CZ20011193A3

CZ20011193A3 - Způsob a zařízení pro tepelný výměník fluidního loľe

Info

Publication number: CZ20011193A3
Application number: CZ20011193A
Authority: CZ
Inventors: Timo Hyppänen
Original assignee: Foster Wheeler Energia Oy
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2002-06-12
Also published as: WO2000020818A1; CA2345695A1; PL193302B1; EP1117969B1; JP3609724B2; EP1117969A1; JP2002526742A; FI982135A0; ES2203247T3; FI982135A; DE69909496T2; DE69909496D1; ATE244863T1; PL346979A1; CA2345695C; AU5986499A; CZ297190B6; FI110205B; US6962676B1

Description

Způsob a zařízeni pro tepelný výměník fluidního lože

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení pro tepelný výměník fluidního lože. Vynález se zejména týká způsobu a zařízení, s jejichž pomocí může být regulován přestup tepla v tepelném výměníku fluidního lože, který obsahuje teplosměnnou komoru, opatřenou fluidním ložem tuhých částic, prostředky pro přivádění fluidizačního plynu do teplosměnné komory, teplosměnné plochy, které jsou ve styku s fluidním ložem pevných částic, vstupní otvor, uspořádaný v horní části teplosměnné komory nad horním povrchem fluidního lože pevných částic, a první výstupní otvor pro odvádění pevných částic z teploměnné komory.

Způsob podle tohoto vynálezu tedy obvykle obsahuje následující kroky:

(a) přivádění pevných částic vstupním otvorem v horní části teplosměnné komory na horní povrch fluidního lože pevných částic, vedení pevných částic přívodním kanálem do oblasti uvedeného horního povrchu, vymezené uvedeným přívodním kanálem, (b) fluidizování fluidního lože pevných částic v teplosměnné komoře fluidizačním plynem, • ♦ · * · · · · · · φ • · · * · · · · · · • · «·* *«··«·· · · * 9 tr · · 9 ttt ttt tt ·« · «· ···· (c) odváděni tepla teplosměnnými plochami ven z fluidního lože pevných částic, a (d) odvádění pevných částic z teplosměnné komory.

Tepelný výměník fluidního lože podle tohoto vynálezu tedy obvykle obsahuje:

- teplosměnnou komoru, ve které je umístěno fluidní lože pevných částic,

- prostředky pro přivádění fluidizačního plynu do teplosměnné komory pro fluidizaci fluidního lože pevných částic v této teplosměnné komoře,

- teplosměnné plochy, které jsou v kontaktu s fluidním ložem pevných částic v teplosměnné komoře,

- vstupní kanál, uspořádaný v horní části teplosměnné komory pro přivádění pevných částic do teplosměnné komory,

- přívodní kanál, vedoucí z prostoru nad horním povrchem fluidního lože pevných částic alespoň k tomuto hornímu povrchu uvedeného fluidního lože pevných částic pro přivádění pevných částic z uvedeného vstupního kanálu do oblasti, vymezené přívodním kanálem na horním povrchu fluidního lože pevných částic, a

- první výstupní otvor pro odvádění pevných částic z teplosměnné komory.

· *

Β

Tepelné výměníky fluidního lože jsou obvykle využívány u různých systémů reaktorů s fluidním ložem, pracujících buď při přetlaku nebo při atmosférickém tlaku, a to například v různých procesech spalování a přenášení tepla, jakož i v různých chemických nebo hutních procesech.

Teplo je obvykle vytvářeno prostřednictvím spalování nebo s pomocí jiných exotermických procesů, přičemž je toto teplo opětovně získáváno z pevných částic prostřednictvím využívání teplosměnných ploch. Tyto teplosměnné plochy převádějí opětovně získané teplo do média, jako je například voda nebo pára, které odvádí teplo ven z reaktoru.

Teplosměnné plochy mohou být uspořádány v různých částech systému reaktoru, například ve speciálních teplosměnných komorách, které mohou být součástí reakční komory, nebo v samostatných komorách, propojených s reakční komorou, nebo mohou být, jako je tomu u reaktorů s cirkulujícím fluidním ložem, součástí cirkulujícího systému pevných částic.

U celé řady uplatnění reaktorů s fluidním ložem, například u parních kotlů, je velice důležitá možnost nastavovat a regulovat přenášení tepla kontinuálně a přesně v určitém regulačním rozmezí. Důvodem pro potřebu regulace mohou být měnící se požadavky na výrobu páry, nebo výchylky v kvalitě paliva nebo v jeho přiváděném množství, nebo nějaké jiné abnormality, vyskytující se v daném systému.

Může být rovněž nutné přizpůsobovat daný systém správnému provoznímu stavu. Další požadavky na regulování přenosu tepla u parních kotlů vznikají v důsledku

• 4 skutečnosti, že teplo je obecně opětovně získáváno v několika etapách, tj. ve výparnícich, přehřívačích, ohřívácích napájecí vody a v přihřívácích, které mohou vyžadovat individuální regulování.

Účelem regulováni účinnosti přenosu tepla v reaktoru s fluidním ložem vzhledem k příslušným procesům je snaha o udržování optimálního provozního stavu z hlediska emisí a z hlediska účinnosti reaktoru. To často znamená, že teplota reaktoru musí zůstávat konstantní i za takových podmínek, kdy dochází ke kolísání účinnosti přenosu tepla a objemu přiváděného paliva.

Při navrhování teplosměnné komory jsou velmi důležitými úkoly jednoduchá konstrukce, kontinuální regulovatelnost, široké rozmezí regulace a malé prostorové požadavky.

Regulace účinnosti přenosu tepla v tepelném výměníku s fluidním ložem může být dosaženo změnou objemu materiálu fluidního lože v teplosměnné komoře tak, že měnící se část teplosměnných ploch je pokryta pevnými částicemi. Taková konstrukce je popsána například v patentovém spise US 4 813 479. U tohoto uspořádání je však nutno provést přídavný průtokový kanál a regulační ventil, což vede k tomu, že daný systém je mnohem složitější, přičemž rovněž dochází k nárůstu nákladů. Kromě toho při změně výšky fluidního lože může být část teplosměnných ploch vystavena působení velice výrazné eroze.

V patentovém spise US 5 140 950 je popsáno uspořádání, kde je cirkulující průtok horkých pevných částic v reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem rozdělen prostřednictvím

..i

• 4 4

4 • 4

4

4444 většího počtu oddílů a kanálů do dvou oddělených komor, přičemž však pouze jedna z nich je opatřena teplosměnnými plochami. Prostřednictvím změny poměru rozděleni pevných částic, proudících různými komorami, je možno měnit účinnost přestupu tepla v tepelném výměníku. Popsané uspořádání je však velice složité, přičemž je z hlediska úspory prostoru velmi nevýhodné.

Probublávající fluidní lože je obvykle udržováno v teplosměnné komoře tehdy, je-li rychlost proudění fluidizačniho plynu při použití materiálu fluidniho lože s malou velikostí částic například 0,1 až 0,5 m/s. Účinnost přestupu tepla v tepelném výměníku fluidniho lože může být měněna do určité míry prostřednictvím změny rychlosti proudění fluidizačniho plynu. K tomu dochází v důsledku skutečnosti, že pevné částice se pohybují mnohem rychleji při vysokých rychlostech proudění fluidizačniho plynu, než při jeho nízkých rychlostech, přičemž jsou horké částice rozptylovány při vysokých rychlostech velice účinně na celou plochu teplosměnné komory.

Při vysokých rychlostech není možno, aby docházelo k vytváření oddělených ochlazených vrstev v těsné blízkosti teplosměnných ploch, které by snižovaly přestup tepla, ani k tomu, aby proud horkých částic, vstupující do tepelného výměníku procházel přímo od vstupního otvoru teplosměnné komory do jejího výstupního otvoru, aniž by docházelo ke směšování s částicemi v teplosměnné komoře.

V patentovém spise DE 37 26 643 je popsán tepelný výměník fluidniho lože do jehož spodní části jsou částice • * přiváděny za účelem jejich styku s teplosměnnými plochami před jejich odváděním z horní části.

V patentovém spise US 5 425 412 je popsáno uspořádání v reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem, u kterého teplosměnná komora obsahuje oddělené oblasti pro přemísťování částic a pro přenos tepla. Účinnost přenosu tepla je regulována změnou intenzity pohybu částic v blízkosti teplosměnných ploch a rychlosti míšení materiálu prostřednictvím využívání různých rychlosti proudění fluidizačního plynu v různých oblastech. Prostřednictvím změny rychlosti míšení materiálu je vztah mezi horkými částicemi, které nově proudí do komory, a částicemi, které byly již ochlazeny ve vystupujícím proudu, příslušně měněn.

V různých situacích mohou být částice odváděny prostřednictvím přepadového otvoru v úrovni povrchové plochy fluidního lože a/nebo prostřednictvím otvoru ve spodní části komory. Regulační rozmezí účinnosti přenosu tepla u tohoto typu teplosměnné komory však může zůstat poněkud omezeno, protože za účelem zabráněni shlukování a přehřívání fluidního lože v důsledku možného dodatečného spalování musí být lože pevných částic udržováno neustále fluidizované, přičemž rychlost míšení je vždy velmi vysoká. Kromě toho v důsledku využívání oddělené přenosové oblasti není využití prostoru optimální, jelikož výrazná část teplosměnné komory není efektivně využita z hlediska přenosu tepla.

Podstata vynálezu

Úkolem předmětu tohoto vynálezu je proto vyvinout zdokonalený způsob a zařízení, u kterých by byly · · « * « t *··* ·*· ««·· · · · • * · » · ··»···· · · t t Β · « « · · ♦ ··· ♦ · ·* · ♦· ··· minimalizovány shora uvedené problémy a nedostatky způsobů a zařízeni, známých z dosavadního stavu techniky.

Konkrétněji lze říci, že úkolem předmětu tohoto vynálezu je vyvinout zdokonalený způsob a zařízení pro snadnou regulaci účinnosti přestupu tepla v tepelném výměníku fluidního lože, a to v širokém rozmezí účinnosti.

Ještě dalším úkolem předmětu tohoto vynálezu je vyvinout trvanlivý, jednoduchý, levný a z hlediska prostoru úsporný tepelný výměník fluidního lože.

Za účelem splnění shora uvedených úkolů byl v souladu s předmětem tohoto vynálezu vyvinut způsob regulování přestupu tepla v tepelném výměníku fluidního lože, opatřeném teplosměnnou komorou, ve které je umístěno fluidní lože pevných částic.

Předmětný způsob obsahuje následující kroky:

(a) přivádění pevných částic vstupním otvorem v horní části teplosmenné komory na horní povrch fluidního lože pevných částic, vedení pevných částic přívodním kanálem do oblasti uvedeného horního povrchu, vymezené uvedeným přívodním kanálem, (b) fluidizování fluidního lože pevných částic v teplosmenné komoře fluidizačním plynem, (c) odvádění tepla teplosměnnými plochami ven z fluidního lože pevných částic, a

• Φ · ·	• ·	•		• 4
• * ·	•	*	• ·	•		•
• φ Φ ♦	•	•	····	• ·
• Φ ·		4	•	• ♦	•
	• 4	4	♦ ♦	····

(d) odvádění pevných částic z teplosměnné komory, přičemž v kroku se pevné částice odvádějí z teplosměnné komory prvním výstupním otvorem, vytvořeným v oblasti přívodního kanálu.

Pevné částice se s výhodou přivádějí do teplosměnné komory do oblasti horního povrchu fluidního lože pevných částic, jejíž průřezová plocha činí nejvýše 30 %, s výhodou nejvýše 10 %, průměrné průřezové plochy fluidního lože pevných částic.

Vodorovný pohyb pevných částic mezi přívodním kanálem a zbytkem fluidního lože pevných částic je s výhodou omezen mezilehlou stěnou, která tvoří jednu stěnu přívodního kanálu, a která je vložena do fluidního lože pevných částic.

Pevné částice jsou s výhodou odváděny z tepelného výměníku přepadem přes povrch fluidního lože pevných částic v teplosměnné komoře.

Pevné Částice mohou být rovněž s výhodou odváděny z tepelného výměníku pod povrchem fluidního lože pevných částic v teplosměnné komoře prvním nastavitelným výstupním otvorem.

Pevné částice jsou dále s výhodou odváděny z tepelného výměníku druhým výstupním otvorem ve spodní části teplosměnné komory.

	9	·· A A • * · V V 9 A A A • « ·	• · * · * * > V · · · · · A • A · ···# · A A * AAA AAA A AA UM
Tepelná	výměna v	tepelném	výměníku	se řídí
prostřednictvím	regulace	množství	pevných	částic,

procházejících druhým výstupním otvorem.

V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byl dále rovněž vyvinut způsob regulování přestupu tepla v tepelném výměníku fluidního lože v reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem, přičemž tepelný výměník je opatřen vstupním kanálem, připojeným k vratnému kanálu odlučovače částic reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem, a výstupním otvorem do topeniště reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem, přičemž pevné částice, proudící z vratného kanálu do teplosměnné komory, se navracejí přímo z oblasti, vymezené přívodním kanálem, do topeniště reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem.

V souladu s ještě dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byl dále rovněž vyvinut tepelný výměník fluidního lože, obsahující

- vstupní kanál, uspořádaný v horní části teplosměnné komory pro přivádění pevných částic do teplosměnné komory, • a** 4 · ♦ · · * % • 4 « a · · ♦ · ♦ · • * 4 4 4 4 »♦·· 444 4 444 «4 4 44« «44 4« «4 · ·· ·♦··

- první výstupní otvor pro odvádění pevných částic z teplosměnné komory, přičemž

- první výstupní otvor je vytvořen v oblasti přívodního kanálu pro odvádění pevných částic z fluidního lože pevných částic v oblasti, vymezené přívodním kanálem.

Oblast, vymezená přívodním kanálem na horní ploše fluidního lože pevných částic, činí nejvýše 30 %, s výhodou nejvýše 10 %, průměrné průřezové plochy fluidního lože pevných částic.

Oblast, vymezená přívodním kanálem na horní ploše fluidního lože pevných částic, se s výhodou dotýká první stěny teplosměnné komory.

První výstupní otvor je s výhodou tvořen přepadovým otvorem, uspořádaným v jedné rovině s povrchem fluidního lože pevných částic.

První výstupní otvor může být s výhodou tvořen nastavitelným výstupním otvorem, uspořádaným pod povrchem fluidního lože pevných částic.

*»*· » » · · · · · ··· ·*·· · » · • « « » · « «·** · * · * »···»· · · · «« ·· *· · ·· ····

Druhý výstupní otvor je s výhodou uspořádán v teplosměnné komoře.

Druhý výstupní otvor může být s výhodou uspořádán ve dnu teplosměnné komory.

Tepelný výměník, fluidního lože je dále charakterizován tím, že

- druhý výstupní otvor je uspořádán mezi teplosměnnou komorou a zdvihacím kanálem, vytvořeným přilehle k teplosměnné komoře, a

- přepadový otvor je uspořádán v horní části zdvihacího kanálu pro odvádění pevných částic ze zdvihacího kanálu.

Přívodní kanál se dotýká stěny teplosměnné komory a mezilehlé stěny, uspořádané v teplosměnné komoře, přičemž mezilehlá stěna zasahuje z prostoru nad povrchem fluidního lože pevných částic alespoň k tomuto povrchu fluidního lože pevných částic.

Mezilehlá stěna zasahuje od povrchu fluidního lože pevných částic zhruba v délce 10 až 50 cm, s výhodou zhruba v délce 20 až 30 cm, pod povrch fluidního lože pevných částic.

Mezilehlá stěna proniká do fluidního lože pevných částic do vzdálenosti nejvýše 20 % hloubky fluidního lože.

Druhý výstupní otvor je vzdálen od svislého průměru přívodního kanálu do dna teplosměnné komory.

« ··<» · · · • * · » »···· · » · · k * ··· ··· «·« «a ·· * ·· ····

Teplosměnná komora je opatřena kontinuálním ložem pevných částic s kontinuální fluidizací.

V souladu s dalším výhodným aspektem předmětu tohoto vynálezu byl dále rovněž vyvinut reaktor s cirkulujícím fluidním ložem, opatřený shora uvedeným tepelným výměníkem fluidního lože, přičemž vstupní otvor tepelného výměníku fluidního lože je připojen k vratnému kanálu odlučovače částic reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem, přičemž první výstupní otvor je propojen s topeništěm reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem.

Vstupní otvor tepelného výměníku fluidního lože je s výhodou propojen přímo s topeništěm reaktoru s fluidním ložem.

Základní myšlenkou způsobu a zařízení podle tohoto vynálezu je umožnit omezování míšení horkých pevných částic, proudících do tepelného výměníku fluidního lože, s ložem pevných částic, sestávajícím z pevných částic, které přišly do styku s teplosměnnými plochami a/nebo byly již nějak jinak ochlazeny. Účelem je umožnit, aby bylo buď částečně nebo dokonce zcela zabráněno míšení horkých pevných částic s pevnými částicemi lože.

Míšení horkých pevných částic s pevnými částicemi lože je omezeno přívodním kanálem, uspořádaným v tepelném výměníku fluidního lože tak, že zasahuje z prostoru nad povrchem fluidního lože pevných částic do tohoto lože pevných částic, a dále uspořádáním prvního výstupního otvoru v oblasti, vymezené uvedeným přívodním kanálem.

• * ·· φ · Λ # ·· • φ Φ ΦΦΦΦ · ♦Λ φ φ * Φ φ Φ ···· · ·♦ Φ

Φ Φ · ΦΦΦ·«·

Φ«· ·· ·♦ · ·*···♦

Horké částice, přiváděné vstupním otvorem do teplosměnné komory, tak mohou procházet přívodním kanálem do určité oblasti, která je vymezena přívodním kanálem na horním povrchu fluidního lože pevných částic. Kromě toho pokud je první výstupní otvor z teplosměnné komory uspořádán v oblasti, vymezené přívodním kanálem, je možno odvádět horké pevné částice přímo z této oblasti, například jako přepad od horní povrchové plochy lože pevných částic nebo pod touto povrchovou plochou, a to regulovatelným otvorem, aniž by bylo odváděným částicím umožněno přijít do styku s ochlazenými pevnými částicemi.

U výhodného provedení předmětu tohoto vynálezu je přívodní kanál uspořádán v horní části teplosměnné komory tak, že přívodní kanál zasahuje od vstupního otvoru do fluidního lože pevných částic, a to do povrchu lože nebo v krátké vzdálenosti pod povrch fluidního lože. V některých případech je požadované vedení pevných částic prováděno rovněž přívodním kanálem, jehož spodní konec nedosahuje až k povrchu fluidního lože.

Umístění prvního výstupního otvoru obvykle určuje vzdálenost, o jakou musí spodní konec přívodního kanálu zasahovat do fluidního lože, pokud tam vůbec musí zasahovat. Přívodní kanál je s výhodou vytvořen z mezilehlé stěny, probíhající od horní části teplosměnné komory k fluidnímu loži pevných Částic, přičemž tato mezilehlá stěna vymezuje přívodní kanál spolu se stěnou teplosměnné komory.

Pokud je rychlost prouděni fluidizačního plynu v teplosměnné komoře nízká, a pokud je míšení částic • v · • · · · · · · · · ·» »·* » · · · ·** * · · · ····» · · *· * * · ··· · ·« ««· ·» ·* · ·· ···· v teplosměnné komoře, a tím rovněž v oblasti přívodního kanálu minimální nebo téměř nulové, je možno odvádět většinu horkých částic nebo téměř veškeré horké částice, proudící do tepelného výměníku, prvním výstupním otvorem, a to v podstatě bez jakéhokoliv přestupu tepla do fluidního lože a dále k teplosměnným plochám. Účinnost přestupu tepla u tepelného výměníku je proto minimální.

Účinnost přestupu tepla může být zvýšena prostřednictvím zvýšení rychlosti proudění fluidizačního plynu, v důsledku čehož dochází ke zintenzivnění míšení částic rovněž v oblasti přívodního kanálu, přičemž alespoň část horkých pevných částic nebo dokonce veškeré tyto pevné částice uvolňují teplo do fluidního lože, a tím i do teplosměnných ploch. V tomto případě jsou ochlazené pevné částice odváděny z tepelného výměníku prvním výstupním otvorem nebo druhým výstupním otvorem, které jsou uspořádány ve spodní části fluidního lože.

V souladu s předmětem tohoto vynálezu je tak možno omezovat míšení ochlazených pevných částic ve fluidním loži a horkých pevných částic, které mají být odváděny prvním otvorem, prostřednictvím průchodu horkých pevných částic do omezené oblasti na horním povrchu fluidního lože pevných částic, odkud může být část pevných částic odváděna z tepelného výměníku v neochlazeném stavu. V důsledku toho je možno zabránit nebo alespoň podstatně omezit přenos tepla z uvedené specifické části pevných částic do pevných částic fluidního lože a dále k teplosměnným plochám.

Prostřednictvím využívání výhodného provedení předmětu tohoto vynálezu je možno snížit teplotu fluidního lože a * φ φφφ φφφ φφφ ·· φφ φ »φ ·· φ · φφφ» φφφ φ φ φ φ φφφφ Φφφ φ φ φ φ φφφ φφ · ·· φφφφ množství tepelné energie, která musí být opětovně získávána prostřednictvím teplosměnných ploch. Proto je možno prostřednictvím průchodu části částic v neochlazeném stavu ven z tepelného výměníku snížit na nejnižší možnou míru účinnost přenosu tepla, vyžadovanou vstupujícím proudem horkých částic.

U výhodného provedení předmětu tohoto vynálezu je možno uspořádat druhý výstupní otvor v teplosměnné komoře, a to například ve spodní části této teplosměnné komory, přičemž průtok pevných částic tímto druhým výstupním otvorem může být regulován. Je tak možno při současném zajištění vysoké účinnosti přestupu tepla ponechat veškerý průtok vstupujících částic vystupovat druhým otvorem, přičemž prostředky pro omezení míšení v oblasti prvního výstupního otvoru nikterak podstatně neovlivňují rychlost míšení. Nedochází tak k žádné změně té nej vyšší možné účinnosti přenosu tepla.

U způsobu podle tohoto vynálezu je typické, že průtok částic, vstupující do tepelného výměníku, prochází do plochy pevných částic fluidního lože s pomocí prostředků, zasahujících mírně pod povrch v oblasti, vymezené těmito prostředky. Kriteriem pro volbu této omezené oblasti je její propojení s prvním výstupním otvorem. Průřezová povrchová plocha omezené oblasti leží v úrovni prvního výstupního otvoru, přičemž je obecně podstatně menší, než průměrná průřezová povrchová plocha fluidního lože pevných částic v teplosměnné komoře. Průřezová povrchová plocha, vymezená shora uvedenými prostředky, leží s výhodou úrovni spodní plochy prvního výstupního otvoru a činí nejvýše 30 %, s výhodou nejvýše 10 % průměrné průřezové plochy fluidního lože pevných částic v teplosměnné komoře.

w vv «· • · » · · » • · · » · * ···· · * · ·

·· · ’ ·· «·· +

Prostředky pro omezování míšení bývají obvykle uspořádány tak, že pronikají pouze o krátkou vzdálenost do horní části fluidního lože pevných částic, takže kanál nebo mezera, která je takto vytvořena ve fluidním loži, a ve které obvykle nejsou uspořádány žádné teplosměnné plochy, nepovede k vytvářeni žádného velkého hluchého prostoru ve fluidním loži z hlediska přestupu tepla. Takže prostředky pro omezování míšení s výhodou zasahuji do fluidního lože o vzdálenost, která činí nejvýše 30 %, s výhodou pak nejvýše 20 % hloubky fluidního lože. Tyto prostředky pro omezováni míšeni zasahují do hloubky zhruba 10 až 50 cm, s výhodou pak do hloubky zhruba 20 až 30 cm do fluidního lože.

Předmět tohoto vynálezu je v souladu s jeho prvním výhodným provedením uplatňován u reaktoru nebo kotle s cirkulujícím fluidním ložem, u kterého je tepelný výměník podle tohoto vynálezu uspořádán mezi topeništěm a vratným kanálem odlučovače částic v cirkulaci pevných částic v reaktoru, to znamená v trubici, kterou jsou pevné částice navraceny z odlučovače částic do topeniště reaktoru.

Vstupní otvor tepelného výměníku je prostřednictvím vratného kanálu a výstupního otvoru, například přepadového otvoru, propojen s topeništěm. První část pevných částic s výhodou prochází z vratného kanálu ve v podstatě neochlazeném stavu jako přepad do topeniště. Druhá část pevných částic je vedena do fluidního lože pevných částic v teplosměnné komoře, kde je teplo přenášeno z částic na teplosměnné plochy ještě předtím, než jsou částice navraceny do topeniště. Část, která má být odváděna z cirkulace jako přepad, a která činí zhruba od 0 do 100 %, se mění například « ·« ·· · ·* ·· ·* * * «·· · · ·· • * · *··· · ·* • * * · · · ·»·· · » ·· • * * · * « · *· «·· ·. «· « ·· ···· v závislosti na zatížení kotle, v závislosti na kvalitě paliva a na objemu cirkulujícího průtoku.

V souladu s dalším výhodným provedením předmětu tohoto vynálezu je možno předmět tohoto vynálezu uplatnit u reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem nebo u reaktoru s probublávajícím ložem, kde pevné částice procházejí přímo do tepelného výměníku z reakční komory nebo z topeniště. V tomto případě je tepelný výměník s výhodou uspořádán bezprostředně na vnější straně reakční komory reaktoru, přičemž tepelný výměník a reakční komora s výhodou sdílejí společnou stěnu, opatřenou otvory pro vytvoření vstupu pro přivádění částic do teplosměnné komory, a pro vytvoření přepadového kanálu pro bezprostřední navracení částic jako přepadu do reakční komory. Tyto otvory mohou být velmi blízko u sebe.

Jeden a tentýž otvor může v některých případech působit dokonce v obou směrech, to znamená, že může střídavě působit jako vstupní otvor v jednom směru a jako přepadový otvor v opačném směru. Na druhé straně může v některých případech horní část otvoru působit jako vstupní otvor a spodní část otvoru jako výstupní otvor, a to u jednoho a téhož otvoru.

Pokud je tepelný výměník fluidniho lože přímo propojen s reakční komorou reaktoru s fluidním ložem, musejí být často otvory uspořádány takovým způsobem, že materiál je shromažďován ze široké oblasti za účelem vytváření dostatečného průtoku materiálu. V tomto případě je obzvláště významné, že vstupující materiál je veden do malé oblasti na horním povrchu fluidniho lože, přičemž mu není umožněno se rozptylovat na tento široký povrch, kde by nevyhnutelně

- *- ·♦ ·· * · a······ »·· · · · · a ♦ a • V · a · · oa«a a a · a «·*···a·· ·*· aa «a a·· mm docházelo k jeho míšeni s materiálem, který je již ve fluidnim loži. Prostřednictvím omezení průtoku vstupujících částic do malého prostoru je zabráněno nežádoucímu míšení materiálu, který má být odváděn jako přepad, se zbývajícím materiálem ve fluidnim loži.

Druhý vstupní otvor pro ochlazené částice z tepelného výměníku je s výhodou vytvořen ve dnu nebo ve spodní části teplosměnné komory, odkud jsou částice vedeny o sobě známým způsobem například do topeniště. Na druhé straně však u shora uvedených provedení může být odvádění ochlazených částic uspořádáno tak, aby k němu docházelo prostřednictvím zdvihacího kanálu, uspořádaného mezi teplosměnnou komorou a topeništěm. Dno nebo spodní část zdvihacího kanálu jsou propojeny s výstupním otvorem ve spodní části teplosměnné komory, přičemž s výhodou sdílejí společnou stěnu s topeništěm. Částice jsou odváděny ze zdvihacího kanálu například jako přepad do topeniště.

Provedení předmětu tohoto vynálezu je s výhodou realizováno takovým způsobem, že teplosměnné komora má pouze jedno kontinuální fluidní lože pevných částic. Nad tímto fluidnim ložem je teplosměnné komora opatřena prostředky, například mezilehlou deskou nebo přepážkou, která podstatně omezuje rozprašování pevných částic, přiváděných vstupním otvorem na fluidní lože pevných částic, v důsledku čehož dochází k omezování jejich míšení s pevnými částicemi ve fluidnim loži.

Pokud je používáno pouze nízkých rychlostí fluidizačního plynu, je pouze první část pevných částic, přiváděných do malého prostoru, výrazněji směšována s pevnými částicemi ve • ·» ·» ♦ ·· ·» ·*·· · · · · · ·· • , * «··· · ·· * * · · · · ♦··· · · ♦· « * · ··· · »♦ ««· · ·· v ♦····♦ fluidním loži. Poměr odpovídá množství částic, proudících ze vstupního otvoru přes teplosměnnou komoru do výstupního otvoru ve spodní části teplosměnné komory.

Pokud jsou požadavky na účinnost přenosu tepla malé, pak průtok částic, proudících tepelným výměníkem, jinými slovy průtok částic, přicházejících dovnitř a proudících ven, je umožněn pouze přes omezenou oblast horního povrchu fluidniho lože pevných částic, přičemž výměna pevných částic mezi vystupujícím proudem a fluidním ložem pevných částic je velice malá. Částice, které neměly dosud čas na to, aby se usadily v oblasti účinného míšení ve fluidním loži, takže dosud neuvolnily žádné teplo do fluidniho lože, mohou být snadno odváděny jako přepad ze silné vrstvy horkých částic, vytvářející se v malé oblasti.

U provedení předmětu tohoto vynálezu je pouze průtok materiálu, který je nezbytný pro přestup tepla, míšen s pevnými částicemi fluidniho lože v teplosměnné komoře, přičemž přebytečný materiál se navrací v horkém stavu z horního povrchu fluidniho lože do reakční komory, v důsledku čehož nedochází k žádnému podstatnému míšení s fluidním ložem v teplosměnné komoře.

V teplosměnné komoře podle tohoto vynálezu může být regulace přestupu tepla v širokém rozmezí prováděna jednoduše prostřednictvím regulování rychlosti průtoku fluidizačního plynu, popřípadě prostřednictvím dalšího regulování odváděného množství pevných částic druhým výstupním otvorem. Zintenzivněním průtoku částic druhým výstupním otvorem je množství neochlazených částic, proudících prvním výstupním otvorem, sníženo, takže množství částic, přicházejících do » · ·· · * φφφ · φφφ φφφφ φφ φ φ φ φφφ φ φφφφ φ φ φ · φφφ φφφ φφφ φφφ φφ ·Φ φ ·» φφφ· styku s tepΙοsměnnými plochami je zvýšeno. Takže prostřednictvím snižování průtoku částic druhým výstupním otvorem dochází ke zvyšování bezprostředně odváděného množství horkých částic z tepelného výměníku přepadovým otvorem.

U provedení předmětu tohoto vynálezu není nutno přepažovat tepelný výměník prostřednictvím mezilehlých stěn na samostatná fluidní lože pevných částic, u kterých je prováděna samostatná fluidizace.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším podrobněji objasněn na příkladech jeho konkrétního provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů, kde:

obr. 1 znázorňuje schematicky pohled ve svislém řezu na tepelný výměník fluidního lože podle tohoto vynálezu;

obr. 2 znázorňuje schematicky pohled v řezu na kotel s cirkulujícím fluidním ložem, opatřeným tepelným výměníkem podle prvního provedeni předmětu tohoto vynálezu;

obr. 3 znázorňuje ve zvětšeném měřítku detail přepadového otvoru podle obr. 2 u prvního příkladného provedení předmětu tohoto vynálezu, kde je tepelný výměník podle tohoto vynálezu připojen k vratnému kanálu v odlučovači částic kotle s cirkulujícím fluidním ložem; a obr. 4 znázorňuje schematicky pohled v řezu na tepelný výměník podle druhého provedení předmětu tohoto vynálezu.

·· ♦ *		«	• ·	• «
v · ·	•	•	• ·	*		•
• · ♦ ·	•	9		9 9	•	9
• · ·	•	*	•	•	•	•
		*	··	··»·

Příklady provedení vynálezu

Na vyobrazení podle obr. 1 je schematicky znázorněn jednoduchý tepelný výměník 10, v jehož teplosměnné komoře 12 je udržováno fluidni lože 14, obsahující horké pevné částice, přičemž toto fluidni lože 14 je udržováno prostřednictvím přivádění fluidizačního plynu do fluidního lože 14, a to z větrné skříně 16 přes mřížku 18. Pro účely zpětného získávání tepla z fluidního lože 14 jsou ve fluidním loži 14 uspořádány teplosměnné plochy 30. Proudění vstupujícího fluidizačního plynu z větrné skříně 16 přes mřížku 18 může být nastaveno prostřednictvím ventilu 22, a to například za účelem regulace množství tepla, přestupujícího na teplosměnné plochy 30.

Horní část teplosměnné komory 12 nad fluidním ložem 14 je opatřena vstupním kanálem 24, ze kterého proudí horké pevné částice přívodním kanálem 26 na povrch 28 fluidního lože 14 .

Teplo je zpětně získáváno z horkých částic, vstupujících do fluidního lože 14, v teplosměnné komoře 12 prostřednictvím přenosu tepelné energie z horkých pevných částic na médium, kterým bývá obvykle pára nebo voda, a které je obsaženo v teplosměnných plochách 30. Horní část teplosměnné komory 12 bezprostředně pod povrchem 28 fluidního lože je opatřena výstupním otvorem 34 ve stěně 32 teplosměnné komory 12, kterýmžto výstupním otvorem 34 jsou horké tuhé částice odváděny z teplosměnné komory 12 do přilehlého prostoru, kterým bývá obvykle například topeniště 36.

·· 4 4 » 4 * 4 φ 4·

44» »4*4 4«· • · 4 4 4 4 ·♦♦» « « *· ««··»» 4 «* • 44 44 4* 4 444·44

Výstupní otvor 34 je s výhodou opatřen takzvaným blokem žebrového těsnicího typu, opatřeným plynovým uzávěrem, který je popsán ve finské patentové přihlášce FI 952 193. Samostatné přivádění fluidizačního vzduchu, které bývá vyžadováno u výstupního otvoru žebrového těsnicího typu, není na vyobrazení podle obr. 1 znázorněno. Výstupní otvor může být rovněž tvořen jiným typem potrubí nebo otvoru, kde je možno regulovat velikost otvoru a příslušný průtok.

Kontinuální fluidizace musí být často udržována ve fluidním loži 14 za účelem zabránění shlukování fluidního lože 14 a rovněž místnímu přehřívání. Za účelem zabránění tomu, aby se horké pevné částice, proudící vstupním kanálem 24 na horní povrch 28 fluidního lože 14, příliš rychle mísily s fluidním ložem 14 v důsledku fluidizace, je v teplosměnné komoře 12 uspořádána přepážka nebo mezilehlá stěna 38, která výrazně omezuje takové míšení. Tato přepážka nebo mezilehlá stěna 38 tvoří jednu ze stěn přívodního kanálu 26.

Mezilehlá stěna 38, uspořádaná v horní části teplosměnné komory 12 mezi vstupním kanálem 24 a horním povrchem 28 fluidního lože 14, přivádí horké pevné částice vstupním kanálem 24 směrem do oblasti 28/ na horním povrchu 28 fluidního lože 14, vymezeném mezilehlou stěnou 38 a stěnou 32 teplosměnné komory 12. Mezilehlá stěna 38 a stěna 32 teplosměnné komory 12 vytvářejí přívodní kanál 26, probíhající nad fluidním ložem 14 a zasahující částečně do fluidního lože 14.

Mezilehlá stěna 38 zasahuje níže, než spodní okraj výstupního otvoru 34, přičemž v přívodním kanálu 26 zabraňuje

♦	«·	··				O		··
«· 4	•	•	•	•		•	•	« ·
• ·	•	♦	«	4	•	•	•	•
• ·	• · ·	•		4 ·	•	•
• ·		•	♦			•	•	•
···		·*			•	··

volnému pohybu materiálu, který vstupuje do teplosměnné komory 12 v oblasti 28' horní povrchové plochy 28 fluidního lože 14.

Na druhé straně však za účelem zabránění tomu, aby došlo k vytvoření velkého zbytečného prostoru, pak přívodní kanál 26, tvořený stěnou 32 teplosměnné komory 12 a mezilehlou stěnou 38, nesmí být příliš dlouhý. U příkladného provedení, které je znázorněno na vyobrazení podle obr. 1, je délka části přívodního kanálu 26 v loži pevných částic menší, než 30 % hloubky fluidního lože 14. Mezilehlá stěna 38 zasahuje ve vzdálenosti h do fluidního lože 14, přičemž tato vzdálenost h má obvykle velikost 10 až 50 cm.

Průřezová plocha Ai oblasti 28', vymezené přívodním kanálem 26 z horní povrchové plochy 28 fluidního lože 14, tvoří nejvýše 30 % průměrné průřezové plochy A? fluidního lože 14 . Takže pevné částice, proudící vstupním kanálem 24 do fluidního lože 14, kteréžto částice by se v teplosměnné komoře, nevybavené mezilehlými stěnami, mohly rozšiřovat na celý horní povrch fluidního lože, jsou napěchovány v oblasti 28/, vymezené přívodním kanálem 26 u provedení podle tohoto vynálezu.

Pokud je vyžadována nízká účinnost přestupu tepla při využívání teplosměnné komory 12 podle obr. 1, musí být využívána pokud možno co nejnižší rychlost proudění fluidizačního plynu, tj. takzvaná minimální fluidizace, jejímž prostřednictvím se pevné částice stále ještě vzájemně vůči sobě pohybují.

>00

0000

Pokud mezilehlá stěna 38 neexistuje, budou se moci horké pevné částice, vstupující vstupním kanálem 24, rozšiřovat na celý horní povrch 28 fluidního lože 14, přičemž se budou účinně mísit s fluidním ložem 14 pevných částic, a to bez ohledu na nízkou rychlost proudění fluidizačního plynu.

U provedení předmětu tohoto vynálezu, které je znázorněno na vyobrazení podle obr. 1, pak mezilehlá stěna 38 přivádí horké pevné částice, vstupující přívodním kanálem 26, do omezené oblasti 28' na horním povrchu 28 fluidního lože 14 pevných částic. Pokud se použije nízké rychlosti proudění fluidizačního plynu, je míšení horkých pevných částic, přiváděných do omezené oblasti 28/ fluidního lože 14, velice nízké, nebo prakticky k žádnému míšení nedochází.

Jelikož je výstupní otvor 34 v oblasti 28' fluidního lože 14 pevných částic, vymezené přívodním kanálem 26, potom horké pevné částice, které nově vstoupily do teplosměnné komory 12 zejména vstupním kanálem 24 a nebyly dosud smiseny s pevnými částicemi ve fluidním loži 14, jsou odváděny z teplosměnné komory 12 výstupním otvorem 34. Jelikož žádné podstatné množství horkých pevných částic nevstupuje do fluidního lože 14., zůstává teplota fluidního lože 14 v podstatě nízká, přičemž je přestup tepla minimální.

Pokud je na druhé straně vyžadována vysoká účinnost přestupu tepla s využitím teplosměnné komory 12 podle obr. 1, je nutno používat vysokou rychlost proudění fluidizačního plynu. V takovém případě má celé fluidní lože 14 pevných částic velice intenzivní vnitřní pohyb, přičemž se rovněž pevné částice, které vstupují přívodním kanálem 24, velmi rychle směšuji s pevnými částicemi ve fluidním loži 14 ··* · · · · · · ·

Ι· · « · · ···· · · ♦ · * · · · · · * · ··· ·· ·· ♦ ·· ·♦·· v teplosměnné komoře 12, a to nezávisle na mezilehlé stěně 38. V důsledku toho má téměř celé fluidni lože 14 pevných částic, a to včetně většiny části lože, vymezené přívodním kanálem 26, v podstatě stejnou teplotu, přičemž je účinnost přestupu tepla maximální.

V souladu se shora uvedeným popisem mezilehlá stěna 38 snižuje tu nejnižší možnou účinnost přestupu tepla, dosažitelnou v teplosměnné komoře 12, avšak nikterak podstatně neovlivňuje nej vyšší možnou dosažitelnou účinnost přestupu tepla. Takže mezilehlá stěna 38, která omezuje směšování pevných částic vytváří výrazně širší rozmezí pro regulaci přestupu tepla v teplosměnné komoře 12, což má velmi důležitý význam u celé řady uplatnění teplosměnných komor.

Na vyobrazení podle obr. 2 je znázorněn tepelný výměník, který je připojen ke kotli s cirkulujícím fluidním ložem podle tohoto vynálezu. Na vyobrazení podle obr. 2 jsou pokud možno využívány stejné vztahové značky, jako na vyobrazení podle obr. 1.

Takže na vyobrazení podle obr. 2 je znázorněn kotel £0 s cirkulujícím fluidním ložem, který obsahuje topeniště 36, odlučovač 42 částic, plynové výstupní potrubí 44 a vratný kanál 46 pro pevné částice, opatřený plynovým uzávěrem 48.

Rychlé fluidni lože, obsahující horké pevné částice, je udržováno v topeništi 36 prostřednictvím přiváděni fluidizačního plynu do fluidního lože z větrné skříně způsobem, který je sám o sobě znám, takže pevné částice jsou unášeny vystupujícím plynem otvorem v horní části topeniště 36 do odlučovač 42 částic. Tento odlučovač 42 *φφφφ * « • φ φ φ φφφ φ 1Φ » φ · • φ φ φφφ φ» částic odloučí většinu horkých pevných částic od vystupujícího plynu, přičemž jsou odloučené pevné částice vraceny vratným kanálem 46, uspořádaným ve spodní části odlučovače 42 částic, zpět do topeniště 36.

V propojení s vratným kanálem 46 je uspořádán tepelný výměník 10 podle tohoto vynálezu, v jehož teplosměnné komoře 12, je udržováno pomalé fluidní lože 14, sestávající z horkých pevných částic, a to přiváděním fluidizačního plynu z větrné skříně 16 přes mřížku 18. Fluidní lože 14 je opatřeno teplosměnnými plochami 30 pro opětovné získávání tepla z fluidního lože 14.

Horní část teplosměnné komory 12 nad fluidním ložem 14 je opatřena otvorem nebo kanálem (na vyobrazení podle obr. 1 neznázorněno), kterým může fluidizační vzduch proudit z teplosměnné komory 12 do topeniště 36.

Kromě toho je horní Část teplosměnné komory 12 nad fluidním ložem 14 opatřena vstupním kanálem 24 (jak je možno jasně vidět na vyobrazeni podle obr. 3), propojeným s koncem 46' vratného kanálu 46, kterým horké pevné částice proudí vstupním kanálem 24 do fluidního lože 14.

Dno teplosměnné komory 12 je opatřeno výstupním kanálem 50, kterým mohou být pevné částice odváděny z teplosměnné komory 12 a vedeny kanálem 52 do topeniště 36. Objem průtoku pevných částic, které mají být odváděny výstupním kanálem 50 může být regulován s pomocí ventilu 56 za účelem dosažení změny fluidizace a množství vháněného vzduchu, přiváděného potrubím 54 do kanálu 52.

v	♦ ·	• 4	w	v · v v
• B *	•	•	•	*	♦ ·	• 9
• ·	•	4	4	• *	4 ·	•
Φ 4	B ·	«	4	··<·	• 4 *	4
« 4	4	4	4	4	• ·	4
··♦	• 4	• ·		«	4 4	• 4 4«

Pokud je objem průtoku pevných částic, které mají být odváděny výstupním kanálem 12, menší, než objem průtoku pevných částic, vstupujících do teplosměnné komory, pak přebytek pevných částic vystupuje z teplosměnné komory přímo z horního povrchu fluidního lože 14 přes přepadový otvor 58, uspořádaný ve stěně 60 teplosměnné komory pod vstupním kanálem 24. Stěna 60 je v místě vstupního kanálu 24 rozdělena mezi teplosměnnou komoru 12 a topeniště 36. Teplosměnné komora 12 a topeniště 36 mohou být rovněž od sebe vzájemně zcela odděleny, takže nemusejí vzájemně sdílet stěnu nebo část stěny.

V případě provedení podle obr. 2 je pouze nejvyšší část stěny teplosměnné komory 12 sdílena s topeništěm 36. Pokud jsou komory zcela odděleny, je možno mezi nimi uspořádat kanál nebo potrubí, jehož prosřednictvím mohou být pevné částice, vystupující z teplosměnné komory 12, navraceny zpět do topeniště 36.

Mezilehlá stěna 62, která omezuje míšení, a která je uspořádána v horní části teplosměnné komory 12 mezi vstupním kanálem 24 a fluidním ložem 14, vede horké pevné částice ze vstupního kanálu 24 směrem do oblasti 28' horního povrchu 28 fluidního lože 14, vymezené mezilehlou stěnou 62 a stěnou 60

teplosměnné komory	12. Mezilehlá stěna 62 a stěna 60
teplosměnné komory	12 vytvářejí přívodní kanál 66 nad
fluidním ložem 14,	který částečně zasahuje do fluidního

lože 14.

Mezilehlá stěna 62 zasahuje níže, než je poloha spodního okraje přepadového otvoru 58, přičemž v přívodním kanálu 66

Φ · · · 0 0 0 * * ♦ *

0« ·000 00 0

0 0 · φ Φ·Φ0 · Φ * · φφ· φφ ·· 4 ·· ···* zabraňuje volnému pohybu vstupujícího materiálu, přiváděného na povrch fluidního lože 14.

Na druhé straně za účelem zabránění vzniku velkého zbytečného prostoru pak přívodní kanál 66, tvořený stěnou 60 teplosměnné komory 12 a mezilehlou stěnou 62, nesmi být příliš dlouhý. U příkladného provedení, znázorněného na vyobrazení podle obr. 1, je délka přívodního kanálu 66 menši, než je 20 % hloubky fluidního lože 14.

Mezilehlá stěna 62 zasahuje o vzdálenost h pod horní plochu fluidního lože 14, přičemž tato vzdálenost h má obvykle velikost až 50 cm. Průřezová plocha Αχ, vymezená přívodním kanálem 66 ve fluidním loži 14, má velikost nejvýše 30 % průměrné průřezové plochy A2 fluidního lože 14.

Část horkých pevných částic může proudit z přívodního kanálu 66 přepadovým otvorem 58 do topeniště 36, aniž by docházelo ke směšování s pevnými částicemi ve spodní části přívodního kanálu 66, nebo ke směšování pouze s podstatně malým množstvím ochlazených pevných částic v oblasti přívodního kanálu 66. Regulovatelná část horkých pevných částic proudí v neochlazeném stavu přímo do topeniště 36. Za účelem zajištění pokud možno co nejmenšího směšování částic ve fluidním loži 14 s horkými částicemi, vystupujícími přepadovým otvorem 58, je tento přepadový otvor 58 umístěn v těsné blízkosti vstupního kanálu v uspořádání podle obr. 2.

Jelikož částice, vystupující výstupním kanálem 50, přicházejí mnohem více do styku s teplosměnnými plochami 30, než částice, vystupující přepadovým otvorem 58, může být účinnost přestupu tepla u tepelného výměníku 10 nastavena • β φ prostřednictvím změny poměru průtoku částic, výstupním kanálem 50, a průtoku částic, vystupujících vystupuj ících přepadovým otvorem 58.

Pokud je rychlost fluidizace ve fluidním loži 14 konstantní, pak je účinnost přestupu tepla nejvyšší, pokud všechny částice vystupují výstupním kanálem 50, přičemž je nejnižší, pokud všechny částice vystupují přepadovým otvorem 58.

Obvykle ta nejnižší účinnost přestupu tepla, která je dosažitelná při odvádění částic z teplosměnné komory 12 pouze přepadovým otvorem 58, bude mít velikost 60 až 80 % maximální účinnosti, pokud není uspořádána žádná mezilehlá stěna 62. V důsledku uspořádání mezilehlé stěny 62 je výměna částic ve fluidním loži 14 s využitím minimální účinnosti bezvýznamná, takže minimální účinnost může představovat pouze 20 % maximální účinnosti. Toto rozšíření rozmezí regulace má velký význam, pokud jsou vyžadovány různé typy regulace tepelného výměníku 10.

Přívodní kanál 66 a přepadový otvor 58, omezující vstupní průtok horkých pevných částic, jsou s výhodou vytvořeny v místě, odkud mohou být pevné částice navraceny jednoduchým způsobem to topeniště 36. ^v případě provedení podle obr. 3, kde je znázorněn pohled v řezu na přepadový otvor 58, je tento přepadový otvor 58 uspořádán ve středu stěny 60 teplosměnné komory 12. V případě požadavku mohou být přívodní kanál a přepadový otvor uspořádány na každé straně tepelného výměníku nebo na jiném vhodném místě, nebo může být uspořádáno více přepadových otvorů, které jsou od sebe vzájemně vzdáleny.

♦ * * ♦ « · · » » b * ····

U provedeni předmětu tohoto vynálezu, které je znázorněno na vyobrazení podle obr. 4, je použito stejných vztahových značek, jako u provedení podle obr. 1, obr. 2 a obr. 3.

Na vyobrazení podle obr. 4 je znázorněna teplosměnná komora 12 tepelného výměníku 10, přičemž tato teplosměnná komora 12 je uspořádána na vnější straně stěny 60 v topeništi 36 reaktoru s fluidním ložem, reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem nebo reaktoru s probublávacím fluidním ložem. Fluidní lože 14 pevných částic je fluidizováno prostřednictvím fluidizačního plynu, vháněného přes mřížku 72 z větrné skříně 70, přičemž je tepelná energie opětovně získávána z fluidního lože 14 s pomocí teplosměnných ploch 30.

Proudění tuhých částic je vedeno vstupním otvorem 74 na horní povrch 28 fluidního lože 14 pevných částic. Horké pevné částice, vstupující vstupním otvorem 74, jsou vedeny přívodním kanálem 78, tvořeným mezilehlou stěnou 76, směrem do fluidního lože 14, a to do omezené oblasti 28 ^zna jeho horním povrchu 28. Horké pevné částice vystupují přepadovým otvorem 80, uspořádaným v oblasti, vymezené mezilehlou stěnou 76, přičemž horní povrch 28 fluidního lože 14 je vyrovnán ve stejné rovině se spodním okrajem přepadového otvoru, nebo leží výše.

Svislý zdvihací kanál 82 je vytvořen mezi topeništěm 36 a teplosměnnou komorou 12 tepelného výměníku 10. Teplosměnná komora 12 a svislý zdvihací kanál 82 jsou spolu vzájemně propojeny výstupním otvorem 84 v jejich příslušných spodních • · · 9 9 *♦ • 9 · · · 9· « 9 · · ··<··«♦ « * ·· •9 ·· ··* částech. Horní část svislého zdvihacího kanálu 82 je opatřena druhým přepadovým otvorem 88 ve stěně 86, kterou společně sdílejí svislý zdvihací kanál 82 a topeniště 36, ^a to P^roúčely odvádění pevných částic přepadem ze svislého zdvihacího kanálu 82 to topeniště 36.

Poměr objemu V průtoku pevných částic, vystupujících druhým přepadovým otvorem 88 ze svislého zdvihacího kanálu 82, k objemu v průtoku pevných částic, vystupujících přepadovým otvorem 80, uspořádaným v horní části teplosměnné komory 12, může být regulován s pomocí ventilu 90, regulujícího objem průtoku, vystupujícího svislým zdvihacím kanálem 82, tj . objem fluidizace.

V důsledku vytvoření mezilehlé stěny 76, která zabraňuje míšení, pak průtok, vystupující přepadovým otvorem 80, se v podstatě nemísí s částicemi ve fluidním loži 14. Průtok pevných částic přepadovým otvorem 80 sestává z horkých pevných částic, které nově proudí do vstupního otvoru 74.

Ve shora uvedeném popisu byl předmět tohoto vynálezu popsán ve spojitosti s jeho provedeními, která jsou v současné době považována za nej výhodnější. Je však zcela pochopitelné, že předmět tohoto vynálezu není nikterak omezen pouze na tato provedení, neboť rovněž pokrývá celou řadu dalších provedeni a uspořádání, která spadají do rozsahu tohoto vynálezu, který je stanoven v následujících patentových nárocích.

Takže je zcela pochopitelné, že tepelný výměník může být rovněž propojen s reakční komorou nějakým jiným způsobem, a to například uvnitř reakční komory. Vstup částic může být •* φφ •φ · • · φ φ · φφφ φφφφ φφφφ φ * ·

V ·ΦΦΦ» Φφφ * φφφ φφφ «φ · ·4 φφφφ uspořádán tak, aby byl propojen s vnitřní cirkulací materiálu v reakční komoře.

Kromě toho počet vstupních a výstupních kanálů, stejně jako jejich umístěni a konstrukce, se mohou lišit od shora popsaného uspořádání, přičemž konstrukce a tvar a prostředků pro omezení míšeni částic se mohou rovněž docela dobře lišit od shora popsaných provedeni.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob regulováni přestupu tepla v tepelném výměníku (10) fluidního lože (14), opatřeném teplosměnnou komorou (12), ve které je umístěno fluidní lože (14) pevných částic, přičemž způsob obsahuje následující kroky:

(a) přivádění pevných částic vstupním otvorem (24, 74) v horní části teplosměnné komory (12) na horní povrch (28) fluidního lože (14) pevných částic, vedení pevných částic přívodním kanálem (26, 66, 78) do oblasti (28') uvedeného horního povrchu (28), vymezené uvedeným přívodním kanálem (26, 66, 78), (b) fluidizování fluidního lože (14) pevných částic v teplosměnné komoře (12) fluidizačním plynem, (c) odvádění tepla teplosměnnými plochami (30) ven z fluidního lože (14) pevných částic, a (d) odváděni pevných částic z teplosměnné komory (12), vyznačující se tím, že v kroku (d) se pevné částice odvádějí z teplosměnné komory (12) prvním výstupním otvorem (34, 58, přívodního kanálu (26, 66, 78) .
2. Způsob podle vyznačující se t přivádějí do teplosměnné komory povrchu (28) fluidního lože

80) , vytvořeným v oblasti nároku 1, í m , že pevné částice se (12) do oblasti (28 j horního (14) pevných částic, jejíž » Φ· ·· φ ♦*·* «φ φ φ φ·· φ · ·* φφφ φφφ» φφ* • φ φ · φ φ φφφφ Φφφ φ φφφ φφφ φφφ φφφ φφ «φ φ *» φφφφ průřezová plocha činí nejvýše 30 %, s výhodou nejvýše 10 %, průměrné průřezové plochy fluidního lože (14) pevných částic.
3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že vodorovný pohyb pevných částic mezi přívodním kanálem a zbytkem fluidního lože pevných částic je omezen mezilehlou stěnou (38, 72, 76), která tvoří jednu stěnu přívodního kanálu, a která je vložena do fluidního lože pevných částic.
4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že pevné částice jsou odváděny z tepelného výměníku přepadem přes povrch fluidního lože pevných částic v teplosměnné komoře.
5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že pevné částice jsou odváděny z tepelného výměníku pod povrchem fluidního lože pevných částic v teplosměnné komoře prvním nastavitelným výstupním otvorem.
6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že pevné částice jsou dále odváděny z tepelného výměníku druhým výstupním otvorem (50, 84) ve spodní části teplosměnné komory.
7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že tepelná výměna v tepelném výměníku se řídí prostřednictvím regulace množství pevných částic, procházejících druhým výstupním otvorem.

··»« ♦·» · · · * » » ···· * » * > » * · » · ···· · » * · *»» · · » · · · ... «· « « ·· ····
8. Způsob podle nároku 1 pro regulování přestupu tepla v tepelném výměníku fluidního lože v reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem, přičemž tepelný výměník je opatřen vstupním kanálem (24), připojeným k vratnému kanálu (46) odlučovače (42) částic reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem, a výstupním otvorem (58) do topeniště (36) reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem, vyznačující se tím, že pevné částice, proudící z vratného kanálu (46) do teplosměnné komory (12), se navracejí přímo z oblasti (28'), vymezené přívodním kanálem (66), do topeniště (36) reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem.
9. Tepelný výměník (10) fluidního lože (14), obsahující

- teplosměnnou komoru (12), ve které je umístěno fluidní lože (14) pevných částic,

- prostředky (16, 18) pro přivádění fluidizačního plynu do teplosměnné komory pro fluidizaci fluidního lože pevných částic v této teplosměnné komoře,

- teplosměnné plochy (30), které jsou v kontaktu s fluidním ložem pevných částic v teplosměnné komoře,

- vstupní kanál (24, 74), uspořádaný v horní části teplosměnné komory pro přivádění pevných částic do teplosměnné komory,

- přívodní kanál (26, 66, 78), vedoucí z prostoru nad horním povrchem (28) fluidního lože (14) pevných částic alespoň k tomuto hornímu povrchu (28) uvedeného fluidního lože pevných částic pro přivádění pevných částic z uvedeného ·· Φ · · · · _Λ • fe · φ · · · • φ φφφ · φφφφ • φ φ φφφ ··· φφ φφ · φ φ φ φ vstupního kanálu (24, 74) do oblasti (28'), vymezené přívodním kanálem na horním povrchu fluidního lože pevných částic, a

- první výstupní otvor (34, 58, 80) pro odvádění pevných částic z teplosměnné komory, vyznačující se tím, že

- první výstupní otvor (34, 58, 80) je vytvořen v oblasti přívodního kanálu (26, 66, 78) pro odvádění pevných částic z fluidního lože pevných částic v oblasti, vymezené přívodním kanálem.
10. Tepelný výměník (10) fluidního lože (14) podle nároku 9, vyznačující se tím, že oblast (28'), vymezená přívodním kanálem na horní ploše fluidního lože pevných částic, Činí nejvýše 30 %, s výhodou

nejvýše pevných 10 %, Částic. průměrné průřezové plochy fluidního lože 11 . Tepelný výměník (10) fluidního lože (14) podle nároku 9, v y z načuj ící s e tím , že oblast (28'), vymezená ] přívodním kanálem na horní ploše

fluidního lože pevných částic, se dotýká první stěny (32) teplosměnné komory (12).
12. Tepelný výměník (10) fluidního lože (14) podle nároku 11, vyznačující se tím, že první výstupní otvor (58, 80) je tvořen přepadovým otvorem, uspořádaným v jedné rovině s povrchem fluidního lože pevných částic.

• Μ Φ

Μ

Φ

Φ

Φ φ· Φ

Φ ♦ • · Φ Φ

Φ Φ

ΦΦ

Φ ΦΦΦ

Φ Φ ΦΦΦ* φ Φ Φ φφ ·
13. Tepelný výměník (10) fluidního lože (14) podle nároku 11, vyznačující se tím, že první výstupní otvor (34) je tvořen nastavitelným výstupním otvorem, uspořádaným pod povrchem fluidního lože pevných částic.
14. Tepelný výměník (10) fluidního lože (14) podle nároku 9, vyznačující se tím, že druhý výstupní otvor (50, 84) je uspořádán v teplosměnné komoře.
15. Tepelný výměník (10) fluidního lože (14) podle nároku 14, vyznačující se tím, že druhý výstupní otvor (50) je uspořádán ve dnu teplosměnné komory.
16. Tepelný výměník (10) fluidního lože (14) podle nároku 14, vyznačující se tím, že

- druhý výstupní otvor (84) je uspořádán mezi teplosměnnou komorou a zdvihacím kanálem (82), vytvořeným přilehle k teplosměnné komoře, a

- přepadový otvor (88) je uspořádán v horní části zdvihacího kanálu pro odvádění pevných Částic ze zdvihacího kanálu.
17. Tepelný výměník (10) fluidního lože (14) podle nároku 9, vyznačující se tím, že přívodní kanál (26, 66, 78) se dotýká stěny (32) teplosměnné komory a mezilehlé stěny (38, 72, 76) , uspořádané v teplosměnné komoře, přičemž mezilehlá stěna (38, 72, 76) zasahuje ··«< » · · · · * · * · * · · · · · » · • » · « * · ···· · · » · ·»* · » · · * · >*« «* «* * ·· ···· z prostoru nad povrchem (28) fluidniho lože pevných částic alespoň k tomuto povrchu (28) fluidniho lože pevných částic.
18. Tepelný výměník (10) fluidniho lože (14) podle nároku 17, vyznačující se tím, že mezilehlá stěna (38, 72, 76) zasahuje od povrchu fluidniho lože pevných částic zhruba v délce 10 až 50 cm, s výhodou

zhruba v délce 20 částic. až 30 cm, pod povrch fluidniho lože pevných 19. Tepelný výměník (10) fluidniho lože (14) podle nároku 17, v y z n a č u j i c í se tím , že mezilehlá stěna (38, 72, 76) proniká do fluidniho lože

pevných částic do vzdálenosti nejvýše 20 % hloubky fluidniho lože.
20. Tepelný výměník (10) fluidniho lože (14) podle nároku 9, vyznačující se tím, že druhý výstupní otvor (50) je vzdálen od svislého průměru přívodního kanálu do dna teplosměnné komory.
21. Tepelný výměník (10) fluidniho lože (14) podle nároku 9, vyznačující se tím, že teplosměnné komora je opatřena kontinuálním ložem pevných částic s kontinuální fluidizací.
22. Reaktor s cirkulujícím fluidním ložem, opatřený tepelným výměníkem fluidniho lože podle nároku 9, vyznačující se tím, že vstupní otvor (24) tepelného výměníku fluidniho lože je připojen k vratnému kanálu (46) odlučovače (42) částic reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem, přičemž první výstupní otvor (34, 58) je • · » · · · ···· · · * · • · » ·»· ··· «·* ·· *♦ · ·· ··*· propojen s topeništěm (36) reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem.
23. Reaktor s fluidním ložem, opatřený tepelným výměníkem fluidniho lože podle nároku 9, vyznačující se tím, že vstupní otvor (74) tepelného výměníku fluidniho lože je propojen přímo s topeništěm (36) reaktoru s fluidním ložem.