CS243530B1

CS243530B1 - Fluid fireplace's body

Info

Publication number: CS243530B1
Application number: CS834137A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Beranek; Vaclav Cervenka; Jiri Kichler; Milan Konecny
Original assignee: Jaroslav Beranek; Vaclav Cervenka; Jiri Kichler; Milan Konecny
Priority date: 1983-06-08
Filing date: 1983-06-08
Publication date: 1986-06-12
Also published as: CS413783A1

Abstract

Těleso fluidního ohniště pro spalování tuhých, kapalných a plynných paliv nebo odpadních látek, sestávající z válcové membránové stěny, tvořené dvěma nebo více souběžně do spirály vinutými trubkami, jejichž závity mají stejný průměr i stoupání a jsou navzájem pevně spojeny spirálovými přepážkami, přičemž horní konce trubek membránové stěny jsou pevně spojeny s trubkami vnějšího výměníku tepla. Přepážky dolního konce membránové stěny jsou pevně spojeny s přírubou pro uchycení fluidního roštu. Těleso fluidního ohniště podle vynálezu lze využít u fluidních kotlů, ale i u fluidních reaktorů, v nichž se uskuteční chemické reakce se značnou spotřebou tepla nebo s velkým reakčním teplem. Chlazení nebo ohřev fluidní vrstvy se uskutečňuje sdílením tepla mezi fluidní vrstvou a membránovou stěnou.Fluidized bed furnace for combustion solid, liquid and gaseous fuels or waste materials consisting of cylindrical membrane walls consisting of two or more parallel to the coil by coiled tubes whose threads have the same diameter and climb and are firmly connected to each other spiral partitions, with the upper one the ends of the membrane wall tubes are rigid connected to the pipes of the external heat exchanger. Partitions of the lower end of the membrane wall they are firmly attached to the mounting flange fluidized bed grate. Fluid furnace body according to the invention can be used in fluidized-bed boilers, but also in the fluidized bed reactors in which they take place chemical reactions with considerable consumption heat or with high heat of reaction. Cooling or heating the fluidized bed by sharing heat between the fluidized bed and a membrane wall.

Description

(54) Těleso fluidního ohniště(54) Fluid fireplace body

Těleso fluidního ohniště pro spalování tuhých, kapalných a plynných paliv nebo odpadních látek, sestávající z válcové membránové stěny, tvořené dvěma nebo více souběžně do spirály vinutými trubkami, jejichž závity mají stejný průměr i stoupání a jsou navzájem pevně spojeny spirálovými přepážkami, přičemž horní konce trubek membránové stěny jsou pevně spojeny s trubkami vnějšího výměníku tepla. Přepážky dolního konce membránové stěny jsou pevně spojeny s přírubou pro uchycení fluidního roštu.Fluidized-bed body for the combustion of solid, liquid and gaseous fuels or waste materials, consisting of a cylindrical membrane wall formed of two or more spiral-wound tubes having threads of equal diameter and pitch and rigidly connected to each other by helical baffles, the upper ends of the tubes the membrane walls are rigidly connected to the external heat exchanger tubes. The baffles of the lower end of the membrane wall are rigidly connected to the flange for accommodating the fluid grate.

Těleso fluidního ohniště podle vynálezu lze využít u fluidních kotlů, ale i u fluidních reaktorů, v nichž se uskuteční chemické reakce se značnou spotřebou tepla nebo s velkým reakčním teplem. Chlazení nebo ohřev fluidní vrstvy se uskutečňuje sdílením tepla mezi fluidní vrstvou a membránovou stěnou.The fluidized bed body according to the invention can be used in fluidized bed boilers as well as in fluidized bed reactors in which chemical reactions with high heat consumption or with high heat of reaction take place. Cooling or heating of the fluidized bed is accomplished by heat transfer between the fluidized bed and the membrane wall.

Vynález se týká tělesa fluidního ohniště, v němž se spalují tuhá, kapalná a plynná paliva nebo odpadní látky, přičemž toto ohniště je vhodné především pro nízké výkony.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a fluidized bed body in which solid, liquid and gaseous fuels or waste materials are combusted, the furnace being particularly suitable for low throughputs.

Pro ohřev vody nebo pro výrobu topné páry pro potřeby zemědělských závodů, škol, nemocnic a jiných objektů nebo při spalování malých množství odpadních látek např. z výroby léčiv se používají fluidní kotle.Fluidized bed boilers are used for water heating or for the production of heating steam for the needs of agricultural plants, schools, hospitals and other buildings or for the combustion of small amounts of waste materials, for example from pharmaceuticals.

Výrobci takových kotlů, které zpravidla mají výkon v rozmezí 0,5 až 10 MW, používají běžně vyráběné typy kotlů na spalování tuhých nebo kapalných paliv s ohništi, upravenými na fluidní. Používají se dva typy takových kotlů a sice vodorovné žárotrubné kotle s ohništěm umístěným v plamenci nebo svislé žárotrubné kotle s ohništěm, umístěným pod trubkovnicí.Manufacturers of such boilers, which generally have a capacity in the range of 0.5 to 10 MW, use commercially available types of boilers for the combustion of solid or liquid fuels with fluidized-bed fireplaces. Two types of such boilers are used, namely horizontal fire-tube boilers with a hearth located in the flame tube or vertical fire-tube boilers with a hearth located below the tube sheet.

Výhodou popsaného řešení je malý zásah do výrobního procesu kotle, možnost dodávat kotle s různými typy ohnišť a v případě potřeby málo nákladná úprava kotle při změně druhu paliva. Značnou nevýhodou fluidních ohnišť v takových typech kotlů je to, že v nich nejsou vytvořeny podmínky pro využití výhodných vlastností fluidní vrstvy.The advantage of the described solution is a small intervention in the boiler production process, the possibility to supply boilers with different types of fireplaces and, if necessary, a low-cost modification of the boiler when changing the fuel type. A considerable disadvantage of fluidized bed fireplaces in such boiler types is that they do not create the conditions for exploiting the advantageous properties of the fluidized bed.

Fluidní vrstva v ohništi má nepostačující výšku, takže spalovací a případně i odsiřovací proces probíhá nedokonale a kromě toho nepostačující prostor nad hladinou fluidní vrstvy způsobuje značný úlet částiccs vysokým obsahem spalitelných látek.The fluidized bed in the furnace has an insufficient height, so that the combustion and possibly desulphurization process is incomplete and, moreover, the insufficient space above the surface of the fluidized bed causes a significant particle escape with a high content of combustible substances.

Částice úletu se proto musí zachycovat a vracet zpět do ohniště. Kromě toho nelze do nízké fluidní vrstvy ponořit výměníky tepla a tím využít vysoké intenzity sdílení tepla mezi fluidní vrstvou a do ní ponořenými tělesy. Další nevýhodou fluidního ohniště, v němž do fluidní vrstvy nejsou ponořeny teplosměnné plochy je to, že teplota fluidní vrstvy se mění s výkonem a při přetížení dochází ke škvárování fluidní vrstvy a tím i k vyřazení fluidního ohniště z provozu.The particulate matter must therefore be collected and returned to the fireplace. In addition, the heat exchangers cannot be immersed in the low fluidized bed, thereby exploiting the high intensity of heat transfer between the fluidized bed and the submerged bodies. Another disadvantage of a fluidized bed in which the heat exchange surfaces are not immersed in the fluidized bed is that the temperature of the fluidized bed varies with power and the overload causes the fluidized bed to crack and thereby render the fluidized bed out of operation.

Pokud se má zabránit škvárování, je nutné značně zvýšit přebytek vzduchu, čímž se snižuje účinnost využití paliva.If slagging is to be avoided, the excess air must be greatly increased, thereby reducing fuel efficiency.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny tělesem fluidního ohniště podle vynálezu,jehož pod statou je, že těleso sestává z válcové membránové stěny, tvořené dvěma nebo více trubkami souběžně vinutými ve spirálách a navzájem pevně spojenými spirálovými přepážkami.The above drawbacks are overcome by the fluidized bed body according to the invention, the essence of which is that the body consists of a cylindrical membrane wall formed by two or more pipes coiled in spirals and fixedly connected to each other by spiral barriers.

K dolnímu konci membránové stěny je pevně připojena příruba pro fluidní rošt. Popsané těleso fluidního ohniště, jehož rozměry se volí tak, aby plně umožnily využití vlastností fluid ní vrstvy, se umístí vně stávajícího kotle, např. pod svislý žárotrubný kotel nebo při stavbě nového kotle se ohniště obklopí teplosměnnými plochami.A fluid grate flange is fixedly attached to the lower end of the membrane wall. The described fluidized bed body, the dimensions of which are chosen so as to fully utilize the properties of the fluidized bed, is placed outside the existing boiler, eg under a vertical fire tube boiler or when the new boiler is built, the fireplace is surrounded by heat exchange surfaces.

Výhodou vynalezeného tělesa fluidního ohniště je především to, že jeho velikost lze volit nezávisle na velikosti ohniště stávajících kotlů při jejich úpravách a tím lze dosáhnout výšky fluidní vrstvy, potřebné pro dosažení vysoké účinnosti spalovacího a odsiřovacího procesu.The advantage of the invented fluidized bed body is, first of all, that its size can be selected independently of the size of the furnace of the existing boilers during their treatment and thus the height of the fluidized bed needed to achieve high efficiency of the combustion and desulfurization process.

Kromě toho lze volit výšku prostoru ohniště nad hladinou fluidní vrstvy, potřebnou pro sní žení úletu částic. Ohniště je chlazeno obvodovou membránovou stěnou, čehož lze využít pro regulaci teploty fluidní vrstvy u ohnišť nižších výkonů a pokud tento teplosměnný povrch nepostačuje, je možné jednoduchým způsobem zabudovat teplosměnné plochy do fluidní vrstvy, protože ohniště je snadno přístupné dnem i membránovou stěnou.In addition, the height of the hearth space above the level of the fluidized bed needed to reduce particulate debris can be selected. The hearth is cooled by the peripheral membrane wall, which can be used to control the temperature of the fluidized bed at lower output fireplaces, and if this heat transfer surface is not sufficient, it is possible to easily incorporate the heat transfer surfaces into the fluidized bed because the hearth is readily accessible by the bottom and the membrane wall.

Další výhodou jsou nízké tepelné ztráty tělesa fluidního ohniště, protože fluidní vrstva i spaliny v prostoru nad hladinou fluidní vrstvy předávají teplo vodě, proudící trubkami membránové stěny, takže postačí pouze izolace membránové stěny.Another advantage is the low heat loss of the fluidized bed body, since both the fluidized bed and the flue gas in the space above the surface of the fluidized bed transfer heat to the water flowing through the membrane wall tubes, so that only the membrane wall insulation is sufficient.

Těleso fluidního ohniště podle vynálezu je znázorněno na výkrese pro případ, kdy těleso fluidního ohniště je obklopeno teplosměnnými plochami.The fluidized bed body according to the invention is shown in the drawing in case the fluidized bed body is surrounded by heat exchange surfaces.

Těleso fluidního ohniště, znázorněné na výkrese je tvořeno dvěma souběžně do spirály vinutými trubkami 1.» které jsou navzájem pevně spojeny spirálovými přepážkami 2_ tak, že vytvoří membránovou stěnu kruhového průřezu.The fluidized bed body shown in the drawing is formed by two spiral wound tubes 1 which are connected in parallel to each other and are fixedly connected to each other by spiral barriers 2 so as to form a diaphragm wall of circular cross-section.

Na dolním konci membránové stěny je na přepážku 4. pevně připojena příruba 5, ke které se připevňuje fluidní rošt. Horní konce do spirály vinutých trubek 2 jsou spojeny s trubkami 2, které mají spirálový tvar a jsou součástí vnějšího výměníku tepla, v němž se ochlazují spaliny, odcházející z fluidního ohniště.At the lower end of the membrane wall, a flange 5 is fixedly connected to the partition 4. To which the fluid grate is attached. The upper ends of the spiral wound tubes 2 are connected to the tubes 2 which have a spiral shape and are part of an external heat exchanger in which the flue gases leaving the fluidized bed are cooled.

Příklad 1Example 1

Těleso fluidního ohniště, schematicky znázorněné na výkrese je tvořeno dvěma trubkami 1. o světlosti 50 mm, souběžně svinutými ve tvaru spirály o průměru 1 m. Přepážky 2 z ocelového pásku 30 x 5 mm ve tvaru spirály jsou vevařeny mezi trubky v úróvni os vinutých trubek tak, že vzniká těleso kruhového průřezu o výšce 3 m.The fluidized-bed body, shown schematically in the drawing, consists of two tubes 50 mm in diameter, coiled in the form of a spiral of 1 m diameter. Barriers 2 of 30 x 5 mm steel strip in the shape of a spiral are welded between the tubes such that a circular cross-section body of 3 m is formed.

Horní konce trubek' 1. jsou spojeny se dvěma souběžně vinutými spirálami z trubek 3 téhož průměru o výšce 2,4 m. Těleso fluidního ohniště je použito jako součást horkovodního fluidního kotle o tepelném výkonu 0,75 MH a je vestavěno do osy fluidního kotle kruhového průřezu.The upper ends of the tubes 1 are connected to two coiled spirals of tubes of the same diameter of 2.4 m. The fluidized bed body is used as part of a hot water fluidized bed boiler with a heat output of 0.75 MH and is built into the fluidized bed boiler axis. cross-section.

Voda z vytápěného okruhu byla cirkulačním čerpadlem, které nejsou na obrázku vyznačeny, vháněna do trubek 2 membránové stěny v nejnižším místě nad přírubou 5. a po ohřátí v membránové . stěně byla voda na horním okraji membránové stěny převedena do vnějšího spirálového výměníku tepla tvořeného trubkami 3., z něhož byla na dolním konci převedena do na obrázku nevyznačeného membránového pláště fluidního kotle. V ohništi jsou spalovány odpadní látky z výroby etylbenzenu ve fluidní vrstvě částic písku o výšce 0,75 m.Water from the heating circuit was blown through the circulation pump (not shown in the figure) into the diaphragm wall tubes 2 at the lowest point above the flange 5 and after heating in the diaphragm. In the wall wall, the water at the upper edge of the membrane wall was transferred to an external spiral heat exchanger formed by tubes 3, from which it was transferred at the lower end to the unlabeled membrane jacket of the fluidized bed boiler. Waste substances from the production of ethylbenzene in the fluidized bed of sand particles with a height of 0.75 m are burned in the fireplace.

Příklad 2Example 2

Těleso fluidního ohniště horkovodního kotle o výkonu 1 MW na spalování odpadních látek z výroby etylbenzenu má stejné rozměry jako v příkladu 1 a liší se pouze tím, že do výšky 1 m od příruby 5. mají spirálové přepážky 2_ šířku 45 mm a mezi souběžně do-spirály vinuté trubky 1. jsou vevařeny v úrovni vnitřního obvodu spirály tak, že světlost trubkové spirály i přepážky je prakticky stejná.The 1 MW fluidized bed boiler of a hot water boiler for the combustion of waste materials from the production of ethylbenzene has the same dimensions as in Example 1 and differs only in that the spiral baffles 2 have a width of 45 mm between them. the coils of the coil 1 are welded at the level of the inner circumference of the coil so that the clearance of the coil and the baffle are practically the same.

Ve zbývajících 2 m výšky membránové stěny byly použity spirálové přepážky o šířce 30 mm a byly vevařeny v úrovni os souběžně do spirály vinutých trubek 1.· Tímto opatřením se prakticky odstraní otěr povrchu souběžně do spirály vinutých trubek ]_, který byl ve styku s fluidní vrstvou.At the remaining 2 m of the diaphragm wall height, spiral barriers of 30 mm width were used and were welded at the level of the axes parallel to the spiral of the coiled tubes 1. This measure virtually eliminates the abrasion of the surface parallel to the spiral of the coiled tubes. layer.

Příklad 3Example 3

Při rekonstrukci roštového kotle na spalování uhlí o výkonu 3,5 t/h páry o tlaku 0,6 MPa je použito těleso fluidního ohniště, vytvořeného šesti souběžně do spirály vinutými trubkami 1 tak, že vzniká válcová membránová stěna o průměru 1,6 m,In the reconstruction of a grate boiler for burning coal with an output of 3.5 t / h of steam at a pressure of 0.6 MPa, a fluidized bed body is formed, formed by six parallel spiral wound pipes 1, so that a cylindrical membrane wall of 1.6 m diameter is formed.

Do prostoru, který vznikl demontáží roštu a výsypky a který není na obrázku vyznačen je namontováno těleso fluidního ohniště stejného typu jako v příkladu 2. Dolní konce šesti souběžně do spirály vinutých trubek jsou spojeny s vodním prostorem bubnu rekonstruovaného kotle a horní konce souběžně do spirály vinutých trubek membránové stěny jsou propojeny s parním prostorem bubnu rekonstruovaného ohniště.A fluidized bed body of the same type as in example 2 is mounted in the space resulting from the grate and hopper disassembly not shown in the figure. The lower ends of the six coils in parallel to the coil are connected to the water space of the reconstructed boiler drum. The membrane wall pipes are connected to the steam space of the reconstructed fireplace drum.

Těleso fluidního ohniště lze kromě fluidních kotlů využít i pro fluidní reaktory, v nichž se uskutečňují chemické reakce se značnou spotřebou tepla nebo s velkým reakčním teplem, přičemž chlazení nebo ohřev fluidní vrstvy se uskutečňuje sdílením tepla mezi fluidní vrstvou a membránovou stěnou.In addition to fluidized bed boilers, the fluidized bed body can also be used for fluidized bed reactors in which chemical reactions with high heat consumption or high heat of reaction take place, whereby cooling or heating of the fluidized bed is effected by heat transfer between the fluidized bed and the membrane wall.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Fluidized-bed body in which solid, liquid and gaseous fuels or waste materials are burnt, characterized in that it consists of a cylindrical membrane wall formed of at least two spiral-wound tubes (1) whose threads have the same diameter and pitch and are The upper ends of the diaphragm wall tubes are rigidly connected to the external heat exchanger tubes (3).

Fluidized bed body according to Claim 1, characterized in that the diaphragms (4) of the lower end of the diaphragm wall are rigidly connected to the flange (5) of the fluid grate receptacle.

Body according to Claims 1 and 2, characterized in that, in the lower part of the diaphragm wall up to the level of the fluidized bed, they are firmly connected to the spiral tubes (1) at the inner diameter of the spiral and in the remaining part of the diaphragm wall are rigidly connected to the spiral coil (1) with the coil barriers (2) at the level of the coil axes (1).

Fluidized bed body according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the external heat exchanger is formed by the same number of tubes (3) as the membrane wall formed by spiral-wound tubes (1), wherein the tubes (3) are coiled into the helix along the membrane walls.