ES2960568T3

ES2960568T3 - Un tubo de transferencia de calor coaxial adecuado para una caldera de lecho fluidizado y un procedimiento para fabricar el mismo

Info

Publication number: ES2960568T3
Application number: ES19724545T
Authority: ES
Inventors: Juha Ojanperä; Harri Yli-Rantala
Original assignee: Valmet Technologies Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2024-03-05
Anticipated expiration: 2039-05-09
Also published as: FI130359B; JP7368384B2; US11859911B2; PL3797245T3; CN112166286A; WO2019224423A1; CN209909887U; US20210239400A1; EP3797245B1; PT3797245T; JP2021524570A; DK3797245T3; EP3797245A1; FI20185465A1; CN112166286B

Abstract

Un tubo coaxial de transferencia de calor (100), que comprende un primer tubo interior de transferencia de calor (110) que tiene partes rectas (111, 113, 115, 117) y partes curvadas (112, 114, 116), un primer tubo exterior de transferencia de calor (120)) que tiene partes rectas (121, 123, 125, 127) y partes curvas (122, 124, 126). El primer tubo exterior de transferencia de calor (120) rodea radialmente el primer tubo interior de transferencia de calor (110) al menos dentro de la primera parte recta primaria (121) y la primera parte curva primaria (122). Se ha proporcionado material térmicamente aislante (530) entre una parte curva (122) del primer tubo exterior de transferencia de calor (120) y una parte curva (112) del primer tubo interior de transferencia de calor (110). Ni una parte recta (121) ni una parte curva (122) del primer tubo exterior de transferencia de calor (120) comprenden una costura longitudinal. Un método para fabricar un tubo coaxial de transferencia de calor (100). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un tubo de transferencia de calor coaxial adecuado para una caldera de lecho fluidizado y un procedimiento para fabricar el mismo

Campo técnico

La invención se refiere a procedimientos para fabricar tubos intercambiadores de calor. La invención se refiere a tubos de transferencia de calor para intercambiadores de calor en particular adecuados para calderas de lecho fluidizado. La invención se refiere a tubos de transferencia de calor para intercambiadores de calor adecuados para calderas de lecho fluidizado circulante. La invención se refiere a intercambiadores de calor de lecho fluidizado. La invención se refiere a un intercambiador de calor para un sello de bucle de una caldera de lecho fluidizado circulante. La invención se refiere a refrigeradores de partículas.

Antecedentes

Los tubos de transferencia de calor protegidos son conocidos a partir de los documentos US 3,351,361 y US 5,881,802. Un intercambiador de calor de lecho fluidizado que tiene un tubo de transferencia de calor protegido es conocido a partir de la patente de EE. UU. 9,371,987. El intercambiador de calor de lecho fluidizado se puede disponer en conexión con una caldera, es decir, un generador de vapor, para recuperar calor del material de lecho del lecho fluidizado. Típicamente, en un intercambiador de calor de este tipo el vapor se sobrecalienta, con lo que un intercambiador de calor de lecho fluidizado de este tipo se puede denominar sobrecalentador de lecho fluidizado. En una caldera de lecho fluidizado burbujeante, se puede disponer un intercambiador de calor de lecho fluidizado en el lecho fluidizado de un horno. En una caldera de lecho fluidizado circulante, se puede disponer un intercambiador de calor de lecho fluidizado en el sello de bucle. En un caso de este tipo, el intercambiador de calor se puede denominar intercambiador de calor de sello de bucle o sobrecalentador de sello de bucle. El documento WO 2018/083367 A1 divulga un tubo coaxial de transferencia de calor según el preámbulo de la reivindicación 1. El documento FI 126903 B divulga un tubo coaxial de transferencia de calor con una parte curvada.

De las publicaciones mencionadas anteriormente es conocido cómo proteger un tubo de transferencia de calor de un intercambiador de calor en ambientes corrosivos. Un tubo de transferencia de calor de la técnica anterior comprende partes rectas. En las partes rectas se ha protegido un tubo interior de transferencia de calor por un refractario exterior. Sin embargo, se usa una protección diferente en las partes curvadas del tubo, cuando el tubo está doblado. Por ejemplo, en el documento US 9,371,987 (Fig. 4), se han protegido las partes curvadas disponiéndolas en un espacio aislado del lecho fluidizado. En una disposición de este tipo, la transferencia de calor desde el lecho fluidizado al medio de intercambio de calor dentro de los tubos del intercambiador de calor no es óptima, porque el calor no se transfiere a través de las partes curvadas de los tubos. Se podrían usar escudos formados por múltiples partes para proporcionar un escudo también a partes curvas. Sin embargo, tal escudo estaría formado por varias partes, que tendrían que estar unidas entre sí. Un accesorio de este tipo complica el proceso de fabricación. Como prueba de que la protección se ha fabricado a partir de dos partes, dicha protección comprende dos costuras longitudinales.

Compendio

Para abordar estas cuestiones, se ha descubierto que las partes curvadas de los tubos interiores de transferencia de calor se pueden proteger por un tubo exterior, o piezas posteriores de tubos exteriores soldadas conjuntamente, en donde el tubo exterior (o las piezas) están hechos de una sola pieza tubular de material. En consecuencia, el tubo exterior está libre de una unión longitudinal. Cuando se protegen de tal manera, también las partes curvadas del tubo exterior de transferencia de calor se pueden disponer en contacto con el material de transferencia de calor fuera del tubo, en particular el material de lecho. Se ha descubierto que esto mejora la transferencia de calor del intercambiador de calor.

Un tubo de este tipo, es decir, un tubo coaxial, se puede fabricar disponiendo un tubo interior en un tubo exterior y doblando los tubos. Sin embargo, para un uso apropiado como sobrecalentador, la distancia entre los tubos interior y exterior debe ser apropiada. Para controlar esta distancia también durante el doblado de los tubos (es decir, un tubo coaxial formado por los tubos), se inyecta material térmicamente aislante endurecible entre los tubos y se endurece antes de doblar los tubos. Cuando se endurece, el material térmicamente aislante endurecido mantiene la distancia entre los tubos en un intervalo apropiado también durante el doblado. En consecuencia, un tubo coaxial comprende material térmicamente aislante endurecido entre el tubo interior y el tubo exterior.

Según la invención, se ha proporcionado una disposición espaciadora para centrar los tubos entre sí. Esto ayuda a mantener la temperatura de la superficie del tubo exterior a un nivel de temperatura adecuado en vista de la corrosión del ambiente. Preferiblemente, la disposición espaciadora comprende salientes en una superficie interior del tubo exterior.

La invención se divulga más específicamente en las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes y la descripción a continuación divulgan modos de realización, de los que algunos son preferibles.

Breve descripción de los dibujos

Fig. 1a muestra una caldera de lecho fluidizado circulante en una vista lateral,

Fig. 1b muestra una caldera de lecho fluidizado burbujeante en una vista lateral,

Fig. 2a muestra un primer tubo coaxial de transferencia de calor que comprende un tubo interior de transferencia de calor y un tubo exterior de transferencia de calor,

Fig. 2b muestra un tubo interior de transferencia de calor del tubo coaxial de transferencia de calor de la Fig. 2a, Fig. 2c muestra un tubo exterior de transferencia de calor del tubo coaxial de transferencia de calor de la Fig. 2a, Fig. 3a muestra la vista en sección Mia-IMa del tubo coaxial de transferencia de calor de la Fig. 2a,

Fig. 3b muestra la vista en sección IMb-INb del tubo coaxial de transferencia de calor de la Fig. 2a,

Fig. 3c muestra una parte de una disposición espaciadora entre los tubos interior y exterior de transferencia de calor, Fig. 3d muestra una parte de una disposición espaciadora entre los tubos interior y exterior de transferencia de calor, Fig. 3e muestra una parte de una disposición espaciadora entre los tubos interior y exterior de transferencia de calor, Fig. 4a muestra un primer tubo coaxial de transferencia de calor y un segundo tubo coaxial de transferencia de calor, que comprenden ambos un tubo interior de transferencia de calor y un tubo exterior de transferencia de calor, Fig. 4b muestra tubos internos de transferencia de calor de los tubos coaxiales de transferencia de calor de la Fig. 4a,

Fig. 4c muestra tubos exteriores de transferencia de calor de los tubos coaxiales de transferencia de calor de la Fig. 4a,

Fig. 5a muestra un primer tubo coaxial de transferencia de calor, un segundo tubo coaxial de transferencia de calor y un tercer tubo coaxial de transferencia de calor,

Fig. 5b muestra un primer tubo coaxial de transferencia de calor, un segundo tubo coaxial de transferencia de calor, un tercer tubo coaxial de transferencia de calor y un cuarto tubo coaxial de transferencia de calor, Fig. 5c muestra tubos coaxiales de transferencia de calor, en los que el radio de curvatura de una parte curvada no es constante,

Fig. 5d muestra tubos coaxiales de transferencia de calor,

<Fig.>6<a muestra la vista en sección Vla-Vla de los tubos coaxiales de transferencia de calor de la Fig. 4a, y Fig.>6<b muestra la vista en sección Vib-Vib del tubo coaxial de transferencia de calor de la Fig. 4a.>

Para ilustrar diferentes vistas de los modos de realización, en las figuras se indican tres direcciones ortogonales Sx, Sy y Sz. En uso, la dirección Sz es sustancialmente vertical y hacia arriba. De esta manera, la dirección Sz es sustancialmente inversa a la de la gravedad.

Descripción detallada

La figura 1a muestra una caldera de lecho fluidizado circulante 1 en una vista lateral. La caldera de lecho fluidizado circulante 1 comprende un horno 50, un ciclón 40, que es un medio 40 para separar el material de lecho de los gases de combustión, y un sello 5 de bucle. El sello 5 de bucle está configurado para recibir material de lecho del ciclón 40. En la Fig. 1a, un canal de gases de combustión se indica con el número de referencia 20. Los gases de combustión se expulsan del horno 50 por medio del canal de gases de combustión 20. La figura 1 b muestra una caldera de lecho fluidizado burbujeante 1 en una vista lateral. La caldera de lecho fluidizado burbujeante 1 comprende un horno 50 y<un canal de gases de combustión>20<.>

Típicamente, la caldera 1 de lecho fluidizado (burbujeante o circulante) comprende intercambiadores de calor de gases de combustión 26, 28 dentro del canal de gases de combustión 20. Los intercambiadores de calor de gases de combustión 26, 28 están configurados para recuperar calor de los gases de combustión. Algunos de los intercambiadores de calor de gases de combustión pueden ser sobrecalentadores 26 configurados para sobrecalentar vapor recuperando calor de los gases de combustión. Algunos de los intercambiadores de calor pueden ser economizadores 28 configurados para calentar y/o hervir agua recuperando calor de los gases de combustión. En una caldera de lecho fluidizado circulante (Fig. 1a), el material de lecho se transporta desde una parte superior del horno 50 al ciclón 40 para separar el material de lecho de los gases. Desde el ciclón 40, el material de lecho cae a través de un canal 60 hasta un sello 5 de bucle. En el sello 5 de bucle, se forma una capa de material de lecho. El material de lecho se devuelve desde el sello 5 de bucle al horno 50 por medio de una tubería 15 configurada para transportar material de lecho desde el sello 5 de bucle al horno 50. En el sello 5 de bucle, las paredes 51 del sello 5 de bucle limitan un volumen V en donde se dispone un lecho fluidizado del material de lecho circulante. En una caldera de lecho fluidizado burbujeante (Fig. 1 b), el material de lecho se fluidiza en el horno 50. Por tanto, las paredes 51 del horno 50 limitan un volumen V en donde se dispone un lecho fluidizado del material de lecho.

En general, una caldera 1 de lecho fluidizado comprende tubería para el medio de transferencia de calor. En uso, el medio de transferencia de calor circula en la tubería y se calienta por intercambiadores de calor, en particular los intercambiadores de calor de gases de combustión 26, 28 y el intercambiador de calor de lecho fluidizado 10. Las tubería forma una circulación para el medio de transferencia de calor. En la circulación, el mismo medio de transferencia de calor puede fluir entre los intercambiadores de calor de gases de combustión 26, 28 y el intercambiador de calor de lecho fluidizado 10. Típicamente, la circulación se forma de modo que el medio de transferencia de calor se calienta primero en los economizadores 28 y después de esto en los sobrecalentadores 26. Además, después de los sobrecalentadores 26, el medio de transferencia de calor se calienta en el intercambiador de calor de lecho fluidizado 10. Después de esto, el medio de transferencia de calor, por ejemplo, el vapor sobrecalentado, típicamente se transporta a una turbina de vapor.

La presente invención se refiere en particular a una estructura de un tubo coaxial de transferencia de calor y a un procedimiento para fabricar un tubo coaxial de este tipo. En uso, el tubo coaxial de transferencia de calor se puede disponer como parte de un intercambiador de calor. En un uso preferible, el intercambiador de calor se dispone en un lecho fluidizado, tal como en el sello 5 de bucle de una caldera de lecho fluidizado circulante o en el horno de una caldera de lecho fluidizado burbujeante. En general, un intercambiador de calor comprende una serie de tubos, en donde está configurado para fluir un primer medio de transferencia de calor, tal como agua y/o vapor. Fuera de los tubos, un segundo medio de transferencia de calor, tal como material de lecho, está configurado para fluir, con lo que el calor se transfiere desde el segundo medio de transferencia de calor al primer medio de transferencia de calor a través de una pared del tubo. El intercambiador de calor 10, que cuando se instala en un lecho fluidizado, forma un<intercambiador de calor de lecho fluidizado>10<, se puede fabricar como parte de una caldera o como una pieza de>recambio para la caldera. Además, el tubo coaxial de transferencia de calor 100 se puede fabricar como pieza de recambio para el intercambiador de calor 10 o como parte de un intercambiador de calor 10. Se puede fabricar un<intercambiador de calor de lecho fluidizado>10<ensamblando varios tubos coaxiales de transferencia de calor>100 conjuntamente. Por tanto, un modo de realización se refiere a un tubo coaxial de transferencia de calor 100. Además, un modo de realización se refiere a un intercambiador de calor 10. Además, un modo de realización se refiere a una<caldera>1<de lecho fluidizado.>

En esta descripción, se usan los siguientes términos:

Un tubo de transferencia de calorse refiere a un tubo. El tubo de transferencia de calor se puede hacer a partir de un solo material sustancialmente homogéneo, por ejemplo, metal, tal como el acero. Cuando se considere factible, un tubo de transferencia de calor se puede denominar "tubo simple de transferencia de calor " para distinguirlo de un "tubo coaxial de transferencia de calor ". Un tubo simple de transferencia de calor puede consistir en algo de metal, puesto que los metales en general conducen bien el calor.

Un tubo coaxial de transferencia de calorse refiere a una disposición de tubos, en los que un tubo exterior de transferencia de calor rodea radialmente un tubo interior de transferencia de calor. Un tubo coaxial de transferencia de calor es una disposición de tubos (típicamente sólo dos tubos), que son mutuamente coaxiales (véanse las Figs.

2a, 3a y 3b).

Una parte rectase refiere a una parte de un tubo de transferencia de calor de este tipo (tubo simple o tubo coaxial), que se ha obtenido de un fabricante de tubos y no se ha doblado. Normalmente, los fabricantes de tubos suministran tubos rígidos rectos. En términos de un radio de curvatura, un radio de curvatura rs (véase la Fig. 2b) de una línea central de la parte recta es de al menos 1 metro (1 m). Un radio de curvatura rs de una parte recta puede ser infinito o sustancialmente infinito.

Una parte curvadase refiere a una parte de un tubo de transferencia de calor de este tipo (tubo simple o tubo coaxial) que se ha doblado. En términos de un radio de curvatura, un radio de curvatura rc (véase la Fig. 2b o 2c) de una línea central de la parte curvada es inferior a 1 metro (1 m). Preferiblemente, un radio de curvatura rc de una parte curvada es al menos tres veces el diámetro del tubo de transferencia de calor (simple o coaxial). En particular, los radios de curvatura de los tubos simples de un tubo coaxial doblado son los mismos, puesto que la línea central de la parte curvada define el radio de curvatura.

La Fig. 2a muestra un tubo coaxial de transferencia de calor 100, es decir, un primer tubo 100 coaxial de transferencia de calor, según un modo de realización de la invención en una vista lateral. Como se indica en la Fig. 2a, el primer<tubo>100<coaxial de transferencia de calor comprende una primera parte recta primaria>101<, una primera parte curvada>primaria 102, una primera parte recta secundaria 103, una primera parte curvada secundaria 104, una primera parte recta terciaria 105, y también una parte curvada adicional (es decir, terciaria) 106 y una parte recta adicional (es decir, cuaternaria) 107. Un tubo 100 de este tipo puede formar parte de un intercambiador de calor 10. En la Fig. 2a, la<dirección del flujo del medio de transferencia de fluido dentro el tubo en la primera parte recta primaria>101<es inversa>a la dirección del flujo del medio de transferencia de fluido dentro del tubo en la primera parte recta secundaria 103. Esta también es inversa a la dirección del flujo del medio de transferencia de fluido dentro del tubo en la primera parte recta terciaria 105.

En referencia a las Figs. 2b y 3a, el primer tubo 100 coaxial de transferencia de calor comprende un primer tubo 110 interior de transferencia de calor. El primer tubo 110 interior de transferencia de calor comprende una primera parte 111<recta primaria, una primera parte>112<curvada primaria, una primera parte 113 recta secundaria, una primera parte>curvada secundaria 114, una primera parte recta terciaria 115, y también una parte curvada adicional 116 y una parte recta adicional 117.

En referencia a las Figs. 2c y 3a, el primer tubo 100 coaxial de transferencia de calor comprende un primer tubo 120 exterior de transferencia de calor. El primer tubo 120 exterior de transferencia de calor comprende una primera parte recta primaria 121, una primera parte 122 curvada primaria, una primera parte recta secundaria 123, una primera parte curvada secundaria 124, una primera parte recta terciaria 125, y también una parte curvada adicional 126 y una parte recta adicional 127.

El primer tubo 120 exterior de transferencia de calor rodea radialmente al menos una parte del primer tubo 110 interior de transferencia de calor. El primer tubo 120 exterior de transferencia de calor rodea radialmente al menos una parte del primer tubo 110 interior de transferencia de calor en todas las direcciones radiales. Por tanto, al menos una parte del primer tubo 110 interior de transferencia de calor está protegida en todas las direcciones radiales. Además, como<se detalla en relación con un procedimiento para fabricar un tubo>100<de este tipo, el primer tubo>120<exterior de>transferencia de calor está formado a partir de una o varias piezas tubulares de un tubo (por ejemplo, un tubo simple). Por lo tanto, el primer tubo 120 exterior de transferencia de calor no comprende una unión longitudinal. Una unión<longitudinal se refiere a una unión que se extiende en la dirección longitudinal de>120<(es decir, la dirección de>extensión, Fig. 2c) del primer tubo 120 exterior de transferencia de calor. En consecuencia, una unión longitudinal no<se extiende completamente alrededor del primer tubo>120<exterior de transferencia de calor en una dirección tangencial>del tubo 120, siendo la dirección tangencial perpendicular a la dirección longitudinal. Por tanto, al menos la primera<parte curvada primaria>121<del primer tubo>120<exterior de transferencia de calor está libre de (es decir, no comprende)>una unión longitudinal. Si el tubo 120 exterior se hace soldando partes tubulares conjuntamente en la dirección longitudinal, el tubo 120 exterior puede comprender una unión transversal o varias uniones transversales. Sin embargo, esto no es preferible desde el punto de vista de fabricación. Por tanto, en un modo de realización, el primer tubo 120 exterior de transferencia de calor no comprende una unión; ni longitudinal ni transversal. En un modo de realización,<el primer tubo>110<interior de transferencia de calor no comprende una unión, es decir, el primer tubo>110<interior de>transferencia de calor no tiene uniones.

Cuando está en uso, el primer tubo 120 exterior de transferencia de calor rodea radialmente el primer tubo 110 interior de transferencia de calor, al menos dentro del espacio V. Sin embargo, como se indica en la Fig. 2c, fuera del espacio V, el tubo 110 interior de transferencia de calor no necesita estar protegido por el tubo 120 exterior de transferencia de calor.

La figura 3a muestra la vista en sección Mia-IMa de la Fig. 2a. Como se indica en la misma, el primer tubo 120 exterior<de transferencia de calor, en particular la primera parte recta primaria>121<del primer tubo>120<exterior de transferencia de calor, rodea radialmente al menos una parte de la primera parte>111<recta primaria del primer tubo>110<interior de>transferencia de calor. La figura 3b muestra la vista en sección INb-IMb de la Fig. 2a. Como se indica en la misma, el<primer tubo>120<exterior de transferencia de calor, en particular la primera parte>122<curvada primaria del primer tubo>120<exterior de transferencia de calor, rodea radialmente la primera parte>112<curvada primaria del primer tubo>110 interior de transferencia de calor.

Una disposición de este tipo tiene el efecto técnico de que las partes curvadas 112, 212, 114, 214, 116, 216 no necesitan estar protegidas además del material de lecho fluidizado. Por lo tanto, el calor se puede recuperar del material de lecho fluidizado también en las partes curvadas. Además, como se indica en relación con un procedimiento de fabricación, un tubo coaxial de este tipo es relativamente fácil de fabricar.

Como es conocido a partir de la técnica anterior, la temperatura de la superficie exterior del tubo 120 exterior de transferencia de calor debe permanecer razonablemente alta para evitar una corrosión excesiva. Por lo tanto, la<resistencia térmica entre una superficie interior del tubo>110<interior de transferencia de calor y una superficie exterior del tubo>120<exterior de transferencia de calor debe ser razonable y preferiblemente sustancialmente constante en>todo el tubo coaxial de transferencia de calor 100. En otras palabras, una distancia d (véase la Fig. 3c) entre una<superficie interior del tubo>120<exterior de transferencia de calor y una superficie exterior del tubo>110<interior de>transferencia de calor debe ser sustancialmente constante, al menos fuera de las disposiciones espaciadoras (131, 132). Además, se dispone algún material 530 térmicamente aislante entre los tubos 110, 120 para controlar la transferencia de calor. Sin embargo, en la práctica, el doblado del tubo coaxial para formar una parte doblada tiene el efecto de que el espaciamiento típicamente no es exactamente constante en todo el tubo coaxial. El espaciamiento se puede disminuir algo en un lado exterior de una parte curvada. Otra función del material 530 térmicamente aislante<entre los tubos>110<,>120<es ayudar al doblado de los tubos>110<,>120<de modo que la distancia d no cambie mucho>incluso en las partes curvadas durante el doblado.

En un modo de realización, la distancia d es constante dentro de las partes rectas (101, 103, 105) y las disposiciones espadadoras exteriores (131, 132). Por tanto, en un modo de realización, la distancia d es la misma independientemente del punto de observación dentro de una parte recta, excepto para una disposición espaciadora o disposiciones espaciadoras (131, 132), si están presentes. La distancia d puede ser, por ejemplo, de 0,3 mm a 5 mm, tal como de 1 mm a 4 mm, preferiblemente de 1 mm a 2 mm. La distancia d en una parte recta, excepto para una disposición espaciadora o disposiciones espaciadoras, puede ser constante y, por ejemplo, de 0,5 mm a 5 mm, tal como de 1 mm a 4 mm, preferiblemente de 1 mm a 2 mm. Puesto que los tubos 110, 120 del tubo coaxial 100 son coaxiales, la distancia d es constante dentro de una sección transversal del tubo coaxial. Además, también dentro de una parte curvada 102, una distancia d entre los tubos puede ser, por ejemplo, de 0,3 mm a 5 mm, tal como de 1 mm a 4 mm, preferiblemente de 1 mm a 2 mm.

El primer tubo 110 interior de transferencia de calor debería soportar una temperatura razonablemente alta y una presión alta. Para cuantificar esto, el primer tubo 110 interior de transferencia de calor debe soportar una diferencia de presión de 100 bar entre la superficie interior y exterior del tubo 110 a una temperatura de 500 °C. Más<preferiblemente, el primer tubo>110<interior de transferencia de calor debería soportar una diferencia de presión de>150 bar entre la superficie interior y exterior del tubo 110 a una temperatura de 600 °C. Por estos motivos, en un modo<de realización, el primer tubo>110<interior de transferencia de calor comprende acero, preferiblemente acero ferrítico o>acero austenítico. En un modo de realización, el espesor de una pared del primer tubo 110 interior de transferencia de calor es de al menos 3 mm, tal como de 3 mm a 10 mm.

El primer tubo 120 exterior de transferencia de calor no necesita soportar una presión tan alta. Por lo tanto, en un<modo de realización, el espesor de una pared del primer tubo>110<interior de transferencia de calor es mayor que el>espesor de una pared del primer tubo 120 exterior de transferencia de calor. Sin embargo, el primer tubo 120 exterior<de transferencia de calor necesita soportar una mayor temperatura que el primer tubo>110<interior de transferencia de>calor; debido al aislante térmico 530 entre los tubos. Por lo tanto, en un modo de realización, el primer tubo 120 exterior de transferencia de calor comprende acero, preferiblemente acero austenítico. Además, debido a la expansión térmica<de los tubos>110<,>120<en uso, preferiblemente, el primer tubo>120<exterior de transferencia de calor y el primer tubo>110<interior de transferencia de calor están hechos del mismo material, por ejemplo, del mismo material, por ejemplo,>acero austenítico.

En referencia a las Figs. 3a y 3b, se ha dispuesto material 530 térmicamente aislante sólido, por ejemplo, endurecido, entre el primer tubo 110 interior de transferencia de calor y el primer tubo 120 exterior de transferencia de calor. El material 530 se ha dispuesto [i] entre la primera parte 111 recta primaria del primer tubo 110 interior y la primera parte<recta primaria>121<del primer tubo>120<exterior y [ii] entre la primera parte>112<curvada primaria del primer tubo>110<interior y la primera parte>122<curvada primaria del primer tubo>120<exterior.>

Con respecto a las partes rectas y curvadas, la conductividad térmica del material 530 térmicamente aislante debería ser suficientemente alta para recuperar calor por el tubo coaxial 100. Además, la conductividad térmica debería ser suficientemente baja para mantener la temperatura de la superficie exterior del tubo coaxial suficientemente alta en uso. Preferiblemente, la conductividad térmica del material 530 térmicamente aislante es de 1 W/mK a 10 W/mK a 20 °C. Además, el material 530 térmicamente aislante debería ser resistente al calor para soportar altas temperaturas de funcionamiento. Por lo tanto, en un modo de realización, el material 530 térmicamente aislante es resistente al calor al menos hasta 1000 °C. Con respecto a la(s) parte(s) curvada(s), una función del material 530 térmicamente aislante es actuar como soporte mecánico durante el doblado del tubo coaxial 100. Por tanto, cuando se endurece, el material 530 térmicamente aislante debe tener un módulo de Young razonablemente alto para no comprimirse. En un modo de realización, el módulo de Young del material 530 térmicamente aislante del tubo coaxial 100 es al menos 1 GPa a una temperatura de 20 °C. En un modo de realización, el módulo de Young del material 530 térmicamente aislante del tubo coaxial 100 es al menos 5 GPa a una temperatura de 20 °C.

Se puede fabricar un tubo coaxial de transferencia de calor 100 insertando al menos una parte de un tubo 110 interior en un tubo 120 exterior de modo que el tubo 120 exterior rodee radialmente la parte del tubo 110 interior. Además, el<tubo>110<interior se extiende al menos a través del tubo>120<exterior desde un extremo>120<a del tubo>120<exterior>hasta otro extremo 120b del tubo 120 exterior (véanse las Figs. 2a a 2c). De esta manera se forma un tubo coaxial recto de transferencia de calor. Después de esto, se dispone un material 530 térmicamente aislante entre los tubos 110, 120. En un modo de realización, el material 530 térmicamente aislante es endurecible y también inyectable antes del endurecimiento. Por tanto, en un modo de realización, el material 530 térmicamente aislante se inyecta entre los tubos 110, 120. Después de esto, el material 530 térmicamente aislante se puede endurecer (por ejemplo, secarse) para hacer que el material sea lo suficientemente duro como para que actúe como soporte mecánico, como se indica anteriormente. El endurecimiento se puede realizar a una temperatura de 100 °C a 400 °C. Por último, el tubo coaxial recto de transferencia de calor se dobla en localizaciones adecuadas hasta un radio de curvatura adecuado. Preferiblemente, el tubo coaxial recto se dobla a una temperatura tal que la temperatura de los tubos 110, 120 sea inferior a 300 °C, tal como inferior a 200 °C. La temperatura a la que se dobla el tubo recto puede ser al menos -50 °C, tal como, por ejemplo, de 0 °C a 50 °C, tal como sustancialmente la temperatura ambiente.

Debido a dicho doblado, los tubos interior y exterior 110, 120 (es decir, los tubos simples) se deben hacer de material flexible, es decir, material dúctil. Los materiales adecuados incluyen muchos metales, en particular acero, tal como acero ferrítico o acero austenítico.

<Se ha descubierto que una proporción rc/di>20<del radio de curvatura rc de una parte doblada (es decir, curvada) del tubo coaxial de transferencia de calor>100<con respecto a un diámetro exterior d>120<del primer tubo>100<coaxial de>transferencia de calor es preferiblemente de al menos 3. Esto tiene el efecto de que la distancia entre los tubos 110,<120 permanece sustancialmente constante durante el doblado. Más preferiblemente, la proporción rc/d>120<es de al>menos 3,3, tal como de al menos 3,5.

También se ha descubierto que una proporción rc/duü del radio de curvatura rc de una parte doblada (es decir, curvada)<del tubo coaxial de transferencia de calor>100<con respecto a un diámetro exterior d>110<del primer tubo>110<interior de>transferencia de calor es preferiblemente de al menos 3. Esto tiene el efecto de que la capacidad del tubo 110 interior de transferencia de calor para soportar altas presiones permanece sustancialmente sin cambios durante el doblado<del tubo coaxial 100. Más preferiblemente, la proporción rc/dn>0<es de al menos 3,3, tal como de al menos 3,5. Doblar el tubo>110<interior de transferencia de calor a un radio de curvatura pequeño (o más pequeño) necesitaría un>tratamiento térmico posterior al doblado (PBHT) del tubo coaxial de transferencia de calor 100 y de esta manera complicaría el proceso de fabricación. Por tanto, tener un radio de curvatura razonablemente grande da como resultado un proceso de fabricación más sencillo.

El material 530 térmicamente aislante se puede alimentar entre los tubos 110, 120 desde un extremo (120a, 120b) del tubo 120 exterior de transferencia de calor. Además, o de forma alternativa, se puede formar un orificio 135 (véase la Fig. 3a) en el tubo 120 exterior de transferencia de calor, y el material 530 térmicamente aislante se puede inyectar entre los tubos 110, 120 por medio del orificio. El orificio se puede cerrar posteriormente. Por tanto, en un modo de realización, el primer tubo 120 exterior de transferencia de calor comprende un orificio 135, que puede estar cerrado, a través del cual se ha alimentado (por ejemplo, inyectado) el material 530 térmicamente aislante entre el primer tubo 110 interior de transferencia de calor y el primer tubo 120 exterior de transferencia de calor. La inyección a través de un orificio 135 tiene el efecto beneficioso de que se puede usar una presión de inyección más alta, con lo que la inyección se puede realizar más rápidamente.

Se ha descubierto que centrar los tubos 110, 120 puede resultar difícil, puesto que ninguno de ellos es naturalmente infinitamente recto. Se ha descubierto que los tubos 110, 120 se pueden centrar entre sí usando al menos una disposición espaciadora 131. La disposición espaciadora 131 se hace a partir de un material sólido diferente del material 530 térmicamente aislante. Por tanto, se ha descubierto que la distancia d entre los tubos antes del doblado se puede hacer sustancialmente constante por la primera disposición 131 espaciadora que comprende al menos un elemento espaciador (119, 129). La primera disposición 131 espaciadora está configurada para definir una distancia<constante d entre una superficie interior del primer tubo>120<exterior de transferencia de calor y una superficie exterior>del primer tubo 110 interior de transferencia de calor en una localización de una parte recta (101, 111, 121, 103, 113, 123) del tubo 100. En efecto, la primera disposición 131 espaciadora está configurada para alinear el tubo 110 interior y el tubo 120 exterior de tal manera que sean paralelos y coaxiales. En referencia a la Fig. 3c, un saliente 129 en la<superficie interior del primer tubo>120<exterior de transferencia de calor puede servir como uno de los elementos>espaciadores de la disposición espaciadora. En un modo de realización, los salientes 129 en la superficie interior del<primer tubo>120<exterior de transferencia de calor sirven como (al menos algunos de) los elementos espaciadores de>la disposición espaciadora.

Además o de forma alternativa, un saliente 119 (véase la Fig. 3c) en la superficie exterior del primer tubo 110 interior de transferencia de calor puede servir como uno de los elementos espaciadores de la disposición espaciadora. Un<saliente de este tipo se puede, por ejemplo, soldar en la superficie exterior del primer tubo>110<interior de transferencia>de calor. En un modo de realización, los salientes 119 en la superficie exterior del primer tubo 110 interior de transferencia de calor sirven como (al menos algunos de) los elementos espaciadores de la disposición espaciadora. Sin embargo, puesto que el tubo 110 interior de transferencia de calor necesita soportar una alta presión a una alta<temperatura, preferiblemente la superficie exterior del primer tubo>110<interior de transferencia de calor está libre de>salientes 119. Por tanto, preferiblemente una disposición espaciadora 131 consiste en salientes 129 en la superficie<interior del primer tubo>120<exterior de transferencia de calor.>

En referencia a la Fig. 3c, la primera disposición 131 espaciadora comprende al menos tres salientes 129. Preferiblemente, la primera disposición 131 espaciadora comprende como máximo diez salientes 129. Más preferiblemente, la primera disposición 131 espaciadora comprende de cuatro a ocho salientes 129. Los salientes 129 no necesitan estar en la misma posición longitudinal del tubo 100. Los salientes se pueden disponer dentro de una longitud de la primera disposición 131 espaciadora, en donde la longitud de la primera disposición 131 espaciadora<puede ser, por ejemplo, como máximo>100<mm.>

En un modo de realización, el primer tubo 100 coaxial de transferencia de calor comprende una segunda disposición 132 espaciadora. Además, la segunda disposición 132 espaciadora, en combinación con la primera disposición 131<espaciadora, está configurada para alinear el tubo>110<interior y el tubo>120<exterior de tal manera que sean paralelos>y coaxiales. Además, la segunda disposición espaciadora se hace a partir de un material sólido distinto del material 530 térmicamente aislante. En referencia a la Fig. 2c, preferiblemente una distancia d131 entre la primera disposición<131 espaciadora y la segunda disposición 132 espaciadora es de>100<mm a>2000<mm a lo largo del primer tubo>100<coaxial de transferencia de calor. La distancia d>131<no debe ser demasiado grande para centrar los tubos 110, 120>entre sí. Además, la distancia d131 no debe ser demasiado pequeña para tener una propiedad de aislamiento térmico adecuada entre los tubos 110, 120. Preferiblemente, la distancia d131 es de 300 mm a 1000 mm.

Se puede hacer un saliente 129 en una superficie interior del tubo 120 exterior de transferencia de calor, por ejemplo,<perforando un orificio ciego 128 en la superficie exterior del tubo>120<exterior de transferencia de calor, con lo que el>tubo 120 exterior de transferencia de calor se doblará localmente para formar el saliente 129 en la superficie interior del tubo 120 exterior, como se indica en la Fig. 3d. Dicho doblado se produce al menos cuando el tubo 120 exterior de transferencia de calor comprende metal, por ejemplo, metal dúctil, por ejemplo, acero, tal como acero austenítico. En general, un metal adecuado para este propósito tiene un punto de fusión de al menos 1000 °C. Por tanto, en un modo de realización, el tubo 120 exterior de transferencia de calor comprende uno de estos materiales. En un modo de<realización, el primer tubo>120<exterior de transferencia de calor (y opcionalmente también un segundo tubo>220 exterior de transferencia de calor) comprende orificios 128 ciegos en su superficie exterior. En particular, en referencia a las Figs. 3d y 2c, dicho orificio ciego 128 y los salientes correspondientes 129 (es decir, una primera disposición 131<espaciadora) se dispone entre un primer extremo>120<a del primer tubo>120<exterior de transferencia de calor y un segundo extremo>120<b del primer tubo>120<exterior de transferencia de calor en una dirección de>120<de extensión>del primer tubo 120 exterior de transferencia de calor. La primera disposición espacial 131 (tal como el orificio ciego 128 correspondiente a las proyecciones 129) se puede disponer, por ejemplo, A una distancia de al menos 50 mm o al menos 150 mm de ambos extremos 120a, 120b del primer tubo 120 exterior de transferencia de calor. Por lo tanto, un modo de realización del procedimiento comprende perforar orificios 128 ciegos en la superficie exterior del tubo 120 exterior de transferencia de calor, de modo que se forman salientes 129 en la superficie interior del tubo 120 exterior. Dichos salientes 129 forman una primera disposición 131 espaciadora. Preferiblemente, los orificios 128<ciegos se perforan [i] después de disponer al menos una parte del tubo>110<interior en el tubo>120<exterior y [ii] antes>de disponer (por ejemplo, inyectar) el material 530 térmicamente aislante entre los tubos 110, 120. Puede ser posible proporcionar los salientes 129 del tubo 120 exterior y/o los salientes 119 del tubo 110 interior antes de disponer el tubo 110<interior en el tubo>120<exterior.>

Se ha observado que una disposición espaciadora 131, 132, si se usa en una parte de este tipo del tubo 100 que esté doblada, deteriorará fácilmente las propiedades mecánicas del tubo 110 interior durante el doblado. Por lo tanto, preferiblemente no se dispone ninguna disposición espaciadora 131, 132 en una parte curvada del tubo coaxial 100. En consecuencia, en un modo de realización, una parte curvada del tubo coaxial de transferencia de calor 100 de este tipo, del cual el radio de curvatura del eje central es inferior a 1 m, no comprende una disposición espaciadora (131, 132). Sin embargo, como se indica anteriormente, el material 530 térmicamente aislante define un espacio entre los tubos 110, 120; y el material 530 se usa también dentro de las partes curvadas. Por tanto, preferiblemente, una parte<curvada del tubo coaxial de transferencia de calor>100<, no comprende una disposición espaciadora distinta del material>530 térmicamente aislante, con una disposición espaciadora (131,132) que está configurada para definir una distancia<d entre una superficie interior del primer tubo>120<exterior de transferencia de calor y una superficie exterior del primer>tubo 110 interior de transferencia de calor al menos en una parte recta (101, 103) del tubo 100. Por tanto, los orificios<128 ciegos se pueden perforar sólo en dichas partes del tubo>100<que permanecerán rectas después de dicho doblado.>En consecuencia, un modo de realización comprende doblar sólo dicha(s) parte/partes del tubo 100 que está(n) libre(s) de una disposición espaciadora. Además, en un modo de realización, el primer tubo 100 coaxial de transferencia de calor comprende orificios 128 ciegos, pero comprende orificios 128 ciegos sólo en una parte recta o partes rectas del<tubo coaxial>100<.>

Un intercambiador de calor 10, por ejemplo, un intercambiador de calor de lecho fluidizado 10, comprende el primer tubo 100 coaxial de transferencia de calor. Además, al menos una parte del intercambiador de calor de lecho fluidizado 10, se dispone, en un uso preferible, en el espacio V, en donde está configurado un lecho fluidizado para formarse en uso. En un modo de realización, tanto [i] la primera parte 122 curvada primaria del primer tubo 120 exterior de<transferencia de calor como [ii] la primera parte recta primaria>121<del primer tubo>120<exterior de transferencia de>calor están configuradas para hacer contacto con el material de lecho del lecho fluidizado en uso.

Tener un tubo coaxial de transferencia de calor 100 con un tubo 110 interior y un tubo 120 exterior, que es coaxial con el tubo 110 interior, tiene varios efectos beneficiosos como se indica, por ejemplo, en la patente de EE. UU. 9,371,987. No tener un recipiente protector separado para las partes curvadas de los tubos coaxiales de transferencia de calor<mejora la transferencia de calor al interior del tubo>110<interior de transferencia de calor.>

En referencia a la Fig. 2b, y según la definición dada anteriormente, en un modo de realización, un radio de curvatura<rs de una línea central de la primera parte>111<recta primaria del primer tubo>110<interior de transferencia de calor es>de al menos 1 m. Además, o de forma alternativa, un radio de curvatura rc de una línea central de la primera parte 112 curvada primaria del primer tubo 110 interior de transferencia de calor es inferior a 1 m. En referencia a la Fig. 2a, la<definición dada anteriormente se puede aplicar también al primer tubo>100<coaxial de transferencia de calor que comprende el tubo>110<interior y el tubo>120<exterior.>

En referencia a la Fig. 2b, en un modo de realización el tubo 100 está doblado de tal manera que al menos las partes rectas del primer tubo 100 coaxial de transferencia de calor se disponen para extenderse dentro de un plano P. En un modo de realización, la primera parte recta primaria 101 y la primera parte recta secundaria 103 se extienden dentro del plano P. Además, en un modo de realización en donde el primer tubo 100 coaxial de transferencia de calor comprende una primera parte recta terciaria 105, también la primera parte recta terciaria 105 se extiende dentro del plano P. Esto se aplica también tanto al tubo 110 interior como al tubo 120 exterior y sus partes 111, 113, 115 y 121, 123, 125, como se indica en las Figs. 2a a 2c.

En referencia a la Fig. 2a, en un modo de realización, un intercambiador de calor 10 (y/o la caldera 1 de lecho fluidizado) comprende el primer tubo 100 coaxial de transferencia de calor, un cabezal 510 distribuidor configurado<para alimentar medio de transferencia de calor al primer tubo>100<coaxial de transferencia de calor, en particular el>tubo 110 interior de transferencia de calor del mismo; y un cabezal 520 colector configurado para recoger medio de<transferencia de calor del primer tubo>100<coaxial de transferencia de calor, en particular el tubo>110<interior de>transferencia de calor del mismo. Como se indica anteriormente y en la Fig. 2a, el primer tubo 100 coaxial de<transferencia de calor (en particular el tubo>110<interior de transferencia de calor del mismo) se extiende desde el>cabezal 510 distribuidor hasta el cabezal 520 colector. No es necesario que el tubo 120 exterior se extienda desde el cabezal 510 distribuidor hasta el cabezal 520 colector, como se indica en la Fig. 2c.

Si solo se usa un tubo coaxial de transferencia de calor 100 con partes rectas y curvadas, para tener una superficie<de transferencia de calor razonablemente grande dentro de un volumen razonablemente pequeño, el tubo>100<se debe>doblar hasta un radio de curvatura razonablemente pequeño en varias localizaciones. Tener un radio de curvatura pequeño acercaría las partes rectas 101, 103 entre sí (véase la Fig. 2a).

Sin embargo, como se indica anteriormente, por motivos de fabricación, preferiblemente un radio de curvatura de una parte curvada no es demasiado pequeño. Por lo tanto, una distancia entre dos partes rectas de un tubo coaxial, tales como las partes 101, 103 de la Fig. 2a, es en la práctica razonablemente grande. Para disminuir la distancia entre los tubos de transferencia de calor, y de esta manera incrementar la superficie de transferencia de calor dentro de un volumen, se ha descubierto que se pueden usar al menos dos tubos coaxiales lado a lado dentro de un plano de modo que una parte de un segundo tubo coaxial se deja entre dos partes de un primer tubo coaxial. En particular, en referencia a la Fig. 4a, la distancia entre las partes rectas 201 y 101 se puede hacer tan pequeña como sea necesario, incluso si la distancia entre las partes rectas 103 y 101 necesita ser razonablemente grande debido al radio de curvatura apropiado. De esta manera, la superficie de transferencia de calor por volumen que se puede obtener por los tubos coaxiales de la Fig. 4a es mucho mayor que con el tubo coaxial de la Fig. 2a.

También se ha descubierto que el número óptimo de tubos coaxiales de transferencia de calor dispuestos lado a lado es de al menos dos, tal como dos (Fig. 4a), tres (Fig. 5a), cuatro (Fig. 5b), cinco (no mostrado) o seis (no mostrado), incluso si el número puede ser solo uno (Fig. 2a).

Como se indica en las Figs. 2a y 4a, la primera parte curvada primaria (102, 112 y 122, del primer tubo 100 coaxial y<sus tubos simples>110<,>120<) conecta la primera parte recta primaria (>101<,>111<y>121<, respectivamente) a la primera>parte recta secundaria (103, 113 y 123, respectivamente). Por tanto, la primera parte curvada primaria (102, 112 y 122<, respectivamente) se dispone a lo largo del primer tubo de transferencia de calor (coaxial o simple) (>100<,>110<y>120<, respectivamente) entre la primera parte recta primaria (>101<,>111<y>121<, respectivamente) y la primera parte recta>secundaria (103, 113 y 123, respectivamente). En el presente documento, el término "a lo largo" se refiere a la dirección en donde el medio de transferencia de calor está configurado para fluir en el primer tubo (coaxial o simple) de<transferencia de calor(>100<,>110<y>120<) .>

<En referencia a las Figs. 4a,>6<a y>6<b en un modo de realización, un intercambiador de calor 10 comprende además un segundo tubo>200<coaxial de transferencia de calor que tiene un segundo tubo>210<interior de transferencia de calor y>un segundo tubo 220 exterior de transferencia de calor. El segundo tubo 200 coaxial de transferencia de calor se<extiende desde el cabezal 510 distribuidor hasta el cabezal 520 colector. Además, con referencia a las Figs.>6<a y>6<b, el segundo tubo>200<coaxial de transferencia de calor comprende>

<• una segunda parte>201<recta primaria que tiene una segunda parte recta primaria>211<de un segundo tubo interior>210<y una segunda parte recta primaria>221<de un segundo tubo exterior>220<,>

• una segunda parte 203 recta secundaria que tiene una segunda parte 213 recta secundaria del segundo tubo interior 210 y una segunda parte recta secundaria 223 de un segundo tubo exterior 220, y

<• una segunda parte curvada primaria>202<que tiene una segunda parte curvada primaria>212<del segundo tubo interior>210<y una segunda parte>222<curvada primaria del segundo tubo exterior>220<.>

Como se indica en la Fig. 4a, la segunda parte curvada primaria (202, 212 y 222, del segundo tubo coaxial 200 y sus<tubos simples>210<,>220<) conecta la segunda parte recta primaria (>201,211<y>221<, respectivamente) a la segunda parte>recta secundaria (203, 213 y 223, respectivamente). Por tanto, la segunda parte curvada primaria (202, 212 y 222,<respectivamente) se dispone a lo largo del segundo tubo (coaxial o simple) de transferencia de calor (>200<,>210<y>220<)>entre la segunda parte recta primaria (201, 211, y 221, respectivamente) y la segunda parte recta secundaria (203, 213 y 223, respectivamente). En el presente documento, el término "a lo largo" se refiere a la dirección en donde el medio de transferencia de calor está configurado para fluir en el segundo tubo (coaxial o simple) de transferencia de<calor (>200<,>210<y>220<).>

Anteriormente se ha definido un radio de curvatura limitante para una parte curvada y una parte recta. Esto se aplica<tanto al primer tubo>100<coaxial como al segundo tubo coaxial>200<.>

En referencia a la Fig. 4a, en un modo de realización, el primer tubo 100 coaxial de transferencia de calor y el segundo<tubo>200<coaxial de transferencia de calor se disponen entre sí de modo que la primera parte recta primaria>101<se>dispone entre la segunda parte 201 recta primaria y la segunda parte 203 recta secundaria. Esto se aplica también a las partes rectas 111,211 y 213 de los tubos interiores (110, 120) así como a las partes rectas 121,221 y 223 de los tubos exteriores (120, 220), como se indica en las Figs. 4a a 4c. Como se indica anteriormente, esto tiene el efecto técnico de que se puede proporcionar una superficie de transferencia de calor razonablemente alta de los tubos coaxiales de transferencia de calor en un espacio V razonablemente pequeño sin usar tubos excesivamente doblados (es decir, partes curvadas con pequeños radios de curvatura). Esto simplifica la fabricación de un tubo coaxial (100, 200<).>

Como se define anteriormente, el término "tubo coaxial de transferencia de calor" se refiere a una disposición de tubos que se disponen coaxialmente. Por lo tanto, en este contexto, los diferentes tubos coaxiales de transferencia de calor (100, 200) no son mutuamente coaxiales. Por tanto, en un modo de realización, ninguna parte del primer tubo 100<coaxial de transferencia de calor es coaxial con una parte del segundo tubo>200<coaxial de transferencia de calor.>Cabe destacar que se puede usar una disposición similar de dos tubos de transferencia de calor en otras aplicaciones en las que se necesita un área alta en un volumen pequeño, independientemente de que los tubos de transferencia de calor de esa aplicación sean coaxiales o simples.

El cabezal 510 distribuidor está configurado para alimentar el medio de transferencia de calor al primer tubo 100<coaxial de transferencia de calor, en particular el primer tubo>110<interior, y al segundo tubo>200<coaxial de>transferencia de calor, en particular el segundo tubo interior 210. De manera similar, el cabezal 520 colector está<configurado para recoger el medio de transferencia de calor del primer tubo>100<coaxial de transferencia de calor, en particular el tubo>110<interior y el segundo tubo>200<coaxial de transferencia de calor, en particular el segundo tubo>interior 210. Como es evidente, el medio de transferencia de calor se calienta a medida que fluye a través de los tubos 100, 200 coaxiales de transferencia de calor desde el cabezal 510 distribuidor hasta el cabezal 520 colector.

En referencia a la Fig. 2a, en un modo de realización un número Ntubo de tubos coaxiales de transferencia de calor que se extienden dentro de un mismo plano P desde el cabezal 510 distribuidor hasta el cabezal 520 colector puede ser solo uno, puesto que solo está presente el primer tubo 100 coaxial. Sin embargo, en referencia a la Fig. 4a, en un modo de realización el número Ntubo de tubos coaxiales de transferencia de calor que se extienden dentro de un mismo plano P desde el cabezal 510 distribuidor hasta el cabezal 520 colector puede ser dos, puesto que también está presente un segundo tubo coaxial 200. En referencia a la Fig. 5a, el intercambiador de calor 10 puede comprender un tercer tubo 300 coaxial de transferencia de calor que se extiende dentro del mismo plano P desde el cabezal 510 distribuidor hasta el cabezal 520 colector. Por tanto, el número Ntubo puede ser tres. En referencia a la Fig. 5b, el intercambiador de calor 10 puede comprender un cuarto tubo 400 coaxial de transferencia de calor que se extiende dentro del mismo plano P desde el cabezal 510 distribuidor hasta el cabezal 520 colector. Por tanto, el número Ntubo puede ser cuatro. Incluso si no se muestra, el número Ntubo puede ser cinco, seis o más de seis. En referencia a la Fig. 5a, si es necesario, los tubos 100, 200, 300 coaxiales se pueden unir conjuntamente con un aglutinante 540. El aglutinante 540 mejora la estabilidad mecánica de un intercambiador de calor 10. Preferiblemente, el número Ntubo de tubos coaxiales de transferencia de calor que se extienden dentro de un mismo plano P es de al menos dos o al menos tres.

En un modo de realización, la caldera 1 de lecho fluidizado o el intercambiador de calor de lecho fluidizado 10 de la<misma comprende un número Ntubo de dichos tubos coaxiales de transferencia de calor (>100<,>200<, 300, 400) que [i] se>extienden desde el cabezal 510 distribuidor hasta el cabezal 520 colector y [ii] comprenden al menos una parte recta primaria (101,201,301), una parte recta secundaria (103, 203, 303) y una parte curvada primaria (102, 202, 302), que conecta la parte recta primaria del tubo en cuestión con la parte recta secundaria del tubo en cuestión.

En referencia a la Fig. 5a en un modo de realización, el número Ntubo es tres. Dicho modo de realización comprende el primer y segundo tubos 100, 200 coaxiales de transferencia de calor, como se analiza anteriormente. Además, en<ese modo de realización, la caldera>1<de lecho fluidizado o el intercambiador de calor>10<adecuado para un lecho>fluidizado de la caldera 1, comprende un tercer tubo 300 coaxial de transferencia de calor que se extiende desde el cabezal 510 distribuidor hasta el cabezal 520 colector. El tercer tubo 300 coaxial de transferencia de calor comprende las partes como se analiza anteriormente para el primer y segundo tubos 100, 200. En un modo de realización, el tercer tubo 300 coaxial de transferencia de calor comprende un tubo interior de transferencia de calor y un tubo exterior<de transferencia de calor como se analiza anteriormente en relación con el primer tubo>100<coaxial de transferencia de calor y/o el segundo tubo>200<coaxial de transferencia de calor.>

En referencia a la Fig. 5a, el tercer tubo 300 coaxial de transferencia de calor comprende una tercera parte recta primaria 301 y una tercera parte 303 recta secundaria. El segundo tubo 200 coaxial de transferencia de calor y el tercer tubo 300 coaxial de transferencia de calor se disponen entre sí de modo que la segunda parte 201 recta primaria se dispone entre la tercera parte recta primaria 301 y la tercera parte 303 recta secundaria. Se aplica lo que se ha dicho<anteriormente sobre la disposición relativa de los primer y segundo tubos coaxiales de transferencia de calor (>100<,>200). Como se analiza anteriormente, en un modo de realización, la primera parte recta primaria 101, la segunda parte 201 recta primaria y la segunda parte 203 recta secundaria se extienden dentro del plano P. Cuando el tercer tubo coaxial de transferencia de calor está presente, en un modo de realización, también la tercera parte recta primaria 301 y la tercera parte 303 recta secundaria se extienden dentro del plano P.

En referencia a la Fig. 5b, en un modo de realización el número Ntubo es cuatro. Dicho modo de realización comprende los primer, segundo y tercer tubos 100, 200, 300 coaxiales de transferencia de calor como se analiza anteriormente. Además, en ese modo de realización, la caldera 1 de lecho fluidizado o el intercambiador de calor 10 adecuado para un lecho fluidizado de la caldera 1, comprende un cuarto tubo 400 coaxial de transferencia de calor que se extiende desde el cabezal 510 distribuidor hasta el cabezal 520 colector.

En referencia a la Fig. 4a, en un modo de realización, los tubos 100, 200 coaxiales de transferencia de calor tienen más partes curvadas. Esto tiene el efecto de que se puede hacer una distancia razonablemente grande entre el cabezal 510 distribuidor y el cabezal 520 colector mientras se tienen todavía las partes rectas de los tubos 100, 200 cerca una de otra. Tener las partes rectas de los tubos 100, 200 cerca una de otra incrementa el área de transferencia de calor, lo que mejora la recuperación de calor. Preferiblemente las partes rectas de los tubos se disponen en un mismo plano P.

Como se muestra en las figuras, las partes curvadas son preferiblemente dichas partes curvadas que la dirección de propagación del medio de transferencia de calor dentro del tubo cambia en de 30 a 180 grados dentro de una parte curvada. Por ejemplo, las Figs. 2a y 4a muestran partes curvadas 102, 202 que cambian la dirección del flujo en 180 grados. Por ejemplo, la Fig. 5d muestra una parte curvada 302 que cambia la dirección del flujo en 90 grados y otra parte curvada 306 que cambia la dirección del flujo en otros 90 grados. De manera similar se podría realizar un giro de 180 grados usando más partes curvadas separadas entre sí por partes rectas. En referencia a la Fig. 5c, no es necesario que el radio de curvatura de una parte curvada sea constante.

Preferiblemente, el intercambiador de calor de lecho fluidizado 10 como se divulga anteriormente se usa en un sello 5 de bucle de una caldera de lecho fluidizado circulante. Por tanto, en un modo de realización, la caldera 1 de lecho fluidizado comprende medios 40 para separar el material de lecho de los gases de combustión. En referencia a la Fig. 1a, en un modo de realización, la caldera 1 de lecho fluidizado comprende un ciclón 40 para separar el material de lecho de los gases de combustión. La caldera de lecho fluidizado comprende un sello 5 de bucle configurado para recibir material de lecho desde los medios 40 para separar el material de lecho de los gases de combustión (por ejemplo, del ciclón). Además, al menos una parte del intercambiador de calor de lecho fluidizado 10 se dispone en el sello 5 de bucle. En referencia a las Figs. 2b y 2c, por ejemplo, el cabezal 510 distribuidor y el cabezal 520 colector se pueden disponer fuera del sello de bucle. Sin embargo, al menos la mayoría de los tubos coaxiales de transferencia de calor (100, 200) se disponen en el sello de bucle como se indica anteriormente. Por ejemplo, en un modo de realización, al menos un 90 % de los tubos coaxiales de transferencia de calor (100, 200) del intercambiador de calor de lecho fluidizado 10, medidos longitudinalmente, se disponen en el sello 5 de bucle como se indica anteriormente.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un tubo (100) coaxial de transferencia de calor, que comprende

<- un primer tubo (>110<) interior de transferencia de calor que tiene una primera parte (>111<) recta primaria y una primera parte (>112<) curvada primaria,>

<- un primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor que tiene una primera parte (>121<) recta primaria, en donde - la primera parte (>121<) recta primaria del primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor rodea radialmente al menos una parte de la primera parte (>111<) recta primaria del primer tubo (>110<) interior de transferencia de calor, y - la primera parte (>121<) recta primaria del primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor no comprende una>unión longitudinal,

caracterizado por que

<- el primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor también tiene una primera parte (>122<) curvada primaria, - la primera parte (>122<) curvada primaria del primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor rodea radialmente la primera parte (>112<) curvada primaria del primer tubo (>110<) interior de transferencia de calor, y>

<- la primera parte (>122<) curvada primaria del primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor no comprende una unión longitudinal; y por que el tubo (>100<) coaxial de transferencia de calor comprende>

- material (530) térmicamente aislante entre la primera parte (122) curvada primaria del primer tubo (120) exterior de<transferencia de calor y la primera parte (>112<) curvada primaria del primer tubo (>110<) interior de transferencia de>calor y

- una primera disposición (131) espaciadora que comprende al menos un elemento espaciador (119, 129), configurada la primera disposición (131) espaciadora para definir una distancia (d) entre una superficie interior del<primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor y una superficie exterior del primer tubo (>110<) interior de>transferencia de calor, en donde

- una conductividad térmica del material (530) térmicamente aislante es de 1 W/mK a 10 W/mK a una temperatura<de>20<°C y>

<- la primera disposición (131) espaciadora se dispone entre un primer extremo (>120<a) del primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor y un segundo extremo (>120<b) del primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor en una dirección de extensión (de>120<) del primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor.>

2. El tubo (100) coaxial de transferencia de calor de la reivindicación 1, en donde

- al menos uno de los elementos espaciadores (129) de la primera disposición (131) espaciadora está formado como un saliente (129) en la superficie interior del primer tubo (120) exterior de transferencia de calor y/o al menos uno de los elementos espaciadores (119) de la primera disposición (131) espaciadora está formado como un saliente (119)<en la superficie exterior del primer tubo (>110<) interior de transferencia de calor;>

preferiblemente

<- una superficie exterior del primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor comprende orificios (128) ciegos en>una localización del saliente (129) en la superficie interior del tubo (120) exterior de transferencia de calor; más preferiblemente

<- una superficie exterior del primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor comprende orificios (128) ciegos solo>en una parte recta o partes rectas (121, 123, 125, 127) del primer tubo (120) exterior de transferencia de calor.

3. El tubo (100) coaxial de transferencia de calor de la reivindicación 1 o 2, en donde

- un módulo de Young del material (530) térmicamente aislante es al menos 1 GPa o al menos 5 GPa a una temperatura de 20 °C, y

- el material (530) térmicamente aislante es resistente al calor al menos hasta 1000 °C.

4. El tubo (100) coaxial de transferencia de calor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde

- el primer tubo (120) exterior de transferencia de calor comprende un orificio (135) o un orificio cerrado (135), a través del cual se ha alimentado al menos parte del material (530) térmicamente aislante entre el primer tubo (110)<interior de transferencia de calor y el primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor.>

5. El tubo (100) coaxial de transferencia de calor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde<- una parte curvada del tubo (>100<) coaxial de transferencia de calor, cuyo el radio de curvatura del eje central es>inferior a 1 m, no comprende una disposición espaciadora distinta del material (530) térmicamente aislante, con una disposición espaciadora que se configuraría para definir una distancia (d) entre una superficie interior del primer tubo<(>120<) exterior de transferencia de calor y una superficie exterior del primer tubo (>110<) interior de transferencia de>calor.

6<. El tubo (100) coaxial de transferencia de calor de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, que comprende>- una segunda disposición (132) espaciadora que comprende al menos un elemento espaciador (119, 129), configurada la segunda disposición (132) espaciadora para definir una distancia (d) entre una superficie interior del<primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor y una superficie exterior del primer tubo (>110<) interior de>transferencia de calor, en donde

<- la segunda disposición (132) espaciadora se dispone entre el primer extremo (>120<a) del primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor y el segundo extremo (>120<b) del primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor en una dirección de extensión (de>120<) del primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor y>

- una distancia entre la primera disposición (131) espaciadora y la segunda disposición (132) espaciadora es de 100 mm a 2000 mm; preferiblemente de 300 mm a 1000 mm; medida a lo largo de la dirección de extensión (de 120)<del primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor;>

preferiblemente

- la segunda disposición (132) espaciadora no se proporciona en una parte (102, 104, 106) curvada del tubo (100) coaxial de transferencia de calor.

<

7. El tubo (100) coaxial de transferencia de calor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a>6<, en donde>

<- se deja una distancia (d) entre una superficie exterior del primer tubo (>110<) interior de transferencia de calor y una superficie interior del primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor, en donde>

- la distancia (d) es de al menos 0,3 mm y como máximo de 5 mm.

8<. El tubo (100) coaxial de transferencia de calor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde>

<- un radio de curvatura (rs) de una línea central de la primera parte (>111<) recta primaria del primer tubo (>110<) interior de transferencia de calor es de al menos>1<m, y>

<- un radio de curvatura (rc) de una línea central de la primera parte (>112<) curvada primaria del primer tubo (>110<) interior de transferencia de calor es inferior a>1<m;>

preferiblemente

<- una proporción (rc/dm) de un radio de curvatura (rc) de una línea central de la primera parte (>112<) curvada primaria del tubo interior exterior de transferencia de calor (>110<) con respecto a un diámetro exterior (dm) del primer tubo>(110) interior de transferencia de calor es de al menos 3, preferiblemente de al menos 3,3.

<

9. El tubo (100) coaxial de transferencia de calor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a>8<, en donde>

<- un espesor de una pared del primer tubo (>110<) interior de transferencia de calor es mayor que un espesor de una pared del primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor y/o>

<- el primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor comprende acero, tal como acero austenítico y/o>

<- el primer tubo (>110<) interior de transferencia de calor comprende acero, tal como acero austenítico o acero ferrítico;>preferiblemente

<- el primer tubo (>120<) exterior de transferencia de calor y el primer tubo (>110<) interior de transferencia de calor están>hechos del mismo material.

10. Un intercambiador de calor (10) que comprende

- un primer tubo (100) coaxial de transferencia de calor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9,

- un cabezal distribuidor (510) configurado para alimentar medio de transferencia de calor al primer tubo (110) interior de transferencia de calor, y

- un cabezal colector (520) configurado para recoger el medio de transferencia de calor del primer tubo (110) interior<de transferencia de calor, en donde el intercambiador de calor (>10<) comprende>

<- un segundo tubo coaxial de transferencia de calor (>200<) que tiene>

<• un segundo tubo (>210<) interior de transferencia de calor que tiene una segunda parte (>211<) recta primaria y una segunda parte curvada primaria (>212<),>

<• un segundo tubo (>220<) exterior de transferencia de calor que tiene una primera parte (>221<) recta primaria y una segunda parte (>222<) curvada primaria, en donde>

- el primer tubo (110) interior de transferencia de calor se extiende desde el cabezal distribuidor (510) hasta el cabezal colector (520) y tiene una primera parte (113) recta secundaria, conectando la primera parte (112) curvada primaria la primera parte (113) recta secundaria a la primera parte (111) recta primaria,

- el segundo tubo (210) interior de transferencia de calor se extiende desde el cabezal distribuidor (510) hasta el cabezal colector (520) y tiene una segunda parte (213) recta secundaria, conectando la segunda parte curvada<primaria (>212<) la segunda parte (213) recta secundaria a la segunda parte (>211<) recta primaria, y>

<- el primer tubo (>110<) interior de transferencia de calor y el segundo tubo (>210<) interior de transferencia de calor se>disponen entre sí de modo que

<- la primera parte (>111<) recta primaria se dispone entre la segunda parte (>211<) recta primaria y la segunda parte>(213) recta secundaria;

preferiblemente

<- la primera parte (>111<) recta primaria discurre en paralelo a la primera parte (113) recta secundaria,>

- la segunda parte (211) recta primaria discurre en paralelo a la segunda parte (213) recta secundaria, y

<- la primera parte (>111<) recta primaria discurre en paralelo a la segunda parte (>211<) recta primaria.>

11. Una caldera (1) de lecho fluidizado, que comprende

- un horno (50),

- un intercambiador (26, 28) de calor de gases de combustión configurado para recuperar calor de los gases de combustión expulsados del horno (50),

- paredes (51) que limitan un espacio (V) en donde se configura un lecho fluidizado para formarse en uso de la caldera de lecho fluidizado, y

- un tubo (100) coaxial de transferencia de calor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 o un<intercambiador de calor según la reivindicación>10<, en donde>

<- al menos una parte del tubo (>100<) coaxial de transferencia de calor o un tubo (>100<) coaxial de transferencia de>calor del intercambiador de calor (10) se dispone en el espacio (V).

12. La caldera (1) de lecho fluidizado de la reivindicación 11, que comprende

- medios (40) para separar el material de lecho de los gases de combustión y

- un sello (5) de bucle configurado para recibir material de lecho desde los medios (40) para separar el material de lecho de los gases de combustión, en donde

<- al menos una parte del tubo (>100<) coaxial de transferencia de calor o un tubo (>100<) coaxial de transferencia de>calor del intercambiador de calor (10) se dispone en el sello (5) de bucle.

13. Un procedimiento para fabricar un tubo (100) coaxial de transferencia de calor, comprendiendo el procedimiento<- disponer disponibles un tubo (>110<) interior de transferencia de calor y un tubo (>120<) exterior de transferencia de>calor,

<- insertar al menos una parte del tubo (>110<) interior de transferencia de calor en el tubo exterior (>120<) de modo que el tubo (>110<) interior de transferencia de calor se extienda al menos a través del tubo (>120<) exterior de transferencia de calor para formar un tubo (>100<) coaxial recto de transferencia de calor, y>

- disponer material (530) térmicamente aislante entre el tubo (110) interior de transferencia de calor y el tubo (120) exterior de transferencia de calor,

caracterizado por

- endurecer el material (530) térmicamente aislante,

- después de endurecer el material (530) térmicamente aislante, doblar el tubo (100) coaxial recto de transferencia<de calor para formar una primera parte curvada primaria (>102<) para el tubo (>100<) coaxial de transferencia de calor, y>- antes de dicho doblado, formar primeros salientes (131, 129, 119) en una superficie interior del tubo (120) exterior<de transferencia de calor y/o una superficie exterior del tubo (>110<) interior de transferencia de calor, en donde>- después de dicho endurecimiento, una conductividad térmica del material (530) térmicamente aislante es de 1 W/mK a 10 W/mK a una temperatura de 20 °C.

14. El procedimiento de la reivindicación 13, que comprende

<- perforar orificios (128) ciegos en una superficie exterior del tubo (>120<) exterior de transferencia de calor;>preferiblemente el procedimiento comprende

<- antes de dicho doblado del tubo (>100<) coaxial recto de transferencia de calor, formar también segundos salientes>(132, 129, 119) en la superficie interior del tubo (120) exterior de transferencia de calor o una superficie exterior del tubo (110) interior de transferencia de calor de modo que una distancia entre los primeros salientes (131) y los segundos salientes (132) sea de 100 mm a 2000 mm; preferiblemente de 300 mm a 1000 mm.

15. El procedimiento de la reivindicación 13 o 14, en donde

- antes de dicho endurecimiento, el material (530) térmicamente aislante se inyecta entre el tubo (110, 120) interior y exterior de transferencia de calor y

- después de dicho endurecimiento,

• un módulo de Young del material (530) térmicamente aislante es al menos 1 GPa o al menos 5 GPa a una temperatura de 20 °C, y

• el material (530) térmicamente aislante es resistente al calor al menos hasta 1000 °C.