene al menos una abertura (210) para solidos; una segunda fila de aberturas que tiene al menos una abertura (210) para solidos; y una tercera fila de aberturas que tiene al menos una abertura (220) para gas, en la que

la primer fila de aberturas esta dispuesta a una altura por encima de una altura de compuerta (Hcompuerta) y por debajo de la altura maxima de expansion de lecho (Hlecho de expansion),

la segunda fila de aberturas esta dispuesta a una altura por encima de la primera fila de aberturas y por debajo de la altura maxima de expansion de lecho, y

la tercera fila de aberturas esta dispuesta a una altura por encima de la altura maxima de expansion de lecho (Hlecho de

expansion).
5. Una central termica (310) que comprende al menos un lecho (20) fluidificado, una caldera de lecho fluidificado con circulacion, una caldera de lecho fluidificado burbujeante, una caldera de lecho fluidificado en movimiento y/o un dispositivo de combustion (300) de ciclo qmmico, un separador de solidos (105) y un recipiente hermetico (100), caracterizado porque el recipiente hermetico (100) es un recipiente hermetico (100) segun una de las reivindicaciones anteriores.
6. La central termica (310) segun la reivindicacion 5, que comprende ademas una pluralidad de recipientes hermeticos segun las reivindicaciones 1-4 para permitir que solidos fluidificados y gas desde la tubena vertical (15) de bajada sean transportados a las tubenas verticales de descarga (30) de cada uno de los recipientes hermeticos (100).
7. Un metodo para el mantenimiento de un cierre hermetico entre un separador de solidos (105) de una central termica

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15

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(310) y un dispositivo de combustion (300) de la central termica (310), segun la reivindicacion 5, estando el metodo caracterizado por:

conectar una tubena vertical (15) de bajada al separador de solidos (105) de la central termica (310);

conectar un primer extremo de un lecho (20) de fluidificacion y de transporte a la tubena vertical (15) de bajada;

disponer una tubena vertical de descarga (30) en un segundo extremo opuesto del lecho (20) de fluidificacion y de transporte; y

disponer una placa de orificios (110) entre el lecho (20) de fluidificacion y de transporte y la tubena vertical de descarga (30) separando la tubena vertical de descarga (30) del lecho (20) de fluidificacion y de transporte, teniendo la placa de orificios (110) una pluralidad de aberturas (210, 220) dispuesta a una altura por encima de la compuerta, permitiendo la pluralidad de aberturas (210, 220) el transporte de solidos fluidificados y gas a traves de la placa de orificios (110).
8. El metodo segun la reivindicacion 7, en el que

un gas que fluidifica los solidos en el lecho (20) de fluidificacion y de transporte incluye aire alimentado desde una fuente (25) de aire de fluidificacion,

los solidos fluidificados son transportados a la tubena vertical de descarga (30) utilizando aire alimentado desde una fuente (35) de aire de transporte, y en que

un caudal de solidos fluidificados transportado a la tubena vertical de descarga (30) es controlado basandose en al menos uno de un caudal del aire alimentado desde la fuente (35) de aire de transporte, un numero total de la pluralidad de aberturas (210, 220), un diametro de una abertura (210, 220) de la pluralidad de aberturas (210, 220), una forma en seccion transversal de una abertura (210, 220) de la pluralidad de aberturas (210, 220), un area de una abertura (210, 220) de la pluralidad de aberturas (210, 220) y una altura de una abertura (210, 220) de la pluralidad de aberturas (210, 220).
9. El metodo segun la reivindicacion 7 u 8, en el que el caudal de los solidos fluidificados es controlado ademas basandose en un caudal del aire alimentado desde la fuente (25) de aire de fluidificacion.
10. El metodo segun la reivindicacion 7, en el que la tubena vertical (15) de bajada recibe los solidos desde un separador de solidos (105),

el lecho (20) de fluidificacion y de transporte recibe los solidos desde la tubena vertical (15) de bajada en el primer extremo del lecho (20), fluidifica los solidos utilizando un gas, y transporta los solidos fluidificados y el gas a traves de la placa de orificios (110) a la tubena vertical de descarga (30) en el segundo extremo del lecho (20) de fluidificacion y de transporte, y

la tubena vertical de descarga (30) recibe los solidos fluidificados y el gas desde el lecho (20) de fluidificacion y de transporte a traves de las aberturas (210, 220) de la pluralidad de aberturas (210, 220) y entrega los solidos fluidificados y el gas a la central termica (310).