PT1779036E - Sistema integrado para a extracção de cinza pesada, a sua conversão em cinza leve e a redução de matéria não queimada - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

Sistema integrado para a extracção de cinza pesada, a sua conversão em cinza leve e a redução de matéria não queimada

As centrais termoeléctricas que usam carvão como combustível têm muitas vezes o problema de descarregar as cinzas obtidas como um subproduto da combustão de carvão. A possibilidade de usar as cinzas voláteis como um aditivo do betão permite muitas vezes transformar os custos de descarga num benefício económico, desde que se cumpram as normas de qualidade exigentes impostas pelos produtores de betão. Os parâmetros mais importantes que restringem a reutilização das cinzas na produção do betão são a percentagem de matéria não queimada, que tem de ser inferior a 5%, e a granulometria. Nas caldeiras de produção de vapor equipadas com os novos sistemas de combustão, para se obter a redução dos óxidos de azoto (N0X) é cada vez mais difícil limitar a percentagem de matéria não queimada nas cinzas produzidas pela combustão de carvão, quer para a cinza pesada, quer para a leve.

Actualmente, no campo da engenharia fabril, as cinzas voláteis e pesadas, e as cinzas provenientes das tremonhas dos economizadores, são manuseadas por conjuntos independentes de transporte e armazenagem, com os consequentes aumentos inúteis dos custos de investimento e de gestão. Além disso, as cinzas leves recolhidas nas tremonhas das últimas secções do electrofiltro, embora não sejam elevadas em termos de percentagem em massa, têm um teor considerável de matéria não queimada (20% a 30%) que contribui para aumentar a quantidade média de matéria não queimada de todas as cinzas leves. 1

No que diz respeito à extracção de cinzas pesadas, com referência à Patente Europeia n° 0471 055 Bl, o sistema tradicional para a extracção a seco de cinzas pesadas proporciona que as cinzas sejam extraídas do fundo da caldeira e então arrefecidas, trituradas e enviadas subsequentemente para os silos de armazenamento dedicados, ou misturadas com as cinzas leves. No sistema tradicional citado, para se obter uma dimensão de cinzas pesadas compatíveis com as leves são usados moinhos dedicados. No entanto, esta operação envolve um desgaste considerável dos mecanismos de trituração e um consumo de energia considerável e, além disso, as caracteristicas finais do produto são semelhantes mas não idênticas às das cinzas leves, devido à dificuldade de se obter uma dimensão suficientemente fina.

Para se recuperar a energia da matéria não queimada, particularmente rica em cinzas pesadas, obteve-se uma outra melhoria numa central a lignite, onde só as cinzas pesadas extraídas a seco, após terem sido arrefecidas e trituradas são mecanicamente transportadas para os silos de armazenamento de combustível após humidificação. 0 problema relacionado com esta aplicação está no facto dos moinhos de lignite, do tipo de martelos, proporcionarem uma dimensão relativamente grosseira das partículas de cinzas que saem, tendo como consequência que, quando as cinzas pesadas são transportadas para a caldeira, apenas uma pequena percentagem das ditas cinzas tem uma dimensão suficientemente fina para ser transportada pelo gás de combustão conjuntamente com as cinzas leves. Isto envolve um aumento no caudal das cinzas pesadas extraídas do fundo da caldeira, mas sem influência no teor de matéria não queimada das cinzas leves. 2 0 Documento JP 11 11107 A revela um processo integrado para a conversão num estado fundido, com um teor inferior de matéria não queimada, de todas as cinzas produzidas por uma caldeira de produção de vapor alimentada a combustível fóssil, compreendendo os passos de enviar todas as cinzas extraídas da dita caldeira para um ciclone separador através de um sistema único de transporte a seco; misturar as cinzas com o dito combustível fóssil usando um ou mais dispositivos de dosagem; e reintroduzir todas as cinzas, obtidas pelo sistema de extracção a seco, na dita caldeira. O documento WO 97/45675 A revela um processo para tratar as cinzas pesadas geradas numa caldeira de produção de vapor triturando-as e recirculando-as para a câmara de combustão da caldeira, após mistura com combustível novo (carvão), para reduzir o seu teor de matérias não queimadas. A mistura assim obtida de combustível novo e cinzas pesadas pode ser ainda tratado num pulverizador de carvão antes de ser enviado para a caldeira.

Assim, o presente invento tem o duplo objectivo de reduzir o teor de matéria não queimada nas cinzas pesadas e converter as cinzas pesadas dos economizadores em cinzas leves, enviando todas estas cinzas, em conjunto com a fracção de cinza volátil mais rica em matéria não queimada, para os moinhos de carvão e daqui para a caldeira através dos queimadores de combustível.

As cinzas leves recolhidas nas últimas tremonhas dos electrofiltros 11, nas tremonhas do permutador de ar - gás de combustão 10, nas tremonhas dos economizadores 5 e as cinzas pesadas 4 são transportadas por um conjunto único de transporte pneumático 19 para um ciclone 15, o ar de transporte, em conjunto com a fracção de cinzas mais finas, é enviado para a caldeira 1, de preferência na zona mais quente por cima dos 3 queimadores, enquanto a fracção mais pesada, doseada e misturada com combustível nos alimentadores de carvão, é triturada pelos moinhos de carvão e injectada na caldeira através dos queimadores.

Todas estas cinzas, quando enviadas para a caldeira em conjunto com o pó de carvão, sofrem um processo de aquecimento a temperaturas entre os 1500 a 1600°C. A estas temperaturas, os processos de combustão são activados, reduzindo consideravelmente o teor final de matéria não queimada. Além disso, as cinzas assim transformadas em pó, tendo uma distribuição granulométrica muito fina, são de forma a serem transportadas pelo gás de combustão, com um aumento mínimo do caudal Standard das cinzas pesadas a serem extraídas do fundo da caldeira. Assim, com o presente invento, no caso de instalação em centrais de extracção a seco existentes, não é necessário ajustar o caudal das máquinas existentes.

As caracteristicas inovativas, objectivos e vantagens do presente invento serão mais bem realçados na descrição seguinte e nos desenhos anexos, formas de realização ilustrando formas de realização dadas de uma forma não limitativa, em que: A figura 1 é o diagrama geral da operação, na qual todas as cinzas retornam à caldeira; A figura 2 é uma vista esquemática na qual apenas a cinza pesada e a cinza proveniente dos economizadores retornam à caldeira; A figura 3 é uma vista esquemática na qual a cinza pesada e a cinza proveniente dos economizadores são transportadas mecanicamente para o silo de separação; 4 A figura 4 é uma vista esquemática na qual as cinzas são transportadas mecanicamente para todos os moinhos usando um transportador mecânico.

Deveria ser realçado que os mesmos números de referência nas diferentes figuras indicam as mesmas partes ou partes equivalentes. 0 presente invento refere-se a um sistema de extracção a seco e transporte de todas as cinzas produzidas numa caldeira de pó de carvão 1 e à recirculação das ditas cinzas no queimador.

As cinzas leves recolhidas pelas tremonhas da última secção 11, ou últimas duas secções 11 do electrofiltro 20, são transportadas pneumaticamente para um ciclone separador 15. No ciclone 15, as cinzas com uma fracção mais pesada precipitam-se para o fundo, enquanto as fracções mais leves são aspiradas pelo topo do ciclone através de um tubo 14 ligado directamente à caldeira 1, que está sob vácuo. Uma válvula de controlo 13 é colocada no tubo que liga a caldeira 1 ao ciclone 15, a dita válvula permitindo que o ar transportador seja aspirado da caldeira 1 e evitando que o gás quente de combustão da câmara de combustão seja retornado ao ciclone 15 no caso de um aumento de pressão na câmara de combustão. A dita válvula de controlo 13 é necessária por motivos de segurança, uma vez que as cinzas presentes no ciclone 15 têm uma quantidade considerável de matéria não queimada, que poderia incendiar-se na presença de gases de combustão quentes.

Qualquer cinza recolhida pela tremonha do permutador de ar 22 é transferida pelo mesmo transportador pneumático de cinzas leves para o mesmo ciclone separador 15. 5

As cinzas provenientes das tremonhas dos economizadores 5 são descarregadas, em vez disso, por gravidade no extractor 3 do sistema de cinza pesada.

As cinzas pesadas são extraídas do fundo da caldeira 23 através de um sistema de extracção consistindo numa tremonha 4, que liga a caldeira 1 ao transportador metálico fechado 3 que pode extrair as cinzas pesadas e transportá-las e arrefecê-las em contra-corrente, graças aos furos de admissão para o ar aspirado pela caldeira 1; vácuo, através de aberturas adequadas feitas na máquina 6; a jusante do extractor 3, as cinzas pesadas sofrem a redução de dimensão em duas fases de trituração subsequentes, graças a um triturador 7 seguido por outro triturador ou moinho 8. A primeira fase de trituração 7 serve para reduzir a dimensão da cinza a ser transportada com um transportador pneumático de pressão ou de vácuo 19. 0 conjunto de transportador pneumático 19 é o mesmo para todo o transporte de cinza. Neste sentido, a cinza pesadas também é transportada para o ciclone de separação 15, como acontece para as outras cinzas.

As cinzas pesadas, se trituradas grosseiramente, também podem ser transportadas para o ciclone 15 por meio de um transportador mecânico 27, sendo misturadas no dito ciclone 15 com as cinzas leves transportadas pelos meios pneumático 19 (ver figura 3). 0 ciclone de separação 15, além de ter a função de um separador das cinzas e do ar, tem também a função de silo de armazenamento. Cada ciclone pode alimentar um ou mais dispositivos de dosagem 16, que servem para definir o abastecimento das cinzas em função do fornecimento de carvão que entra nos moinhos de carvão 18. Desta forma, o abastecimento de cinza é misturado com o carvão 4 presente no 6 alimentador 17 do moinho 18, para se ter sempre uma relação constante. A mistura com o carvão de toda a cinza tratada, isto é, cinza leve 11, cinza proveniente dos aquecedores de ar 10, cinza proveniente dos economizadores 5 e cinzas pesadas 4, nos alimentadores 17, directamente a montante dos moinhos pulverizadores 18, permite uma distribuição óptima de cinza no combustível. É suficiente, por isso, um ponto de alimentação único para que as cinzas se distribuam no carvão, sem ter de as alimentar para cada queimador 2. De facto, é sabido no estado da arte que cada moinho pode alimentar em simultâneo vários queimadores, normalmente entre três a cinco. Além disso, esta solução de alimentação directa das cinzas no alimentador de carvão 17 assegura uma distribuição da quantidade de carga térmica, devido à combustão do carvão contido nas cinzas, para cada queimador. A distribuição total de cinza para todos os alimentadores de moinho também permite reduzir o desgaste dos elementos do moinho, uma vez que o abastecimento total de cinza é divido pelo número de alimentadores 17. A recirculação da cinza leve nos moinhos 18 envolve um ligeiro aumento de desgaste dos elementos do moinho 18, uma vez que a cinza leve, já sendo muito fina, é transportada rapidamente pelo ar do moinho em períodos de tempo muito curtos. Apenas a percentagem mais grosseira das cinzas leves e pesadas sofre pulverização nos moinhos de carvão 18.

No caso do teor de matéria não queimada das cinzas leves ser muito baixo, e não ser assim conveniente a recirculação na caldeira, a configuração da instalações é a que está ilustrada na figura 2. Neste caso, as cinzas recirculadas são apenas as provenientes do fundo da caldeira 23 e economizadores 5. Todas 7 as cinzas são transportadas pneumaticamente ou mecanicamente para o ciclone de separação e armazenamento das cinzas 15.

Na figura 4, a extracção da cinza do ciclone 15 ligada à caldeira 1 através da conduta de aeração 14 é executada com um transportador de corrente de palhetas 25, e a dita cinza é transportada para silos de armazenamento 26, um para cada alimentador do moinho de carvão 18. Para cada silo de armazenamento 26 é proporcionado um dispositivo de dosagem 16, para ajustar o abastecimento da cinza. A cinza pesada desta forma pelo dispositivo de dosagem 16 é misturada com o carvão no moinho 18 durante o processo de trituração.

Lisboa 24 de Março de 2010. 8

Claims (8)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Processo integrado para a conversão de todas as cinzas produzidas por uma caldeira de produção de vapor (1) alimentada com combustível fóssil em cinzas ligeiras, com um teor de matéria não queimada inferior, compreendendo os passos de: triturar as cinzas pesadas (4) e as cinzas provenientes dos economizadores (5) num ou mais trituradores (7, 8) enviar todas as cinzas retiradas da dita caldeira (1) para um ciclone separador (15) através de um sistema único de transporte seco (19); misturar a cinza com o dito combustível fóssil utilizando um ou mais dispositivos de dosagem (16); triturar o combustível fóssil e a fracção mais grosseira da cinza num ou mais moinhos (18) dedicados à pulverização de carvão; e reintroduzir todas as cinzas extraídas da dita caldeira (1), obtidas por um sistema de extracção a seco, na dita caldeira (1).
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por apenas a cinza pesada (4) e a cinza proveniente dos economizadores (5) sofrerem uma recirculação na caldeira (1), depois de terem sido trituradas nos ditos um ou mais moinhos de carvão (18), no caso do teor de matéria não queimada nas cinzas leves já ser baixo.
3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1 para reduzir a matéria não queimada e aumentar a eficiência da caldeira 1 (1), caracterizado por a redução adicional da matéria não queimada obtida pelas cinzas leves através da sua reintrodução directa na caldeira (1) e através dos queimadores (2) se juntar à redução da matéria não queimada obtida pelo sistema de extracção a seco das cinzas pesadas (4) .
4. 4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por todas as cinzas serem convertidas num tipo único de cinza e serem recolhidas num ponto de recolha único, que é o ciclone (15) .
5. 5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por todas as cinzas sofrerem uma reciclagem através de um transporte pneumático (19) para a sua mistura no dito ciclone (15), de onde a fracção mais ligeira é enviada directamente para a caldeira (1), enquanto a parte remanescente é triturada nos moinhos (18) após ter sido misturado com o combustível.
6. 6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por apenas a fracção de cinza mais grosseira, separada no ciclone (15), ser enviada para os moinhos (18), com uma redução de desgaste e uma poupança de energia consequentes.
7. 7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o ar utilizado para o transporte pneumático de cinza para o ciclone (15) ser aspirado directamente pelo vácuo presente na câmara de combustão. 2
8. 8. Sistema para executar o processo de acordo com a reivindicação 1. Lisboa, 24 de Março de 2010. 3