CZ2013638A3

CZ2013638A3 - Zařízení pro fluidní spalování pevných paliv či suspenzí

Info

Publication number: CZ2013638A3
Application number: CZ2013-638A
Authority: CZ
Inventors: Michael Pohořelý; Karel Svoboda; Michal Šyc; Tomáš Durda; Miroslav Punčochář; Miloslav Hartman
Original assignee: Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2015-04-08
Also published as: CZ305044B6

Abstract

Zařízení pro fluidní spalování pevných paliv a/nebo suspenzí, které obsahuje mísič plynných fluidačních/spalovacích médií, za nímž je zařazen nebo v němž je integrován předehřívač spalovacích médií, z něhož je směs spalovacích médií vedena vstupem (5) fluidačního/spalovacího media přes alespoň jeden elektrický předehřev (8, 9) k distributoru (6), pod nímž je umístěn měřič tlaku (17) a nad nímž je umístěn měřič tlaku (18) a nad nímž je vstup pevného paliva nebo suspenze a/nebo aditiva a/nebo sekundárního materiálu fluidní vrstvy s pneumotransportem (3), oddělený od oblasti nad distributorem (6) protiproudým chladičem (4), přičemž nad vstupem pevného paliva nebo suspenze je uspořádán reaktor obsahující vroucí, bublinovou, či tryskající fluidní vrstvu (28) a nad ní nadvrstvový prostor (29) a ve víku reaktoru je vstup (14) měřiče teploty procházejícího celou konstrukcí až k distributoru a popřípadě vstup (19) měřiče tlaku, i alespoň jeden výstup (16) pro analýzy složení a množství produktů, přičemž za nadvrstvovým prostorem (29) je uspořádán horký cyklón (20) za nímž je uspořádána odběrová trať (30) s místem pro měřiče teploty (23) a s odběrovými místy (22) pro on-line a off-line analýzu plynu, za níž je uspořádán protiproudý vodní chladič (24) a za ním je uspořádán kondenzátor (25) a komín (27), přičemž mezi kondenzátorem (25) a komínem (27) je uspořádáno místo (26) pro on-line analýzu plynu.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro fluidní spalování pevných paliv či suspenzí, vhodné zejména pro studium chemizmů při fluidním spalování vzduchem či vzduchem obohaceným kyslíkem nebo čistým kyslíkem s recirkulací spalin - modelových a/nebo skutečných (oxy-fuel process) směsí různých pevných paliv (antracit, černé uhlí, hnědé uhlí, lignit, dřevní biomasa, celulózová biomasa, alternativní paliva, odpady, čistírenské kaly apod.) a suspenzí na bázi vodní, olejové nebo i směsné s nebo bez částečné recirkulace spalin, které umožňuje sledování vlivu typu paliva i oxidovadla a operačních podmínek na kvalitu procesu, tj. na účinnost procesu spalování a na emise nežádoucích polutantů.

Dosavadní stav techniky

Fluidní vrstva poskytuje výhodný způsob, jak realizovat účinný kontakt mezi plynem a tuhými částicemi nebo chemickou reakci mezi těmito fázemi. V důsledku intenzivního promíchávání částic je teplotní pole v celém objemu vrstvy rovnoměrné a dochází k velmi intenzivnímu sdílení tepla a hmoty mezi oběma fázemi.

Spalování pevných paliv ve stacionární fluidní vrstvě je dnes komerčně dostupnou technologií, která byla původně vyvinuta pro spalování vysoce popelnatých uhlí a pro in-situ odsiřování spalin vápencem. Přídavek sekundárního paliva ve formě suspenze je dnes též technologicky realizovatelný, ale přináší mnohé provozní, technické a environmentální těžkosti.

Zařízení pro studium fluidního spalování pevných paliv či suspenzí se skládá ze vstupu fluidačního média, distributoru vstupních plynů, nej častěji šnekového podavače paliva do vrstvy či nad vrstvu, reaktorové (kotelní) části a komínu.

Experimentální zařízení provozovaná jak na univerzitách a výzkumných organizacích pro základní a aplikovaný výzkum, tak ve firmách pro aplikovaný cílený výzkum mají za úkol vyšetřovat buď možnost záměny garančního či používaného paliva za sekundární, a to ze 100 %, či částečně, za palivo dostupné, odpadní či levnější, nebo jsou schopné sledovat vliv typu oxidovadla nebo jiné operační podmínky na kvalitu procesu, tj. na účinnost procesu spalování a na emise nežádoucích polutantů. Nejsou využitelné pro oba výše uvedené * « · ř * * 5 ·; t s· : s * t ύ * * . 2 · výzkumné úkoly a obvykle nejsou využitelné pro proměření všech relevantních operačních podmínek.

Další podstatnou podmínkou pro testování nových druhů paliv a především palivových směsí je nutnost přesného dávkování paliva, aditiva a sekundárního materiálu fluidní vrstvy o požadovaném složení. Dosud používaná experimentální zařízení využívají pro dávkování paliva nejčastěji šnekové podavače. V takových případech je v jednom zásobníku paliva předem připravená palivová směs, či směs paliva nebo paliv a aditiva, nebo aditiv a sekundárního (terciálního) materiálu fluidní vrstvy. Toto řešení ovšem nezajišťuje dostatečnou homogenitu dávkované směsi, především v případech, kdy mají použitá paliva, aditiva a materiál fluidní vrstvy rozdílné fyzikální (vč. skupenství) či granulometrické vlastnosti (parametry). Paliva, aditiva i materiály fluidní vrstvy jsou dobře známé odborníkům v oboru.

Dalším konstrukčním nedostatkem bývá nemožnost záměny dávkovacího systému, tj. nemožnost testovat na jednom zařízení pevná paliva a suspenze.

V roce 2012 byly v ČR podány přihláška užitného vzoru PUV 2012-26461 a přihláška vynálezu PV 2012-516, týkající se zařízení pro fluidní zplyňování tuhých paliv. Toto zařízení je v některých konstrukčních ohledech podobné zařízení, které je předmětem této přihlášky, avšak slouží pro zcela jiný účel a plní jiné požadavky. Hlavní rozdíl mezi účely a požadavky je dán samotnými procesy: spalování vs. zplyňování (parciální oxidace). Spalováním vzniká teplo, jehož žádoucí (využitelná) část je obsažená ve spalinách. Spaliny následně předávají teplo teplonosnému mediu (např. voda, olej, pára apod.), které je dále využíváno pro vytápění, či pro výrobu tepla, kombinovanou výrobu elektrické energie a tepla či pro výrobu elektrické energie. Produktem zplyňování je generátorový plyn (energetický plyn, palivový plyn, syntézní plyn apod.), který je nositelem jak tepelné energie (vedlejší produkt), tak i chemické energie (H₂, CO, organické látky apod.). Chemickou energii plynu lze využít též pro výrobu tepla, elektrické energie či tepla a elektrické energie nebo i pro syntézu rozličných chemických komodit, např. transportních paliv. Proto se jedná o různá zařízení, postavená za zcela jiným výzkumným účelem, i když obsahují podobné funkční prvky, a odborník v oboru by nebyl veden k využívání konstrukčních znaků zařízení pro jeden účel v zařízení pro druhý účel.

Podstata vynálezu

Předmětem předkládaného vynálezu je zařízení pro fluidní spalování pevných paliv (např. antracit, černé uhlí, hnědé uhlí, lignit, dřevní biomasa, celulózová biomasa, alternativní paliva, odpady, čistírenské kaly apod.) a/nebo suspenzí na bázi vodní, olejové či směsné, které je vhodné zejména pro zkoumání chemizmu procesu spalování v bublinové, vroucí či tryskající fluidní vrstvě s nebo bez částečné recirkulace spalin, mající vstup fluidačního / spalovacího média, distributor vstupních plynů, podavač paliva, vstup pevného paliva nebo suspenze a/nebo aditiva a/nebo sekundárního materiálu fluidní vrstvy s pneumotransportem, reaktorovou (kotelní) část, horký cyklón, odběrovou trať pro analýzu složení spalin, chladič spalin a komín, které odstraňuje uvedené nevýhody. Jeho podstata spočívá v tom, že obsahuje mísič plynných spalovacích médií a popřípadě i vody s výpamíkem, za nímž je s výhodou zařazen nebo v němž je integrován předehřívač spalovacích médií, z něhož je předehřátá směs spalovacích médií vedena vstupem směsi spalovacích médií přes alespoň jeden elektrický předehřev k distributoru, nad nímž je umístěn vstup spalovaného pevného paliva nebo suspenze a/nebo aditiva a/nebo sekundárního materiálu fluidní vrstvy s pneumotransportem, oddělený od oblasti nad distributorem protiproudým chladičem. Nad vstupem pevného paliva nebo suspenze a/nebo aditiva a/nebo sekundárního materiálu fluidní vrstvy je uspořádán reaktor obsahující vroucí, či bublinovou nebo tryskající fluidní vrstvu a nad ní nadvrstvový prostor, přičemž ve víku reaktoru je vstup měřiče teploty procházejícího vertikálně celou konstrukci až k distributoru a umožňujícího měřit teplotu v různých výškách zařízení a popřípadě i alespoň jeden výstup pro analýzu spalin. Zařízení obsahuje i měřiče tlaku pod distributorem, nad distributorem a v hlavě zařízení (reaktoru, kotle). Ve 2f až 5|násobné výšce průměru reaktoru nad distributorem je s výhodou uspořádán uzavíratelný přepad materiálu fluidní vrstvy, který zabraňuje kumulaci materiálu či materiálů fluidní vrstvy, aditiv a popelovin v reaktoru. Za nadvrstvovým prostorem ve směru toku spalin je umístěn horký cyklón (cyklónový odlučovač), kde je alespoň jedno místo měření teploty. Cyklónový odlučovač je uspořádán s odvodem cyklónového popílku do cyklónového popelníku, či se svodkou pro recirkulaci cyklónového popílku a části spalin do fluidní vrstvy nebo se svodkou pro separaci cyklónového popílku a recirkulaci části spalin přes filtr pod distributor. Za cyklónovým odlučovačem je uspořádána odběrová trať s alespoň jedním výstupem pro analýzu složení spalin a alespoň jedním místem pro měření teploty vždy za místem pro odběr vzorku spalin. Za odběrovým místem je uspořádán chladič (nejlépe i

· · »

· ·* . 4 * protiproudý vodní) a alespoň jeden kondenzátor. Za kondenzátorem je uspořádáno odběrové místo pro on-line analýzu plynů a za ním je odvod spalin do komína.

Účinné mísiče plynných spalovacích médií jsou komerčně dostupné. Předřazený mísič spalovacích médií zajišťuje přesné a konstantní složení spalovacího média skládajícího se až z deseti různých plynů a dále případně z vody (vodní páry). Je možné spalovat směsí O2 a N2 v objemovém poměru 21/79, tj, suchým vzduchem, či směsí O2, N2, CO2 a H2O (g) v různých objemových poměrech, tj. i vlhkým vzduchem, či čistým kyslíkem a modelovým recyklem spalin (oxy-fuel process) nebo výše uvedenou směsí s přídavkem emisních plynů (např. NO, SO2, CO apod.) v různých koncentracích.

Účinné protiproudé vodní chlazení pneumotransportního potrubí s palivovou směsí až ke stěně reaktoru umožňuje dávkovat i paliva s nízkým bodem tání; tvarová zarážka (deflektor) uspořádaná ve výhodném provedení ve spodní části vstupu chladiče do oblasti fluidní vrstvy zamezuje žhavému materiálu pulzující fluidní vrstvy pronikat do trubice přivádějící palivo.

Ve výhodném provedení vynálezu je umožněno bezpečně a spolehlivě kontinuálně či kvazikontinuálně dávkovat pevná paliva či suspenze do reaktoru. Dávkování je zajištěno odlišným způsobem pro oba typy paliv s možností výměny dávkovacího zařízení při odstavení celé technologie.

Ve výhodném provedení vynálezu je pevné palivo, čí pevná palivová směs dávkována na vstup palivové směsi pomocí jednoho suvného dávkovače, který umožňuje rovnoměrné dávkování paliva či směsného paliva nebo paliva a/nebo aditiva a/nebo sekundárního materiálu fluidní vrstvy v definovaném poměru jednotlivých složek v průběhu celého experimentu s využitím jednoho transportního potrubí. Suvný dávkovač obsahuje zásobníky téhož paliva, nebo dvou různých paliv, jejichž výstupy směřují na vyměnitelnou suvnou desku s komůrkami. Protisměrné posuny suvné desky jsou zajištěny pneumatickou pohonnou jednotkou a dávkované palivo je unášeno do fluidní vrstvy dávkovači tratí (pneumotransportem). Konstrukce výměnných suvných desek se mění dle zrnitosti a sypných vlastností dávkovaného paliva tak, že suvná deska je opatřena dávkovacímí cylindrickými nebo konickými otvory s hladkými stěnami, jejichž průměr je alespoň 5x větší než střední sítová velikost částic palivové směsi. S výhodou je suvná deska zhotovena z plastového materiálu s hladkým povrchem, jako je například poly(tetrafluorethylen). Suvný dávkovač má vysokou přesnost dávkování a trvale spolehlivý chod. Jeho konstrukce umožňuje uvádět zrnitá paliva i do fluidních vrstev o velmi vysoké teplotě. S výhodou je dávkovači trať opatřena transparentním prvkem sloužícím k vizuální kontrole chodu dávkování.

Ve výhodném provedení vynálezu je suspenze na bázi vodní, olejové, či směsné vtláčena pomocí vřetenového čerpadla, které umožňuje rovnoměrné dávkování paliva, či směsného paliva v definovaném poměru jednotlivých složek v průběhu celého experimentu jedním transportním potrubím do reaktoru. Ve výhodném provedení vynálezu je před vstupem do reaktoru palivo atomizováno plynem (N2 či CO2) tak, aby vstupní rychlost částic nebo kapek suspenze a plynu byla alespoň 1 m/s.

S výhodou je dávkovači trať opatřena transparentním prvkem umožňujícím vizuální kontrolu. V dalším výhodném provedení vynálezu jsou fluidní vrstva, nadvrstvový prostor a přívod fluidační směsi opatřeny alespoň v části své délky polocylindrickými topnými tělesy o regulovatelném tepelném příkonu, která zajišťují ohřev reakční zóny, výhodněji s nezávislou regulací teploty jednotlivých otopných těles, která umožňuje variabilitu reakční ch podmínek. Díky tomu je možné nastavit zvlášť teplotu pod distributorem, tj. teplotu fluidačního / spalovacího média, ve fluidní vrstvě a v prostoru nad fluidní vrstvou. Vzhledem ke snadné a přesné regulovatelnosti příkonu a vnější tepelné izolaci topných těles mohou být otopná tělesa s výhodou též využita jako náhrada tepelné izolace reaktoru.

V ještě dalším výhodném provedení vynálezu je přepad zaslepitelný a taktéž je možno pracovat s vyšší fluidní vrstvou než je obvyklé bez omezení kvality fluidace, nebo je možno přimontovat pod přepad zásobník materiálu fluidní vrstvy, který umožňuje během provozu zařízení její odpouštění, čímž je možné spalovat pevná paliva či suspenze za konstantní výšky fluidní vrstvy.

V ještě dalším výhodném provedení vynálezu je možné jako materiál fluidní vrstvy využít jakýkoliv sypký materiál (či směs materiálů), který je inertní, odolává vysokým teplotám, případně také kladně ovlivňuje proces a lze ho klasifikovat jako materiál A či B dle Geldartova rozdělení sypkých materiálů podle fluidačních vlastností.

V ještě dalším výhodném provedení je ve víku reaktoru dále zabudován uzavíratelný manipulační prostor alespoň se dvěma uzávěry pro uvádění nebo doplňování materiálu fluidní vrstvy.

V ještě dalším výhodném provedení vynálezu je svodka mezi horkým cyklónem a popelníkem na cyklónový popílek uzavíratelná na dobu nezbytně nutnou pro vyčištění popelníku, respektive pro odebrání vzorku popeloviny, např. před změnou provozních podmínek.

V ještě dalším výhodném provedení vynálezu je možné odebírat vzorek spalin pro kvantitativní analýzu vybraného polutantu při znalosti teploty odběru.

Zařízení podle předkládaného vynálezu umožňuje ve ětvrtprovozním měřítku separátně vyšetřovat vliv jednotlivých pracovních parametrů procesu, jako teplota, stechiometrický koeficient (přebytek) vzduchu, vliv spalovací směsi, např. O₂/N₂, O₂/N₂/H₂O, O₂CO₂, O₂/N₂/C0₂, O₂/CO₂/H₂O, O₂/N₂/CO₂/H₂O, vliv složení a výšky i režimu vrstvy, na kvalitu procesu, tj. na účinnost procesu spalování a na emise nežádoucích polutantů.

Zařízení podle předkládaného vynálezu umožňuje spalovat pevná paliva či suspenze čistým kyslíkem s recirkulací suchých či vlhkých spalin, tj. v režimu oxy-fuel.

Zařízení podle překládaného vynálezu umožňuje spalovat pevná paliva či suspenze čistým kyslíkem a směsí plynů modelující recirkulaci suchých či vlhkých spalin, tj. v modelovém režimu oxy-fuel.

Zařízení podle předkládaného vynálezu umožňuje sledovat kvalitu procesu, tj. účinnost procesu spalování a emise nežádoucích polutantů ze spalování pevných paliv či suspenzí vzduchem s nebo bez částečné recirkulace spalin, čistým kyslíkem nebo čistým kyslíkem a směsí plynů modelující recirkulaci suchých, či vlhkých spalin, tj. v modelovém režimu oxyfuel a nebo čistým kyslíkem s částečnou recirkulací spalin, tj. v režimu oxy-fuel.

Zařízení podle předkládaného vynálezu umožňuje porovnávat kvalitu procesu, tj. účinnost procesu spalování a emise nežádoucích polutantů spalování pevných paliv či suspenzí čistým kyslíkem nebo čistým kyslíkem a směsí plynů modelující recirkulaci suchých či vlhkých spalin, tj. v modelovém režimu oxy-fuel a nebo čistým kyslíkem s částečnou recirkulací spalin, tj. v režimu oxy-fuel se vzduchem s či bez částečné recirkulace spalin.

Zařízení podle předkládaného vynálezu umožňuje sledovat vliv volitelného operačního parametru či typu a množství paliva, aditiva a matriálu fluidní vrstvy na kvalitu procesu, tj. na účinnost procesu spalování a emise nežádoucích polutantů, aniž by bylo nutné měnit kteroukoliv jinou operační podmínku.

Předkládaný vynález je dále osvětlen s pomocí obrázku a příkladu provedení, aniž by jimi byl rozsah ochrany omezen.

Přehled obrázků na výkrese

Obr. 1 schematicky znázorňuje zařízení pro fluidní spalování pevných paliv (např. antracit, černé uhlí, hnědé uhlí, lignit, dřevní biomasa, celulózová biomasa, alternativní paliva, odpady, w·'·

čistírenské kaly apod.) bez recirkulace spalin se zaslepeným přepadem podle předkládaného vynálezu.

Příklad provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje zařízení pro fluidní spalování pevných paliv. Zařízení obsahuje účinný mísič a případně i předehřívač plynných spalovacích médií (nezobrazen, např. komerčně dostupný od firmy Bronkhorst High-Tech B.V., The Netherlands), od něhož je směs fluidačního / spalovacího média vedena vstupem 5 přes první elektrický předehřev 8 a druhý elektrický předehřev 9 k distributoru 6, nad nímž je umístěn vstup pevného paliva a aditiva s pneumatickým transportem 3, oddělený od oblasti nad distributorem 6 protiproudým chladičem 4. Pod distributorem 6 je výstup a popelník pro ložový popel (detailně nezobrazen). Nad distributorem 6 je uspořádán reaktor obsahující vroucí, bublinovou nebo tryskající fluidní vrstvu 28 a nad ní zaslepitelný přepad 7 pro odvod nadbytečného materiálu fluidní vrstvy (primární i druhotný) a nadvrstvový prostor 29, přičemž ve víku reaktoru je uspořádán vstup 14 měřiče pro měření teplot a odběrová místa 16 pro on-line a off-line analýzu spalin. Ve víku reaktoru je dále zabudován uzavíratelný manipulační prostor s uzávěry 15 pro uvádění nebo doplňování materiálu fluidní vrstvy. Zařízení obsahuje i měřič tlaku 17 pod distributorem, měřič tlaku 18 nad distributorem a měřič tlaku 19 na hlavě zařízení.

Za nadvrstvovým prostorem 29 je ve směru postupu spalin umístěn horký cyklón 20, v jehož dolní části je svodka s vysokoteplotním oddělovacím (uzavíracím) prvkem 31 pro odvod cyklonového popílku do cyklónového popelníku 21.

Za horkým cyklónem 20 je uspořádána odběrová trať 30 s místem pro měřič 23 na měření teploty a s odběrovými místy 22 pro on-line a off-line analýzu plynu.

Za odběrovou tratí 30 je uspořádán protiproudý vodní chladič 24 a za ním kondenzátor 25 a komín 27, přičemž mezi kondenzátorem 25 a komínem 27 je uspořádáno alespoň jedno odběrové místo 26 pro on-line analýzu plynu.

Λ ,

Reaktor (kotel) obsahující vstup 5 fluidačníhoj/jspalovacího media, fluidní vrstvu 28 a nadvrstvový prostor 29 je opatřen otopnými tělesy - první elektrický předehřev 8, druhý elektrický předehřev 9, elektrickým ohřevem 10 fluidní vrstvy a elektrickým ohřevem 11 nadvrstvového prostoru, které zajišťují ohřev reakční zóny, s výhodou za nezávislé regulace teploty jednotlivých otopných těles 8, 9, 10 a 11, která umožňuje variabilitu reakčních

- 8 · podmínek. Díky tomu je možné nastavit zvlášť teplotu pod distributorem 6^ ve fluidní vrstvě 28 a v prostoru 29 nad fluidní vrstvou (nadvrstvový prostor).

Pevné palivo a aditivum je dávkováno ze dvou zásobníků 1 pomocí suvného dávkovače 2. Chod suvného dávkovače, tedy střídavý posun suvné desky, je zajišťován pneumatickou pohonnou jednotkou. Pevné palivo a aditivum následně padá do vstupního transportního potrubí, což je vstup pevného paliva s pneumotransportem 3 do fluidní vrstvy. V jednom ze zásobníků 1 je např. kompaktovaná kukuřičná sláma, v druhém zásobníku 1 je např. aditivum. V popsaném zařízení byla provedena série měření, během níž bylo postupně měněno složení spalovacího média, hmotnostní podíl pevného paliva a aditiva a materiálu fluidní vrstvy. Měření byla také prováděna za různých teplot fluidní vrstvy a prostoru nad fluidní vrstvou a různé hydrodynamiky vrstvy. Z vyhodnocených výsledků měření byly identifikovány optimální podmínky spalování daného pevného paliva.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle předkládaného vynálezu je vhodné zejména pro zkoumání chemizmu procesu spalování směsí různých pevných paliv (antracit, černé uhlí, hnědé uhlí, lignit, dřevní biomasa, celulózová biomasa, alternativní paliva, odpady, čistírenský kaly apod.) a/nebo suspenzí na bázi vodní, olejové nebo i směsné, tj. vlivu typu paliva i oxidovadla a operačních podmínek na kvalitu procesu, respektive na účinnost procesu spalování a na emise nežádoucích polutantů, ve čtvrtprovozním měřítku.

Zařízení podle předkládaného vynálezu lze využít zejména v případech, kdy je plánována stavba fluidní spalovací jednotky v průmyslovém měřítku, či její rekonstrukce (retrofit) a je potřeba předem otestovat různé operační podmínky, paliva, aditiva a materiály fluidní vrstvy, na jejichž základě je možno navrhnout konstrukci, či přestavbu daného zařízení.

A

Dále je možné zařízení využít při uvažované změně paliva či/a aditiva či/a· primárního nebo sekundárního (terciálního) materiálu fluidní vrstvy a to jak částečné, tak i stoprocentní.

Dále je možné zařízení využít pro studium procesu oxy-fuel (spalování paliva čistým kyslíkem či vzduchem obohaceným kyslíkem s částečnou recirkulací suchých nebo vlhkých spalin), tj. pro studium procesu spalování pevných paliv či suspenzí čistým kyslíkem s recirkulací suchých či vlhkých spalin (skutečných, či modelových).

Dále je možné zařízení využít pro porovnání procesu spalování pevných paliv nebo suspenzí vzduchem a obohaceným vzduchem nebo čistým kyslíkem, viz výše uvedené možnosti.

Seznam vztahových značek:

1. Zásobníky paliva a/nebo aditiva a/nebo sekundární materiálu fluidní vrstvy

2. Suvný dávkovač

3. Pneumotransport vstupu pevného paliva nebo aditiva a/nebo sekundárního materiálu fluidní vrstvy

4. Protiproudý chladič vstupujícího paliva a/nebo aditiva a/nebo sekundárního materiálu fluidní vrstvy

5. Vstup fluidačního / spalovacího média

6. Distributor plynu (rošt)

7. Přepad fluidní vrstvy

8. První elektrický předehřev

9. Druhý elektrický předehřev

10. Elektrický ohřev fluidní vrstvy

11. Elektrický ohřev nadvrstvového prostoru

12. Tepelná izolace

13. Měření teploty pod roštem

14. Měření teplot (na hlavě kolony, v nadvrstvovém prostoru, ve fluidní vrstvě)

15. Uzávěry manipulačního prostoru pro dosyp materiálu fluidní vrstvy

16. Odběrová místa pro on-line a off-line analýzu

17. Měření tlaku pod distributorem (roštem)

18. Měření tlaku nad distributorem (roštem)

19. Měření tlaku na hlavě zařízení (reaktoru, kolony)

20. Horký cyklón

21. Cyklónový popelník

22. Odběrová místa pro on-line a off-line analýzu

23. Měření teploty

24. Chladič spalin

25. Kondenzátor

26. Odběrová místa pro on-line analýzu

27. Komín

28. Fluidní vrstva

29. Nadvrstvový prostor

30. Odběrová trať • 10

31. Vysokoteplotní oddělovací prvek

Šipky na obrázcích znázorňují směr toku paliva, spalovacích médií, případně plynů a vody.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení pro fluidní spalování pevných paliv a/nebo suspenzí, mající vstup (5) fluidačního/spalovacího média, dávkovači zařízení pro palivo, vstup pevného paliva, reaktorovou část a komín (27), vyznačující se tím, že obsahuje mísič plynných spalovacích médií, z něhož je směs spalovacích médií vedena vstupem (5) fluidačního/spalovacího media přes alespoň jeden elektrický předehřev (8, 9) k distributoru plynu (6)-, pod nímž je umístěn měřič tlaku (17) a nad nímž je umístěn měřič tlaku (18) a nad nímž je vstup pevného paliva nebo suspenze a/nebo aditiva a/nebo sekundárního materiálu fluidní vrstvy s cn pneumotransportem (3), oddělený od oblasti nad distributorenT^plynu (Sj protiproudým chladičem (4), přičemž nad vstupem pevného paliva nebo suspenze je uspořádán reaktor obsahující fluidní vrstvu (28) a nad ní nadvrstvový prostor (29) a ve víku reaktoru je vstup (14) měřiče teploty procházejícího vertikálně celou konstrukcí až k distributoru, i alespoň jeden výstup (16) pro analýzy složení a množství produktů spalování, přičemž za nadvrstvovým prostorem (29) je ve směru toku spalin uspořádán horký cyklón (20) za nímž je uspořádána odběrová trať (30) s místem pro měřiče teploty (23) a s odběrovými místy (22) pro on-line a off-line analýzu plynu, za níž je uspořádán chladič (24) a za ním je uspořádán alespoň jeden kondenzátor (25) a komín (27), přičemž mezi kondenzátorem (25) a komínem (27) je uspořádáno místo (26) pro on-line analýzu plynu.
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve víku reaktoru je dále vstup (19) měřiče tlaku.
3. Zařízení podle kteréhokoliv z přecházejících nároků, vyznačující se tím, že ve spodní části vstupu chladiče (4) do oblasti fluidní vrstvy (28) je uspořádána tvarová zarážka.
4. Zařízení podle kteréhokoliv z přecházejících nároků, vyznačující se tím, že před vstupem pevného paliva s pneumotransportem (3) je předřazen suvný dávkovač obsahující dva zásobníky (1) paliva a/nebo aditiva a/nebo sekundárního materiálu fluidní vrstvy, jejichž výstupy směřují na suvnou desku,- dále obsahující- pneumatickou pohonnou jednotku zajišťující protisměrné posuny suvné desky.

• 12
5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že suvná deska je opatřena dávkovacími cylindrickými nebo konickými otvory s hladkými stěnami, jejichž průměr je alespoň 5x větší než střední sítová velikost částic palivové směsi.
6. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že suvná deska je z plastového materiálu s hladkým povrchem, s výhodou z poly(tetrafluorethylenu).
7. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že dále obsahuje zařízení pro atomizaci suspenze na bázi vodní, olejové, či směsné uspořádáné před vstupem suspenze do reaktoru.
8. Zařízení podle kteréhokoliv z přecházejících nároků, vyznačující se tím, že dávkovači trať je opatřena transparentním prvkem.
9. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že reaktor je opatřen několika samostatnými polocylindrickými topnými tělesy (8, 9, 10, 11).
10. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že polocylindrická topná tělesa (8, 9, 10, 11) jsou opatřena nezávislou regulací teploty jednotlivých topných těles (8, 9, 10,11).
11. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že ve víku reaktoru je dále zabudován uzavíratelný manipulační prostor alespoň se dvěma uzávěry (15) pro uvádění nebo doplňování materiálu fluidní vrstvy.
12. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že ve 2> až 5váí násobné výšce průměru reaktoru nad distributorem je uspořádán uzavíratelný přepad (7) materiálu fluidní vrstvy.
13. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že mezi horkým cyklónem (20) a protiproudým chladičem (24) je uspořádána odběrová trať (30) pro odběr vzorku plynu v odběrovém místě (22) pro on-line a off-line analýzu.

• 13 · i fc
14. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že horký cyklón (20) je opatřen cyklónovým popelníkem (21), a mezi nimi je vysokoteplotní oddělovací prvek (31) umožňující odběr cyklónového popílku během experimentu.
15. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že z horkého cyklónu (20) je vedena uzavíratelná svodka propojená zpět do vrstvy (28) pro recirkulaci části spalin a popelovin.
16. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že dále obsahuje filtr pro zbavení spalin nebo části spalin vystupující z horkého cyklónu (20) jemných částic a vedení od tohoto filtru pod distributor (6) pro recirkulaci spalin nebo části spalin po případném ochlazení.