CS212960B1

CS212960B1 - Apparatus for uniformly supplying solid fuel to the fluidized bed

Info

Publication number: CS212960B1
Application number: CS455580A
Authority: CS
Inventors: Jiri Mikoda; Jaroslav Beranek
Original assignee: Jiri Mikoda; Jaroslav Beranek
Priority date: 1980-06-26
Filing date: 1980-06-26
Publication date: 1982-03-26

Abstract

Účelem vynélezu je nalézt vhodné uspořádání, které zabezpečí jednoduché a rovnoměrné dávkování pevného paliva do fluidni spalovací vrstvy. Tohoto cíle se při uspořádání dávkovači fluidni vrstvy pod vlastní fluidni spalovací vrstvou dosáhne tím, že půdorysná plocha roštu dávkovači fluidni vratvy je menší než 1/2 půdorysná plochy roštu fluidni spalovací vrstvy a dále tím, že více než 30 % všech dávkovačích trubek pro přívod paliva z dávkovači fluidni vrstvy na rošt fluidhí spalovací vrstvy sestává z části svislá a čésti šikmé. Dávkovači trubky mohou být opatřeny uvnitř umístěnými tyčemi pro odstraňování úsad. Zařízení lze aplikovat ve fluidních reaktorech na spalování uhlí.The purpose of the invention is to find a suitable arrangement that ensures simple and uniform dosing of solid fuel into the fluidized bed. This goal is achieved when arranging the dosing fluidized bed under the fluidized bed itself by the fact that the plan area of the dosing fluidized bed grate is less than 1/2 of the plan area of the fluidized bed grate and further by the fact that more than 30% of all dosing pipes for supplying fuel from the dosing fluidized bed to the fluidized bed grate consist of a vertical part and an inclined part. The dosing pipes can be provided with rods placed inside for removing deposits. The device can be applied in fluidized bed reactors for coal combustion.

Description

Vynález ee týká zařízení pro rovnoměrný přívod pevného paliva do fluidní spalovací vr stvy.The invention relates to an apparatus for uniformly supplying solid fuel to a fluidized bed.

Rovnoměrné spalování tuhého paliva ve fluidní vrstvě, zejména je-li u sirných paliv prováděno zachycování kysličníku siřičitého vázáním na uhličitan vápenatý, vyžaduje, aby byl zabezpečen rovnoměrný přívod paliva po celé ploše fluidní spalovací vrstvy, protože horizontální míchání fluidní vrstvy je podstatně méně intenzivní, než ve vertikálním směru. Rovnoměrnost přívodu paliva je podmínkou konstantní teploty spalování, jejíž konstantní a optimálně nastavená hodnota s diferencí - 15 °C je nezbytnou podmínkou konverze vzniku síranu vápenatého vyšší než 80Even combustion of solid fuel in the fluidized bed, especially when sulfur dioxide is captured by binding to calcium carbonate, requires a uniform fuel supply over the entire surface of the fluidized bed, since horizontal mixing of the fluidized bed is substantially less intense than in the vertical direction. Uniformity of fuel supply is a condition of constant combustion temperature, whose constant and optimally set value with a difference of - 15 ° C is a necessary condition for conversion of calcium sulphate formation higher than 80

Nejjednodušším způsobem přívodu paliva je pohazování paliva na fluidní vrstvu. Podstatnou nevýhodou je skutečnost, že prachové částice paliva, jejichž rychlost úletu je větší než pracovní rychlost fluidace, unikají z fluidní vrstvy nespálené a vyhořívají až v prostorách vzdálenějších od fluidní vrstvy, například v cyklonech.The easiest way to supply fuel is to throw fuel onto the fluidized bed. A significant disadvantage is that the dust particles of fuel whose drift rate is greater than the working fluidization speed escape from the fluidized bed unburned and burn up only in areas further away from the fluidized bed, for example in cyclones.

Zavedeme-li tuhé palivo do fluidní vrstvy spodem na rošt, dochází k vyhoření veškerého paliva ve fluidní vrstvě, přičemž vyhoří i prachové částice, které by jinak z fluidní vrstvy ulétaly. Transportní jevy jsou totiž o jeden až jedenapůl řádu intenzivnější ve fluidní vrstvě, než v proudu plynu shodné teploty. U těchto prachových částic má podstatný vliv na dobu hoření rychlost dopravy kyslíku k hořící částici, která je ve fluidní vrstvě značná. Použijeme-li spalovací komoru na uhlí jako zdroj tepla pro sušení hořlavých látek, je dokonalé vyhoření nezbytné, protože dohořívající částice v úletu by se staly iniciátory hoření sušeného materiálu.If the solid fuel is introduced into the fluidized bed from below onto the grate, all the fuel in the fluidized bed burns out, and dust particles that would otherwise fly out of the fluidized bed burn out. Indeed, the transport phenomena are one to one and a half orders of magnitude more intense in the fluidized bed than in a gas stream of the same temperature. In these dust particles, the rate of oxygen transport to the burning particle, which is considerable in the fluidized bed, has a significant effect on the burning time. If we use a coal combustion chamber as a heat source for drying combustible substances, a perfect burn out is necessary, as the burning particles in the drift would become the initiators of the burning of the dried material.

Realizace rovnoměrného přívodu paliva po ploše spalovací vrstvy s přívodem paliva spodem do spalovací vrstvy je řešena konstrukci vlastního dávkovacího zařízení. Jedním z dosud realizovaných řešení je pneumatická doprava částic tuhého paliva do jednotlivých zvolených míst fluidní spalovací vrstvy systémem paralelních pneumatických tras, které ústí na roštu. Toto řešení je vzhledem ke konstrukci obvyklého ejektorového rozdělovače paliva do jednotlivých pneumatických tras složité a provozně citlivé.The realization of a uniform fuel supply over the surface of the combustion layer with the fuel supply from the bottom to the combustion layer is solved by the construction of the actual dosing device. One of the solutions implemented so far is the pneumatic conveying of solid fuel particles to individual selected points of the fluidized bed by a system of parallel pneumatic routes that lead to the grate. This solution is complicated and operationally sensitive due to the construction of a conventional ejector fuel rail into individual pneumatic routes.

Je známo řešení, kde funkci rozdělovače paliva zastává další pomocná fluidní dávkovači vrstva, která je s vlastni fluidní spalovací vrstvou spojena výhradně svislými trubkami, ve kterých je fluidní vrstva uhlí s vysokou mezerovitostí částic. Je-li použito na bezpropadovém roštu s obvyklou roztečí trubek přívodu vzduchu zhruba 100 mm a roztečí trubek přívodu paliva 300 mm a více, je při použití svislých dávkovačích trubek nutno uspořádat pomocnou vrstvu jako velice štíhlé fluidní žlaby s pístovým tokem materiálu. Je-li potom palivo do žlabu přiváděno na jeho konci, nastávají potíže s rovnoměrným rozdělením paliva po celé délce každého žlabu. Navíc toto řešení neumožňuje za provozu čistit dopravní trubky.A solution is known in which the fuel distributor function is performed by an additional auxiliary fluidized bed which is connected to the fluidized bed itself solely by means of vertical pipes in which the fluidized bed of coal has a high particle gap. When used on a grate-free grate with a typical air intake pipe spacing of about 100 mm and a fuel intake pipe spacing of 300 mm or more, the auxiliary layer must be arranged as very slender fluid channels with a piston flow of material when using vertical dosing pipes. If fuel is then fed into the trough at the end of the trough, there is a problem of evenly distributing the fuel along the length of each trough. Moreover, this solution does not allow the conveyor tubes to be cleaned during operation.

Pokud se dávkovači vrstva vytvoří jako ideální mísič s téměř stejnou plochou jako má spalovací vrstva je množství vzduchu, které zbývá k chlazení roštu spalovací vrstvy nedostatečná.If the metering layer is formed as an ideal mixer with almost the same area as the combustion layer, the amount of air left to cool the combustion layer grate is insufficient.

212 980212 980

Podstatně výhodnějším se jeví zařízení pro rovnoměrný přívod pevného paliva do fluldní spalovací vrstvy a využitím dávkovači fluidní vrstvy uspořádaná pod fluidní spalovací vrstvou podle předkládaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že půdorysná plocha roštu dávkovači fluidní vrstvy je menší než 1/2 půdorysné plochy roštu fluidní spalovací vrstvy, přičemž více než 30 % všech dávkovačích trubek pro přívod paliva z dávkovači fluidní vrstvy na rošt fluidní spalovací vrstvy sestává z části svislé a části odkloněné od svislice. Dávkovači trubky mohou být uzpůsobeny pro odstraňování dsad tyčemi, umístěnými uvnitř dávkovačích trubek.An apparatus for uniformly supplying solid fuel to the fluidized bed and utilizing a metering fluidized bed arranged below the fluidized bed of the present invention appears to be substantially more advantageous in that the grating floor area of the metering fluidized bed is less than 1/2 of the grate floor area more than 30% of all of the metering tubes for supplying fuel from the fluidized bed metering to the fluidized bed grate consists of a vertical part and a part diverted from the vertical. The dispensing tubes may be adapted to be removed by dsad rods disposed within the dispensing tubes.

Základní myšlenkou zařízení podle vynálezu je konstrukce dávkovači fluidní vrstvy jako Ideální míslč malých rozměrů například s kruhovým, čtvercovým či obdélníkovým půdorysem, do kterého jsou zaústěny všechny dávkovači trubky pro odvod paliva na rošt spalovací vrstvy. Tím je jednak zaručen rovnoměrný přívod paliva ke všem dávkovacim trubkám a jednak je možno pracovat s podstatně většími rychlostmi vzduchu jak v samotné dávkovači vrstvě, tak i v trubkách, kde se vlivem přetlaku vytváří režim pneumatické dopravy. Případná instalace tyčí do svislých i odkloněných částí dávkovačích trubek umožňuje periodické čištění i za provozu. Uspořádání podle vynálezu zaručuje bezporuchový a rovnoměrný přívod paliva po celé ploše spalovací vrstvy, přičemž zbývá dostatek vzduchu na chlazení spalovacího roštu.The basic idea of the device according to the invention is to design the metering fluidized bed as an ideal mixer of small dimensions with, for example, a circular, square or rectangular plan, into which all metering pipes for fuel removal exit into the combustion grate. This ensures, on the one hand, a uniform supply of fuel to all metering pipes and, on the other hand, it is possible to work at substantially higher air velocities both in the metering layer itself and in the pipes where a pneumatic conveying mode is created due to overpressure. Possible installation of bars into vertical and diverted parts of dosing tubes allows periodic cleaning even during operation. The arrangement according to the invention guarantees a trouble-free and even fuel supply over the entire surface of the combustion layer, leaving enough air to cool the combustion grate.

Pevné palivo, zrnění 0 až 5 mm, s výhodou 0 až 3 mm, s vlhkostí až 30 % hmotn. se vnáší do prostoru nad fluidní dávkovači vrstvu, pokud možno do jejího geometrického středu. V prostoru nad fluidní dávkovači vrstvou je přetlak daný odpory proudění spalovacího a přepravního vzduchu na trase mezi fluidní dávkovači vrstvou a výstupem z cyklonu. Může míti hodnotu 7000 Pa. Jako dávkovač pevného paliva do dávkovači fluidní vrstvy lze například použít dvoušnekový podavač s vysokým těsnícím účinkem.Solid fuel, grain size 0-5 mm, preferably 0-3 mm, moisture up to 30 wt. it is introduced into the space above the fluid dispensing layer, preferably to its geometric center. In the space above the fluidized bed, the overpressure given by the flow resistance of the combustion and transport air is on the path between the fluidized bed and the cyclone outlet. It can have a value of 7000 Pa. For example, a high-performance twin-screw feeder can be used as a solid fuel dispenser for the fluidized bed dispenser.

Pro zabezpečení přepravy pevného paliva z dávkovači vrstvy trubkami do fluidní spalovací vrstvy se používá 1 až 1,5 kg vzduchu na 1 kg paliva. Vzhledem k obdobným rychlostem fluidace v dávkovači a spalovací vrstvě js potřebným množstvím vzduchu na přepravu paliva dávkovacími trubkami rovněž dána i plocha roštu fluidní dávkovači vrstvy, která je podstatně menší než plocha roštu fluidní spalovací vrstvy* Například pro tepelný výkon 1,6 MW a uhlí o výhřevnosti 11 MJ/kg je poměr těchto dvou ploch 1 : 13.1 to 1.5 kg of air per kg of fuel are used to ensure the transport of solid fuel from the metering layer through the tubes to the fluidized bed. Due to similar fluidization rates in the metering and combustion bed, the amount of air required to transport the fuel through the metering pipes also gives the grate area of the fluidized bed, which is substantially smaller than the grate area of the fluidized bed. The calorific value of 11 MJ / kg is the ratio of the two surfaces to 1: 13.

V dávkovačích trubkách je rychlost vzduchu volena vyšší než js rychlost úletu největších částic paliva, tj. asi 20 až 30 m/s.In the metering tubes, the air velocity is selected to be higher than the velocity of the largest fuel particles, i.e. about 20 to 30 m / s.

Rozteče ústí dávkovačích trubek na roštu fluidní spalovací vrstvy jsou obvykle 300 až 800 mm. Vzhledem k velikosti částic pevného paliva se průměr dávkovačích trubek doporučuje volit mezi 15 až 50 mm. Aby bylo možno dávkovacími trubkami převádět palivo z malého prostoru dávkovači vrstvy rovnoměrně na celou plochu roětu fluidní spalovací vrstvy, js nutno část dávkovačích trubek vyvádět z dávkovači vrstvy odkloněné od svislice, což znamená v potřebném úhlu a s požadovaným poloměrem křivosti zešikmeného úseku dávkovači trubky a jejího napojení na svislý úsek.The spacing of the metering tube mouths on the fluidized bed grate is typically 300 to 800 mm. Due to the particle size of the solid fuel, the diameter of the dosing tubes is recommended to be between 15 and 50 mm. In order to distribute fuel from the metering tube space evenly over the entire surface of the fluidized bed grate through the metering tubes, a portion of the metering tubes must be discharged from the metering layer diverted from the vertical, meaning the required angle and radius of curvature. to the vertical section.

212 96212 96

Na přiloženém obrázku je schematicky znázorněn a v dalším popsán řez fluidní spalovací komorou a dávkovacím zařízením podle vynálezu.In the accompanying drawing, a cross-section through a fluidized bed combustion chamber and a metering device according to the invention is shown schematically and described below.

Prostor fluidního spalování je vymezen plamencem 1 přepaženým bezpropadovým roštem 2, který má obdélníkový půdorys. Vně plamence J je vytvořen fluidní chladič popela, jehož vnější stěnu tvoří plášl J spalovací komory a vnitřní plamenec J. Drcené uhlí se dvojšnekovým podavačem £ přivádí do dávkovači fluidní vrstvy vytvořené v tělese £. Uhlí je ve fluidní dávkovači vrstvě udržováno ve vznosu přepravním vzduchem, který slouží pro dopravu uhlí na bezpropadový rošt 2 dvěma řadami dávkovačích trubek 6. Dávkovači trubky 6 sestávají ze svislé části, která ústí na bezpropadovém roštu 2 a části šikmé, která ústi u hladiny fluidní dávkovači vrstvy. Dávkovači trubky £ jaou opatřeny tyčemi 2» ® pro odstraňování úsad. Spalovací fluidní vrstva a fluidní vrstva chladiče popela mají shodnou výšku určenou bezpropadovým roštem 2 a úrovní přepadové trubky 10 pro odvod popele z fluidní vrstvy chladiče popela. V plamenci 1 je v úrovni hladiny fluidní vrstvy otvor 2, kterým jsou propojeny obě fluidní vrstvy.The fluidized bed space is delimited by a flame tube 1, which is overlaid with a grate-free grate 2, which has a rectangular plan. A fluid ash cooler is formed outside the flame tube, the outer wall of which is formed by the combustion chamber jacket and the inner flame tube. Crushed coal with the twin-screw feeder 6 is fed to the fluidized bed metering layer formed in the body. The coal in the fluidized bed is held up by the conveying air for conveying coal to the grate-free grate 2 by two rows of metering tubes 6. The metering pipes 6 consist of a vertical part which opens at the grate-free grate 2 and oblique at the fluid level. dispensing layers. The metering tubes 6 are provided with rods 22 for removing deposits. The combustion fluid bed and the ash cooler fluid bed have the same height determined by the grate-free grate 2 and the level of the overflow pipe 10 for the removal of ash from the fluid bed of the ash cooler. In the flame tube 1 there is an opening 2 at the level of the fluidized bed through which the two fluidized beds are connected.

Claims

An apparatus for uniformly supplying solid fuel to a fluidized bed combustor using a fluidized bed metering layer disposed below the fluidized bed layer, characterized in that the grating surface area of the fluidized bed layer is less than 1/2 of the fluidized bed grate surface area, more than 30% All of the metering tubes (6) for supplying fuel from the metering fluidized bed to the fluidized bed grate consists of a vertical part and a part diverted from the vertical.

Device according to claim 1, characterized in that the metering tubes (6) have rods (7, 8) located inside the metering tubes (6) for removing deposits.