CS247935B1

CS247935B1 - A method for preparing a fluidized bed combustion fuel and a method for carrying out the process

Info

Publication number: CS247935B1
Application number: CS225685A
Authority: CS
Inventors: Ladislav Vilimec
Original assignee: Ladislav Vilimec
Priority date: 1985-03-28
Filing date: 1985-03-28
Publication date: 1987-01-15

Abstract

Úkolem řešení je vyvinout způsob přívodu částic hmoty do fluidního reaktoru a zařízení k provádění způsobu, jimiž se zamezí možnost zpětného toku částic hmoty z prostoru fluidního reaktoru do podávači fluidní vrstvy a do třídicí fluidní vrstvy. Toho se dosáhne tím, že částice přiváděné hmoty se vedou přes samostatně vytvořenou třídicí fluidní vrstvu do podávači vrstvy, jejíž nejvyšší hladina je níže než .je hladina třídicí fluidní vrstvy a která je od třídicí fluidní vrstvy oddělená přepážkou o zařízení.The aim of the solution is to develop a method for feeding particles of matter into a fluidized bed reactor and a device for carrying out the method, which prevents the possibility of backflow of particles of matter from the fluidized bed reactor space into the feed fluidized bed and into the sorting fluidized bed. This is achieved by guiding the particles of the fed matter through a separately formed sorting fluidized bed into the feed bed, the highest level of which is lower than the level of the sorting fluidized bed and which is separated from the sorting fluidized bed by a partition or device.

Description

Vynález se týká přívodu částic paliva, případně paliva a aditiva do fluidního reaktoru pomocí podávači fluidní vrstvy, do níž se přivádí jen ty částice, které jsou vhodné pro fluidaci v daném reaktoru.The invention relates to the supply of particles of fuel or fuel and additive to a fluidized bed reactor by means of a fluidized bed feed to which only particles which are suitable for fluidization in a given reactor are supplied.

U celé řady aplikací fluidní techniky v praxi se jedná o dopravu sypkého zrnitého materiálu do fluidní vrstvy, v níž probíhá požadovaný technologický proces. Zrnitý materiál se do fluidní vrstvy může dopravovat například pneumaticky, mechanicky nebo fluidní dopravou.A number of applications of fluid technology in practice involve the transport of bulk granular material into the fluidized bed, in which the required technological process takes place. The granular material can be conveyed into the fluidized bed, for example by pneumatic, mechanical or fluidized bed transport.

Pro všechny druhy dopravy platí, že pokud se do fluidní vrstvy dopraví částice, jejichž prahová rychlost fluidace je vyšší než je rychlost fluidační tekutiny, potom tyto částice nefluidují a hromadí se na fluidním roštu, zvětšují jeho tlakovou ztrátu a vedou k jeho ucpání.For all modes of transport, if particles having a fluidization threshold above the fluidizing fluid velocity are conveyed to the fluidized bed, these particles do not float and accumulate on the fluid bed, increasing its pressure drop and clogging it.

U fluidních ohnišť spalujících drcené uhlí, nelze v běžných zařízeních pro přípravu paliva zajistit odstranění nefluidujících částic před vstupem do ohniště. Pokud je palivo do ohniště dopravováno fluidní dopravou, lze nefluidující částice odstranit před vstupem do ohniště tak, že přiváděné palivo se vede skrze třídicí fluidní vrstvu, která je vytvořena nad samostatným fluidním roštem a která je součástí podávači fluidní vrstvy. Nefluidující částice se pak odvádí mimo zařízení.In the case of fluidized beds burning crushed coal, it is not possible to ensure the removal of non-fluidizing particles before entering the furnace in conventional fuel preparation facilities. When the fuel is conveyed to the furnace by fluid transport, the non-fluidizing particles can be removed prior to entering the furnace by passing the fuel through a sorting fluidized bed formed over a separate fluid grate that is part of the fluidized bed feed. The non-fluidizing particles are then discharged away from the apparatus.

Nevýhodou tohoto způsobu je to, že třídicí fluidní vrstva je součástí podávači fluidní vrstvy a tato je zase součástí podávači fluidní vrstvy v ohništi. To znamená, že tlakové poměry v uvedených třech fluidních vrstvách spolu souvisí a vzájemně se ovlivňují, takže při vypouštění nefluidujících částic z třídicí fluidní vrstvy může dojít v této fluidní vrstvě k poklesu tlaku, což znamená, že v daném okamžiku bude ve fluidní vrstvě v ohništi přetlak vůči třídicí fluidní vrstvě.A disadvantage of this method is that the sorting fluidized bed is part of the fluidized bed layer and this in turn is part of the fluidized bed layer in the hearth. This means that the pressure ratios in the three fluidized layers are interrelated and interact, so that when the non-fluidizing particles are discharged from the screening fluidized bed, there may be a pressure drop in the fluidized bed, which means that at the moment overpressure relative to the sorting fluidized bed.

Dojde tedy k opačnému toku fluidní vrstvy, to znamená, že horké částice popela z fluidní vrstvy v ohništi budou protékat přes podávači fluidní vrstvu paliva do třídicí fluidní vrstvy Tento stav je nebezpečný, neboť může dojít k vznícení paliva v podávači a třídicí fluidní vrstvě.Thus, the flow of the fluidized bed will be reversed, i.e. hot ash particles from the fluidized bed in the hearth will flow through the fuel feed bed to the sorting fluid bed. This condition is dangerous as fuel in the feed bed and the sorting bed may ignite.

Zabránit poklesu tlaku v třídicí fluidní vrstvě při vypouštění nefluidujících částic lze systémem uzávěrů nebo vynášečů, tento systém je však složitý a málo spolehlivý.Preventing the pressure drop in the sorting fluidized bed when discharging non-fluidizing particles can be accomplished by a shutter or ejector system, but this system is complex and poorly reliable.

Uvedené nevýhody stávajícího stavu techniky se odstraní způsobem přípravy paliva podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že částice přiváděného paliva se vedou do samostatné třídicí fluidní vrstvy, ve které se provádí odloučení fluldující frakce při rychlosti fluidační tekutiny shodné s prahovou rychlostí fluidace této frakce ve fluidním reaktoru a současně i odvod nefluidující frakce ze spodní části třídicí fluidní vrstvy, přičemž vytříděná frakce fluidujících částic paliva se převádí z hladiny třídicí fluidní vrstvy na níže položenou hladinu podávači fluidní vrstvy.These disadvantages of the prior art are overcome by the method of preparing the fuel of the invention, which consists in that the fuel feed particles are fed to a separate sorting fluidized bed in which the fluld fraction is separated at a fluidizing fluid velocity equal to the fluidization threshold of the fraction. and discharging the non-fluidizing fraction from the bottom of the sorting fluidized bed, wherein the sorted fraction of fluidizing fuel particles is transferred from the level of the sorting fluidized bed to the lower level of the feed fluidized bed.

Dále v tom, že samostatná třídicí fluidní vrstva je vertikálně rozdělena na část sestupnou a část vzestupnou, přičemž částice paliva se přivádí do sestupné části třídicí fluidní vrstvy a vytříděná frakce fluidujících částic paliva se vede z její spodní části do spodní části vzestupné třídicí fludiní vrstvy, z jejíž hladiny se převádí na níže položenou hladinu podávači fluidní vrstvy.Further, in that the separate sorting fluidized bed is vertically divided into a downward part and an upward part, wherein the fuel particles are fed to the downward part of the sorting fluidized bed and the sorted fraction of the fluidizing fuel particles is passed from its bottom to the lower part of the upward sorting fluidized bed. the level of which is converted to the lower level of the fluidized bed feed.

Dále v tom, že hladina vzestupné části třídicí fluidní vrstvy se zvedne nad hladinu sestupné části třídicí fluidní vrstvy přivedením přídavné tekutiny do prostoru vzestupné části třídicí fluidní vrstvy nad přívodem fluidační tekutiny.Further, in that the level of the ascending portion of the sorting fluid layer rises above the level of the descending portion of the sorting fluid layer by introducing additional fluid into the space of the ascending portion of the sorting fluid layer above the fluidizing fluid inlet.

Dále v tom, že třídicí fluidní vrstva je oddělená od podávači fluidní vrstvy a v tom, že třídicí fluidní vrstva je od podávači fluidní vrstvy oddělená přepážkou.Further, in that the sorting fluidized bed is separated from the feed fluidized bed and in that the sorting fluidized bed is separated from the feed fluidized bed by a septum.

Výhodou způsobu a zařízení podle vynálezu je to, že v žádném provozním stavu fluidního zařízení a ani při chybné manipulaci na zařízení třídicí fluidní vrstvy nemůže dojít ke zpětnému toku částic z prostoru fluidního reaktoru do podávači fluidní vrstvy a do třídicí fluidní vrstvy.An advantage of the method and apparatus according to the invention is that, under no operating condition of the fluidized bed and even when mistreated on the sorting fluid bed device, particles cannot return from the fluidized bed space to the fluidized bed feeder and the sorting fluid bed.

Způsob a zařízení podle vynálezu jsou v příkladném provedení znázorněny na přiloženém výkresu, kde na obr. 1 je schematicky znázorněn způsob přípravy paliva a uspořádání jednotlivých fluidních vrstev, na obr. 2 je alternativní uspořádání zařízení s dělicí stěnou a na na obr. 3 je alternativní uspořádání s přídavnou fluidační tekutinou.The method and apparatus according to the invention are illustrated by way of example in the accompanying drawing, in which Fig. 1 schematically illustrates the method of fuel preparation and the arrangement of the individual fluidized layers, Fig. 2 shows an alternative arrangement of the partition wall device, and Fig. 3 arrangement with additional fluidizing fluid.

V příkladném provedení na obr. 1 je znázorněno fluidní zařízení 1, například ohniště kotle se spalovací fluidní vrstvou' 2_, která je vytvořena na fluidním roštu _3 ohniště, přes který se vede přivoď _4 částic paliva, jehož spodní konec je v úrovni hladiny podávači fluidní vrstvy 2, která je vytvořena na fluidním roštu 6.In the exemplary embodiment of FIG. 1, a fluidized bed device 1 is shown, for example a furnace of a fluidized bed boiler 2, which is formed on a fluidized bed grate 3 through which a fuel particle 4 is fed whose lower end is level. layer 2, which is formed on the fluidized bed 6.

Pod fluidní rošt 3 ohniště se přivádí takzvaný sekundární spalovací vzduch a to přívodem 11 fluidační tekutiny. Primární vzduch se přivádí přívodem 12 fluidační tekutiny podávači fluidní vrstvy 2· Podávači fluidní vrstva 2 3^e ukončena uzavírací částí 5 ' s hladinou 7.The so-called secondary combustion air is supplied under the hearth fluid grate 3 via the fluidized bed 11. Primary air is introduced through inlet 12 feeding a fluidization fluid fluidized bed 2 · The feeding fluidized bed 2 3 ^e completed closure portion 5 'to the level of the seventh

Přepážka 10 odděluje uzavírací část 5 * podávači fluidní vrstvy 2 °d třídicí fluidní vrstvy 2 ^s hladinou která je vytvořena na vypouštěcím fluidním roštu 16 s přívodem 13 třídicí fluidační tekutiny, například spalin a s odvodem 15 nefluidujících částic z přiváděného materiálu, například uhlí, přívodem 14 materiálu.The baffle 10 separates the closure portion 5 'of the fluidized bed 2' d of the fluidized bed layer 2 ^{with a} level formed on the fluid discharge grate 16 with a fluidized bed fluid inlet 13, for example flue gas, and material.

V příkladném provedení na obr. 2 je znázorněno alternativní uspořádání třídicí fluidní vrstvy 2» která je dělicí stěnou' '17 rozdělena na sestupnou část 8 * s hladinou 9 * fluidní vrstvy, a vzestupnou část 8** s hladinou 9 ** fluidní vrstvy a v jejíž spodní části je uspořádán průtočný otvor 18. Přívod 14 materiálu, například uhlí je proveden do sestupné části 8* třídicí fluidní vrstvy 2·In the exemplary embodiment of FIG. 2, an alternative arrangement of a sorting fluidized bed 2 is shown which is divided by a partition wall 17 into a descending portion 8 * with a fluid layer level 9 *, and an ascending portion 8 ** with a fluid layer level 9 **; in the lower part of which a flow opening 18 is arranged.

V příkladném provedení na obr. 3 je znázorněno alternativní provedení třídicí fluidní vrstvy 2 ^s dělicí stěnou 17 a s přívody 19 přídavné tekutiny pod hladinou 9 vzestupné části '8** třídicí fluidní vrstvy 2·In the exemplary embodiment of Fig. 3, an alternative embodiment of a sorting fluidized bed 2 ^{with a} partition wall 17 and with additional fluid inlets 19 below the surface 9 of the upstream portion 8 * of the sorting fluidized bed 2 is shown.

V příkladném provedení podle obr. 1 se zpracovávaný zrnitý materiál, například drcené palivo, případně směs paliva a aditiva přivádí přívodem '14 materiálu nad hladinu 2 třídicí fluidní vrstvy 2·In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the granular material to be treated, for example crushed fuel or a mixture of fuel and additive, is fed via the material inlet 14 above the level 2 of the sorting fluidized bed.

Přívodem 13 fluidační tekutiny se přivádí takové množství tekutiny, aby její rychlost v třídicí fluidní vrstvě 2 byla stejná jako je prahová rychlost fluidace největší žádané částice paliva.The fluid inlet 13 supplies an amount of fluid such that its velocity in the screening fluidized bed 2 is equal to the fluidization threshold of the largest desired fuel particle.

Pokud se jako fluidační tekutina přivádí přívodem '13 spaliny, potom v třídicí fluidní vrstvě 2 dochází i k sušení zrnitého materiálu. Částice, jejichž prahová rychlost fluidace je větší než rychlost fluidační tekutiny v třídicí fluidní vrstvě 2 se hromadí na vypouštěcím fluidním roštu 16 a jsou kontinuálně nebo přerušovaně vypouštěny přes odvod 15 nefluidujícíoh částic mimo fluidní zařízení 2·If flue gas is supplied as the fluidizing fluid through the inlet 13, the granular material is also dried in the screening fluidized bed 2. Particles whose threshold fluidization velocity is greater than the fluidizing fluid velocity in the screening fluidized bed 2 accumulate on the discharge fluid grate 16 and are discharged continuously or intermittently through the discharge 15 of the non-fluidizing particles outside the fluidized bed 2.

Fluidující částice materiálu z hladiny 2 třídicí fluidní vrstvy 2 přepadávají přes přepážku' 10 na hladinu 2 uzavírací části 5 * podávači fluidní vrstvy 2, ^z pak se částice materiálu dopravují například primárním vzduchem, který se přivádí pod fluidní rošt 6 přívodem 12 fluidní tekutiny přes přívod 4_ částic materiálu do spalovací fluidní vrstvy 2, do níž se sekundární spalovací vzduch přivádí jako fluidační tekutina přívodem 11 fluidační .tekutiny přes fluidní rošt 2·Fluidizing material particles from level 2 of the sorting fluidized bed 2 fall over the partition 10 to the level 2 of the closing portion 5 'of the fluidized bed 2, ^from which the material particles are conveyed, for example, by primary air. 4 of the particulate material into the combustion fluidized bed 2, into which the secondary combustion air is supplied as a fluidized fluid by the fluidized bed 11 being supplied through the fluidized bed 2.

Tlak v prostoru nad hladinou podávači fluidní vrstvy 2 3® závislý na tlaku ve spalovací fluidní vrstvě 2_ v místě vyústění přívodu £ částic a na tlakové ztrátě přívodu £ částic.The pressure in the space above the level of the fluidized bed 34 depends on the pressure in the combustion fluidized bed at the point of the inlet of the particle feed and the pressure drop of the particle feed.

Bude se tedy měnit s výškou spalovací fluidní vrstvy 2, s množstvím přiváděné fluidační tekutiny přívodem 12 a s množstvím dopravovaného materiálu. Tento tlak je proti okolí těsněn uzavírací částí 5 * podávači fluidní vrstvy 5,, jejíž hladina 7_ bude měnit svoji polohu podle změn tlaku nad podávači fluidní vrstvou 5.It will therefore vary with the height of the fluidized bed 2, the amount of fluidized fluid supplied by the inlet 12 and the amount of material to be conveyed. This pressure is sealed against the environment by the closing portion 5 'of the fluidized bed 5, whose level 7 will change its position according to the pressure changes over the fluidized bed 5.

Přepážka 10 musí tedy přesahovat hladinu 7_ uzavírací části 5' o tolik, aby v žádném provozním stavu spalovací fluidní vrstvy 2, hladina 7_ nedosáhla do úrovně horní hrany přepážky 10. Pokud bude tento požadavek splněn, tak ani při nekontrolovaném otevření odvodu’ 15, nefluidujících částic a úplném vypuštění třídicí fluidní vrstvy ,8 nemohou částice materiálu z hladiny 7_ protékat přes přepadovou hranu přepážky 10 do třídicí fluidní vrstvy ji.The baffle 10 must therefore exceed the level 7 of the closure portion 5 ' such that in any operating condition of the fluidized bed 2, the level 7 does not reach the level of the top edge of the baffle 10. If this requirement is met The particles of material from level 7 cannot flow through the overflow edge of the partition 10 into the sorting fluidized bed.

Jestliže se přívodem 13 přivádí jako fluidační tekutina recirkulované spaliny a v třídicí fluidní vrstvě .8 dochází i k sušení zrnitého materiálu, budou rychlostní poměry v třídicí fluidní vrstvě jí ovlivněny odpařenou vodou, jejíž množství se bude měnit s množstvím a vlhkostí přiváděného zrnitého materiálu přívodem 14.If recirculated flue gas is supplied as a fluidizing fluid through feed 13 and granular material is dried in the sorting fluidized bed 8, the velocity ratios in the sorting fluidized bed will be influenced by vaporized water, the amount of which will vary with the amount and moisture of the granular material supplied by feed 14.

Při větším množství odpařené vody budou v třídicí fluidní vrstvě ,8 fluidovat i větší částice než jsou žádány. V takovém případě je vhodnější realizovat třídicí fluidní vrstvu ,8 v provedení dle obr. 2.With larger amounts of evaporated water, larger particles than will be required to fluidize in the screening fluidized bed 8. In this case, it is preferable to realize a sorting fluidized bed 8 in the embodiment of FIG. 2.

Přívod 14 materiálu je situován do sestupné části '8 třídicí fluidní vrstvy ,8. I při sušení materiálu probíhá toto převážně v sestupné části 8* třídicí fluidní vrstvy 8, kdežto ve vzestupné části 8** je odpařené vody méně a rychlostní poměry jsou pro třídění příznivější.The material inlet 14 is situated in the downstream part 8 of the sorting fluidized bed 8. Even in the drying of the material, this mainly takes place in the downstream part 8 * of the sorting fluidized bed 8, whereas in the upstream part 8 ** the evaporated water is less and the speed ratios are more favorable for sorting.

Proto z větší části vysušený zrnitý materiál ze sestupné části' '8* se vede přes průtočný otvor 18 do vzestupné části' 8'*“ a odtud teprve postupuje přes přepážku 10 do uzavírací části 5 ' podávači fluidní vrstvy 5,.Therefore, the largely dried granular material from the downstream portion 8 'is passed through the flow opening 18 to the upstream portion 8' 'and only then passes through the septum 10 into the closing portion 5' of the fluidized bed feed 5.

Třídění materiálu opět probíhá na celé ploše vypouštěcího fluidního roštu 16,, to je ve spodních částech sestupné části 8* i vzestupné části 8** třídicí fluidní vrstvy.ji.The material sorting again takes place over the entire surface of the discharge fluid grate 16, i.e. in the lower parts of the descending part 8 * and the ascending part 8 * of the sorting fluidized bed.

V některých případech vzhledem k danému prostoru v okolí fluidního zařízení 1. bude obtížné umístit třídicí fluidní vrstvu ji s potřebným přesahem nad hladinou 7_ uzavírací části. V takovém případě se s výhodou použije provedení třídicí fluidní vrstvy £ v provedení dle obr. 3. Potřebného převýšení hladiny '9'** nad hladinou' 7. uzavírací části, se dosáhne zvýšením průtoku fluidační tekutiny ve vzestupné části 8'**. Toto se provede tak, že přídavná tekutina se přivede přívody 19,, které jsou situovány ve vzestupné části 8'** pod hladinou 9 * sestupné části 8 ale nad horní hranou průtočného otvoru 18.In some cases, given the space around the fluid device 1, it will be difficult to position the screening fluid layer with the necessary overlap above the level 7 of the closure portion. In this case, it is preferable to use the screening fluid layer 6 in the embodiment of FIG. 3. The necessary elevation of the level 9 ' This is done by supplying additional fluid through inlets 19, which are situated in the upstream part 8 '** below the level 9 * of the downstream part 8 but above the upper edge of the flow opening 18.

Při uzavřeném přívodu '19 přídavné tekutiny je hladina' 9 ** ve vzestupné části '8 ** na stejné úrovni s hladinou 9 * v sestupné části '8 * třídicí fluidní vrstvy ji a do podávači fluidní vrstvy 5., '5 * se nedopravuje žádný materiál. Množství přídavné tekutiny v přívodech 19 se musí nastavit tak, aby hladina ť' ve vzestupné části přesahovala přes hranu přepážky 10 a zajistila se tak doprava potřebného množství materiálu.When the additional fluid supply 19 is closed, the level 9 'in the upstream' 8 'is at the same level as the level 9' in the downstream '8' of the sorting fluid layer and is not transported to the fluidized bed feeder 5, 5 '. no material. The amount of additional fluid in the inlets 19 must be adjusted so that the level in the ascending portion extends over the edge of the partition 10 to ensure the transport of the necessary amount of material.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A method of preparing a fuel for combustion in a fluidized bed reactor using a fluidized bed sorting layer with the removal of non-fluidizing particles and fluidized-bed fuel feed to a fluidized bed reactor, characterized in that the fuel feed particles are fed to a separate fluidised bed sorting layer. at a fluidization fluid velocity equal to the fluidization threshold of the fraction in the fluidized bed reactor and at the same time discharging the non-fluidizing fraction from the bottom of the sorting fluidized bed, the sorted fraction of fluidizing fuel particles being transferred from the sorting fluidized bed level to the downstream fluidized bed layer.

2. The method of preparing fuel according to claim 1, wherein the separate sorting fluid layer is vertically divided into a downward and upward portion, wherein the fuel particles are fed to the downstream portion of the sorting fluidized bed and the sorted fraction of fluidizing fuel particles is passed from the bottom thereof. into the lower part of the ascending portion of the sorting fluidized bed, from whose level it is transferred to the lowered level of the feed fluidized bed.

3. A method according to claim 2, characterized in that the additional fluid is introduced into the space of the upstream part of the sorting fluid layer above the fluidized bed and the level of the upstream part of the sorting fluid layer rises above the level of the downstream part of the sorting fluid layer.

Device for carrying out the method according to Claims 1 to 3, comprising a combustion fluidised bed compartment which is connected to a fluidised bed compartment and a fluidised bed compartment, characterized in that the fluidised bed compartment (8, 8 ') is separated from the space with the feeding fluidized bed (5 *) by a partition (10).