CS246542B1

CS246542B1 - Combustion apparatus with fluid reactor and regulated outlet temperature of combustion products

Info

Publication number: CS246542B1
Application number: CS727184A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Kubart
Original assignee: Miroslav Kubart
Priority date: 1984-09-27
Filing date: 1984-09-27
Publication date: 1986-10-16
Also published as: SU1483168A1; DD255254A3; BG46245A1

Description

Spalovací zařízení s fluidním reaktorem spaluje palivo dvoustupňovým způsobem. Z uklidňovacího prostoru nad fluidním reaktorem přestupují neúplně vyhořelé spaliny do odlučovače úletu spalovací komory, přičemž se jejich proud otáčí o 180°. V šikmém dnu mezistěny je proveden vratný úletový otvor, kterým se vrací odloučené úletové částice zpět do fluidního reaktoru. Stropem se tryskami přivádí sekundární vzduch. Úplně vyhořelé spaliny u šikmého dna opět mění směr směrem vzhůru do válcové výstupní komory, do jejíhož dna se přivádí chladicí vzduch k docílení požadované teploty. Tepla odcházejících popelovin se ve fluidním chladiči využije k ohřevu sekundárního a chladicího vzduchu. Zařízení je určeno například k sušení cihlářské hlíny v rotační peci, event. k vypalování cihlářských výrobků.The fluidized bed combustor burns fuel in a two-stage process. From the quiescent space above the fluidized bed, incomplete burnt flue gases pass into the combustion chamber's debris separator while their current is rotated through 180 °. In the inclined bottom of the partition there is provided a returnable drift hole through which the separated drift particles are returned to the fluidized bed reactor. Secondary air is supplied through the ceiling through the nozzles. The completely burnt flue gas at the inclined bottom again changes the upward direction into the cylindrical outlet chamber, into which the cooling air is supplied to the bottom to reach the desired temperature. The heat of the ash leaving is used in the fluid cooler to heat the secondary and cooling air. The device is intended, for example, for drying brick clay in a rotary kiln, event. for burning brick products.

Vynález se · · týká spalovacího zařízení s fluidním reaktorem a regulovatelnou výstupní ’ teplotou spalin. Jeho účelem je získání poměrně čistých spalin z méněhodnotného pevného paliva, jako například z lignitu nebo nízkokalorického hnědého uhlí pro další použití, například jako sušicího média.The present invention relates to a fluidized bed combustion apparatus with a controlled outlet temperature of the flue gas. Its purpose is to obtain relatively pure flue gas from a low-grade solid fuel such as lignite or low-calorie brown coal for further use, for example as a drying medium.

Je známo zařízení k provádění exothermních procesů spalováním například uhelných břidlic v cirkulačním fluidním loži. Ve vysoké spalovací komoře je nad hladinu fluidní vrstvy přiváděn sekundární vzduch, předehřátý jednak v ohříváku vzduchu, zařazeném za spalinový kotel a elektrofiltr, jednak ve fluidním chladiči popelovin, opatřeném ještě chladicími ‘hady, ve kterých je vyráběna přehřátá pára. Spaliny spolu s cirkulujícími částicemi z vršku spalovací komory vstupují do cyklónového nebo obratového odlučováku, z jehož dna jsou odloučené částice převáděny zpět do fluidní vrstvy. Za odlučovačem je potom ještě zařazen spalinový kotel, elektrofiltr a ohřívák spalovacího vzduchu. Popeloviny, ochlazené ve fluidním chladiči jsou částečně odtahovány a částečně přiváděny zpět do fluidního reaktoru, kde snižují teplotu fluidní vrstvy. Jak je z krátkého popisu patrno, jedná se o komplikované zařízení s velkými nároky na regulační systém, které není vhodné pro účely získávání spalin například pro rotační pec na sušení cihlářské hlíny. Zařízení předpokládá vysokou spalovací komoru, zatímco zařízení pro uvedené účely, vestavované do již stávajícího zařízení, kde se dosud topilo ušlechtilými palivy, musí být kompaktní s co nejmenšími rozměry lými nároky na obsluhu a regulaci.It is known to carry out exothermic processes by burning, for example, coal shale in a circulating fluidized bed. In the high combustion chamber, above the surface of the fluidized bed, secondary air is supplied, preheated on the one hand in an air heater downstream of the flue gas boiler and the electric filter, and in a fluid ash cooler equipped with cooling coils in which superheated steam is produced. Combustion gases, together with circulating particles from the top of the combustion chamber, enter a cyclone or reversal trap, from whose bottom the separated particles are transferred back to the fluidized bed. The flue gas boiler, the electric filter and the combustion air heater are placed downstream of the separator. The ashes cooled in the fluid cooler are partially withdrawn and partly fed back to the fluidized bed reactor to lower the temperature of the fluidized bed. As can be seen from the brief description, this is a complicated device with high demands on the control system, which is not suitable for the purpose of extracting flue gases, for example for a rotary kiln for brick clay drying. The plant envisages a high combustion chamber, while the equipment for this purpose, built into an existing plant, where it has been heated with noble fuels, must be compact with the smallest possible operation and control requirements.

Zmíněné nedostatky z velké části ňuje spalovací zařízení s fluidním rem a regulovatelnou výstupní teplotou spalin podle vynálezu, skládající se z fluidního reaktoru umístěného na spodu svislé šachty oddělené mezistěnou, nahoře opatřenou přestupním otvorem, od sestupného prostoru odlučovače úletu s šikmým dnem, svažujícím se k mezistěně, ve které je v úrovni šikmého dna nad fluidním reaktorem proveden vratný úletový otvor, jehož podstata spočívá v tom, že v horní části prostoru odlučovače jsou umístěny trysky sekundárního vzduchu, přičemž ve stěně prostoru odlučovače, kolmé na mezistěnu, je dole proveden šikmo vzhůru směřující přestupní kanál, na který navazuje výstupní komora.The aforementioned drawbacks are largely due to the fluidized-bed combustion apparatus of the present invention consisting of a fluidized bed reactor located at the bottom of a vertical shaft separated by an aperture at the top provided with a transfer opening from the descending space of the inclined bottom separator. in which at the level of the inclined bottom above the fluidized reactor there is provided a return drift hole, which is based on the fact that in the upper part of the separator space there are located jets of secondary air. the transfer channel to which the outlet chamber is connected.

Pro regulaci teploty výstupních spalin jsou do válcové výstupní komory zaústěny trysky chladicího· vzduchu.To control the temperature of the exhaust gases, cooling air nozzles are provided in the cylindrical outlet chamber.

Dalším vyznakem vynálezu dně válcové výstupní komory hořák.Another feature of the invention is the bottom of the cylindrical outlet chamber of the burner.

Posledním význakem je to, kundárního vzduchu a/nebo trysky chladicího vzduchu jsou spojeny s výstupem fluidního chladiče popela, navazujícího na fluidní reaktor.The last feature is that the cundal air and / or the cooling air nozzles are connected to the outlet of a fluid ash cooler downstream of the fluidized bed reactor.

Hlavní předností spalovacího zařízení poa s maodstrareaktoto, že ve zabudován je je že trysky sedle vynálezu je jeho kompaktnost a minimální rozměry. Je změněn režim fluidního spalování z cirkulačního na dvoustupňový. Svislá šachta na fluidním reaktoru je nižší a přebírá funkci uklidňovacího prostoru, takže větší částečky úletu klesnou zpět do fluidní vrstvy. Tomu napomáhá i obrat · plynů o 90° do přestupního otvoru a další obrat ke dnu sestupného prostoru odlučovače úletu, který instalováním trysek sekundárního vzduchu přebírá současně funkci spalovací komory a zvyšuje jeho odlučivost. U dna spalovací komory se proud spalin otáčí opět téměř o 180° vzhůru do· přestupního· kanálu. Odloučené částice úletu spadávají vratným úletovým otvorem zpět do fluidního reaktoru. Do válcové výstupní komory přicházejí již z největší části vyčištěné spaliny.The main advantage of the combustion apparatus poa with maodstrareaktoto that in-built is that the nozzles of the seat of the invention is its compactness and minimal dimensions. The fluidized-bed combustion mode is changed from circulation to two-stage. The vertical shaft on the fluidized bed reactor is lower and takes over the function of the calming space so that larger particles of the drift fall back into the fluidized bed. This is also helped by a 90 ° turn of gases to the transfer opening and another turn to the bottom of the descent space of the drift separator, which, by installing secondary air jets, simultaneously takes over the function of the combustion chamber and increases its separation. At the bottom of the combustion chamber, the flue gas flow is again turned almost 180 ° upwards into the transfer channel. The separated particulate particles fall back into the fluidized bed through the vent hole. The cylindrical outlet chamber already receives the most cleaned flue gas.

V podstatě vodorovné trysky chladicího vzduchu ve dně válcové výstupní komory umožňují regulaci teploty spalin na výstupu z výstupní komory.The substantially horizontal cooling air nozzles in the bottom of the cylindrical outlet chamber allow the flue gas temperature to be regulated at the outlet of the outlet chamber.

Hořák ve dně výstupní komory dovoluje alternativní provoz zařízení na ušlechtilá paliva.The burner in the bottom of the outlet chamber allows alternative operation of the noble fuel system.

Při provozu fluidního reaktoru spalujícího lignit nebo méněhodnotné hnědé uhlí vzniká větší množství popelovin. Průchodem popelovin fluidním chladičem se využije jejich tepla tím, že se výstupní horký fluidizační vzduch zavádí do trysek sekundárního vzduchu, čímž se zlepší spalování plynů přicházejících z uklidňovacího prostoru. Další část ohřátého fluidizačního vzduchu z chladiče se zavádí d-o· trysek chladicího vzduchu ve výstupní komoře spalin. Tím se zcela využije tepla, získaného z odcházejících popelovin.In the operation of a fluidized bed reactor burning lignite or less valuable brown coal, more ash is produced. Passing the ashes through the fluid cooler utilizes their heat by introducing the outgoing hot fluidizing air into the secondary air nozzles, thereby improving combustion of the gases coming from the calming chamber. Another portion of the heated fluidizing air from the cooler is introduced through the cooling air nozzles in the flue gas outlet chamber. This fully exploits the heat obtained from the ash leaving.

Příkladné provedení spalovacího zařízení podle vynálezu je znázorněno na · přiložených výkresech, kde obr. 1 představuje svislý řez · spalovacím zařízením s fluidním reaktorem, · uklidňovacím prostorem, spalovací komorou kombinovanou s odlučovačem úletu a fluidním chladičem popelovin, obr. 2 řez spalovací a výstupní komorou s hořákem a tryskami chladicího vzduchu v místě B—B z obr. 2.An exemplary embodiment of a combustion apparatus according to the invention is shown in the accompanying drawings, wherein FIG. 1 is a vertical section of a fluidized bed combustion apparatus, a calming space, a combustion chamber combined with a debris separator and a fluid ash cooler. with burner and cooling air nozzles at point B-B of Fig. 2.

Spalovací zařízení 1 topené lignitem se skládá z fluidního reaktoru 2, uklidňovacího prostoru 3, spalovací komory kombinované s odlučovačem 4 úletu, válcové výstupní komory 5 a fluidního chladiče 6 popela. Uklidňovací prostor 3 pravoúhlého průřezu, v jehož dně je umístěn fluidní reaktor 2 s roštem 7, vzduchovou skříní 8, přívodním potrubím 9 studeného primárního vzduchu z primárního ventilátoru 10 je oddělen mezistěnou 11 od spalovací komory kombinované s odlučovačem 4, Mezi mezistěnou 11 a stropem 12, který je ve stejné úrovni jak v uklidňovacím prostoru 3, tak spalovací komoře kombinované s odlučovačem 4 úletu, je proveden v celé šířce přestupní otvor 13. Spalovací komora s odlu čovačem 4 úletu má šikmé dno 14 svažující se ze tří stran к vratnému úletovému otvoru 15, umístěnému uprostřed mezistěny 11 v úrovni šikmého dna 14. Ve stropě 12 spalovací komory s odlučovačem 4 úletu je zabudováno sedm trysek 16 sekundárního vzduchu, propojených rozváděči komorou 17. v zadní stěně 18 spalovací komory s odlučovačem 4 úletu, kolmé na mezistěnu 11 je v její dolní části umístěn přestupní kanál 19, který směřuje šikmo vzhůru a ústí do celého průřezu válcové výstupní komory 5. Ve dně 20 válcové výstupní komory 5 jsou umístěny tři trysky 21 chladicího vzduchu. Jsou napojeny na rozváděč 23 chladicího vzduchu. Uprostřed mezi tryskami 21 chladicího vzduchu je zabudován hořák 22, spalující mazut. Fluidní chladič 6 popela je umístěn pod úrovní roštu 7 fluidního reaktoru 2. Prostor nad roštem 7 fluidního reaktoru 2 je spojen potrubím 24, do kterého je vestavěn regulační orgán 25, v tomto případě šoupátko, s prostorem nad roštem 26 fluidního chladiče 6 popela.The lignite-fired combustion apparatus 1 comprises a fluidized bed reactor 2, a calming chamber 3, a combustion chamber combined with a debris separator 4, a cylindrical outlet chamber 5 and a fluid ash cooler 6. A calming section 3 of rectangular cross-section, in the bottom of which is located a fluidized bed reactor 2 with a grate 7, an air box 8, a cold primary air supply line 9 from the primary fan 10 is separated by a partition 11 from a combustion chamber combined with a separator 4. which is at the same level in both the calming chamber 3 and the combustion chamber combined with the debris separator 4, a through hole 13 is provided in its entire width. The combustion chamber with the debris separator 4 has an inclined bottom 14 sloping from three sides to the return 15, located in the middle of the divider 11 at the level of the inclined bottom 14. In the ceiling 12 of the combustion chamber with the debris separator 4, there are seven secondary air nozzles 16 interconnected by the distribution chamber 17 in the rear wall 18 of the combustion chamber with the debris separator 4. in its lower part there is a transfer channel 19 which extends obliquely upwards and opens into the entire cross-section of the cylindrical outlet chamber 5. In the bottom 20 of the cylindrical outlet chamber 5 are located three cooling air nozzles 21. They are connected to the cooling air distributor 23. In the middle between the cooling air nozzles 21, a fuel oil burner 22 is installed. The fluidized-bed ash cooler 6 is located below the level of the grate 7 of the fluidized bed reactor 2. The space above the grate 7 of the fluidized bed reactor 2 is connected via a line 24 into which a regulating member 25 is installed.

Vzduchová skříň 27 fluidního chladiče 6 je spojena přívodním potrubím 28 s ventilátorem 29 fluidizačního vzduchu. Ohřátý vzduch odchází z fluidního chladiče 6 vzduchovodem 30, zaústěným do stropu 31 fluidního chladiče 6. Odbočkou se šoupátkem 32 je na vzduchovod 30 připojena rozváděči komora 17 sekundárního vzduchu s tryskami 16 a odbočkou se šoupátkem 33 rozváděče 23 chladicího vzduchu s tryskami 21. Drcený lignit je dopravován do fluidního reaktoru 2 šnekovým dopravníkem 34 z neznázorněné násypky.The air box 27 of the fluid cooler 6 is connected via a supply line 28 to a fluidising air fan 29. The heated air exits from the fluid cooler 6 through the air duct 30, which leads to the ceiling 31 of the fluid cooler 6. A branching chamber 17 is connected to the duct 30 with a nozzle 16 and a branching 33 of a cooling air distributor 23 with nozzles 21. Crushed lignite is conveyed to the fluidized bed reactor 2 by a screw conveyor 34 from a hopper (not shown).

Za ustáleného provozu spalovacího zařízení 1 hoří palivo ve fluidním loži fluidního reaktoru 2 za podstechiometrického přívodu vzduchu z primárního ventilátoru 10. Neúplně vyhořelé spaliny stoupají při částečné ztrátě rychlosti uklidňovacím prostorem 3, přičemž z nich vypadávají největší částice úletu a vracejí se do fluidního reaktoru 2. Průchodem přestupním otvorem 13 se proud spalin otáčí o 180° směrem dolů a shora je do něho přiváděn tryskami 16 sekundární vzduch potřebný к dokonalému vyhoření. U dna spalovací komory s odlučovačem 4 úletu se proud vyhořelých spalin opět otáčí v ostrém úhlu nahoru při vstupu do přestupního kanálu 19. Dvojí změnou směru proudu spalin z něho vypadává převážné množství i jemných částic úletu na šikmé dno 14 spalovací komory s odlučovačem 4 úletu a klesá po něm do vratného úletového otvoru 15 a dále do fluidního reaktoru 2, kde ne zcela vyhořelé částice dohoří a jsou potom odtahovány s ostatními popelovinami do fluidního chladiče 6. Spaliny zbavené úletu vstupují z přestupního kanálu 19 s boku do válcové výstupní komory 5, 'kde je podle potřeby к nim přidáván tryskami 21 chladicí vzduch tak, aby bylo docíleno žádané teploty. Vystupující proud směsi spalin se vzduchem je zaváděn například do rotační pece pro sušení cihlářské hlíny.In the steady operation of the combustion apparatus 1, the fuel in the fluidized bed of the fluidized bed reactor 2 burns with a substoichiometric air supply from the primary fan 10. Incomplete burned flue gas rises at a partial loss of velocity through the quench space 3. Through the passage orifice 13, the flue gas flow is rotated 180 ° downward and from above the secondary air required for complete combustion is supplied through the nozzles 16. At the bottom of the combustion chamber with the debris separator 4, the spent flue gas stream rotates again at an acute angle at the inlet to the transfer duct 19. By twice changing the direction of the flue gas flow, the majority of fine particles also fall onto the inclined bottom 14 of the combustion chamber with the debris separator 4. it then sinks into the return hole 15 and further into the fluidized bed reactor 2, where the not completely burnt particles burn and are then fed with other ash to the fluid cooler 6. The debris-free flue gases enter from the transfer channel 19 with the side into the cylindrical outlet chamber 5. where cooling air is added thereto as necessary to achieve the desired temperature. The exiting flue gas / air mixture stream is fed, for example, to a rotary kiln for brick clay drying.

Popeloviny jsou z fluidního reaktoru 2 odpouštěny potrubím 24 do fluidního chladiče 6. Jejich množství je řízeno nastavením regulačního orgánu 25. Do vzduchové skříně 27 je přívodním potrubím 28 z ventilátoru 29 přiváděno takové množství vzduchu, které odpovídá nejen jeho množství pro vychlazení popelovin, ale také sekundárního a chladicího vzduchu. Ohřátý fluidizační vzduch ze stropu 31 fluidního chladiče je veden vzduchovodem 30 jednak přes šoupátko 32 a rozváděči komoru 17 do trysek 16 sekundárního vzduchu, jednak přes šoupátko 33 a rozváděč 23 do trysek 21 chladicího vzduchu do válcové výstupní komory 5. Tím se využije veškeré teplo popelovin odcházejících z fluidního reaktoru 2. Palivo spolu s odsiřovacími aditivy je přiváděno do fluidního reaktoru šnekovým dopravníkem 34, který ústí do uklidňovacího prostoru 3. Po vychlazení se popel odvádí přepadovým otvorem 35.The ash is discharged from the fluidized bed reactor 2 through a conduit 24 to the fluid cooler 6. Their amount is controlled by adjusting the regulating element 25. The air box 27 is fed with an air supply line 28 from the fan 29 which corresponds not only to the ash quantity but also secondary and cooling air. The heated fluidization air from the ceiling 31 of the fluid cooler is led through the air duct 30 through the slider 32 and the distribution chamber 17 to the secondary air nozzles 16 and through the slider 33 and the distributor 23 to the cooling air nozzles 21 into the cylindrical outlet chamber. The fuel, together with the desulfurization additives, is fed to the fluidized bed reactor via a screw conveyor 34 which opens into a sedation chamber 3. After cooling, the ash is discharged through an overflow aperture 35.

Při odstaveném fluidním reaktoru 2 nebo při jeho najíždění je hlavní proud spalin generován hořákem 22 spalováním mazutu a spaliny jsou chlazeny studeným vzduchem z trysek 21, který je přiváděn přes odstavený fluidní chladič stejným způsobem jako při provozu fluidního reaktoru 2.When the fluidized bed reactor 2 is shut down or is being driven, the main flue gas stream is generated by the burner 22 and the flue gas is cooled by the cold air from the nozzles 21, which is supplied through the fluidized bed cooler in the same manner as the fluidized bed reactor 2.

Zdroj spalin může být použit к různým účelům, tj. sušení, vypalování apod. všude tam, kde není požadavek na úplné odprášení spalin. Jeho použitím se šetří nedostatková ušlechtilá paliva a naopak se využije méněhodnotné palivo.The flue gas source can be used for various purposes, ie drying, firing, etc., where there is no requirement for complete dedusting of the flue gases. Its use saves scarce noble fuels and on the contrary uses less valuable fuel.

PŘEDMĚT VYNALEZUOBJECT OF THE INVENTION

Claims

A fluidized bed reactor having a controllable exhaust gas temperature consisting of a fluidized bed reactor located at the bottom of a vertical shaft separated by an aperture, provided with a through hole, from the descending space of a sloping slope separator sloping into At the level of the inclined bottom above the fluidized bed, there is provided a returnable orifice, characterized in that, at the upper part of the separator space (4), secondary air nozzles (16) are arranged, wherein in the wall (18) of the separator space (4) at the bottom wall (11) there is an inclined upwardly extending transfer channel (19) to which an outlet chamber (5) adjoins.

2. A fluidized bed combustion apparatus as claimed in claim 1, characterized in that cooling air nozzles (21) are connected to the outlet chamber (5).

3. A fluidized bed combustion apparatus as claimed in claim 1, wherein a burner (22) is incorporated in the bottom (20) of the outlet chamber (5).

Fluid reactor combustion plant according to claim 2 or 3, characterized in that the secondary air nozzles (16) and / or the cooling air nozzles (21) are connected to the outlet of the fluid ash cooler (6) following the fluidized bed reactor (2). ).