ES2611304T3 - Una caldera de vapor que comprende un elemento de radiación - Google Patents
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Abstract
Una caldera de vapor (1) que comprende al menos un elemento de transporte de agua y/o vapor (30, 60) que es calentado por los gases de escape calientes en la caldera, en donde la caldera de vapor (1) comprende al menos un elemento de radiación (70) en la misma; dicho elemento de radiación (70) es un elemento no enfriado; dicho elemento de radiación (70) está dispuesto en el flujo de los gases de escape calientes (12), de manera que es convectivamente calentado por los gases de escape; dicho elemento de radiación (70) está situado a una distancia predetermina de dicho al menos un elemento de transporte de agua y/o vapor (30, 60), en donde dicha distancia predeterminada está adoptada de manera que el flujo de los gases de escape calientes entre el elemento de radiación y el elemento de transporte de agua y/o vapor se produzca sin dificultad, y de manera que el elemento de transporte de agua y/o vapor sea calentado por la radiación procedente del elemento de radiación, caracterizada por que el elemento de radiación (70) está formado por una aleación con base de Fe o Ni y contiene Al y que, cuando es sometida a calor en una atmosfera que contiene oxígeno, forma una capa de alúmina protectora sobre la superficie exterior de la misma.
Description
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DESCRIPCION
Una caldera de vapor que comprende un elemento de radiacion Campo Tecnico
La presente invencion se refiere a una caldera de vapor de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1. Antecedentes
Las plantas de energfa con calderas de vapor estan provistas de elementos que transportan agua y/o vapor, tales como tuberfas de vapor, en las paredes de la caldera y tambien a menudo supercalentadores para convertir el vapor saturado que es producido en la caldera en vapor supercalentado seco que es eficiente para la generacion de energfa.
El principio global de funcionamiento de una caldera que produce agua caliente o vapor es la generacion de gases de escape calientes quemando un combustible fosil o un combustible renovable para generar agua o vapor caliente que en el caso de una planta de energfa es convertido en electricidad. El gas caliente transfiere la energfa termica a traves de intercambiadores de calor a agua caliente o valor a presion que pueden ser utilizados para el calentamiento domestico o industrial, en procesos industriales, o en una caldera de energfa para generar electricidad. La transferencia de calor en la etapa final en este ultimo caso se realiza normalmente en supercalentadores que tfpicamente constan de conjuntos de tubos dispuestos en la caldera de energfa. Durante el funcionamiento, el agua o vapor caliente que se produce en las tuberfas de pared de caldera es redirigido de nuevo a la caldera a traves de tubos supercalentadores. Los gases de escape calientes procedentes de la caldera calientan los tubos del supercalentador principalmente de manera convectiva y el calor es conducido a traves de la paredes de tubos del supercalentador a vapor que fluye en los mismos. La temperature del vapor es con ello incrementada de manera que se produce vapor seco supercaletado.
Por lo tanto, en calderas convencionales, la transferencia de calor desde el gas de escape a las paredes de caldera o los supercalentadores esta restringida principalmente al calentamiento convectivo desde los gases de escape calientes en la caldera. Por lo tanto, las paredes de la caldera y los supercalentadores deben tener un area de superficie grande con el fin de conseguir una trasferencia de calor efectiva desde los gases de escape calientes al agua o vapor. Como consecuencia de ello, las calderas y los supercalentadores convencionales estan asociados con el problema del elevado coste de material. Un problema adicional es que las paredes de caldera y los supercalentadores voluminosos aumentan el tamano total de la planta de energfa lo que da lugar a elevados costes de construccion para la planta de energfa.
Un ejemplo de tal caldera se muestra en el documento US4325328 que muestra una caldera de vapor que esta construida a partir de tubos intercambiadores que definen cuatro paredes de recinto y una particion, tambien fabricada a partir de tubos interconectados, que esta situada dentro de las paredes de recinto de manera que estan definidas dos camaras de combustion. El agua es evaporada en vapor en las paredes se recinto y en la particion. El vapor es despues conducido a traves de una superficie de calentamiento de platina para el primer supercalentamiento y despues a traves de un supercalentador adicional.
Tambien se conoce disponer deflectores de gas de escape y deflectores para controlar el flujo de gas en las calderas.
El documento US4226279 nuestra aletas que estan soldadas a los tubos en una caldera de vapor para evitar que las partfculas de hollfn se muevan lateralmente sobre los tubos de vapor. El documento US4226279 esta dirigido a superar el problema del alabeo y abombamiento de las placas de deflector en las calderas. Este problema se resuelve en el documento US4226279 soldando las aletas directamente a la seccion de tubo, de manera que las aletas son enfriadas por el fluido que fluye a traves del tubo.
El documento GB10233 tiene como objetivo resolver el problema de conseguir un flujo de gas uniforme en los tubos de caldera. De acuerdo con el documento GB10233 esto se consigue introduciendo las placas de deflector que presentan una resistencia al flujo de gas en algunas posiciones en la caldera y por tanto se fuerza al gas a fluir de forma las uniforme en los tubos de caldera. En el documento GB10233 las placas de deflector estan en contacto con el tubo de agua o, alternativamente las placas de deflector estan dispuestas perpendiculares al flujo de gas. Esto restringe el flujo de gas sobre las placas de deflector y como consecuencia de ello, las placas de deflector no adoptan una temperatura mucho mayor que el tubo del agua.
El documento JP49104001 muestra placas de deflector que estan dispuestas en un angulo considerable con el flujo de gas con el fin de recoger las partfculas de hollfn en una parte de una caldera.
Se han realizado intentos adicionales para aumentar la transferencia de calor con los tubos supercalentadores y para aumentar la eficiencia de combustion. Uno de tales disenos comercializado es la caldera de lecho fluidificado circulante en la que se consigue una transferencia de calor de 250 - 300 kW/m2°C haciendo circular partfculas solidas calientes (arena y ceniza) en el volumen de caldera y tambien alrededor de los tubos supercalentadores. Sin
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embargo, este metodo esta relacionado con una elevada complejidad y coste de la caldera y el desgaste incrementado de los tubos supercalentadores y otras partes del interior de la caldera.
Un metodo similar esta descrito en el documento FR1154090 que describe una caldera en la que el vapor fluye a traves de una placa con forma de supercalentador y es calentado mediante radiacion de calor de las partfculas de hollfn calientes en los gases de escape.
Por lo tanto, es un objetivo de la presente invencion conseguir una caldera de energfa eficiente. Un objetivo mas de la presente invencion es conseguir a caldera de vapor de efectiva desde el punto de visa del coste. Todavfa un objetivo mas es conseguir una caldera en la que las emisiones con forma de gases NOx e hidrocarburos no quemados sean reducidas.
Compendio de la Invencion
De acuerdo con la invencion, al menos uno de estos objetivos se consigue por medio de una caldera de vapor que comprende al menos un elemento de transporte de agua y/o vapor que es calentado por los gases de escape en la caldera, caracterizada por que la caldera de vapor comprende al menos un elemento de radiacion en la misma; dicho elemento de radiacion es un elemento no enfriado; dicho elemento de radiacion esta dispuesto en el flujo de los gases de escape calientes que es convenientemente calentado por los gases de escape; dicho elemento de radiacion esta situado a una distancia predeterminada de dicho al menos un elemento de transporte de agua y/o vapor, de manera que el flujo de los gases de escape calientes entre el elemento de radiacion y elemento de transporte de agua y/o vapor es calentado por la radiacion de calor procedente del elemento de radiacion.
El principio general de la invencion se puede explicar como sigue; Durante el funcionamiento de la caldera de vapor, tanto los tubos de transporte de agua y/o vapor como el elemento de radiacion son calentados conductivamente por los gases de escape y posteriormente tanto el elemento de transporte de agua y/o vapor como el elemento de radiacion, cuando se aplican las suposiciones geometricas, emitiran energfa calorffica de acuerdo con la Ley de Stefan-Boltzman:
en donde
P es la energfa radiada por area de superficie del elemento de radiacion en W/m2
9 es un factor de geometrfa que depende de la cantidad de autoemision de elemento de radiacion, entre 0 y 1 a es 5,67 10-8 W/m2
£ es la emisivilidad de superficie (ticamente entre aproximadamente 0,7 y 0,9 para superficies oxidadas) y Te y Ts son la temperatura del elemento de radiacion y circundante en °K
Sin embargo, la diferencia entre el elemento de radiacion y las tuberfas es que los tubos de transporte de agua y/o vapor son enfriados por el fluido que fluye a traves de los mismos, mientras que el elemento de radiacion es un elemento no enfriado. Por lo tanto, no circulan flujos de vapor ni de agua en el elemento de radiacion.
Dado que el elemento de radiacion esta situado en el gas de escape caliente y no es enfriado por el vapor, sera calentado hasta una temperatura mucho mayor que la de los tubos de transporte de vapor.
En el funcionamiento de la caldera de vapor, incluso la temperatura de los componentes mas calientes en contacto con el vapor o agua, a saber, la temperatura de las superficies exteriores de los tubos de transporte de vapor, es tfpicamente no mas de 50 °C mas elevada que la temperatura maxima del vapor que fluye a traves de tubo, que tfpicamente no es mayor que 400 - 650 °C. El elemento de radiacion, por otra parte, adopta una temperatura mas proxima a la de los gases de escape que esta comprendida tfpicamente entre 800 - 1250 °C. El elemento de radiacion, por tanto, cuando las temperaturas hayan alcanzado un valor estable, emitira mas calor que los tubos de transporte de vapor, tfpicamente del orden de 3 a 10 veces mas calor por area de superficie. Este calor sera en gran medida absorbido por los tubos de transporte de vapor.
Debido al elemento de radiacion, la transferencia de calor total a los tubos supercalentadores y/o las paredes de caldera aumenta en comparacion con los supercalentadores convencionales que son calentados principalmente por conveccion. Debido a la transferencia de calor por unidad de area incrementada, el tamano de la pared de caldera y de los supercalentadores se puede reducir manteniendo la eficiencia de la caldera.
La invencion proporciona tambien ventajas adicionales.
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Las emisiones en forma de gases NOx e hidrocarburos no quemados se reducen en los gases de escape debido a que las superficies de los elementos de radiacion y los elementos de transporte de agua y/o vapor de la caldera son calentados a una temperature en la que las reacciones gas/superficie son cineticamente estimuladas. Por lo tanto, debido a la elevada temperature del elemento de radiacion, estan dispuestas superficies qufmicamente mas activas donde los gases de escape pueden reaccionar ante componentes mas estables.
En las calderas convencionales, los gases de escape se condensan en las superficies relativamente frfas de las tuberfas de la caldera y forman grandes cantidades de depositos. En la caldera de la invencion, estos problemas se reducen al mfnimo ya que la radiacion de calor precedente de los elementos de radiacion proporciona una posibilidad de para controlar la ubicacion de la condensacion de depositos en las regiones de la caldera en donde las consecuencias son menores. Ademas se cree que la introduccion de radiacion de calor sobre la superficie de los depositos condensados puede alterar o incluso disolver los revestimientos condensados. La radiacion aumentada en una parte de por ejemplo los tubos de vapor en la pared de caldera puede elevar la temperatura de superficie a un nivel en el que los componentes no deseados no condensaran.
En la presente invencion es importante que los elementos de radiacion esten dispuestos de tal manera que los gases de escape fluyan sin dificultades en el elemento de radiacion, en los tubos de transporte de vapor y tambien fluyan sin dificultades en el espacio entre los elementos de radiacion y los tubos de transporte de vapor. El flujo sin dificultades del gas de escape es importante para asegurar que sea trasferido tanto calor como sea posible por conveccion desde los gases de escape calientes a los tubos de transporte de vapor. El flujo sin dificultad en los elementos de radiacion tambien es importante para asegurar que el calentamiento convectivo del elemento de radiacion sea maximizado, debido a que cuanto mas elevada es la temperatura que el elemente de radiacion adopta, mas energfa calorffica sera trasferida por radiacion de calor desde el elemento de radiacion a los tubos de transporte de vapor.
Por flujo “sin dificultad” se entiende que el gas de escape fluye libremente sobre las superficies del elemento de radiacion y las superficies de los tubos de transporte de vapor y que el flujo del gas de escape no esta restringido a ningun camino entre el elemento de radiacion y el elemento de transporte de vapor. Por lo tanto, el elemento de radiacion deberfa estar dispuesto a una distancia predeterminada de los tubos de transporte de vapor, es decir, de tal manera que haya un espacio abierto entre el elemento de radiacion y los tubos de transporte de vapor.
La distancia predeterminada entre dicho al menos un elemento de radiacion y dicho al menos un elemento de transporte de vapor y/o agua es por tanto adoptada preferiblemente de manera que se permita un flujo sin dificultad de los gases de escape entre dicho elemento de radiacion y dicho elemento de transporte de vapor y/o agua. Preferiblemente, la distancia predeterminada entre el elemento de radiacion y el elemento de transporte de vapor y/o agua es lo suficientemente grande para garantizar que el flujo de los gases de escape entre este ultimo es suficiente para generar un efecto de calentamiento positivo de los gases de escape y el elemento de transporte de agua y/o vapor. La distancia predeterminada deberfa ser optimizada para cada caso especffico, dependiendo de las condiciones de presion en la caldera, la temperatura de gas de escape, etc. Se prefiere que el elemento de radiacion no este demasiado distante del elemento de transporte de agua y/o vapor, con el fin de proporcionar un efecto de calentamiento positivo de dicho elemento de radiacion. Una distancia maxima de aproximadamente 500 cm, preferiblemente 250 cm, mas preferiblemente 100 cm, incluso mas preferible 60 cm, y lo mas preferible, 30 cm se concibe para la mayorfa de las aplicaciones.
De acuerdo con la invencion, una distancia minima entre el elemento de radiacion y el elemento de transporte de agua y/o vapor es de 20 cm, preferiblemente 10 cm, preferiblemente 5 cm, mas preferiblemente 1 cm, mas preferiblemente 2 cm, incluso mas preferiblemente 5 mm, lo mas preferible 3 mm. Con ello se consigue un flujo suficiente de gases de escape para la mayorfa de las aplicaciones de caldera concebibles. La separacion es abierta y permitira el flujo de los gases de escape entre dichos elementos.
Para asegurar el maximo calentamiento convectivo del elemento de radiacion, tambien es importante que el elemento de radiacion este dispuesto en el flujo del gas de escape, de manera que todos los lados del elemento de radiacion esten expuestos al flujo de gas de escape, es decir deberfa haber un flujo de gas de escape en todos los lados del elemento de radiacion. El elemento de radiacion, por tanto, deberfa estar dispuesto a una distancia predeterminada de otras partes de la caldera, por ejemplo las paredes circunferenciales, de manera que haya un espacio abierto entre todas las superficies laterales del elemento de radiacion y las otras partes de la caldera. Preferiblemente, el elemento de radiacion esta dispuesto a una distancia de al menos 5 mm, preferiblemente al menos 1 cm, mas preferiblemente al menos 5 cm, incluso mas preferiblemente al menos 10 cm desde las partes de caldera que no forman parte del elemento de radiacion.
Para maximizar la trasferencia de calor convenctiva a los tubos de transporte de vapor tambien es importante que el elemento de radiacion no deflecte el flujo del gas de escape alejandolo de los tubos de transporte de vapor. Por tanto, el elemento de radiacion deberfa estar dispuesto de manera que el gas de escape pueda fluir pasado el elemento de radiacion en una direccion hacia el elemento de transporte de vapor sin cambiar esencialmente la direccion principal de flujo. De este modo, el elemento de radiacion deberfa estar dispuesto de manera que los gases de escape puedan fluir en una direccion de flujo constante sobre el elemento de radiacion.
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La “direccion de flujo principal” es la direccion de flujo desde la seccion de quemado hacia la salida del gas de la caldera, o desde una entrada de gas hacia la salida de gas.
Para evitar la deflexion del flujo de gas, el elemento de radiacion esta preferiblemente dispuesto de manera que se extiende en una direccion que es esencialmente paralela a la direccion de flujo principal de los gases de escape.
De acuerdo con una primera realizacion, el elemento de radiacion es una lamina, tal como un lamina de acero plana. Una ventaja con una lamina plana es que tiene un area de superficie mayor con relacion al peso. Esto es ventajoso para la eficiencia de radiacion. La lamina de acero deberfa estar dispuesta de manera que una normal a sus superficies laterales grandes sea perpendicular a la direccion del flujo de gas, es decir, que las superficies laterales de la lamina de acero sean paralelas a la direccion de flujo. La lamina de acero deberfa ademas estar dispuesta de manera que su parte de borde, que es relativamente estrecha, y por tanto presenta pequena resistencia al flujo de gas, se enfrente al flujo de gas.
Tambien es posible que el elemento de radiacion sea una lamina de acero ondulada, es decir, con forma de meandro.
El elemento de radicacion tambien puede ser una tira plana u ondulada (tfpicamente de 1 - 20 cm de anchura). El elemento de radiacion deberfa ser tan delgado como sea posible para reducir al mfnimo el peso. Sin embargo, para asegurar la estabilidad termica y para evitar el fallo rapido debido a la corrosion, el espesor del elemento de radiacion deberfa ser de al menos 0,5 mm. Tfpicamente, el espesor del elemento de radiacion es de 0,5 - 20 mm, preferiblemente 1,5 - 10 mm. La longitud y peso del elemento de radiacion son seleccionados dependiendo de la aplicacion en cuestion.
De acuerdo con una segunda realizacion, el elemento de radiacion es un elemento de barra alargada. El elemento de barra podrfa tener una seccion transversal circula, tal como una barra redonda o un cable o un tubo de pared gruesa. Tambien podrfa tener una seccion transversal rectangular. El elemento de radiacion con forma de barra deberfa estar dispuesto de manera que el eje longitudinal del elemento de barra sea paralelo al flujo de gas y de tal manera que la normal al eje longitudinal del elemento de barra sea perpendicular al flujo de gas.
Se ha de apreciar que el elemento de radiacion es un elemento separado, individual, que esta dispuesto deliberadamente en la caldera con el fin de aumentar la eficiencia de la caldera emitiendo calor a los elementos de transporte de vapor y/o agua.
Para maxmizar el calentamiento convectivo del elemento de radiacion, se prefiere que el elemento de radiacion se extienda en el flujo de los gases de escape desde un lado de aguas arriba de los tubos de transporte de vapor hacia el lado de aguas abajo de los mismos. Se prefiere una disposicion supercalentadora si el elemento de radiacion esta dispuesto en una parte aguas arriba de la disposicion de supercalentador. La razon para esto es que los gases de escape son enfriados cuando fluyen sobre los tubos de transporte de vapor. Para exponer el elemento de radiacion al gas mas caliente, preferiblemente deberfa estar dispuesto tan lejos como sea posible aguas arrida con relacion a los tubos de transporte de vapor. Si el elemento de radiacion esta dispuesto en una parte aguas abajo de la disposicion de supercalentador, sera expuesto a lo gases de escape de menor temperature y el calentamiento convectivo del elemento de radiacion no sera efectivo.
El elemento de radiacion deberfa preferiblemente estar unido a una superficie en la caldera que tenga una temperatura tan proxima como sea posible al elemento de radiacion, preferiblemente la misma temperatura. Con ello son evitados gradientes de temperatura en el elemento de radiacion que conducirfan a esfuerzos mecanicos y al abombamiento y fisuracion del elemento de radiacion. Por lo tanto, es adecuado unir el elemento de radiacion a una parte del techo de caldera que no este cubierta con tubos de vapor.
Preferiblemente, el elemento de radiacion es flexible, es decir, es movil, esta unido a la caldera de manera que el elemento de radiacion se puede mover y esta sometido a extension termica durante el calentamiento. La ventaja del mismo es que la acumulacion de esfuerzos mecanicos se evita en el elemento de radiacion.
Preferiblemente, el elemento de radiacion comprende elementos de sujecion con forma de ganchos o anillos, de manera que el elemento de radiacion puede ser colgado sobre por ejemplo una barra de la caldera. Los ganchos o anillos permiten que el elemento de radiacion se mueva durante la expansion termica.
Cuando el elemento de radiacion comprende ganchos o anillos puede ser colgado directamente sobre un elemento de transporte de vapor y/o agua, tal como un tubo supercalentador. Los ganchos o anillos permiten que el elemento de radiacion se mueva y con ello los esfuerzos mecanicos debido a las diferencias de temperatura entre el elemento de radiacion y el elemento de transporte de vapor y/o agua se eviten. Preferiblemente, los ejemplos de sujecion son fabricados a partir de cables (por ejemplo de 1 - 5 mm de espesor) para minimizar la transferencia de calor entre el elemento de radiacion y los elementos de transporte de vapor y/o agua.
La funcion de los ganchos de los elementos de sujecion es puramente mecanica y no contribuye a la funcion de radiacion.
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Preferiblemente, el elemento de radiacion esta unido a la caldera de manera que al menos un extremo del elemento de radiacion queda libre. Con ello se permite la expansion del elemento de radiacion, normalmente la expansion por calor y el alargamiento de deslizamiento lento.
De acuerdo con una alternativa, el elemento de transporte de vapor y/o agua es al menos un tubo supercalentador de transporte de vapor.
De acuerdo con una alternativa, dicho elemento de transporte de vapor y/o agua son los tubos de transporte de agua y/o vapor en al menos una parte de la pared de la caldera.
De acuerdo con una alternativa, dicho elemento de transporte de agua y/o vapor es un forro con doble pared.
Preferiblemente, el area de superficie de la parte del elemento de radiacion que esta enfrentada a dicho al menos un elemento de transporte de agua y/o vapor es al menos el 3 por ciento del area de superficie exterior de dicho al menos un elemento de transporte de agua y/o vapor.
De acuerdo con una alternativa, dicho elemento de radiacion comprende una superficie concava que esta girada hacia un elemento de transporte de agua y/o vapor. Por lo tanto, la radiacion procedente del elemento de radiacion esta enfocada en el elemento de transporte de agua y/o vapor, en particular si este ultimo tiene una forma tubular y esta por tanto parcialmente encerrado por el elemento de radiacion. Preferiblemente, la superficie concava es una superficie de una lamina doblada que forma dicho elemento de radiacion. Preferiblemente, el radio de dicha superficie concava esta dentro del intervalo de 0,8 - 2 veces, preferiblemente 1,0 - 1,5 veces el radio del elemento de transporte de agua y/o vapor en el caso de que este ultimo sea tubular.
El elemento de radiacion esta formado por una aleacion con base de Fe o Ni y contiene Al y que, cuando esta sometida al calor en una atmosfera que contiene oxfgeno, forma una capa de alumina protectora sobre la superficie de la misma. Tal acero tiene la ventaja de tener una resistencia al calor superior y presentar una larga vida como elementos en el ambiente duro generado en una caldera.
De acuerdo con una realizacion particularmente preferida, el elemento de radiacion esta formado por un acero que contiene entre 10 - 30 % en masa, preferiblemente 15 - 25% en masa de Cr, 2 - 7 % en masa de Al, Fe de compensacion e impurezas inevitables. Tal acero tiene una excelente resistencia al calor, resistencia a la corrosion y capacidad para generar una capa de alumina protectora cuando esta sometido a calor en una atmosfera que contiene oxfgeno. Preferiblemente, el acero deberfa estar sometido a temperaturas de 700 °C, preferiblemente 1050 °C o superiores para obtener tal capa protectora de alumina.
De acuerdo con todavfa otra realizacion, el elemento de radiacion esta formado por acero que contiene entre 10 - 30 % en masa, preferiblemente entre 15 - 25 % en masa de Cr, 2 - 7 % en masa de Al, 1 - 4 % en masa de Mo, Fe de compensacion e impurezas inevitables. La presencia de Mo en este acero contribuye a una resistencia al calor mejorada.
De acuerdo con todavfa otra realizacion, el elemento de radiacion esta formado por acero que contiene entre 10 - 30 % en masa, preferiblemente 15 - 25 % en masa de Cr, 2 - 7 % en masa de Al, 1 - 4% en masa de Mo, 0,01 -1,0 % en masa de metales de tierras raras (REM), Fe de compensacion e impurezas inevitables. REM contribuye a una resistencia a la corrosion y oxidacion mejoradas.
De acuerdo con todavfa otra realizacion, el elemento de radiacion esta formando por acero que contiene entre 10 - 30 % en masa, preferiblemente 15 - 25% en masa de Cr, 2 - 7% en masa de Al, 1 - 4% en masa de Mo, 0,01 -1,0% en masa de metales de tierras raras (REM), 0,05-2,0 en masa deTi Zr, Y, y Hf, Fe de compensacion e impurezas inevitables. REM contribuye a una resistencia a la corrosion y oxidacion mejoradas.
La caldera de vapor puede comprender una pluralidad de elementos de radiacion. En un diseno de caldera en el que el elemento de transporte de agua y/o vapor esta dispuesto en una o mas filas, los elementos de radiacion pueden entonces estar situados entre tales filas o en cada lado de cada fila. Con ello, cada una de tales filas puede ser calentada desde dos lados opuestos de la misma mediante elementos de radiacion adyacentes dispuestos en los lados opuestas de dicha fila.
Los elementos de radiacion pueden estar distribuidos de una manera predeterminada, de manera que cubran determinadas partes del elemento de transporte de agua y/o vapor. Con ello, el elemento de radiacion tendrfa el efecto tecnico de hacer posible un control de la condensacion de los depositos.
Descripcion de los dibujos
La Figura 1 es una ilustracion esquematica de una planta de caldera de vapor de acuerdo con una primera realizacion de la invencion.
La Figura 2 es una ilustracion esquematica de una seccion de una configuracion de tubos supercalentadores en una caldera de vapor de la invencion.
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La Figura 4 es una ilustracion esquematica en vista lateral de una configuracion de elementos de radiacion y supercalentador en una caldera de vapor de acuerdo con una segunda realizacion preferida de la invencion.
La Figura 5 es una ilustracion esquematica en vista superior de una configuracion de elemento de radiacion y supercalentador en una caldera de vapor de acuerdo con una segunda realizacion preferida de la invencion.
La Figura 6 es una ilustracion esquematica en planta superior de una configuracion de supercalentador convencional que constituye la base para el calculo de transferencia de calor.
La Figura 7 es una ilustracion esquematica en vista superior de una configuracion de supercalentador de la invencion que forma la base para el calculo de transferencia de calor.
Descripcion de las realizaciones
La Figura 1 muestra esquematicamente una caldera de vapor de acuerdo con una primera realizacion preferida de la invencion. Por razones de claridad, solo se muestran los componentes que son relevantes para la invencion.
La caldera 1 es una caldera de vapor de carbon. Este tipo de caldera comprende una zona de combustion 11 en la que quemadores 11 producen gases de escape calientes a una temperatura de hasta 1250 °C. La temperatura del vapor producido en la caldera esta comprendida entre 400 - 700 °C. La caldera tambien podrfa ser una caldera de vapor de lecho fluidificado de burbujeo, en la que la combustion tiene lugar en una zona de combustion de una capa de arena de un metro de profundidad en la para inferior de la caldera.
La caldera 1 comprende una primera seccion 10 y una segunda seccion 20 que esta definida por paredes circunferenciales 9. Es posible que la caldera solo comprenda una seccion, es decir la primera seccion 10. Tambien es posible que la caldera comprenda mas de dos secciones. Los quemadores 11 estan dispuestos en la zona de combustion en la parte inferior 8 de la primera seccion 10 de la caldera, en este caso los quemadores queman carbon, sin embargo los quemadores podrfan ser accionados por combustibles de otros tipos de material combustible tal como gas natural. Los quemadores11 producen gases de escape calientes 12 que, bajo elevadas turbulencias, fluyen a traves de la seccion de 10 de la caldera, sobre la segunda seccion 20 y fuera, a traves de una salida de gas 40. En el caso de que la caldera solo comprenda una seccion, la salida de gas 40 esta situada en esta seccion. El gas de escape expulsado 12 es despues sometido a purificacion catalftica y liberado o utilizado para otros fines. Estas etapas se muestran en la Figura 1. La caldera 1 comprende ademas un techo 13.
Las superficies internas de las paredes circunferenciales, es decir la superficies que se enfrentan a los gases de combustion, de la primera y la segunda secciones 10, 20 estan forradas con un elemento de transporte de agua y/o vapor con forma de tubos de vapor 30. En la Figura 1, solo las partes de los tubos 30 en la parte inferior de la seccion de caldera se muestran con el fin de no oscurecer otras partes relevantes de la caldera. Sin embargo, los tubos 30 discurren desde la parte inferior de cada seccion de caldera 10, 20 hasta la parte superior de cada seccion 10, 20, de manera que esencialmente todo el interior de la caldera esta cubierto por tubos. El agua entra en los tubos de vapor en la entrada de agua 21 en la primera seccion de caldera 10 y es despues bombeada a traves de la caldera por una bomba de circulacion, no mostrada. Como el agua es bombeada a traves de los tubos de vapor 30 desde la primera seccion de caldera 10, la segunda seccion de caldera 20 es calentada a vapor por los gases de fluido calientes de la caldera.
La caldera tambien comprende ademas elementos de transporte de agua y/o vapor en la forma de dos disposiciones de tubos supercalentadores para incrementar la temperatura del vapor que llega desde los tubos de vapor 30. En la Figura 1 una disposicion supercalentadora primaria 50 esta dispuesta en la segunda seccion 20 de la caldera, una disposicion supercalentadora secundaria 60 esta dispuesta en la primera seccion 10 de la caldera. Sin embargo, es obvio que cualquier numero de disposiciones supercalentadoras podrfa estar dispuesto en la caldera.
El vapor saturado es conducido desde los tubos de vapor 30 en la segunda seccion de caldera al supercalentador primario 50. El vapor es hecho circular a traves de la primera disposicion supercalentadora 50 y conducido a la segunda disposicion supercalentadora secundaria 60 en la primera seccion 10 de la caldera que comprende una salida de vapor 52 en donde el vapor supercalentado seco es extrafdo de la caldera.
Las disposiciones supercalentadoras 50 y 60 tfpicamente comprenden varias secciones de tubos con forma de U 61 que estan dispuestas lado con lado, de manera que se consigue un volumen de tubo grande. La Figura 2 muestra una vista detallada de una seccion 61 de una disposicion supercalentadora que comprende varios tubos con forma de U 61a, 61b, 61c.
De acuerdo con una primera realizacion de la invencion, las disposiciones supercalentadoras 50, 60 comprenden elementos de radiacion 70, que, al contrario que los tubos supercalentadores o los tubos de vapor de la caldera, no son enfriados por el vapor o el agua.
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Los elementos de radiacion estan dispuestos entre las secciones de tubos 61 con forma de U en el supercalentador, de manera que en la medida de lo posible la superficie de los elementos de radiacion este enfrentada a los tubos supercalentadores. En la Figura 1 los elementos de radiacion estan dispuestos paralelos a la direccion de flujo principal de los gases de escape. Los elementos de radiacion estan parcialmente obstruidos por las disposiciones supercalentadoras 60 y 50.
La Figura 3 muestra esquematicamente con detalle un elemento de radiacion en las tres secciones de las disposiciones supercalentadora 60.
Para fines ilustrativos, la figura 3 muestra tres secciones supercalentadoras 61 y un elemento de radiacion 70. Sin embargo, es obvio que la disposicion supercalentadora podrfa comprender cualquier numero de secciones de tubos 61 y tambien cualquier numero de elementos de radiacion 70. Por ejemplo, dos elementos de radiacion adicionales podrfan estar dispuestos en los espacios vacfos entre las secciones de tubo 61. Las secciones supercalentadoras 61 en la Figura 3 son identicas a la seccion supercalentadora 61 de la Figura 2, sin embargo, con el fin de no oscurecer el elemento de radiacion, solo el tubo con forma de U mas exterior se muestra en cada seccion.
El elemento de radiacion 70 es una lamina plana de acero resistente al calor. Una lamina de acero plana es ventajosa como elemento de radiacion dado que esta disponible a un coste relativamente bajo y cubre una gran superficie. La lamina de acero plana tiene dos grandes superficies laterales planas 71, 72 y una parte de borde circunferencial 73. Tfpicamente, la lamina de acero tiene un espesor de 3 - 50 mm. Como se puede ver en la Figura 3, el elemento de radiacion 70 esta dispuesto de manera que la normal N a sus superficies laterales planas es perpendicular a la direccion de flujo principal del gas de escape 12 y de tal manera que su parte de borde 73 esta enfrentada al flujo de gas.
Preferiblemente, el acero es un acero de FeCrAl de formacion de alumina que tiene elevada resistencia a la oxidacion y corrosion del gas de escape. Preferiblemente, el acero comprende en % en peso, 15 a 25 % de Cr, 2 a 7 % de Al, 1 - 4 % de Mo, 0,01 - 1,0 % de metales de tierras raras, y Fe de compensacion e impurezas inevitables. Una aleacion asf es la aleacion comercialmente disponible Kanthal APMT, comercializada por Sandvik AB. Esa aleacion, que esta reforzada por dispersion mediante metalurgia de polvo, presenta unas buenas propiedades ante la corrosion, buena resistencia mecanica y elevada resistencia a la deformacion por deslizamiento lento a elevadas temperaturas.
Otro grupo de aleaciones de formacion de alumina adecuadas son aleaciones de NiFeCrAl que contienen 15 -30 % de Cr y 2 - 7 % de Al, mas adiciones menores. El Ni es de compensacion pero podrfa ser tambien parcialmente sustituido por Fe.
El elemento de radiacion esta dispuesto de manera que al menos una de sus dos superficies laterales grandes se enfrenta a la seccion de tubo 61 del supercalentador. Esta ademas dimensionado de manera que el area de superficie total de la parte de los elementos de radiacion que se enfrenta a los tubos supercalentadores es igual a al menos el 3 por ciento de area de superficie exterior total de los tubos supercalentadores.
Se ha mostrado que el area de superficie total de los elementos de radiacion es el menos el 3 por ciento del area de superficie exterior de los tubos supercalentadores, una contribucion significativa por la radiacion es proporcionada al vapor en los tubos supercalentadores. Sin embargo, es ventajoso si el area de superficie de los elementos de radiacion es grande en comparacion con el area de superficie exterior total de los tubos supercalentadores, dado que la transferencia de calor por la radiacion a los tubos supercalentadores aumenta con ello. Preferiblemente, el area de superficie de la parte de los elementos de radiacion que se enfrenta al tubo supercalentador tiene un area de superficie que es al menos el 5 por ciento del area de superficie exterior total de los tubos supercalentadores, mas preferido el 7 por ciento, mas preferido al menos el 10 por ciento de la misma, mas preferido al menos el 15 por ciento de la misma, mas proferido al menos en 25 por ciento de la misma.
Las dimensiones maximas de los elementos de radiacion estan limitadas por las condiciones de flujo en la caldera asf como por las condiciones de funcionamiento y diseno de la caldera y son determinadas en cada caso separado.
En la realizacion descrita, cada uno de los elementos de radiacion tiene una forma rectangular con una altura de 6 metros y una anchura de 2 metros. El elemento de radiacion puede tambien estar montado a partir de varias partes mas pequenas.
Con el fin de no dificultar el flujo del gas de escape alrededor de los supercalentadores, una abertura podrfa estar dispuesta en el elemento de radiacion. La Figura 3 indica esquematicamente con lfneas discontinuas la posicion de una abertura rectangular 71 en el elemento de radiacion 70. El resto de la lamina de acero, es decir, el borde 71 alrededor de la abertura cubre los tubos supercalentadores. Ademas, el elemento de radiacion podrfa estar provisto de elementos de estimulacion de turbulencia (no mostrados) para estimular el flujo turbulento alrededor del supercalentador y del elemento de radiacion.
La intensidad por unidad de superficie de la radiacion de calor a partir de una fuente de calor con forma de punto o lfnea disminuye con la distancia. Para maximizar el intercambio de radiacion entre el elemento de radiacion y el supercalentador es por tanto importante, para un tamano geometrico dado del elemento de radiacion, que la
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Sin embargo, tambien es importante que la distancia entre el elemento de radiacion y el tubo supercalentador grande, sea lo suficientemente grande para permitir que los gases de escape fluyan sin dificultad sobre el tubo supercalentador. Preferiblemente, la distancia deberfa ser lo suficientemente grande para permitir un flujo turbulento de los gases de escape entre el tubo supercalentador y el elemento de radiacion.
Los elementos de radiacion y los tubos supercalentadores pueden tener varias formas y dimensiones y por tanto la distancia exacta entre los tubos supercalentadores y los elementos de radiacion se debe determinar para cada aplicacion en cuestion. En la realizacion preferida mostrada esquematicamente en la Figura 3, la distancia entre los elementos de radiacion y el tubo supercalentador es de 20 a 60 cm.
Los elementos de radiacion 70 estan preferiblemente unidos al techo de la caldera. De acuerdo con una alternative, una o varias barras de acero 90 estan unidas en el techo de la caldera sobre los tubos supercalentadores. Los elementos de radiacion 70 comprenden elementos de sujecion 80, por ejemplo pasadores, o ganchos o anillos que estan unidos, por ejemplo mediante soldadura o remachado al borde superior de la lamina. El elemento de radiacion podrfa comprender cualquier numero de elementos de sujecion, por ejemplo dos o tres o cinco. Los elementos de sujecion estan unidos a la barra de acero 90 de manera que los elementos de radiacion cuelgan hacia abajo entre los tubos supercalentadores. Esto se puede conseguir de muchas formas diferentes, los elementos de sujecion pueden por ejemplo estar soldados a la barra de manera que el elemento de radiacion cuelga de manera fija. Tambien es posible unir el borde superior del elemento de radiacion directamente al techo de la caldera. Tambien es posible unir los elementos de radiacion a otras partes de la caldera, por ejemplo a las paredes. Sin embargo, para evitar el abombamiento y el alabeo, se prefiere que el elemento de radiacion este unido a superficies no enfriadas, es decir superficies que no son enfriadas con agua o vapor, por ejemplo a una parte del techo o a la barra 90.
La expansion termica en combinacion con los gradientes de temperatura durante el funcionamiento de la caldera puede introducir esfuerzos mecanicos en los elementos de radiacion y producir deformacion, tales como el doblado o el abombamiento. Para evitar o reducir los esfuerzos mecanicos en los elementos de radiacion, por tanto se prefiere disponer el elemento de radiacion de manera que al menos uno de los mismos se pueda expandir libremente, por ejemplo colgando los elementos de radiacion del techo de la caldera como se ha descrito anteriormente.
Para conseguir esto, el elemento de radiacion comprende elementos de sujecion con forma de anillos y ganchos y esta colgado de la barra 90. Esto permite que los elementos de radiacion se expandan en todas las direcciones y se reduce aun mas la cantidad de esfuerzo mecanico.
Cuando el elemento de radiacion comprende elementos de sujecion con forma de anillos o ganchos, tambien es posible colgar el elemento de radiacion directamente de los elementos de transporte de agua y/o vapor de la caldera, por ejemplo en un tubo supercalentador.
Tambien es posible disponer el elemento de radiacion de manera que se mueva desde el exterior de la caldera acercandose o alejandose del tubo supercalentador, o de manera que el angulo entre el elemento de radiacion y el tubo supercalentador se pueda cambiar desde el exterior de la caldera. Por consiguiente, un elemento de desplazamiento de elemento de radiacion puede estar dispuesto, el cual esta en acoplamiento con el elemento de radiacion y se extiende al exterior de la caldera, de manera que puede ser accionado desde el exterior de la caldera con el fin de desplazar el elemento de radiacion 70. Esto se puede conseguir uniendo la barra de acero 90, sobre la cual el elemento de radiacion 70 esta unido, a una llave de pivotamiento en el techo de la caldera o disponiendo la barra de acero deslizable en una ranura del techo. La barra de acero 90 puede ser maniobrada desde el exterior por una palanca.
La funcion de la disposicion supercalentadora deberfa haber sido aclarada en base a lo anterior. De este modo, en funcionamiento, los gases de escape 12 procedentes de los quemadores 11 calientan los elementos de radiacion 70 que en equilibrio alcanzan una temperatura dada por la temperatura del gas de escape y la perdida de calor de radiacion. El efecto neto es que el calor de radicacion es absorbido por los tubos supercalentadores, que estan mas frfos que los elementos de radicacion, y conducidos mas lejos al vapor que fluye en los tubos.
Tambien es posible disponer elementos de radiacion adyacentes a los elementos de transporte de agua y/o vapor en la caldera de vapor.
De acuerdo con una segunda realizacion (no mostrada), los elementos de radiacion estan dispuestos adyacentes a los tubos de conduccion de vapor o agua 30 que forman las paredes de la caldera. Tambien en este caso, el area de superficie de la parte de los elementos de radiacion que se enfrenta a los tubos de vapor deberfa ser al menos el 3 por ciento del area total de los tubos de vapor en las paredes de las calderas con el fin de conseguir una transferencia significativa de calor al vapor o al agua de los tubos. Sin embargo, dependiendo del diseno y dimension de la caldera, una transferencia de calor significativa se podrfa conseguir cuando el area de superficie de los elementos de radiacion sea al menos el 3 por ciento del area de superficie total de los tubos 30 en una parte de las paredes de la caldera. Por ejemplo, al menos el 3 por ciento del area de superficie total de los tubos en una de las secciones de caldera 10, 20.
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Preferiblemente, el area de superficie total de los elementos de radiacion deberfa ser al menos el 5 por ciento del area de superficie exterior total de los tubos de vapor, mas preferido en 7 por ciento, mas preferido al menos el 10 por ciento de la misma, mas preferido al menos el 15 por ciento de la misma, mas preferido al menos el 25 por ciento de la misma.
Tambien es posible que al menos una parte de la pared de caldera comprenda un elemento de transporte de vapor y/o agua en forma de forro de doble pared (no mostrado en las figuras). Esto es tfpicamente un espacio cerrado rectangular alargado que es fabricado a partir de laminas de acero que son soldadas juntas. El agua es introducida en un extremo del forro de pared doble y en el otro extremo el agua es distribuida sobre un distribuidor a los tubos de vapor que forran la pared de la caldera.
De acuerdo con una tercera realizacion (no mostrada en las figuras), los elementos de radiacion estan dispuestos adyacentes a dicho forro de pared doble. Tambien en el caso de un forro de doble pared, el area de superficie de la parte del elemento de radiacion que se enfrenta al forro de doble pared deberfa ser al menos el 3 por ciento del area total del forro de doble pared para conseguir una transferencia de calor significativa. Preferiblemente, el area de superficie total de los elementos de radiacion deberfa ser al menos el 5 por ciento del area de superficie exterior total del forro de doble pared, mas preferido al menos el 10 por ciento de la misma, mas preferido al menos el 15 por ciento de la misma, mas preferido al menos el 25 por ciento de la misma.
Por supuesto, es posible disponer elementos de radiacion tanto en las proximidades de los tubos de vapor en la pared de la caldera como en las proximidades de los supercalentadores y el forro de doble pared. Tambien es posible disponer solo elementos de radiacion en las proximidades de algunos de estos elementos de transporte de agua y/o vapor. Una aplicacion selectiva de los elementos de radiacion proporciona la posibilidad de controlar la cantidad de flujo de calor en las diferentes partes de la caldera. Por tanto, es posible compensar una distribucion de calor variable que puede ser producida por combustibles de composicion o contenido de cenizas variables.
Los elementos de radiacion podrfan estar separados de cualquier forma sobre los elementos de transporte de agua y/o vapor. Por ejemplo, podrfan estar dispuestos varios elementos de radiacion unos cerca de los otros en una parte de los tubos de vapor en la pared de la caldera, mientras que otros elementos podrfan estar dispuestos separados mas lejos en otras partes de la pared de caldera. Como se ha mencionado, es por tanto posible controlar la cantidad y la ubicacion de los depositos que se condensan en la caldera.
De acuerdo con una cuarta realizacion, vease la Figura 4, el elemento de radiacion es un elemento con forma de barra, con forma de una barra alargada de seccion transversal circular, tal como una barra redonda. Sin embargo, el elemento de radiacion podrfa tener tambien una seccion transversal rectangular. El elemento de radiacion tambien podrfa ser hueco, por ejemplo un tubo de pared gruesa. El elemento de radiacion podrfa tener cualquier diametro adecuado, por ejemplo 2 - 20 mm y ser de cualquier longitud, dependiendo del tamano del elemento de transporte de vapor, por ejemplo 6 metros.
Una ventaja con los elementos de radiacion de seccion transversal redonda es que una cantidad igual de calor es emitida 360 ° alrededor del elemento de radicacion. Es por tanto posible calentar varios elementos de transporte de vapor con relativamente pocos elementos de radiacion. Los elementos de radiacion redondos compactos ocupan poco espacio por lo tanto tienen poco impacto en el flujo de gas.
El elemento de radiacion con forma de barra esta dispuesto en el flujo de los gases de escape de manera que el gas de escape se encuentra en la superficie de extremo del elemento de radiacion. El elemento de radiacion esta dispuesto de manera que su eje longitudinal L es paralelo al flujo de gas y su normal N es perpendicular al flujo de gas
Ejemplos
El efecto de calentamiento del elemento de radiacion de la invencion en una caldera de vapor, en lo que sigue sera mostrado mediante un ejemplo calculado. En el ejemplo, los calculos de las temperaturas y la transferencia de calor se han hecho en base a los datos empfricos a partir de disenos de caldera convencionales. El coeficiente de absorcion y emision de gas de escape se suponen iguales y todas las superficies se supone que tienen un coeficiente de emision y absorcion de 0,8 y que ademas tienen las mismas propiedades de transferencia de calor convectiva. Para el calculo, se han considerado la radiacion primaria, la primera y segunda reflexiones y la absorcion en el volumen de gas.
El calculo muestra que el calor que es absorbido en una disposicion supercalentadora en una caldera compacta que quema petroleo. Un calculo esta hecho para una disposicion sobrecalentadora de la invencion con un elemento de radiacion y un calculo esta hecho para una disposicion sobrecalentadora convencional sin elemento de radiacion.
La Figura 6 muestra una disposicion de tubo supercalentador convencional en una vista lateral. El flujo de gas es trasversal a los tubos en la direccion vertical. La disposicion supercalentadora consta de varios tubos supercalentadores 60. La distancia entre los tubos es aproximadamente 80 mm en este ejemplo. La Figura 7 muestra una disposicion supercalentadora de la invencion en la que elementos de radiacion planos 70 estan dispuestos entre los tubos supercalentadores 60. Notese que los elementos de radiacion estan dispuestos a una
distancia de los tubos supercalentadores.
Los datos de entrada y los resultados para el calculo se muestran a continuacion en la Tabla 1.
Los resultados muestran que el calor total absorbido por la disposicion supercalentadora de la invencion, es incrementado en un 19% en comparacion con la disposicion supercalentadora convencional, es decir de 57 a 68 5 kW/m2.
- Disposicion supercalentadora Convencional Disposicion supercalentadora de la invencion con elemento de radiacion
- Superficie de radiacion
- No Si
- Velocidad de gas
- Wg T34 T34 m/s
- Temperatura de gas
- tg 1000 1000 °C
- Coeficiente de emision de gas
- £g 0,07 0,07 -
- Temperatura de superficie enfriada
- tk 480 480 °C
- Coeficiente de emision de superficie enfriada
- £k 0,8 0,8
- Coeficiente de emision de superficie de radiacion
- £s 0,8
- Temperatura de superficie de Radiacion
- ts 760 °C
- Calor absorbido por la superficie enfriada por superficie proyectada
- Conveccion
- qk 49 49 kW/m2
- Radiacion
- qs 8 19 kW/m2
- Total
- q 57 68 kW/m2
Tabla 1: Calculo que muestra el efecto de un elemento de radiacion en combinacion con tubos supercalentadores.
10 La Tabla 2 muestra mas resultados de simulacion de la presente invencion. En la Tabla 2 la temperature del transporte de agua y/o vapor y la temperatura de los elementos de radiacion de lamina plana han sido calculadas para varias temperaturas de gas de escape y varios componentes de caldera.
- Temperatura de superficie enfriada °C Temperatura de elemento de radiacion °C Temperatura de gas de escape °C
- Supercalentador terciario de caldera
- 555 670 790
- Hueco vacfo
- 450 675 800
- Supercalentador de panel
- 490 710 900
- Temperatura de superficie enfriada °C Temperatura de elemento de radiacion °C Temperatura de gas de escape °C
- Supercalentador de panel
- 490 745 1000
- Superficie de caldera
- 400 710 1000
Tabla 2. Relacion entre la temperatura de la superficie de transporte de agua y/o vapor, la temperatura del elemento de radiacion, y la temperatura del gas.
Aunque se ha descrito con detalle realizaciones particulares, se ha hecho solo con fines ilustrativos, y no estan 5 destinadas a ser limitativas. En particular se contempla que se pueden realizar diversas sustituciones, alteraciones y modificaciones dentro del campo de las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, el elemento de radiacion puede tener cualquier tipo de forma geometrica, tal como la forma de un ala de avion o forma de carrete. La caldera tambien podrfa ser de un tipo que solo comprendiera elementos de transporte de vapor y/o agua con forma de tubos de vapor/agua en la pared de la caldera.
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Claims (14)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACI ONES1. Una caldera de vapor (1) que comprende al menos un elemento de transporte de agua y/o vapor (30, 60) que es calentado por los gases de escape calientes en la caldera, en donde la caldera de vapor (1) comprende al menos un elemento de radiacion (70) en la misma; dicho elemento de radiacion (70) es un elemento no enfriado; dicho elemento de radiacion (70) esta dispuesto en el flujo de los gases de escape calientes (12), de manera que es convectivamente calentado por los gases de escape; dicho elemento de radiacion (70) esta situado a una distancia predetermina de dicho al menos un elemento de transporte de agua y/o vapor (30, 60), en donde dicha distancia predeterminada esta adoptada de manera que el flujo de los gases de escape calientes entre el elemento de radiacion y el elemento de transporte de agua y/o vapor se produzca sin dificultad, y de manera que el elemento de transporte de agua y/o vapor sea calentado por la radiacion procedente del elemento de radiacion, caracterizada por que el elemento de radiacion (70) esta formado por una aleacion con base de Fe o Ni y contiene Al y que, cuando es sometida a calor en una atmosfera que contiene oxfgeno, forma una capa de alumina protectora sobre la superficie exterior de la misma.
- 2. La caldera de vapor de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que dicho elemento de radiacion (70) esta dispuesto de manera que el flujo de los gases de escape calientes (12) puede pasar dicho elemento de radiacion (70) esencialmente sin cambiar la direccion del flujo.
- 3. La caldera de vapor de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en la que el elemento de radiacion esta dispuesto en el flujo de los gases de escape de manera que todo el elemento de radiacion esta expuesto al flujo de los gases de escape.
- 4. La caldera de vapor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, en la que el elemento de transporte de agua y/o vapor (30, 60) es al menos un tubo supercalentador (60) que transporta vapor.
- 5. La caldera de vapor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 4, en la que el area de superficie del elemento de radiacion (70) es al menos el 3 por ciento, preferiblemente al menos el 10 por ciento, del area de dicho al menos un elemento de transporte de agua y/o vapor (30, 60) que esta directamente expuesta a los gases de escape.
- 6. La caldera de vapor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5, en la que el elemento de radiacion se extiende esencialmente paralelo a la direccion de flujo de los gases de escape.
- 7. La caldera de vapor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 6, en la que dicho elemento de radiacion (70) es una lamina (70) que comprende dos superficies laterales (71, 72) y un borde circunferencial (73), en donde el elemento de radiacion esta dispuesto de manera que una normal a una de sus superficies laterales (71, 72) es perpendicular a la direccion de flujo de los gases de escape calientes (12) y de manera que una parte de borde de la lamina (70) esta enfrentada al flujo de los gases de escape calientes.
- 8. La caldera de vapor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 7, en la que dicho elemento de radiacion (70) es una lamina ondulada.
- 9. La caldera de vapor de acuerdo con las reivindicaciones 1 - 6, en la que el elemento de radiacion es un elemento de barra alargado, en donde el elemento de radiacion esta dispuesto de manera que su eje radial R es perpendicular a la direccion de flujo de los gases de escape.
- 10. La caldera de vapor de acuerdo la reivindicacion 9, en la que el elemento de radiacion tiene una seccion transversal circular o una seccion transversal rectangular.
- 11. La caldera de vapor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 10, en la que el elemento de radiacion esta unido de manera flexible a una superficie no enfriada de la caldera (1).
- 12. La caldera de vapor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 11, en la que el elemento de radiacion (70) esta unido de manera flexible a la caldera, de manera que al menos un extremo del elemento de radiacion esta libre para expandirse o contraerse.
- 13. La caldera de vapor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 12, en la que el elemento de radiacion (70) esta dispuesto de manera que cuelga de forma flexible del elemento de transporte de agua y/o vapor.
- 14. La caldera de vapor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 - 13, en la que el elemento de radiacion comprende ganchos o anillos para colgar el elemento de radiacion sobre el elemento de transporte de agua y/o vapor.
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