AT401418B - Verfahren und vorrichtung zur steuerung der funktion eines wirbelschichtreaktors mit zirkulierender wirbelschicht - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur steuerung der funktion eines wirbelschichtreaktors mit zirkulierender wirbelschicht Download PDF

Info

Publication number
AT401418B
AT401418B AT0154285A AT154285A AT401418B AT 401418 B AT401418 B AT 401418B AT 0154285 A AT0154285 A AT 0154285A AT 154285 A AT154285 A AT 154285A AT 401418 B AT401418 B AT 401418B
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
reactor
return channels
fluidized bed
amount
solid
Prior art date
Application number
AT0154285A
Other languages
English (en)
Other versions
ATA154285A (de
Inventor
Juha Sarkki
Folke Engstroem
Original Assignee
Ahlstroem Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FI842098A external-priority patent/FI842098A/fi
Priority claimed from FI851296A external-priority patent/FI85416C/fi
Application filed by Ahlstroem Oy filed Critical Ahlstroem Oy
Publication of ATA154285A publication Critical patent/ATA154285A/de
Application granted granted Critical
Publication of AT401418B publication Critical patent/AT401418B/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18—Details; Accessories
    • F23C10/28—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1809—Controlling processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/38—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it
    • B01J8/384—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only
    • B01J8/388—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only externally, i.e. the particles leaving the vessel and subsequently re-entering it
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F22B31/0084—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed with recirculation of separated solids or with cooling of the bed particles outside the combustion bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F23C10/08—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00026—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2208/00035—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2208/00044—Temperature measurement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2206/00—Fluidised bed combustion
    • F23C2206/10—Circulating fluidised bed
    • F23C2206/101—Entrained or fast fluidised bed

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

AT 401 418 B
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Funktion eines Wirbelschichtreaktors, wobei von den im oberen Teil des Reaktors austretenden Gasen Feststoff abgeschieden wird, der mengenmäßig gesteuert zur Steuerung der Funktion des Wirbelschichtreaktors in den unteren Teil des Reaktors zurückgeführt wird und im Zuge dieser Rückführung eine Abkühlung erfährt. Die Erfindung betrifft auch einen Wirbelschichtreaktor zur Durchführung des erfindungsmässigen Verfahrens.
Die Temperaturregelung in der Brennkammer ist hinsichtlich einer optimalen Verbrennung besonders dann erforderlich, wenn in ein und derselben Brennkammer mehrere verschiedene Brennstoffe mit unterschiedlichen Heizwerten verfeuert werden. Um eine optimale Schwefelabsorption zu erreichen, sollte die Temperatur im Bereich von 800 - 950 “C gehalten werden. Die Einstellung der Verbrennungstemperatur ist bei den bekannten Verfahren problematisch, wenn der Heizwert des Brennstoffes oder die Kesselbelastung stark variiert.
Es sind Verfahren bekannt, bei denen die Temperaturregelung: - durch Veränderung des Luftüberschusses - durch Rückführung der Rauchgase in den Reaktor - durch Veränderung der Suspensionsdicke in der Brennkammer - durch Unterteilung des Wirbelbettes in getrennte Funktionseinheiten - durch Rückkühlung des Wirbelbettmaterials mittels eines ge trennten Wärmeaustauschers, erfolgt.
Bei der Reduzierung der Verbrennungstemperatur durch Erhöhung des Luftüberschusses wird der. Wirkungsgrad des Reaktors herabgesetzt, weil dabei die Rauchgasverluste zunehmen und der Leistungsbedarf der Luftgebläse gesteigert wird.
Erfolgt die Regelung der Verbrennungstemperatur eines Wirbelschichtreaktors über die Rückführung von Rauchgasen in den Reaktor, wie z.B. in der GB-2 030 689 A dargestellt, wächst infolge des erhöhten Gasdurchsatzes der gesamte Leistungsbedarf des Kessels, was wiederum einen Anstieg der Investitionsund Betriebskosten zur Folge hat.
Eine Veränderung der Suspensionsdichte wirkt sich auf die Wärmeübertragung auf die im Kessel befindlichen Kühlflächen und damit auf die Temperatur der Brennkammer aus. Die Suspensionsdichte läßt sich, wie in der US-4 165 717 A dargestellt, durch eine Veränderung des Verhältnisses Sekundär-/Primärluft und deren Mengen einstellen. Der Einstellbereich ist jedoch begrenzt, weil durch eine Veränderung des Sekundär- Primärluft-Verhältnisses auch andere Prozessparameter als die Temperatur beeinflußt werden.
Die Regelung der Verbrennungstemperatur durch Rückkühlung des Wirbelbettmaterials in einem externen Wärmeaustauscher, wie es die US-4 111 158 A vorsieht, ist ein komplizierter und schwer zu überwachender Prozess. Dieses Temperaturregelverfahren ist mit zusätzlichen Investitions- und Betriebskosten verbunden, weil dabei ein getrenntes mit Kühlflächen ausgestattetes Wirbelbett parallel zum Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht benötigt wird.
Aus der US-4 240 377 A ist ein Temperaturregelverfahren für Wirbelschichtreaktoren bekannt, bei dem ein Teil des auf dem Rost befindlichen Bettmaterials zur Aufwärtsströmung durch einen Wärmeaustauscher veranlaßt wird, von wo er abgekühlt in das Wirbelbett zurückgeleitet wird. Auch dieses Verfahren bedeutet zusätzliche Investitions- und Betriebskosten.
Die Einstellung der Verbrennungstemperatur durch Inaktivierung eines Teils des Wirbelbettes hat sich in der Praxis als schwierig erwiesen, weil sie, wie in der US-3 970 011 A dargestellt, u.a. Erosion der Wärmeaustauschflächen des Wirbelbettes sowie Sintern des Bettmaterials hervorruft.
Eine Technik eingangs erwähnter Art geht aus der WO 83/03294 hervor. Es ist in dieser Veröffentlichung ein Reaktor beschrieben, bei dem die Abgase nacheinander drei Teilchenabscheidevorrichtungen passieren. Die dabei aus dem Abgas abgeschiedenen Teilchen werden in den Reaktor rückgeführt, wobei ein Teil dieser Rückführung gesteuert wird. Es kommt, im Zuge des Abscheidens und Rückführens auch zu einer Abkühlung. Die von einem im Abgasweg an erster Stelle liegenden Teilchenabscheider, welcher gekühlte Wände aufweist, abgeschiedenen Teilchen gelangen in einen Speicher, und werden von dort durch Standrohre mengengesteuert in den Reaktor rückgeführt. Nach diesem Teilchenabscheider passieren die Abgase eine Absetzkammer und einen Zyklon, wobei die in diesen Anlageteilen abgeschiedenen Teilchen ungesteuert über weitere Standrohre rückgeführt werden. Alle der Rückführung der Teilchen dienenden Standrohre sind ungekühlt und isoliert. Die durch die hinsichtlich des Durchflusses steuerbaren Standrohre werden alle vom gleichen Teilchenvorrat im Speicher gespeist, und es ergibt sich demgemäß keine gesteuerte Rückführung von Teilchen, welche in verschiedenem Ausmaß gekühlt sind.
Durch die vorliegende Erfindung soll die Regelung der Verbrennungstemperatur eines Wirbelschichtreaktors ermöglicht werden, und zwar so, daß sie unabhängig von Veränderungen der Reaktorbelastung oder des Heizwertes von Brennstoff auf dem gewünschten Niveau bleibt. 2
AT 401 418 B
Das erfindungsgemäße Verfahren eingangs erwähnter Art ist dadurch gekennzeichnet, daß zur gesteuerten Kühlung des in den Reaktor rückzuführenden Feststoffes dieser Feststoff durch mehrere benachbarte, aus gekühlten Rohrwandungen gebildete Rücklaufkanäle geleitet wird und in diesen Rücklaufkanälen beim Passieren derselben von den gekühlten Rohrwandungen abgekühlt wird, und hiebei die Kühlwirkung in den verschiedenen gekühlten Rücklaufkanälen durch Einzelregelung der durch die verschiedenen Rücklaufkanäle fließenden Feststoffmengen eingestellt wird.
Wenn ein Teil der gekühlten Rücklaufkanäle abgesperrt wird, wird der Feststoff in den Reaktor in einem heißeren Zustand zurückgeführt, wodurch die Brennkammertemperatur erhöht wird, falls die übrigen Prozessparameter unverändert bleiben.
Durch Öffnen von zusätzlichen gekühlten Rücklaufkanälen wird der Feststoff in einem kälteren Zustand in die Brennkammer zurückgeleitet, deren Temperatur herabgesetzt wird.
Die Kühlwirkung wird also durch Einzelregelung der durch die verschiedenen Rücklaufkanäle fließenden Feststoffmengen eingestellt. Solcherart kann auf einfache Weise eine rasch und exakt arbeitende Regelung der Verbrennungstemperatur erzielt werden.
Die Erfindung weist u.a. folgende Vorteile auf: - die Ausnutzung der Erfindung hat weder zusätzlichen Raumbedarf noch zusätzliche Investitions- oder Betriebskosten zur Folge - die Konstruktion ist einfach und betriebssicher - die Steuerung der Funktion erfolgt einfach - der Regelbereich wird erweitert - die Regelmöglichkeit erlaubt eine Anpassung an verschiedenste Betriebsfälle.
Im folgenden wird die Erfindung eingehend erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigt
Fig. 1 schematisch eine Ausführung der Erfindung im Vertikalschnitt,
Fig.2 einen Schnitt der Fig.1 nach der Linie A-A,
Fig.3 eine zweite Ausführungsform,
Fig.4 einen Schnitt der Fig.3 nach der Linie B-B,
Fig.5 eine dritte Ausführungsform und
Fig.6 einen Schnitt der Fig.5 nach der Linie C-C.
Der in Fig.l und 2 dargestellte, bei einem Dampfkessel vorgesehene Wirbelschichtreaktor besteht aus einer Brennkammer 5, die durch vier, von auf eine ansich bekannte Weise verschweißten Rohren gebildete Wände 1-4 begrenzt wird. Die Rohre bilden Wärmeübertragungsflächen des Reaktors und sind an den Reaktorkreislauf auf eine, nicht näher beschriebene Weise angeschlossen.
Im unteren Teil der Brennkammer befindet sich ein Brennstoffzulauf 6. Er enthält ebenfalls einen Eintrittskanal 7 für das Primärgas und einen Eintrittskanal 8 für das Sekundärgas.
Ein horizontaler Zyklonabscheider 9 ist oberhalb der Brennkammer ausgebildet. Der Zyklonabscheider setzt sich aus der Vorder- und Hinterwand 1 bzw. 3 der Brennkammer sowie einer zur hinteren Brennkammerwand 3 parallelen Rohrwand 10 zusammen. Die vordere Wand 1 der Brennkammer und die Wand 10 sind gegeneinander gebogen und miteinander derart verbunden, daß sie den zylindrischen Oberteil 11 des Abscheiders bilden. Die hintere Wand 3 der Brennkammer ist zuerst gegen die Vorderwand gebogen, so daß sie die Decke 12 der Brennkammer bildet, wonach sie parallel zum zylindrischen Teil der Vorderwand verläuft und mit dieser die Innen- und Aussenwand 14 bzw. 15 des Gaseintrittskanals bildet.
Die Hinerwand 3 der Brennkammer und die zu ihr parallele Wand 10 bilden zwei einander gegenüberliegende, als Wärmeaustauschflächen wirkende Wände der den Abscheider mit dem Brennkammer-Unterteil verbindenden Rücklaufkanäle 16.
Die Rücklaufkanäle sind durch Trennwände 17 in parallel arbeitende Einheiten geteilt. An den Strinwän-den 18 des Abscheiders sind Gasaustrittsöffnungen 19 angeordnet.
Die die Brennkammer verlassenden, Feststoff enthaltenden Rauchgase werden in die Wirbelkammer 20 des Abscheiders durch einen, tangential in sie einmündenden Gaseintrittskanal 13 geleitet.
Der am Aussenumfang der Wirbelkammer 20 angeneicherte Feststoff tritt vom Gasstrom gefördert aus der Wirbelkammer über einen zwischen den Wänden 3 und 10 gebildeten Schacht 21 aus und wird übel die Rücklaufkanäle 16 wieder der Brennkammer 5 zugeführt. Die gereinigten Gase strömen durch die Öffnungen 19 in den Stirnwänden der Wirbelkammer ab.
Das untere Ende des jeweiligen Rücklaufkanals ist als U-formige Schwebekammer 22 ausgebildet, der Luft durch ein Rohr 23 zugeführt werden kann. Wird in die Schwebekammer 22 keine Luft eingegeben, wirkt sie als Sperre, wobei der betreffende Rücklaufkanal gefüllt wird und der in den Reaktor zurückzuleitende Feststoff die übrigen Rücklaufkanäle durchläuft. Der den Rücklaufkanal durchfliessende Feststoffstrom kann auch geregelt werden, indem die Menge der in die Kammer 22 eingeführten Luft mit einem Ventil 24 3
AT 401 418 B eingestellt wird. Dadurch kann erreicht werden, dass durch die Rücklaufkanäle unterschiedlich grosse Feststoffmengen fliessen. Wenn ein Teil der Rücklaufkanäle abgesperrt gehalten wird, wird darin ein Teil des im Reaktor umlaufenden Feststoffes gespeichert. Der im Rücklaufkanal gespeicherte Feststoff kann kontrolliert durch Verstellung der Luftzufuhr zurückgeleitet werden. Auf diese Weise kann auf die Suspensionsdichte des Feststoffes in der Brennkammer und damit auf den Wärmeübergang auf die Wärmeaustauschflächen der Brennkammer eingewirkt werden.
Weil der Feststoff durch sein Eigengewicht und vom Gasstrom mitgeführt im Rücklaufkanal abwärts fliesst, werden in der Schwebekammer nur geringe Luftmengen zur Offenhaltung des Rücklaufkanals benötigt.
Bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ist am oberen Ende jedes Rücklaufkanals 116 des Abscheiders 109 eine Pegelklappe 122 angeordnet, mit der sich die den Rücklaufkanal durchfliessende Feststoffmenge einstellen bzw. völlig absperren lässt. Vom unteren Ende des Rücklaufkanals strömt der Feststoff frei in den Reaktor. Im übrigen entspricht der Aufbau des Reaktors den Fig. 1 und 2.
Der in Fig. 5 und 6 dargestellte Wirbelschichtreaktor besteht aus einer Brennkammer 201, deren Oberteil 202 mit einem Zyklonabscheider 203 verbunden ist, der ein Gasaustrittsrohr 204 aufweist. Zwischen Abscheider und Reaktor sind zwei parallelgeschaltete Rücklaufkanäle 205 und 206 angeordnet, die am oberen Ende mit dem trichterförmigen Unterteil 207 des Abscheiders und am unteren Ende mit einem an den Unterteil 208 der Brennkammer angeschlossenen Kanal 209 verbunden sind. Zwischen dem Unterteil des Abscheiders und den oberen Enden der Rücklaufkanäle ist eine Regelklappe 210 angeordnet.
Der Rücklsufkanal 205 ist ausgemauert und der Rücklaufkanal 206 inwendig mit Wärmeaustauschflächen 215 bestückt, die auf eine an sich bekannte Weise mit den Wärmeaustauschflächen 216 der Reaktorkammer verbunden sind. Der von den Reaktorabgasen getrennte Feststoff wird vom Abscheider in den Rücklaufkanal 205 oder 206 oder in beide, je nach Stellung der Regelklappe 210, geleitet. Das Verhältnis der Durchsätze der Kanäle 205 und 206 kann durch Verstellung der Regelklappe eingestellt werden. Der den Rücklaufkanal 206 durchlaufende Teil des Feststoffes wird durch indirekten Wärmeaustauschkontakt mit dem, die Wärmeübertragungselemente der Rücklaufkammer durchfliessenden Medium (Wasser) abgekühlt. Die Temperatur des Verbrennungsprozesses wird durch den in den Reaktor zurückgeführten, abgekühlten Feststoff herabgesetzt.
Beispiel 1
In einem bei einem Dampfkessel vorgesehenen Wirbelschichtreaktor gemäß Fig.1 und 2 wurden Kohlen mit einem effektiven Heizwert von 28 MJ/kg, bei einer Nenn-Dampfleistung von 65 MW des Kessels und einer Temperatur von 880 "C verfeuert. Über die 185 m2 Heizfläche der Brennkammer und 120 m2 Heizfläche der sechs parallelen Rücklaufkanäle wurden 40 MW Wärme wiedergewonnen.
Bei 20 MW Dampfleistung, d.h. einer Belastung von ca. 30%, wurde die gleiche Temperatur wie bei der Nennleistung durch Absperrung von drei Rücklaufkanälen erreicht.
Beispiel 2
Im selben Reaktor wurde Torf mit einem effektiven Heizwert von 8 MJ/kg bei einer Nenndampfleistung von 65 MW verfeuert. Um die Verbrennungstemperatur auf ca. 870 ’ C einzustellen, wurde die Kühlwirkung der Rücklaufkanäle durch Absperrung von vier Kanälen reduziert, wobei der Feststoff durch den zweiten und fünften Rücklaufkanal in den Reaktor geleitet wurde. Dabei wurden im Reaktor und an den Rücklaufkanälen 30 MW Wärme wiedergewonnen.
Beispiel 3
Bei einem den Fig.5 und 6 entsprechenden Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht wurden als Brennstoff Holzabfall und Kohle eingesetzt, die folgende Feuchtegehalte und Heizwerte aufwiesen:
Brennstoff Holzabfall Kohle - Feuchtegehalt % - kalorimetrischer Heizwert kJ/kg 50 10230 10 27150
Die Verbrennung erfolgte bei einer Temperatur von 880 °C und bei einem Luftüberschuss von ca. 23 % Als Wärmeaustauschflächen des Reaktors (ca. 100 m2) wirkten Membranwandungen. 4

Claims (3)

  1. AT 401 418 B Bei der Verbrennung von Holzabfall belief sich die von den Wärmeaustauschflächen des Reaktors übertragene Wärmemenge auf 12 MW. Der zirkulierende Staub wurde in einem ausgemauerten Zyklon abgeschieden und das getrennte Material bei einer Temperatur von ca. 880 °C über einen ausgemauerten Rücklaufkanal 205 zurück in den Reaktor geleitet. Die Gesamt-Nettoleistung des Reaktors - unter Berücksichtigung des dem Reaktor nachgeschalteten Konvektionsteils, der in der Zeichnung nicht abgebildet ist -betrug 29 MWt. Bei der Verteuerung von Kohlen im Reaktor, bei der gleichen Gesamt-Nettoleistung von 29 MW,, dem gleichen Luftüberschuss von ca. 23 % und der gleichen Gastemperatur von 880 °C nach dem Zyklon, belief sich die von den Wärmeaustauschflächen des Reaktors übertragene Wärmemenge dank der besseren Wärmeübertragung bei Kohlenverbrennung auf 13,5 MW. Das abgeschiedene Material wurde in den Reaktor durch den gekühlten Kanal 206 zurückgeführt, der mit ca. 30 m1 Wärmeaustauschfläche bestückt war, wobei ca. 4 MW,, d.h. rund 14 % der Gesamt-Nettoleistung von 29 MW, des Reaktors auf die Kühlflächen der Rücklaufkanäle abgegeben wurden. Trotz des besseren Heizwertes von Kohle konnte der Reaktor bei der Gesamt-Nettoleistung von 29 MW, mit dem betreffenden Verfahren auf dieselbe Verbrennungstemperatur und den gleichen Luftüberschuss eingestellt werden wie bei der Verfeinerung von Holzabfall. Mit dem bereits bekannten Verfahren lässt sich die Verbrennungstemperatur des Reaktors bei einem Luftüberschuss von ca. 80 % auf ca. 880 °C einstellen, wobei der Wirkungsgrad um ca. 3,3 % herabgesetzt wird. Hinzu kommt ein Anstieg der Leistungsaufnahme, der durch das Einblasen von Hochdruckluft in den Reaktor verursacht wird. Dies hat einen weiteren Abfall des Wirkungsgrades um ca. 0,7 % zur Folge, d.h. dass der Wirkungsgrad des Reaktors insgesamt um 4 % zurückgeht. Eine zweite Möglichkeit, die Verbrennungstemperatur auf 880 °C einzustellen, besteht in der Rückführung der Rauchgase in die Reaktorkammer. Durch die Rauchgasrückführung wird der Wirkungsgrad des Reaktors um ca. 0,6 % reduziert, weil der Leistungsbedarf durch das Rauchgaszirkulationsgebläse gesteigert wird. Ausserdem wird zusätzliches Gerät, wie z.B. ein Rauchgasgebläse, Rauchgaskanäle, Instrumentierung usw. benötigt. Dies führt zu einem Anstieg der Kapitalkosten. Beispiel 4 Es wurde ein Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht entsprechend dem obigen Beispiel benutzt, der so modifiziert war, dass die Rücklaufkanäle mit ca. 70 m1 Heizfläche ausgestattet waren. Bei der Verfeinerung von Kohlen entsprach die von diesen Kühlflächen übertragene Wärmemenge 9,4 MW. Als die von den Wärmeaustauschflächen des Reaktors übertragene Wärmemenge 15 MW und die dem Konvektionsteil nach dem Reaktor entnommene Leistung 16,6 MW entsprachen, stieg die Gesamt-Nettoleistung des Reaktors von 29 MW, auf 41 MW,, d.h. um 40 %. Somit besteht der grösste Vorteil der Erfindung in der angestiegenen Leistung bei Kohlenverbrennung. Die Erfindung ist nicht auf die als Beispiel angeführten Ausführungsformen beschränkt, sondern sie lässt sich abwandeln und anwenden im Rahmen des durch die Patentansprüche festgelegten Erfindungsgedanken. So können die Rücklaufkanäle z.B. unterschiedlich gross ausgeführt sein .oder die Vorrichtungen zur Regelung der Feststoffmenge können nur in einem Teil der Rücklaufkanäle angeordnet sein. Patentansprüche 1. Verfahren zur Steuerung der Funktion eines Wirbelschichtreaktors, wobei von den im oberen Teil des Reaktors austretenden Gasen Feststoff abgeschieden wird, der mengenmäßig gesteuert zur Steuerung der Funktion des Wirbelschichtreaktors in den unteren Teil des Reaktors zurückgeführt wird und im Zuge dieser Rückführung eine Abkühlung erfährt, dadurch gekennzeichnet, daß zur gesteuerten Kühlung des in den Reaktor rückzuführenden Feststoffes dieser Feststoff durch mehrere benachbarte, aus gekühlten Rohrwandungen gebildete Rücklaufkanäle geleitet wird und in diesen Rücklaufkanälen beim Passieren derselben von den gekühlten Rohrwandungen abgekühlt wird, und hiebei die Kühlwirkung in den verschiedenen gekühlten Rücklaufkanälen durch Einzelregelung der durch die verschiedenen Rücklaufkanäle fließenden Feststoffmengen eingestellt wird. 5 1 Wirbelschichtreaktor, bei dem der obere Teil der Reaktorkammer zur Abscheidung des aus dem Wirbelschichtreaktor mit den Gasen ausgetragenen Feststoffes mit einer Teilchenabscheidevorrichtung verbunden ist, in welcher die von den Gasen abgeschiedenen Teilchen gesammelt werden und von der aus Kanäle zur Rückführung des abgetrennten Feststoffes in den unteren Teil des Reaktors führen, wobei Vorrichtungen zur Regelung der rückgeführten Menge des Feststoffes vorgesehen sind, da- AT 401 418 B durch gekennzeichnet, daß der Reaktor mehrere parallel zueinander angeordnete vertikale Rücklaufkanäle (16, 116, 205, 206) aufweist, von denen mindestens ein Teil (16, 116, 206) mit als Wärmeaustauschflächen (3, 10, 215) wirkenden vertikalen Wandungen ausgestattet ist, und mit Vorrichtungen (22, 23, 24, 122, 210) zur Regelung der durch die verschiedenen Rücklaufkanäle fließenden Menge des Feststoffes ausgestattet ist.
  2. 3. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (122, 210) zur Regelung der Feststoffmenge am oberen Ende der Rücklaufkanäle (116, 205, 206) oder im Verlauf dieser Rücklaufkanäle angeordnete Regelklappen (122, 210) sind.
  3. 4. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (22, 23, 24) zur Regelung der Feststoffmenge am unteren Ende (16) der Rücklaufkanäle angeordnete U-förmige Schwebekammern (22) mit Luftzufuhrvorrichtungen (23, 24) sind. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 6
AT0154285A 1984-05-25 1985-05-22 Verfahren und vorrichtung zur steuerung der funktion eines wirbelschichtreaktors mit zirkulierender wirbelschicht AT401418B (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI842098A FI842098A (fi) 1984-05-25 1984-05-25 Cirkulerande virvelbaeddsreaktor samt foerfarande foer reglering av dess funktion.
FI851296A FI85416C (fi) 1985-04-01 1985-04-01 Foerfarande och anordning foer reglering av funktionen hos en virvelbaeddsreaktor med cirkulerande baedd.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ATA154285A ATA154285A (de) 1996-01-15
AT401418B true AT401418B (de) 1996-09-25

Family

ID=26157610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
AT0154285A AT401418B (de) 1984-05-25 1985-05-22 Verfahren und vorrichtung zur steuerung der funktion eines wirbelschichtreaktors mit zirkulierender wirbelschicht

Country Status (11)

Country Link
US (1) US4672918A (de)
KR (1) KR930010857B1 (de)
AT (1) AT401418B (de)
AU (1) AU558645B2 (de)
CA (1) CA1259859A (de)
DE (1) DE3517987A1 (de)
ES (1) ES8702800A1 (de)
FR (1) FR2564747B1 (de)
GB (1) GB2160119B (de)
IN (1) IN166331B (de)
SE (1) SE462933C (de)

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5171542A (en) * 1984-03-20 1992-12-15 A. Ahlstrom Corporation Circulating fluidized bed reactor
FI850372A0 (fi) * 1985-01-29 1985-01-29 Ahlstroem Oy Panna med cirkulerande baedd.
AU580495B2 (en) * 1985-01-29 1989-01-12 A. Ahlstrom Corporation Circulating fluidizied bed boiler
FI86105C (fi) * 1985-11-19 1992-07-10 Ahlstroem Oy Foerfarande och anordning foer reglering av en virvelbaeddsreaktors funktion.
KR910001833B1 (ko) * 1985-12-09 1991-03-26 에이.아할스트롬 코포레이숀 순환 유동상 반응기(circulating fluidized bed reactor) 및 배기 가스로부터의 고체 물질 분리 방법
DE3544425A1 (de) * 1985-12-16 1987-06-25 Steag Ag Verfahren zum verbrennen von festen brennstoffen in einer zirkulierenden wirbelschicht und vorrichtung zum durchfuehren dieses verfahrens
SE451501B (sv) * 1986-02-21 1987-10-12 Asea Stal Ab Kraftanleggning med centrifugalavskiljare for aterforing av material fran forbrenningsgaser till en fluidiserad bedd
US4640201A (en) * 1986-04-30 1987-02-03 Combustion Engineering, Inc. Fluidized bed combustor having integral solids separator
FI85184C (fi) * 1986-05-19 1992-03-10 Ahlstroem Oy Virvelbaeddsreaktor.
SE457661B (sv) * 1986-06-12 1989-01-16 Lars Axel Chambert Saett och reaktor foer foerbraenning i fluidiserad baedd
DE3621593C1 (en) * 1986-06-27 1988-01-21 Prof Dr Bohn Thomas J Fluidised-bed reactor, in particular for a fluidised-bed furnace
DE3640377A1 (de) * 1986-11-26 1988-06-09 Steinmueller Gmbh L & C Verfahren zur verbrennung von kohlenstoffhaltigen materialien in einem wirbelschichtreaktor und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
US4732113A (en) * 1987-03-09 1988-03-22 A. Ahlstrom Corporation Particle separator
US4733621A (en) * 1987-05-08 1988-03-29 A. Ahlstrom Corporation Apparatus and methods for operating a fluidized bed reactor
US4869207A (en) * 1987-07-13 1989-09-26 A. Ahlstrom Corporation Circulating fluidized bed reactor
FI873735A0 (fi) * 1987-08-28 1987-08-28 Ahlstroem Oy Foerfarande och anordning foer foergasning av fast kolhaltigt material.
US4896717A (en) * 1987-09-24 1990-01-30 Campbell Jr Walter R Fluidized bed reactor having an integrated recycle heat exchanger
US4940007A (en) * 1988-08-16 1990-07-10 A. Ahlstrom Corporation Fast fluidized bed reactor
DE3922765A1 (de) * 1989-07-11 1991-01-17 Babcock Werke Ag Feuerung, insbesondere wirbelschichtfeuerung
FI85417C (fi) * 1989-12-28 1992-04-10 Ahlstroem Oy Foerfarande och anordning foer reglering av temperaturen i en reaktor med fluidiserad baedd.
DE4005305A1 (de) * 1990-02-20 1991-08-22 Metallgesellschaft Ag Wirbelschichtreaktor
US5174799A (en) * 1990-04-06 1992-12-29 Foster Wheeler Energy Corporation Horizontal cyclone separator for a fluidized bed reactor
FI89535C (fi) * 1991-04-11 1997-07-22 Tampella Power Oy Foerbraenningsanlaeggning
US5218931A (en) * 1991-11-15 1993-06-15 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed steam reactor including two horizontal cyclone separators and an integral recycle heat exchanger
US5253741A (en) * 1991-11-15 1993-10-19 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed steam reactor including two horizontal cyclone separators and an integral recycle heat exchanger
FI91220C (fi) * 1992-05-21 1994-06-10 Ahlstroem Oy Menetelmä ja laite kaasulukon toteuttamiseksi palautusputkessa ja/tai kiertomateriaalin virtauksen säätämiseksi kiertoleijureaktorissa
US5239946A (en) * 1992-06-08 1993-08-31 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed reactor system and method having a heat exchanger
US5840258A (en) * 1992-11-10 1998-11-24 Foster Wheeler Energia Oy Method and apparatus for transporting solid particles from one chamber to another chamber
US5341766A (en) * 1992-11-10 1994-08-30 A. Ahlstrom Corporation Method and apparatus for operating a circulating fluidized bed system
US5325823A (en) * 1992-12-24 1994-07-05 Foster Wheeler Energy Corporation Large scale fluidized bed reactor
DE4308103A1 (de) * 1993-03-15 1994-09-22 Buehler Ag Wirbelbett
US5343830A (en) * 1993-03-25 1994-09-06 The Babcock & Wilcox Company Circulating fluidized bed reactor with internal primary particle separation and return
US5363812A (en) * 1994-02-18 1994-11-15 The Babcock & Wilcox Company Method and apparatus for controlling the bed temperature in a circulating fluidized bed reactor
AT402846B (de) * 1994-05-31 1997-09-25 Austrian Energy & Environment Verbrennungsanlage nach dem prinzip einer zirkulierenden wirbelschicht
FI945737A (fi) * 1994-12-05 1996-06-06 Ahlstroem Oy Menetelmä höyryn tulistuslämpötilan säätämiseksi kiertopetityyppisessä kaasunjäähdyttimessä
NL1005518C2 (nl) * 1997-03-12 1998-09-15 Bronswerk Heat Transfer Bv Inrichting voor het uitvoeren van een fysisch en/of chemisch proces, zoals een warmtewisselaar.
NL1005514C2 (nl) * 1997-03-12 1998-09-15 Bronswerk Heat Transfer Bv Inrichting voor het uitvoeren van een fysisch en/of chemisch proces, zoals een warmtewisselaar.
NL1005517C2 (nl) * 1997-03-12 1998-09-15 Bronswerk Heat Transfer Bv Inrichting voor het uitvoeren van een fysisch en/of chemisch proces, zoals een warmtewisselaar.
US6095095A (en) * 1998-12-07 2000-08-01 The Bacock & Wilcox Company Circulating fluidized bed reactor with floored internal primary particle separator
US20060292046A1 (en) * 2003-07-31 2006-12-28 Dow Global Technologies Inc. Oxidation process and reactor with modified feed system
DE102005005796A1 (de) * 2005-02-09 2006-08-17 Applikations- Und Technikzentrum Für Energieverfahrens-, Umwelt- Und Strömungstechnik (Atz-Evus) Verfahren und Vorrichtung zur thermochemischen Umsetzung eines Brennstoffs
FI20075574A0 (fi) * 2007-08-16 2007-08-16 Einco Oy Menetelmä kiertomassareaktorin toiminnan parantamiseksi sekä menetelmän toteuttava kiertomassareaktori
FI121638B (fi) * 2009-06-12 2011-02-15 Foster Wheeler Energia Oy Leijupetireaktori
FI124100B (fi) 2011-01-24 2014-03-14 Endev Oy Menetelmä kiertomassareaktorin toiminnan parantamiseksi ja menetelmän toteuttava kiertomassareaktori
CN104941533A (zh) * 2015-06-18 2015-09-30 青岛京润石化工程有限公司 一种流化床甲醇制烃类循环再生剂温度控制方法
JP7158560B2 (ja) 2018-08-24 2022-10-21 スミトモ エスエイチアイ エフダブリュー エナージア オサケ ユキチュア 固体粒子の流れを制御する装置及び方法並びに流動床反応器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3921544A (en) * 1972-04-26 1975-11-25 Combustion Power Method and apparatus for particle collection in the exhaust of a fluid bed disposal apparatus
WO1981001873A1 (en) * 1979-12-26 1981-07-09 Battelle Development Corp No x reduction in multisolid fluidized bed combustors
GB2079620A (en) * 1980-07-02 1982-01-27 Keeler E Co Fluidised bed heat exchanger with water cooled air distributor and dust hopper
WO1983003294A1 (en) * 1982-03-15 1983-09-29 STRÖMBERG, Lars, Ake Fast fluidized bed boiler and a method of controlling such a boiler
EP0093063A1 (de) * 1982-04-28 1983-11-02 Creusot-Loire Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturregulierung einer Wirbelbettreaktion

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3970011A (en) * 1975-02-04 1976-07-20 Fluidfire Development Limited Combustion with fluidizable bed
US4165717A (en) * 1975-09-05 1979-08-28 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Process for burning carbonaceous materials
DE2624302C2 (de) * 1976-05-31 1987-04-23 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur Durchführung exothermer Prozesse
US4240377A (en) * 1978-01-19 1980-12-23 Johnson William B Fluidized-bed compact boiler and method of operation
US4103646A (en) * 1977-03-07 1978-08-01 Electric Power Research Institute, Inc. Apparatus and method for combusting carbonaceous fuels employing in tandem a fast bed boiler and a slow boiler
GB2030689B (en) * 1978-08-04 1983-05-05 Energy Equip Method and means for controlling the operation of fluidised bed combustion apparatus
DE3125849A1 (de) * 1981-07-01 1983-01-20 Deutsche Babcock Anlagen Ag, 4200 Oberhausen Dampferzeuger mit zirkulierender atmosphaerischer oder druckaufgeladener wirbelschichtfeuerung sowie verfahren zu seiner regelung
US4419965A (en) * 1981-11-16 1983-12-13 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized reinjection of carryover in a fluidized bed combustor
FR2527760B1 (fr) * 1982-05-26 1985-08-30 Creusot Loire Procede de controle du transfert de chaleur entre une matiere granulaire et une surface d'echange et echangeur de chaleur pour la mise en oeuvre du procede
US4454838A (en) * 1983-03-07 1984-06-19 Electrodyne Research Corporation Steam generator having a circulating fluidized bed and a dense pack heat exchanger for cooling the recirculated solid materials
US4530207A (en) * 1983-05-05 1985-07-23 Asea-Stal Ab Power plant with a fluidized bed combustion chamber

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3921544A (en) * 1972-04-26 1975-11-25 Combustion Power Method and apparatus for particle collection in the exhaust of a fluid bed disposal apparatus
WO1981001873A1 (en) * 1979-12-26 1981-07-09 Battelle Development Corp No x reduction in multisolid fluidized bed combustors
GB2079620A (en) * 1980-07-02 1982-01-27 Keeler E Co Fluidised bed heat exchanger with water cooled air distributor and dust hopper
WO1983003294A1 (en) * 1982-03-15 1983-09-29 STRÖMBERG, Lars, Ake Fast fluidized bed boiler and a method of controlling such a boiler
EP0093063A1 (de) * 1982-04-28 1983-11-02 Creusot-Loire Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturregulierung einer Wirbelbettreaktion

Also Published As

Publication number Publication date
DE3517987A1 (de) 1985-11-28
ES8702800A1 (es) 1987-01-16
KR850008397A (ko) 1985-12-16
FR2564747A1 (fr) 1985-11-29
SE462933B (sv) 1990-09-17
AU558645B2 (en) 1987-02-05
CA1259859A (en) 1989-09-26
SE8502498L (sv) 1985-11-26
US4672918A (en) 1987-06-16
GB2160119A (en) 1985-12-18
ES543481A0 (es) 1987-01-16
GB2160119B (en) 1988-03-02
ATA154285A (de) 1996-01-15
FR2564747B1 (fr) 1988-11-25
GB8512740D0 (en) 1985-06-26
KR930010857B1 (ko) 1993-11-15
AU4262485A (en) 1985-11-28
IN166331B (de) 1990-04-14
SE462933C (sv) 1995-09-11
DE3517987C2 (de) 1990-01-18
SE8502498D0 (sv) 1985-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT401418B (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung der funktion eines wirbelschichtreaktors mit zirkulierender wirbelschicht
DE2624302C2 (de) Verfahren zur Durchführung exothermer Prozesse
DE69425430T2 (de) Wirbelbettreaktor mit rückführung der teilchen
DE2523109C2 (de) System und Verfahren zur Wärmeerzeugung
EP0281165B1 (de) Wirbelschichtanlage
DE2646860C2 (de)
DE69514170T2 (de) Wirbelschichtfeuerungsanlage und Verfahren mit einem Mehrkammerrezirkulationswärmetauscher mit veränderlicher Leistung
EP0444732B1 (de) Wirbelschichtreaktor
DE2539546B2 (de) Verfahren zur Verbrennung kohlenstoffhaltiger Materialien
DE69519891T2 (de) Druckwirbelschicht-Feuerung mit integriertem Rezirkulationswärmetauscher
EP0302849A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung oder Vergasung von Brennstoffen in einer Wirbelschicht
DE69302379T4 (de) Verfahren und vorrichtung mit einer gassperre in einer rückfuhrleitung und/oder zur strömungskontrolle einer zirkulierenden feststoffmasse in einem reaktor mit zirkulierender wirbelschicht
DE69628280T2 (de) Wirbelbettanordnung mit durchflussausgleich
DE2824542A1 (de) Wirbelschicht-brennanlage
EP0407730B1 (de) Feuerung insbesondere Wirbelschichtfeuerung
DE4200244A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum kuehlen der heissen feststoffe eines wirbelschichtreaktors
DE3782391T2 (de) Verfahren bei der wirbelschichtverbrennung.
DE3027517A1 (de) Wirbelschichtfeuerung
DE69223415T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur kühlung der in einem wirbelbettkessel zirkulierenden stoffe
DE3644083A1 (de) Dampferzeuger
EP0157901B1 (de) Wirbelbettfeuerung
DE3544425A1 (de) Verfahren zum verbrennen von festen brennstoffen in einer zirkulierenden wirbelschicht und vorrichtung zum durchfuehren dieses verfahrens
EP0097267A2 (de) Wirbelschichtapparat mit Wärmeaustauschflächen
DE3322971C2 (de)
DD256081A5 (de) Fliessbettreaktor

Legal Events

Date Code Title Description
EIH Change in the person of patent owner
RER Ceased as to paragraph 5 lit. 3 law introducing patent treaties
ELJ Ceased due to non-payment of the annual fee