BG98166A

BG98166A - Устройство за изгаряне с горивна камера с пулсиращ флуидизиран слой при атмосферно налягане и метод

Info

Publication number: BG98166A
Application number: BG98166A
Authority: BG
Inventors: Momtaz Mansour
Original assignee: Momtaz Mansour
Priority date: 1991-04-22
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1994-08-30
Also published as: CZ222493A3; GR3017987T3; JP3149135B2; PL169798B1; HU217336B; DE69205161D1; BG60725B1; AU1910492A; DE69205161T2; ES2079868T3; RO115380B1; KR100234782B1; US5133297A; SK116493A3; EP0581869A1; HUT66064A; CA2108893C; RU2105241C1; WO1992018809A1; DK0581869T3

Abstract

Устройството и методът се прилагат за изгаряне навъглища с високо съдържание на сяра, при което несе замърсява околната среда. Устройството е икономично и ефективно и може да бъде приложено успешноза осъществяване на ендотермични реакции, за изгаряне на отпадъчни продукти, по-специално на органични и медицински отпадъци, за изсушаване на материали, загряване на въздух, окисляване и за други процеси. Устройството включва реактор (10) с флуидизиран слой от твърдо гориво, разположен в долната секция (12) на реактора (10) и импулсно горивно устройство (30), продължено в реактора (10) и насочващо пулсиращ поток от продуктите на горенето върху флуидизирания слой в реактора (10).

Description

Област нз техниката

Настоящото изобр^етсние с.а отнася до метод и реакционно устройство с пулсиращ Флуидизиран Czxoti за изгаряне на тпВърди гопиВа и други процесии по резц.шатен, незамърсяващ околната среда и икономичен начин.

Състояние на техниката

Известни са техонлоеии, п;тектирани и./ил.и демонстрирани нгл гцриЬа с 6 исско сьдържание н=- сяра изобщо и

1.п?арян(?

по-госчно	на
PMLicui лтпе?	и
ί iOAS-tbSHG

въглища. На. основание икономическите резултати, технология горива с високо съдържание на

V.

а се очертава технологията 35 яне във флуидизиран

Реализирани са и & различни етапи на смерсиглизация са и установки за

иран слой

Тези устг.новки но

Ci · д а η ί к л а с и фиц up ани забисимост от раоотнояю нг.чя нс- . атмосферни или сСръх налягане) и в зависимост от начина на Л-лдипизиране (кипене или циркулация) . Установките с Флуидизиран слой показват такива предимства като вътрешно улавяне- спеваа, недопускане на шлакаванс*, на задръстванег или образуване на капки по топло— пренасящите повърхности, високи степени, на топлопренасяне по повърхностите на топлообменника, поддържане на близка до равномерната температура В зоната на изгаряне както и гъвкавост υ приспосооцмост спрямо горивото. Тези предимства са нлпра&или технологията за изгаряне Във Флуидизиран слой успешно конкурентноспособна на големия индустриален пазар за

производство на пара ίό.3 — .)7.8 kg/s или 50.000 — 300.000 Lb/hr). Е“ ссччсговие са демострирани широка скала < cm 70 go

ч.

150 М Мс?) установки, което улеснява тяхната комерсиализация в потребителския сектор. Възможностите на технологията на изгаряне Във Флдидизиран слой и по-специално на изгаряне ЬъЬ флдидизиран слой при атмосферно налягане за по-ниските диапазони (<ό.Ξ кд/& или <50.000 L.b/hr парой еквивалент ( производителност на игра; какватп е заявена съгласно настоящето изобретение, обаче не са изследвани сериозно до сега.

Технологията за изгаряне ВъВ флдидизиран слой при атмосферно налягане е показала големи производствени Възможности при използване за изгаряне на нефт и газ . В ниските производствени диапазони на инсталациите при по-малка от 6.3 kg/s (50 оОО Lb/hr) нарова производителност. Тези по-малки инсталации (апаратури) могат да се използват успешно при процеси за нагряване, затопляне на вода и получаване на пара, както и за отопляване на жилищни, търговски и индустриални сектори. Понастоящем нефтените и на природен газ горивни съоръжения се използват изключително за тези приложения. Поради голямата разлика между цената на тези горива и въели— щата, технологията за изгаряне на Въелища ВъВ флуидизиран слой при атмосферно налягане, проектирана за ниските диапазони на* приложение, има възможност да стане конкурентноспособна, тъй като показва високи икономически резултати, които преодоляват Вложените капитални разходи за базираните на Въглища системи. Успешно проектираната въглищно-гориВна система може не само да бъде по-икономична, но може също така да позволи по-широко използване на националните ресурси от Въглища спрямо Вносните нефт и газ и да отвори нови пазари и прилагане на местните¹ въглища чрез слзпспчзване на въглищно— серийната технология във флуиуизиран слой.

Анализите на пазара показват, че базираните на Ььглища системи осигуряват конкурентно ниво, както на капиталните, така и на производствените (експлоатационните) разходи, а и на разходите за поддърхчане, изпълнение и дълготрайност (из— дръжли&ост, износоустойчивост) & диапазона от 0.126 до 1.26 kg/s (от 1 000 до 10 000 Lb/hr) производителност на пара и могат да изместят при 164 EJ (2.5 quad Eitu) системите, базирани на газ и нефт, за прилагане & жилищните, търговските и малко индустриализираните райони. В индустриалния сектор системите в диапазона ст 1.26 до 6.3 kg/s (10 000 до 50 000 Lb/hr) производителност на пара могат да Бъдат взаимозаменя еми при 1.16 EJ (1.1 quad Btu) енергия за годината.

Както Бе отбелязано по—горе горивните системи с флуиди—

зиран слой при атмосферно налягане могат да бъдат класифицирани в системи с кипящ и с циркулационен слой. При системите с въглищно-флуидизиран кипящ слой недостатък е, че няма контрол на разпределението на Финната фракция от Ьъглшцатпа и на захранването със сорбент, за да се лимитира пренасянето и съответно техния ефект върху изгарянето, улавянето на сярата, емисиите и размера на твърдата Фракция в съоръжението. Допълнително по-високото отношение Ca/s на подаване, което е типично и препоръчително при изгаряне в кипящ фл.уидизиран слой води до увеличаване подаването на сорбент и на разходите по отстраняване на отпадъците, което намалява възможността те да бъдат лимитирани.

Горивните системи с циркулационен флуидизиран слой показват по-висока степен на е0|ркп1ивност на изгарянето и на използване на сорбента, по-ниски Ν0_κ емисии, дължащи се на мноеостепенно разделяне на въздуха, както и по-висока еъвкабост и оперативност при сравнение със системите с кипящ „ слой

Обаче системите от типа с циркулационен слой се npenoръчват да бъдат проектирани с висока горивна камера, за ga се осигури достатъчна топлообменна повърхност. Това прави тези установки както непрактични, така и скъпи, при което

също така отделянето на накипи в горивните кулационен флуидизиран слой е значително и се преценява kg/s (100 000 устройства с циртяхното прилагане успешно при производителност на пара от 12.6

L.b/hr) системите с флуидизиран слой показват тенденция да притежават висока топлинна (термична) инерция. Стар тирането на система с голям флуиден слой изисква адекватно количество от време, както и допълнителни спомагателни системи _за предварително подгряване на слоя по контролиран начин, както и добавяне на експлоатационни системни разходи за комплексното оборудване. Докато з-п нискодиапазонните приложения е задължително установките да имат проста и компактна система за бързо стартиране с ниски разходи на метал, а също така и облекчени експлоатационни характеристики. Топлинната инерция на системите с флуидизиран слой предизвиква и натоварвания, изискващи удължавания, което също би. било сериозен недостатък при използване в приложенията в ниския диапазон. Системните установки трябва да осигуряват бързо реагиране на промените в натоварването, особено чрез спомагателните запалителни субсистеми и методи за загряване не Флуидния слой. Такива устройства не би трябвало да изискват вграждането на допълнителен метал и на допълнителни системи за контрол, ако се иска да се поддържа достатъъпчо нисък капитален системен разход, зв да бъдатп тези системи конкурентоспособни на съществуващите нефто- и еазо-еорийни съоръжения. Допълнително но&ите установки трябва да бъдат усъвършенствани (в дадения диапазон), като се достигнат нама,\ени габаритни размери на горивните устройства, което да осигури редуциране на капи-

талните разходи за KJ/kg (Rtu/hr) изгаряно гориво. Това трябва ойаче да бъде достигнато без компромиси в контрола на замърсяванията, предизвикани от устройството, като замърсяванията тпряйва да отговарят на по-строгите изисквания, които >

се поставят пред съоръженията в някои от тези крг*йни, в нис кия диапазон приложения.

ибикновено сега съществуващите горивни системи с флуи— дизиран слой при атмосферно налягане, когато бъдат приложени в ниските диапазони, т.е. когато Съдг.т използвани в» ниските диапазони и. крайни сектори на пртчожение? и на интерес се оказват тежки и скъпи, което нг ги прави конкурентноспособни с познатите и прилагани нефто— и газо-горивни съоръжения нов, новаторски подход, за да се редуцират раз—

ходите и за да се

След ователно такава нова система би трябвало да прите~ жава множество показатели, такива като висока ефективност на изгаряне, висок капацитет на улавяне на сярата, ниски N0_xемисии, както и да бъде способна за установяване нг< бързо стартиране и следващо установяване на товагоспособност. Също така такава система, както ловенето системи, бо гпряовало да бъде с опростени устройства с нескъп и лесно управляван кон трол, да позволява издръжлива и сигурна експлоатация. L-Ι накрая, но н<? на последно място, системата би трябвало да е с минимизирано технологично и икономично оборудване спрямо нефто- и газо—горивно оборудваните системи

Устройствата и методите в съответствие с настоящето изобретение решават изложените по-еоре проблеми, произтичащи от състоянието на техниката и притежават показателите, изложени по—горе.

Същност на изобретението

Задача на настоящето изобретение? е да осигури усъвър— шенгтп&уВансз горивно устройство. Друга задача на настоящето изооретение е да осигури усъвършенст&уйано горивно устройство, което да работи с гориво с Високо съдържание на сяра, такова като въглища, като се избягват нежеланите емисии.

Задача В съответствие с настоящето изобретение е и да се създаде горивно устройство с угъБършенстВуван флуидизиран слой.

Друга задача в съответствие с настоящето изобретение е 'да се създаде горивно устройство с пулсиращ ф/.уидизиран слей, осигуряващ икономична работа г.ри използване на горива с Високо съдържание на сяра.

Задача на настоящето изобретение е и да се създаде реактор с пулсиращ флуидизиран слой при атмосферно налягане.

Още една задача съгласно настоящето изобретение е да се създаде горивно устройство с горивна камера с пулсиращ флуи— дозиран слой, което да работи икономично в ниските диапазони на приложения — производителност на пара 50 000 pounds/hr или по-малко.

Друга задача съгласно настоящето изобретение е да се създаде усъВършенствуван метод за изгаряне не горива с Висо ко съдържание на сяра '7

Още една задача съгласно настоящето изобретение е да се създаде усъвършенстпвув*ан метод за изгаряне на твърди горива & условията на флуидизиран слой.

Въобще най-общо казано апаратурата съгласно настоящето изобретение включва реактор*, средства за захранване с твърд, с възможност за флуидизиране материал в споменатия реактор, & средната част от общата височина на същия: средства за подаване на флуидизираща среда за споменатия твърд материал; импулсна горивно устройство, продължаващо в посочения реактор, като импулсното горивно устройство включва горивна камера, затварящи средства, свързани с горивната камера за препускане на гориво—въздушната смес в нея, резонатсрна камера и нейното външна удължаване, изходящ свободен край на споменатата резонаторна камера;, разположена така, че да отчита това, че флуидизораният слой да допуска, газообразни продукти от резонаторната камера да вг-здействат върху флуи— дизирания слой; и средства за изходящите горивни газове, свързани с реакционния съд за и:-веждане от него на продук-

тите оп> горенето.

Най—общо казано методът съгласно настоящето изобретение включва операциите от установяване и поддържане на флуидизи— р,ан слой ат твърдо гориво в съда като такъв и за шоплопренасящите средства; импулсно изгаряне на гсриво-въздушна смес по начин да се създаде пулсационен поток от продуктите от горенето и акустични вълни от нега; насочване на споменатия пулсационен поток от продуктите cm горенето да въздейства директно върху флуидизирания слой cm твърдо гориво за изгарянето му и извеждане на продуктите от горенето от съда след сепариране πει увлечените твърди частици в тях.

Кратко описание на фигурите

Конструкцията, създадена да реализира изобретението, ще с-ъде описана тук, заедно с другите й признаци. Изобретението ще бъде по-лесно разбрано от следващото описание и чрез обозначенията β придружаващите го чертежи, представляващи неразделна част от него, където примерните изпълнения на изобретението са показани както следва:

_____Фигура 1 е схематично изображение на устройство с пулсиращ флуидизиран слой при атмосферно наляаане в съответствие със същността на настоящето изобретение;

_____Фигура t? е схематично изображение на устройство от фигура. j с пулсиращ флуидизиран слой при атмосферно налягане в инсталация за изгаряне на въглиттио гориво;

Фигура 3 е схематично представяне? на устройство с пулсиращ флуидизиран слой при атмосферно килягане, проектиран за производство на пара съответствие със същността на настоящето изобретение;

Фигура А е схематично представяне на устройството от фигура 3 в инсталация със система за генериране на пара;

Фигура 5 е схематично изображение на устройство с пулсиращ Флуидизиран слой при атмосферно налягано за нагряване на въздух или изсушаване на материали в съответствие със същността на настоящето изобретение;

Фигура 6 е схематично представяне? не устройството от фигура 5 в инсталация зг изсумаЬанг на материали или нагряване на въздух;

Фигура 7 е схематично представяне» на устройство с пулсиращ флуидизиран слой за изгаряне на отпадни материали в съответствие със същността на настоящето изобретение;

Фигура G е устройството от фигура 7 Ь инсталация за изгаряне на отпадни материални;

Фигура 9 е схематично представяне на устройство с пулсиращ флуидизиран слой при атмосферно налягане за провеждане на ендошермични реакции, по-специално такива като газофикация или окисление.

Примерни изпълнения на изобретението

Едно предпочитано изпълнение съгласно настоящето изоб ретение вк/иочва импулсно горивно устройство с горивна камера с флуидизиран слой при атмосферно налягане от типа кипящ слой, така както е показано на фигура 1. В тази модулна конфигурация импулсното горивно устройство изгаря финното прахообразно гориво с частици по-малки от 30 или 600р, а във флуидизиран слой изгарят грубите твърди горивни частици (едрата фракция).

Както е показано на фигура 1 импулсната апаратура с флуидизиран слой при атмосферно наляггане съгласно настоящето

изобретение включва отражателно насочващ реактор 10, в който се поддържа флуидизиран слип. Импулсното горивно устройство е интегрирано с редактора 10, с което се увеличават предимствата на устройството.

Реакторът 10 включва долна 13, средна 14 и горна 16 секции. В долната 13 секция на реактора 10 е микяпирано флуидно разпределително устройство 13, през което Флуцдизи— ращият флуид се подава със скорост подходяща да флуи.дизира едрата фракция от твърдите горивни частици, утаени в долната секция 13. Например установено е, че скорост на флуида в диапазон от 1.34 до 4.03 метра за секунда са подходящи за флуидизацията. В долната 13 секция.

където се с-формя гъст

Флуидизиран слой е монтирано и множвавбо 60 от тръби или серпентини и тръбни снопове, през които преминава топлопре— пасящ Флуид за извеждане на топлината от Флуидизирания слой. Обичайно е през множеството топлинно-отвеждащи тръби (топлообменник) 60 да циркулира въздух или вода за получаване на загрят въздух, гореща вода или пара, като и други материали могат да бъдат използвани като топлопренасяща» среда за получаване на предварително очаквания резултат.

Средната 14 секция е конично оформена (издадена навън и нагоре) и свързва долната 12 секция с горната 16 секция, като съвместно със средната: 14 и горната 16 секция се оформя свободна област (пространство), каквото е необходимо при системите с флуидизиран слой, в кгято свободна област скоростта на газа намалява, престоят на газа се увеличава и отвеждането (изтичането) намалява. Противоположно гъстотата на флуидизирания слой в долната 12 секция на реактора 10 Функционира в кипящ турбулентен режим.

Импулсното горивно устройство 30 включва затварящи средства 32, които могат да бъдат аеродинамичен затвор или хидрозатвор, механичен затвор или от подобен тип, горивна камера 34 и крайна резонаторна (водеща) тръба 36. Допълнително импулсното горивно устройство 30 включва въздушен щуцер (въздухонагнетателна тръба) 38 и усилЬател ма аксиалното противоналягане например дифузор 39. Крайната резонаторна тръба 36 може да бъде единична тръба, така както е показана на фиг.1 или множество тръби и в едно предпочитано изпълнение към свободния й край е предвидена дифузорна секция 40. Така също в f>guo предпочитано изпълнение крайната резонаторна тръба 36 има воден кожух 41 най-малко около част от цялата й дължина.

Дифузорната секция 40 6 кг’зя на резонашпрната тръба 36 оформя една експандираща секция, която редуцира изходящата скорост на еазоВете от резонаторната тръба 36 и предотвратява образуването на канали В,ъв флуидизирания слой. След като аориВният газ от импулсното горивно устройство напусне резонаторната тръба 36 той влиза в дифузорната секция 40, която предизвиква Финна рециркулация и увеличаване на престоя на частиците в реактора. Дифузорната секция 40 и/или отвореният край на резонаторната тръба 36 мил® да бьде разположена в зоната на реагентите или над зоната на реагентите (както (? показано на фиг. 7 и фиг.8). Реакторът 10 също така включва разположена над реактивната зона захранваща система 70 за грубата, едрата Фракция гориво и сорбент, за предпочитане винтов транспортьор, и един сепаратор 71 на горивото за сепариране на подаваното гориво на едра и финна фракция.

Финната горивна фракция се подава от сепаратора 71 през линията 73 към импулсното горивно устройство 30, докато едрата (груба) гсзривна фракция се подава от сепаратора 71 да захранва импулсното горивно устройство 30. Сорбентът, например такъв като натрошен варовик, се подава от захранващ бункер 76, за да захранва системата 70 за Въвеждане в реактора 10. Докато гориво/сорбентната смес може да се променя съдържанието на сорбента е препоръчително да се поддържа до нивото на два до три пъти съдържанието на сярата, съдържаща се в на твърдото гориво, т.е. въглищата.

Реакторът 10 по-нататък включва изход за газа 00, снабден със сепаратор за увлечените твърди чстици 02, който е препоръчително един вътрешен сепарсзтср на входа, за да сепарира, чрез отделяне увлечените частици (финната фракция) от изходящия газов поток и да ги върне в горната секция 16.

IS

Отпадъчните парчета, пепел и други такиВа се отвеждат от реактора 10 през изхода 17, предвиден & долния край на съда. Горелката 19 е също предвидена към реактора 10, осигуряваща предпочитано запалване чрез естествен (природен) газ и е използвана за опериране на системите за безопасност и за стар тиране на системата.

Импулсното горивно устройство 30 обикновено включва

хидрозатвор, горивна камера и рс-зонаторна тръба. Горивото и въздухът влизат в горивната камера. Източникът на запалване взривява експ/чозивната смес в горивната камера при старти рането. Стремително се увеличава обемът като се предизвиква пускането чрез бързо нарастване на температурата и развитие-

то на продуктите от горенето, които налягат в камерата. Тъй като горещите газове експандират затворът, например еднопътният затвор, позволява изтичане на поток от горещи газове по направление на резонаторната тръба. Изходящите газове от горивната камера и резонаторната тръба притежават значителна кинетична енргия. В горивната камера се създава вакуум поради инерцията на газовете в резонаторната тръба. Инерцията на газовете в» резонаторната тръба позволява само малка част от изгорелите газове да се върне в горивната камера, спрямо баланса на изходящите газове στη резонаторната тръба. Тъй като налягането в камерата на реактора е атмосферно налягане, въздухът и горивото се подават в камерата, където се извършва самозапалване. СЪпново затворът реверсира потока и цикълът започва отново. След като първият цикъл е извършен, следващите операции се самовъзпроизвеждат (самостартират).

Еднопътниятп затвор, използван в много други импулсни пулсационни изгарящи устройства е един механически шибърен затвор. Шибърният затвор е всъщност проверяващ затвор, раз13

решаващ поток от входа към камерата и спиращ обратния поток чрез механична уплътнителна конструкция. Това обслужване е достатъчно добро за търсените цели. Докато такъв механичен затвор може да бъде изпол^зван в съчетание със сегашната система, един аеродинамичен затвор без придвижване на частите е за предпочитане. През изпускателния ход с един аеродинамичен вентил, граничният слой образуван в затвора и турбулентните вихри заклинЬат клапата повече от обратния поток. Още повече, че изходящите газове са с далеч по-висока температура отколкото входящите газове. Още повече и вискозитетът на газа е далеч по-висок, и обратното съпротивление при Входящия диаметър, в противоположност, е далеч по-Ьисоко отколко— то това за предния поток през същия отвор. Този феномен, едновременно с Високата инерция на изгорелите газове в резонаторната тръба се комбинира да осигури преимуществено протичаме на потока от входа към изхода. Така предпочитаното пул— сационно горивно устройство е самоаспириращп се устройство, засмукващо гориво и въздух в горивната камера и аВтоинжвктиращо продуктите от горенето.

Бързата осцилация на налягането в горивната камера генерира интензивно осцилиращо Флуидно поле. В случай на изгаряне на твърдо гориво (въглища) Флуктуацията на флуидното поле предизвиква бързо изчистВанс на продуктите от горенето от зоната на реагиращото твърдо гориво, което осигурява достъп на кислород с малка или бь?з сифузионна лимитация.

□т друга страна, в пулсационното горивно устройство е налице твърде висок пренос на масите и топлинен пренос, които се установяват в горивната зона. Докато при тези горивни устройства ct? установява тенденция на много Високо топлинно освобождаване (обикновено 10 пъти повече от конвенционалните горелки), енергетичния масов пренос и високотемпературния пренос в горивната зона резултира Ь по-равномерна температура. Така, най-високата температура, която се достига тук е

далеч по—ниска отколкото при конвенционалните системи. Това резултира в значителна редукция в образуването на азотни окиси (ΝΠ_χ). Това високо температурно освобождаване установява същия резултат и в по—малко горивно устройство за определена запалваща степен и редукция в предварително определеното време.

Изпълнението на горивно устройство с флуидизиран слой при атмосферно налягане е ефективно при за изгарянето на въглища и трябва да се съобразява с качествата на въглищата (утаяване, набъбване, раздробяване и овъгляване), със захранвания състав от частици, със захранващата система, както и с повишеното при изгарянето механично износване ,топлинния и масов пренос и с условията на работа.

Още повече, за такива системи въглеродното пренасяне в предварителния сепаратор на частици е обикновено високо дължащо се на определеното време за изгаряне на финното гориво в горивното устройство. ?.а да се достигне висока ефективност на въглеродното оползотворяване често се практикува циклично подаване на финното гориво £ слоя. Това циклично подаване добавя κι-м системата к онструктивнс· усложнение и разходи, а понякога води и до запушване. Е’ съответствие с настояк>ето изобретение може да бъде достигната по-висока горивна ефективност, защото Финното гориво се изгаря в импулсното горивно устройство и само грубата, едрата Фракция от въглищата, които са класифицирани предварително, се изгарят във флуиди— зирания слой.

Три Т на горенето, които са: ί) температурата, 2) турбулентноспнпа и 3) престой на е-бзз б импулсното горивно устройство и кипящият (барботиращият) Флуидизиран слой, сбо' боден от ограничения са, както е- пиказано по-долу, твърде различни б импулсното горивно устройство с; б зоната на флуи— дозирания Cz\oU при атмосферно налягане.

	импулсно горибно устройство	Флуидизиран слой при атмосферно налягане; свободна от граници зона
температура	>1092°C или 2000°F (бис ок о)	£?43^еС или 1550°F ( HUCK ο)
турбулентност	много висока осцилация	у мерена* (включваща f със задно смесване)
престой на газа	10 до 100ms (милисекунди)	Е¹ да 3s (секунди)

Тъй като настоящето изобретение работел и с импулсно горивно устройстВо и с атмосферен флуидизиран слой б еориб— ната камера, та може да оперира б пълна степен и с едрата

фракция (грубо, необработено) рори&о, и с фимнзта фракция на горивото. Осцилиращото Флуидна пале б импулсното горивно устройство осигурява високо бътрешнофазобо и Ежтретно частично 'пренасяне на масите. Още гюбече, Финната Фракция гориво съществено изгаря под кинетичен контрол. Дьлжащо св по причина на високата температура (>1093°С но по-ниска от температурата за топене нг пепелта и предиз^икЬане на тлакоЬане) , изгарянето на Финното гориво е по съкропво комплексно и пълно на изхода от импулсното гпробно устройство. Допълнитилният преспклй на газа с-ч 1 до Γ секунди б сГ.оГюдната зона на флуидизирания слой осиеуряЬа висока въглеродна кснЬерсия и съответно висока ефективност н<» изгарянето.

Усвояването и изгарянето на Финнстю гориво в импулсното горивно устройство също даВа възможност да се отдели значителна част от сярата за Времето докато ринното гориво напусне крайната резонаторна тръба или резснаторната зона. Тази сяра има висока възможност за улавяне в гъстия, плътен флуи— дизиран слой, дължаща се на изтичането от импулсното горивно устройство във Флуидизирания слой. Акустичното поле се раз— пространяВа във флуидизирания слой, увеличава масовия пренос и съответно увеличава степента на реакция между сорбента и Ξθ£>. Акустичното увеличаване Във Флуидизирания с/,ού на процеса на масов пренос и Финната рециркулация като последствие от проектирането на формата на тръбата помагат да се достигне висока ефективност на улавянето на сярата при ниска Са/s моларна захранваща степен, която води до по-нисък разход на Варовик и по-ниски предполагаеми отпадъчни разходи.

Импулсните горивни устройства традиционно са устройства с нисък Ν0_χ. Степента на топлинен пренос в· пулсационен поток е по-висока от тази в конвенционалните устройства с устойчиВ поток и това спомага да се създаде като цяло по-ниска температура в' горивната камера.

Така също Високата степен на смесване между горещите продукти, получени при горенето и по-студените остатъчни продукти от предишния цикъл и ι«к плъпващите студени реагенти създават кратко установяващо Време на висока температура, потушаваща продукцията на ΝΠ_}.. Този комплексен механизъм създава среда, която се доближава до реактор? с идеално смесване по отношение на ниската тс.м'it-painypa и резултира В ниска продукция на ΝΟ_χ. Плътността на флуидизирания слой в долната секция 1 Е’ на реактора 10, дължаща се на опериране при ниска

температура и с едра фракция гориво, установява по-ниска N*0_v л

продукция като такава.

Следователно, Ν0_χ емисиите от системата съгласно настоящето изобретение се очгчква да бъдат по-ниски отколкото тези от устройствата с конвенционален флуидизиран слой.

Коефициентът на работен топлинен пренос във водния кожух на импулсната горивна шръба е cut същия порядък както този на тръбите, потопени В плътния флуидизиран слой. Замяната на неефективния топлообменник в свободната зона на горивното устройство с конвенционален псевдокипящ флуидизиран слой с воден кожух на импулсната горивна крайна тръба значително намалява повърхността за пренос и разходите.

За да се установят и докажат текничвскитие достойнства на технологията съгласно настоящето изобретение беше проектирана, построена и тествана лабораторна изпитателна инсталация (1.5EJ PJ/hr —1.5 MMEitu/hr -разход на изгаряните въе— 'лица).' Схематично тази инсталация е показ пЧс1 C^LlSypel С .

Първоначалната цел на тази инсталация бе да се изследва ин-

тегрирането на импулсното горивно устройство с частта от пе ша с флуидизиран слой. Конвенционалната секция не беше вклю— чена, тъй като допълнителните разходи бяха счетени за неоправдани. Пще повече, че производството на пара и топлинната ефективност на инсталацията, която се тестваше бяха по-ниски, отколкото тези очаквани при нормалната експлоатация.

ί !а фиг.? е илюстрирана апаратурата, както е описана съгласно фиг.1 със същитите елементи и означения и с присъединяване на необходимото з<* процеса оборудване. След класификация на твърдото гориво, т.е. въглищата, на финна и едра Фракции (непоказано на фигурата) едрата» фракция се складира във въглищния бункер 73, от койтс.» едрата фракция чрез кон-

Ьейр се подава в бункера за сорбент 76, където сорбента се подава и смесва с въглищната Фракция. Въглищно—сорбентната смес се подава в реактор 10 чрез захранващия конвейр 70 и пада в плътния слой, установен в долната секция 12 на реактора 10, който се поддържа в кипящ Флуидизиран слой чрез подаването на флуид в тази област през устройствата 13 за разпределяне на флуида. Алтернативно, въглищно—сорбентната смес би мсела да се подаде директно във флуидизирания слой вместо да пада от върха на слоя (виж фне.7 за същата структура на инсталацията със захранващи устройства 214 и 215, двойно позиционирани съответно над и във флуидизирания слой).

Финната фракция, отделена от Г>ъглиш.вп1а се събира в бункер 74, след което се подава в ьжектора 77, от където се трансформира през линията 72 към импулсното горивно устройство ЗО. Да приемем, че импулсното горивно устройство е в работен цикъл, аеродинамичният клапг,н 32 изтегля по искане въздУшно захранващата смес. 'Както е показано на фиг.Р природният газ също е подаден към клапана на импулсното горивно устройство, като също е подаден като гориво. Продуктите от горенето от импулсното горивно устройство 30 тогава постъп ват под налягане на осцилираци акустични вълни през резона— торната тръба или крайната тръба 36 и през дитузионната секция 40 във флуидизирания слой. Въобще степента на отделената топлина в импулсното горивно устройство 30 е? в порядъка от 2 <71 до 6 MMBtu/hr/f, £< шемпе/ратпурauia мг* газообразште продукти е в диапазона 762 до 1904°С. Скоростта на газа в резонатор— наша тръба е в диапазона οιη 46 до 496 метра: за секунда и със скорост на осцилации в диапазона спп Р0 до 150 Hr.

Fl реактора, нивото на налягането на акустичните вълни достига диапазона от 100 до 185 с*В. Също така, достигнатите ν'

температури В реактора 10 са go EOC0°F и са основно от коли— чеството отделена топлина от импулсното горивно устройство в диапазон от 100 ОоО до ЕЧЮ 0О0 Fiti i/'hr /ft'-*. Температурите в свободната зона на реактора Ю може тогава да надхвърлят 1о90°С и са възможни разрушавания на органичните материали. Във флуидизирания слой температурата е Е, интервала от В00 до 9R5°C, които температури са за предпочитане с оглед минимизиране на азотните окиси.

Акустичната вълна, напускаща дифузормата секция 40 и удряща се във флуидизирания слой, допринася за усилването на смесването и топлинния процес. Твърдото гориво във Флуидизирано състояние изгаря, докато температурите в слоя могат да бъдат контролирани чрез гредата за пюилопренасяне, циркулираща през тръбите 60, потопени във флуидизирания слой. Очевидно топлинният пренос ст слоя към топлипренасйщата среда може да бъде използван както за контрол на работната температура на флуидизирания слой, така и ,'или създаване на желания резултиращ ефект за загряване на топлопренасящата среда, πι.εί. за затопляне πει Е ода или въздух , за получаване на пара или подобно.

Продуктите от горенето, които са Възникнали над флуиди— зирания слой В с.'Свободната зона, където следващият топлинен процес или реакция може да бъде извършена, преминават от свободната зона през входния сепаратор Е5<? за твърди частици и през изхода 00 за газове преминават Е> циклона 90. Тъй като горивото е било класифицирано предварително, минимално количество частици от финмата Фракция са отделени Е< свободната зона, което отново води до намаляване отделянето на сярата.

Също така В работната с хема на ш-к талацията флуидната ' среда, например Въздухът и,-.и парата може да бъде прегряна Е>

прегревател 93. Флуидната среда е· доставена в прегревател 93 чрез първичен въздухонаенртатал и/или връщане на свръхвъздух (въздух в излишък) от импулсното Еоривно устройство 30. Също както е илюстрирано парата, получена в тръбите 60, да премиHc'b а и да се събира в na р (»събира.1г.

(котела) 99 да се подава към потреОцтелишв

При изгаряне на въглища с високо съдържание на сяра, варовик и некачествени въглища, класифицираните въглища се подават във флцидцзирания слой в реактора 10, докато фиината

Фракция се подава, както бе? отбелязано по-горе, в импулсното горивно устройство

30, като горивен източник. Сярата във финната фракция се отстранява основно в импулсното горивно свързва с варовика във Флуидизирвния слой

Също така сярата в едрата, необраскжжна фракция на въглищата се улавя чрез варовика в слоя по по ефикасен начин в системите от известното състояние на техниката отик о/чК ото

За да се осъществи докрай това, температурите във флуидизирания слой предпочитано се поддържат в интервала от 760 до 953°С. Също

TRci К ci , в този температурен интервал се образуват най-малко

азотни окиси като странични продукти.

Общо 33 опиша бяха проведени с апаратурата, както е показана на Фиа.З, включително вибрацистни и режимни тестове.

Апаратурата бе тествана с и без Ъ!мпулсно горивно устройство, капо тестовите параметри са дадени на таблица 1. Системата бе свързана on-line за тФече ran ”00 часа и б^ка изгорени близо 9 тона въглища.

Измерванията на количестйала NpO в емисиите бе направено в сътрудничество с Drs L.J.Huzio и C.Shiomoto от Fossil

Energy Research Corporation, Jaquana-Hi]Is California.

Таолица 1: Тестовите параметри

Въелища — тип;

Разпределение фр ак циите= на Въалищата:

Варовик:

Разпределение фракциите на Варовика:

Р111 s b u r д h No . Γ<

U. Keniuc:!<у Noe . 7 and 11

9.5mm (3/8^,!) към 0 c 15—^0% финна Фракция за ;·,*t

b.f last a

Повърхностна газова „ скорост

Температура на слоя

З.Ртт (1/8) към 0

1.52—2.13 m/s (5-7 ft/s)

815-871 °C (1500-1600°F)

Ca/s отношение:

Повърхност на слоя:

Височина на пещта

Гориво за импулсното горивни устройство

0.61m x 0.61 ί» (2· m2¹)

3.05m (10' ) въглища, газ

Общото сравнение на давите на изпълнението и емисионните данни от оборудване с размери 0.61m хО.61т (P'xP¹) съответно съгласно настоящето изобретение и това съгласно горивни устройства с конвенционален псевуокипяи· слой (по-висока свободна зона и циклично сгериране) и горивна камера с циркулационен Флуидизиран слой са дадени на таблица ?. Сравнениепю е за типични високо летливи битуминозни Въглища и сорбент г широка неактивмост. Стойностите, индикирани за известните отсъстояниито на техниката горивни устройства с флуидизиран слой са базирани базирани на публикувана инфор— нация. Видно е, че системата съгласно настоящето изобретение показва по—добро изпълнение пс отношение на известното ниво на техниката. По- високата е <щ ·<. тивност на изгаряне се транслира в намалена консумация на f t.глища и пс-ниски системни, режимни разходи, в подобряване на сярнстю улавяне, обосноваващо по-малка необходимост сч» с орбент и по- малко отпадни продукти и съответно по-ниски работни разходи; по-ниски Ν0_χи CO емисии и по-висока производителност на пара, предвиж-

даща се в по-ниска топлообменна повърхност и намалени капитални разходи. Също така, изглея;да че NpO емисиите от технологията с пулсиращ флуидизиран слой не са нищожни, но са сравними с публикуваните данни за НрП емисиите, индикиращи това, че начинът на сзпериранс·? няма твърде голямо влияние върху NpO емисиите. Е р-езгаме, настоящето изпълнение на системата генерално (i) превъзхожда изпълнението по конвенционалната система (ii) и е сгаВнимо с горивните устройства с циркулиращ флуидизиран слой в горивните и N-.0 емисии и ( iii > е по-добро от тези с циркулиращ флуидизиран слой в улавянето на сяра и С0 и Ν0_χ емисиите.

Таблица 3: Характеристики на изпълнението на горивни устройства с Флуидизиран слой

Атмосферно кипящ слой	пулсиращ атмосферен кипящ слой	Кипящ слой *	Циркулиращ слой *
Fфективност на спорене V,	87-93	93-97	90-97	93-99
ССЪ L.. улавяне %	70-85	90—98	70-65	75-95
вИц емисии (ppmv)*	155-680	1 j О с'65	400—500	100-300
Νρΰ емисии (ppmv)*	70-100	70-100	10 330	10-330
CO емисии	400-1600	180-800	400—1800	500-1500

(ppmv)*

Пара 887-317 к у 7 s (1 b7h г> (500-700)

Тестови параметри емпература на слоя

815-871’8 <1500-1600 ° Г)

Са/я съотношение

Оъглища

Битумни (високо летливи) * базирани на литературни данни * At 37. 0р

Тези фактори индикират, че настояинчпо изобретение би пило оптимално привлекателно по всяка скала. Непрактично и скъпо е по скалата надолу горивното устройство с циркулиращ флуидизиран слой с 0.186 go 6.kg/s (1.000 go 50.000 Lb/hr) производителност на пара както бе показано по—горе.

Инсталациите така както са смитани, бяха директно приложени като системи за изгаряне на въглища с високо съдържание на сяра. Такива инсталации, частично описани както на фигура 1, могат също така да бъдат използвани за подобряване изгарянето на други продукт;, >-ато например, биомаса, отпадъчни продукти, примерни медицински отпадъци, индустриални отпадъци, органични и други подобни и за ендппермични реакции, изсушаване, изпичане (калциране) окисляване и др.

Една подобна инсталация сь=,\асно настоящето изобретение с- използвана за производство на v.apa и е показана на фигура 3. Пароеенеркращите апаратури работят със средства, подобни на изпълнението, описано по-горе. Импулсното горивно устройство означено генерално като 130, е и: imsppui ано с огнеопирно облицован реактор 110. Реакторът 130 вк/лочва долна секция IIP средна секция 114 и горна секция 116, като сред—

наша секция il-ί и горната секция 116 сцтормят описаното преди свободното пространство.

Флуидиз пращите. средсиба 113, през които флуида може да се подава с адекватна на необходимата скорост за флуидизира— не на твърдите частици горива в слоя и за да се контролира температурата на слоя сь разположени в долната секция 112. Съгласно едно изпълнение на инсталацията за генериране на пара, флупдизиращите ср едства 113 използВат водно-охладителна разпределителна плоча. Множеството от тръби и серпантини 160, през които преминава Е-одата или другата топлопренасяща ср>еда с разположено също в долната секция 112, където се оформя плътен флуидизиран слой ст горивните материали. Тези серпантини оформят средствата за предаВане или извеждане на топлината от Флуидизирания слой. Както ще бъде обяснено понататък, тръбите 60 могат да оформят D тип водно-парна циркулационна конфигурация.

Така канете Бе преди това описано, средната секция 114 на реактора 110 сс? ικ-дава навън, разширявайки се и свързва долната секция 112 с горната секция 116. Плътният флуидизи— ран слой долната секция 1 12 на реактора оперира в кипящ слой, в турбулентен режим.

импулсните горивни средства 130 могат да включват предишно описаните зат.ворни средстЕла, включващи един или повече отвори, през които газо-горивната смес може да бъде подадена Е* гориЕ»нап1а камера 133, Въздухонагнетател 130 и усилвател на аксиалното протиВоналяаане (дифузор) 139. Крайната тръба или резонаторната тръба 136 може да бъде единична тръба, така както е показано или множество от таръби- и предпочитано да е снабдена с дифдзпрна секция 140 в нейния край. Дифузорната секция 140 преацзвикЕ-а рециклиране на частиците οκι Минната горивна фракция и увеличава час жичното резонзнг.нв време във флуидизирания слой за усилване на горенето и увеличава изга— рянето на сярата.

Тъй като при всяко сяп изпълненията, описани тук част от горивната камера може да Гя.др интегрирана с реактора 110 и част от импулсните горивни средства 130 (също като дифузор— ната секция 14-0 на

Фигура 3) може да флуидизирания слой

В други изпълнения цялостното импулсно

горивно устройство, включващо горивната камера, резонатор— наша тръба и дифузорната секция може да бъде разположена из— вън частта от реактора 110, където се извършва реагирането

В такава система, импулсното горивно устройство остава способно да доставя ендотермична топлина за реагиране на реагентигпе в реактора.

безонаторната тръба 136 предпочитано е снабдена с воден кожух около най— малко част ατη нейната дължина, така че пара— гпа генерирана в кожуха да пренася топлината и нуждата οπι топлообменни тръби 160 във слой да се минимизира или в действителност въобще да се елиминира.

Реакторът 110 включва и захранваща система за едро, не— обработено гориво и сорбент, разположена над слоя, общо означена като 170, включваща класификатор на горивото 171 за отделяне на финната Фракция гориво и подаването й към импулсните горивни средства 130 чрез линията за гориво 190, от едрата Фракция гориво захранваща гюдаващсяпо устройство 191 за едро гориво, което пп-кьсно се смесва със' сорбент и подаването им във флуидизирания слой в реактора 110. Сопбентът е материал, например· такъв като необработен варовик, че да абсорбира съдържащата се сяра в продуктшпе от горенето.

йключва и изход 180 за продуктите от горенето или горивния =аз, имащ газов сепаратор за двлз мените тВърди частици / Въздушен прегреВател / 18Р

Едно UALi повече преградни устройства за намаляване» скоростта

В еазоВия изход

180 могат да бъдат разположени по

Ht?Eo6aina дължина.

Циклон

183 моме да бьде

Включен В работа като част от тези сепарашорни средства за е?дно следващо улавяне на твърдите частици и регулиране

НД

твърдата фракция

Мноеосистем! ιοπκι подаване

НсЛ

Вьзддха може да бьде асьщестВено и:акта е показано чрез линиите 195 и 196 от сепара тора на твърди частици / Въздуи.ния прегревател / 188 обратно към реактора 110, за дгл може да с.с оползотворят тези емисии за следващо редуциране.

Отпаумите парчета м<т'.ериах\и, пепел и други подобни се извеждат сги реактора 110 през отбора 117, разположен В ниския край на секцията 113. Г;щ<? повече, една запалваща система (непоказана на фигурата) също може да бъде предвидена към

реактора 110 за пърВоначалнгх запалване на системата и за сис?У pHClC’ili Нсл р аБотата.

А&ойнс-събирзшелнъта пврогенерираща система 101 Включва паросъбирател и събирател на утайки, за да се избегне сложното Водно пречистване. Тръбите 160, както е показано на Фигура 4 и е разкрито по-надолу са свързани към двойно—събирателната система 101 за генериране на пара в съответствие с това изпълнение^. Флуидизираната система за генериране на пара, както е описана тук πσ-наеоре оперира най-общо по същия начин, както инсталациите, описани преди.

На фигура Ч, парогенериращата апаратура, както е описана в съответствие с фигура 3 е- илюстрирана Във Връзка с из

лгакеното работно оборудване като са използвани същите позиции, обозначаващи подобните елемезнти.

След класификация на горивния материал с възможност за флчуидизиране в едра и финна фракция чрез класификатора 171, едрата фракция се транспортира по линията за горивото към захранващото устройство 191, а финнагоа Фракция се транспортира по линията за гориво 195 към импулсното горивно устройство 130. Сорбенш се добавя към едрата фракция гориво чрез захранващата система за сорбент 192 и тогава получената горивна смес се подава в реактора 110 чрез захранващите средства 170, такива като винтов конвейр, показан на фигура 4. Горивно-сорбентната смес попада в плътния слой, разположен в реактора 110, който се поддържа в' кипящо- Флуидизирано състояние чрез подаване тук на флуид през устройствата 113 за разпределяне на Флуида. Разпределящите флуида устройства 113

са разположени под наклон, както е показано нафигура 4, което подпомага предотвратяването на мъртви зони за твърдите продукти. Наклоненото положение f комбинация с дренажна система 117 на ф/чуидния слой също улеснява извличането на парчетата и агломератите.

Когато импулсното горивно устройство 130 е в работен режим аеродинамичният затвор 132 засмуква въздушно-горивна смес. Продуктите от горенето, получени в импулсното горивно устройство 130, постъпват на осцилираци, акустични вълни през розонаторната или крайната тръба 136, през дифузорната секция 140 във флуидизирания слой. Акустичните вълни напус кат дифузорнаша секция 140 и се удрят във флуидизирания слой, което улеснява и повишава смесването и топлинния пренос. Твърдото гориво във Флуидизирано състояние се изгаря докато температурите в слоя сс контролират чрез топлинния

пренос, осъщесшвс-н от ηιοη/,οπρ внасящата среда пгез тръбите

ΙόΟ, потопени Във флуидизирания слой.

Топлопренасящата среда циркулира & серпантините 160, потопени ВъВ флуидизирания слой и свързани към двойно—събирателната парогенерираща система 101 чрез повече тръби, разположени в D контур. Двойно-събирателнсчта система 101 Включва парен котел (паросъбирател) 111, събирател на утайка 11Е и един или повече снопа изпарителни тръби 113. Топлопренасящата среда, след като е нагрята достатъчно & реактора 110 се подава към двойно-събирателната паронаеряваща система 101, при което топлопренас ящатач среда се събира В парния котел 111, котела за утайка 115 и изпарителните тръби 113. F'ogama тогава се нагнетява В парния котел 111 и преминава В пара и може да бъде използвана по подходящо предназначение.

Продуктите от горенето възникват и се съБиргчт над Флуи дизирания слой и В свободната зона, където се извършва понататъшен топлинен пренос или реакция. От свободната зона

над долната секция на реактора

110, наврятише газоВе преми'нават към и през сепаратор за улд&яне на твърдите частици /въздушен прегревател/ 130 и напускат реактора през изхода газ (димоход) 100 и могат да Съдат насочени към дВойносъбирателната парогенерираща система 1О1. Топлината на изли защите газове през изхода за газ 100 доставя допълнителна топлина на Водата, съдържаща се в· парния котел 111 и спомага за нейното проврг-щане В пара.

Както В едно предишно описано изпълнение флуцдизираната среда може да бъде прегрята В сепаратора на твърди частици /Въздушния презреВател/ 100. Още повече, че спомагателното гориво като природния газ, може да бъде използвано и за системата за стартиране, (непоказано ма фигурите), така както е с!?

описано с отчитане на предишните изпълнения. При това, в

описаната парогенерираща система, могат да се елиминират разположените във флуидизирания слой тръби 160 и топлообменникът може комплексно да използва топлината, реализирана в димохода (изход на газове) 100, водния кожух на резонаторната тръба 136 и/или дифузорната секция 140.

Устройството съгласно настоящето изобретение може също така да се? използва и за изсушаване на материали или за загряване на въздух. Например системата може да бъде изпо/,звана като топлинен източник в мястото на средството за подаване на въглищно гориво в пещта с оглед периодично изсушаване на Йъглищата. Когато се използва по такъв начин, възможни са различни варианти на системата, например като такива — флуидизиран слой с воден кожух, въздушно-ехлаждащи тръби, потопени във Флуидизирания слой и адиабатичен флуидизиран слой. Тези три варианта се различават главно по отношение на метода на охлаждане на флуидизирания слой.

Едно цзпълненое на изсушаваща» материал или въздухонаг— ряваща инсталация в съответствие с настоящето изобретение е показано ма фигура 5, където позициите на еднаквите елементи са същите с тези, представени на фигура 3. Това изпълнение ППК йзЕлся устройството съгласна изобретението, използващо високо ниво на излишък на въздух, за да се оперира във флуиди— зирания слой близо до адиабатичен ргжим. Това изпълнение работи с елементите на пароггнерирзщата апаратура, описана погоре и показана на фиг>ура 3 с изключение на двойно-събирателната парогенерираща система, обозначена нафигури 3 и 4 като позиция 101. Още повече?, че изсушаващо/газонагряващата система може да бъде е?шективма също без тръбите 160, разположени в слоя, показано на фигура 3.

Огнеопорно облицования реактор 110 минимизира загубите на топлина и разширява свободната зона, като намалява газо вата скорост, увеличава газо—резонаненото време и намалява

отделянето на финната горивна фракция. Резонаторната или крайната тръба 136 е обвита с Воден кожух 1А1, елиминиращ необходимостта от скъпи допълнителни съоръжения В това изпълнение. Още повече това изпълненир предпочитано работи с Водноохлаждаем разпределител 113, за да се минимизира термичното напрежение и да се облекчи извеждането на ааломерати от дренажната система 117, както ц за да се поддържа височината» на слоя.

Работната инсталация на описаното по—горе устройство за въздушно нагряване ц изсушаване на материа/\ е показан на фигура 6. Инсталацията е по същество идентична с работната инсталация, описана за пароеенериращата апаратура на Фигура изключение, че двойно—събирателната пароггнорираща cue— тема

Ϊ01, както е показано на фигура 4 с изключена. Още повече показани на фигура А

също са елиминирани

Настоящето изобретение¹ също може

д.з се използва като устройство за изгаряне на отпадъци, както гура 7. Това изпълнение включв сз С р Е? (Ξ HlfS сп ΠΙ ύί

220 за захранване на отпадъците, като може да Включва средствата 21А за подаване на отпадъчните материали към нивото на флуидизирания слой и/или средствата 215 за подаВане на отпадъчните материали директно във ф/чуидизнрания слой, В. згчвисимост ст характеристиките на отпадъците, които се изгарят.

Предпочитано е комплексното интегриране с реакционния съд Р10, като резонаторната тръба 226 нгъ импулсното горивно устройство 230 може да бъде разположена над съда 210. Дифу—

зпрната секция 840 може да бъде разположена над зоната на изпръскване от флуидния слой, както е показано на фигура

7. Тръбите 860 могат да комплектоват (?дин циркулационен кръг между усилвателя на осево пропнлвоналягане (дифузора) 839 и частта от резонаторната тръба, разположена над реактора 810, за да се поддържа усилването на налягането в усилвателя 389. Това позволява усилване на смесването в свободната зона на реакционното пространство на реактора 810.

Тъй както и преди описаните изпълнения устройството от това изпълнение включва разпределителни средства 813 за поддържане на флуидизирания слой в турбулентен режим, дренажна система 817 за извеждане на пепелта и аеломЕрата, сепаратор на твърдите частици /въздушен г.регревател/ 888, средства за сепариране на твърдите увлечени частици син продуктите от го— ренето и връщащи тези продукти в реактора 810, включително и изх_еод на газовете (димоход) 880 и водно-охлаждаем циклон 883 за улавяне твърдите частици и регулиране температурата на газовете и на твг.рдитпе’ частици·, такива като метални изпарители.

Схема на инсталацията за изгаряне на отпадъци, включваща устройството, показано на фигура 7, е дадена на Фигура

8. Поради възможни ерозивни ι: керозийни проблеми, предизвикани от отпадните материали, резонаторната тръба и дифузор— наша секция на резонаторната тръба са разположени над флуи— дизирания слой. Още повече, че по причина на същите ерозийни и корозивни проблеми, потопените £> слоя тръбни снопове не са използвани в тази апаратура. Както при устройствата и инсталациите, показани на Фигури 4 и 6, разпределящите средства

113 са предвидени и разположени с наклонена конфигурация, за да се предотврати образуването на мъртви зони за твърдия ма— шериал is go c.e· улегни извеждането на агломерааи и парчета през дренажния отвор.

Настоящето изобретение също може да бъде използвано за ендотермични реакции, в такива процеси като газификация, окисляване, пиролиза, частично окисляване (оксидиране). Устройството, проектирано за тези процеси, е показано н ci ф1Лс?У£Зс1

9. Устройството, използвано при това изпълнение по сънест&о е идентично с устройството, използвано за нагряване на газ или изсушаване на м-: ториал, показана на Фигург: 5, като са. използвани идентични означения на идентичните елементи. Тук обаче усилвателят на oci-Bcmo прптиЬоналяг-ане, показано като 139 на фигура 5 или водният кожух 141 , обвиващ резонатор-пата тръба 136 ст< фигура 5, могат да се елиминират. Е» допълнение, както устройството на фигура 7 за изгаряне на отпадъци, устpr»Ucm6oi-;o зй провеждаш* нъ ендотермични процеси може да включва средствата за захранван» 314 на -Флуидизирания слой с материали или пг,д п< !' ър кис-сттг, на слоя или средства 315 _чза захранваме- на материали директно в слоя.

При такива процеси слоят е състайен от твърдо гориво и импулсното горивно устройство провежда директно ендотврмична топлина в процеса, зч да сс- получат такива продукти, като синтетични горивни газове, кал» (прани/окисни продукти и др. Както при всяко от изпълненията, описани тук, граничният край ил импулсното горивно устройство или свободният край на резоналифната тръба или д< (фузорната секция могат да бъдат продължени в слоя от м-кпериал или могат да бъдат позиционирани настрани от слоя.

П:·,преки, чс пред почитаните изпълнения на и.зоПрешени₽то са описани, използвайки специфични понятия, устройства, концепции, методи, това описание е? само, за да се илюстрират целите на изобретението. Още повече специалистите с познания в областта ще разберат, чр компонентите на всяко отделно из—

пьлнение	са описани тук вътрешно взаимнозаменяемо в зависи—
мост от	специфичността на списваните частни приложения и
фднкции.	Думите, използвани са думи на списание повече от—

колкото на лимитиране (определяне) . Разбир-аемо е, че вариантите на промените и на изпълненията могат да бъдат различни, йез да се отклоняват извън духа и обхвата на претендираното изобретение.

Claims

Прег,»анцй11

1 . стройство c пулсиращ Флуидизиран c лой Включващ:

а) реактор /10/;

б) средства /70/ за захранване с твърди материали с възможност за Флуидизираме В реактора /10/, по-пючно В средата по неговата височина;

В) средства /13/ за п< «даване нг« Флдидизираща среда за посочения твърд материал В посочения реактор /10/ под входа за твърдия материал в реактора за установяване/поддьржане на флуидизиран слой от твърдия материал;

г) импулсно горивно устройство /30/ гфодьлжено в посочения реактор /10/, кат? импулсното горивно устройство /30/ Включва горивна камера /34/, затварящи средства /32/, свързани с посочената горивна камера /34/ за пропускане на еазо-Въздушна смес, резонаторна камера'/36/ във Връзка с посочената горивна камера /34/ и продължаваща външно от нея, отворен свободен край на поспченаша резонаторна камера /36/, разположена с отчитане на споменатия Флуидизиран слой, за да позволи на газообразните продукти от посочената резонаторна камера /36/ да си ВзаимодеГ«с)йва1;

у) топлопренася1ни (тпплооБменни) средства /60/, разпо— ложени в посочения реактор /10/ с отчитане на споменатия ф?,уидизиран слой, за да извеждат топлината сп>« неао; и

е) средства /30/ за извеждане на димните газове във връзка с посочения реактор /10/ з* иВежданс» нг.· продуктите от горенето извън него.
2. Нстройство съгласно претенция 1, характеризиращо с.е с това, чг включва средства /40/, разположени към свободния край на резонаторната камера /36/ за разширяване на газообразния изход от нея.

8. Устройство съгласно претенция с', характеризиращо се с то· ва, че разширяващите (дифузорни) с р едства /40/⁷ са предвидени в посочения реактор /1О/, където ще се поддържа посочения флуидизиран слой.

4. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че включва класификатор на твърд материал /71/, като по— сочения класификатор /71/ е сепариращ споменатия твърд мате- ниал в едра Фракция и финна Фракция, при което посочената едра фракция се подава в посочения реактор /10/ чрез захран ващи средства /70/, а посочената Финна фракция се подава чрез средства /78/ за подаване в споменатото импулсно горивно устройство /30/.

S. Устройство съгласно претенция 1 , характеризиращо се с това, че посочената резонаторна камера /36/ от споменатото импулсно горивно устройство /30/ е най-малко една удължена тръба /36/.

Ь. Устршйство съгласно претенция 1, характеризиращо се с то- ва, че споменатата най-малко една удължена тръба /36/ има воден кожух /41/ върху най-малко част от дължината на същата тръба /36/.

7. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с то ва, че посоченият реактор /10/ включва долна секция /12/, където споменатия флуидизиран слой ще* 5г-де поддържан и една горна разширена секция /16/.

8. Устройство съгласно претенция 1, характеризирамр се с това, че споменатите средства /80/ за извеждане на димните газове (димоходи) включват вътрешен сепаратор /Pt?/ за увлечените тйърди ч астйци.

9. Устройство съглсно претенция 1, характеризиращо се с то ва, че топлопрвнасящите (топлообменните) средства са тръбни снопове или сорпаншини //.·'.:/, г ?,„-'положен В·. посечения реактор /10/, където се създава споменатия Флуидизиран с/чой, като тръбните снопове или серпантините /60/ са предназначени да ⁴ транспортират тпплстренасяща греда през тях.

1О. Метод за изгаряне на твърдо гориВла, Е»ключВ>ащ операциите:

а) установяВ>ане и поддържане на флуидизиран слой от твърди частици гориво в реактора /Ю/ и в областта /12/ на разполагане на топлопренасящите средства /60/;

б) импулсно изгаряне на газо—горивна смес по начин да се създаде пулсираш, поток от продуктите от горенето и акустични вълни;

В·) Haco4P>aHe^j на споменатия пулсиращ поток от продуктите от горенето за директно действие върху посочения Флуидизиран слей твърдо гориво за изгаряне на: споменатото твърдо гориво;

г> циркулиране на топлопренасяща среда (топлообменна среда) през споменатите гредства за топлопренасяне /60/ (топлопбмен) за получар>ане на топлина за опреде/^но третира- не на споменатата среда;

д) извеждане на продуктите от горенето ст посочения реактор /10/ след сепариране oui уС>лечени твърди частици в

11. Метод, дефиниран съелаг.но претенция 10, характеризиращ се с това, че споменатото флуидизирано eopuf»ci е Въглища и това гориво за посочснстс импулсно горивно устройство./30/ е най-малко във вид на финна Въглишма фракция.

12. Метод, дефиниран съгласно претенция 11, характеризиращ се с това, че споменатите въглища имат Високо сярно съдържание и използваният ссрсент за ся; -ата е добавен и смесен със Споменатото г^ърсо гориво - въгл1 u..i<s.

13. Метод съгласно претенция 1.3, характеризиращ, ср с това, че споменатият сорбент е варовик и е използГ>ан в съотношение от около два до три пъти спрямо количеството сяра във въгли— щата.

14. Метод съгласно претенция 10, характеризиращ се с това, че споменатата акустична Вълна е В. границите от 100 до IBOdB.

15. Метод, дефиниран съгласно претенция 10, характеризиращ се с това, че пулсиращият поток горивни продукти освобождава топлина в границите от около 1x10^ до около 10х10⁶Btu/hr/ft^, а температурата на газообразтоте продукти е в диапазона от около 763°С до 1904°С и скоростта на газа е в диапазона cm около 46.5 go c<kdao 496 метра за секунда.

16. Метод съгласно претенция 10., характеризираш, се с това, че газът флуидизиращ посочения слой ran твърдо гориво има скорост В· диапазона от около 1.34 до около 4.03 метра за секунда.

17. Устройство с пулсиращ флуидизиран слой съдържащо:

а) реактор /110/;

б> средства /170/ за захранване на материал за флуиди— зиране в споменатия реактор /10/;

в) средства /113/ за флуид;дзиране на споменатия флуиди— зиран материал за създаване на Флуидизиран слой от материал в споменатия реактор /110/;

г) импулсно горивно ycnipoftcmf>D /130/ във връзка с посочения реактор /110/, като споменатото импулсно горивно устройство е съвместяваща горивна камера /133/' и най-малко един отвор /1.33/, присъединен кг-м нея, за пропускане най—малко една. въздушно·горивна смес £ споменататг» горивна камера /133/, като споменатото импулсно горивно устройство /130/ последващо включва резонапюрна камера /136/, която е разположена така, че газообразните продукти от споменатата резо— наторна камера /136/ да въздействат върху споменатия флуиди—

д) средства /160/ за топлопренасяне от споменатия реак— тор /110/;

е) средств /180/

-О сх то далеч от споменатия реактор /110/

18. Устройство съгласно претенция 17 , характеризиращо се с това, че ттплопр енас ящите средства /160/ в к люч в ат тръби, монтирани

В споменатия Флуидизиран слой за извеждане на топлината от нега

19. Устройство съгласно претсгнция 17, характеризиращо се с: това, че включва средства /160/ па разширение н<а газообраз ните продукти на изхода ст споменатата резонаторна камера /136/.

Р0.‘ Устройство съгласно претенция 19, х.чрактеризиращо се с това, че средствата за разширение (дифузорните средства) /140/ са разположени В споменатия реактор /110/ и над посо чения флуидизиран слой.

Р1 . Устройство съгласно претенция 17, характеризиращо се с това, че споменатата резонаторι ;а камера /136/ с продължена в посочения реактор /110/, така «е рязонатсрната камера /136/ е в директен контакт със споменатия флуидизиран слой от материал.
3’8. Устройство съгласно претенция 17, характеризиращо се с това, че средствата за разширение ( дифу.зорните средства) /140/ са продължени В посочения реактор /110/, така че да са в директен контакт с материала ст флуидизирания слой. ε*3. Устройство съгласно претенция 17, характеризиращо се с това, че най-малко част от споменатата р>е:_;:онаторна камера /136/ е обвита с воден кожух /141/.

f?
4. Устройство съгласно претенция 17, характеризиращо се с това, че споменатото импулсно горивно устройство /130/ включва и средства, например дифузор /139/ за усилване осовото противоналяеане на газообразните продукти, получени в споменатото импулсно горивно устройство /130/.

35. Устройство съгласно претенция 17, характеризиращо се с това, че включва и средства /171/ за сепариране на тв1->рдото гориво на финна фракция и едра, необработена фракция, средства /190/ за подаване на финнатг фракция в споменатото импулсно горивно устройство /130/ и средства /170/ за подаване на едрата, необработена фракция в споменатия флуидизиран слой,

36. Устройство с. пулсиращ флуидизиран слой включващо:

' а) реактор /110/, който реактор /110/ има горна /116,⁷ и долна /113/ секции;

61 средства /170/ ~а захранване на материал с възможност за горене и флуидизиран^ в споменатия реактор /110/;

в> средства /113/ за флуидизиране на споменатия с възможност за горене и флдидизиране материал, като споменатите Флиидизиращи средства /113/ включват разпределително устроО•ство, разположено в споменатия ргактор така, чс материалът с възможност за горене и q г.уидизиране да може да бъде устано вен във флуидизирано състояние чрез споменатите флуидизиращи средства /113/;

е) импулсни горивни средства /130/, продължени в спомеii<3m;.in реактор /110/, като споменатите; импулсни горивни средства /130/ включват горивна камера /133/ и най-малко един отвор» /132/, свързан със с·п<»1Рнл«ата горивна камера за пропускане ка една или повече въздушно-горивни смеси, при което импулсните горивни средства /130/ по-нататък включват резо— напорна камера /136/ във връзка с горивната камера /133/, като ррзонаторната камера /136/ включва дифузорни средства /140/ за редуциране скоростта на газообразните продукти, из— лизащи от споменатата резонаторна камера /136/, като споменатите дифузорни средства /140/ са разположени на края на резонаторната камера /136/, продължаваща към края на долната секция /112/ на реактора /110/ и са така монтирани, че газообразните продукти, излизащи от дифузорните средства /140/ да могат да въздействат върху материалите с възможност за горене и флуидизиране; и

д) изпускателни (топлоотвеждащи) средства /190/ във връзка с посочения реактор /110/ за създаване възможност на' продуктите от горене да напуснат реактора /110/, като споменатите изпускателни средства /180/ включват средства /182/ за сепарация на твърдите частици от газообразния поток и средства /195/ и /196/ за връщане· на споменатите твърди частици за следващо реагиране В реактора /110/ и следващи включени средства /117/ за извеждане на пепелта и утайката от с поменатия р еактор /11.0/ .

27. Устройство, дефинирано съгласно претенция 26, характери зиращо се с това, че ι. - пускam»AHt»те (гюплоотвеждащи) средства /190/ са В следваща |’чпгка със гредетбата /101/ за гене— pupaне на пара.

Е’8. Устройство, дефинирано сьгл<-гно претенция 26, характери— 3iipaii«D се с таоба, че включва о:

средства /171/ зя сепариране на тв > .рдстиз гориво във соинна. фракция и едра фракция като устройството /171/ включва u cpegcniba /195/ за транспортиране на финната фракция В импулсното горивно устройство /130/ и средства /170/ за транспортиране на едрата, необр ci бстаена фракция към Флуидизирания с/.ой в реактора /110/.

29. Устройство, дефинирани сь?ла(.но прпарнция 27, характери— зиращо се с това, ч<- c.pt дстовата /101/-за генериране на пара на вода ? паросъбирател /111/, при ксето със събиратеа /112/ на утайка.

90. Устройство, дефинирано гъелбино претенция 26, характери— зираир се с това, че включва и средства /1.60/ r-а топлопрена- сяня сяа реактора/110/, ори което топлопренасящите средства /160/ включват тръбни снопове или серпантини, разположени В споменатия флуидизиран слой (реактора /110/.

31 . УстройстВо, дефинирано съгласно претенция 26, хгчрактери— зиракр се с това, че ; -дс.с.бзта /120/ за тоилоотвеждане подават поплина към система з.ч ъарряР-ане не Въздух.

32. Устройство, дефинирано съгласно претенция 26, характеризиращо се с това, че средствата /120/ за шплоапАеждане подават топлина към система зя изс-амаЛв^е на материали.

33. Устройство, дефинирано съгласно npemei чция 30, характери— зиращо се сто&а, че споменам» средства /160/ за топлопренасяне са във връзка etc < реу<тВа /101/ за генериране ка пара.

34. УстройстВо, дефинирано < ьглггно претенция 26, характеризиращо ct? с това, nt? вк/аочВа и Г-оден кшчук /141/, монтиран около най-малко част от с.поменатите средства за импулсно горене /130/.

35. УстройстВо с пулсиращ флучдиг.иран · лой, включващо:

а.) р е як тир / 210 / ;

б) средства /220/ з.<кран6ане н»л сштадъчни материали в реактора /210/;

в) средства /213/ за Флуидизирьне на спга<к?натите отпадъчни материали, които средства /213/ за флуидизиране включват разпределителни устройства, разположени в» реактора /210/, така че споменатите отпадъччни материали да могат да са поддържани във флдидизиранс.’ състояние чрез споменатите Флуидизиращи средства /213/;

ч е) импулсни горивни средства /230/, продължени В реактора /210/, като импулсните горивни средства /230/ включват горивна камера /233/ и най-малко- един отвор, свързан със споменатата горивна камера /233/ за подаване една или повече вг-здущно— горивни смеси чрез него, при което импулсните горивни средства /230/ Включват и резонанси на камера /236/ Във

Връзка с горивната камера /233/, продължаваща до разположението на споменатите отпадни матепиали В» реактора /210/, като посочената рспонаторна камера /236·/' включва дифузорни сродства /240/, разположени В» края на с><’лонаяифната камера /236/, продължаващи де средствата /220/ за захранване на отпадъчните материали Е» реакторг* /210/, така че скоростта на газообразните продукти, излизащи от рпзпнаторнгта камера /236/ да се редуцира, а резонаторната камера /236/ е разполажена така, че газообразните продукти метат-да въздейстследната реакция.

ват върху споменатите отпадни материалии

д) средства /2П0/ за * Ьеждане на димни еазоЕ»е във

В>ръзка с реактора /210/ така, че продуктите от горенето да могат да се изведат смл реактора /210/, като средствата /280/ за извеждане на димните бопЬг Включват и средства /282/ и /283/ за сепариране на твърди частици Е' реактора /210/ за

36. Метод за изгаряне на твърд.» гориво, включващ операции

a) установяване и поддържане на флуидизиран слой

Din твърдо гориво;
5) импулсно изгаряне на гориво—въздушна смес така, че да се създаде пулсиращ поток от продуктите от изгарянето;

в) насочване на споменатия пулсиращ от изгарянето за директно въздействие поток от продуктите върху флуидизирания слой от твърда гориво за изгаряне; и

е) извеждане продуктите от горенето от реактора

Метод съгласно претенция 36, характеризиращ се с това, че продуктите от изгарянето са изведени ст реактора /110/ и са подадени към парогенерираша система /101/ за получаване на пара

Метод съгласно претенция 36, характеризиращ се с това, че включва и циркулация на. топлопренасяща среда през топлопренасящи (топлообменни) средства /160/, монтирани във

Флу и дозирания слой така, че топлината г.е извежда от флуиди— зирання слой

39. Метод съгласно претенция
6, характеризиращ се с това, че топлоотвеждащите средства /1Я0/и /160/ са във връзка с пароаенерираща система /101/ и се генерира пара чрез тях

Метод съгласно претенция

36, характеризиращ се с това, че топлината, получена при споменатото изгаряне се подава към система за изсушаване на материали

Метод съгласно претенция 36, характеризиращ се това, че топлината, получена при изгарянето се подаВа към система за нагряване на въздух

Метод съгласно претенция 30, се с това, споменатото твърдо гчзриво са отпадни материали и посоченият метод е за изгаряне на отпадни материали.