CZ285056B6 - Reaktor s cirkulujícím fluidním ložem - Google Patents
Reaktor s cirkulujícím fluidním ložem Download PDFInfo
- Publication number
- CZ285056B6 CZ285056B6 CZ93722A CZ72293A CZ285056B6 CZ 285056 B6 CZ285056 B6 CZ 285056B6 CZ 93722 A CZ93722 A CZ 93722A CZ 72293 A CZ72293 A CZ 72293A CZ 285056 B6 CZ285056 B6 CZ 285056B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- reactor
- bed
- zone
- fluidized bed
- solids
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 45
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 abstract description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
- F22B31/0007—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
- F22B31/0084—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed with recirculation of separated solids or with cooling of the bed particles outside the combustion bed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
- F23C10/04—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
- F23C10/08—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
- F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
- F23C10/12—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated exclusively within the combustion zone
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2206/00—Fluidised bed combustion
- F23C2206/10—Circulating fluidised bed
- F23C2206/103—Cooling recirculating particles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
Abstract
Reaktor obsahuje dolní pásmo (3) s fluidním ložem v rychlém oběhu, které je opatřené fluidizační mříží (11), prostředky (12) pro přívod primárního vzduchu pod fluidizační mříž (11), prostředky (13) pro vhánění sekundárního vzduchu nad fluidizační mříž (11), horní pásmo (2) s fluidním ložem v rychlém oběhu, prostředky (10) pro přívod paliva do dolního pásma (3) a nejméně jeden vnější výměník (18, 19, 20, 21), obsahující husté fluidní lože (22, 23), umístěný v horní části dolního pásma (3) na stěně reaktoru. Poměr kolmého průřezu (S) horního pásma (2) ke kolmému průřezu (S') dolního pásma (3) v úrovni hustých fluidních loží (22, 23) je v rozmezí od 1,05 do 2.ŕ
Description
Reaktor s cirkulujícím fluidním ložem
Oblast techniky
Vynález se týká reaktorů s cirkulujícím fluidním ložem, obsahujících vnější výměníky napájené vnitřní recirkulací. Reaktorů s cirkulujícím fluidním ložem se v současné době používá běžně v tepelných elektrárnách a pro stále vyšší výkony. Nejvyšší provozní výkon u těchto zařízení je 150 elektrických megawattů.
Dosavadní stav techniky
Jsou známy tři typy cirkulujícího fluidního lože, které se odlišují regulací teploty reaktoru, která musí být pro dobrou účinnost a zbavování spalných plynů síry udržována konstantní na hodnotě blízké 850 °C. První typ se vyznačuje přítomností výměníkových panelů, instalovaných v reaktoru, jak je známo z francouzského patentového spisu č. 2 323 101, a používá pro udržování této teploty seřizování koncentrace pevných složek buď regulací průtokových množství primárního a sekundárního vzduchu, anebo proměnlivým recyklovacím průtokovým množstvím plynných spalin. Když se však výkon zařízení zvyšuje, je zapotřebí rozšířit osazení těchto panelů ke stále nižším a nižším úrovním v reaktoru, což s sebou nese zvýšená rizika eroze.
Druhý typ se vyznačuje přítomností vnějších výměníků uložených na vnější recirkulaci pevných složek zachycovaných na výstupu z reaktoru separátorem, jak je popsáno ve francouzském patentovém spisu č. 2 353 332. Tyto vnější výměníky jsou instalovány s odstupem od reaktoru, přičemž toto uspořádání vyžaduje spojovací vedení mezi cyklonem a vnějším výměníkem, a mezi vnějším výměníkem a reaktorem s potřebnými sklony a dilatačními spoji. Když se výkon reaktoru zvyšuje, nezvyšuje se výkon výměny jeho trubicových stěn obecně úměrně v důsledku omezení výšky, takže výkon vnějších výměníků se zvyšuje rychleji, jakož i jejich počet a rozměry. To činí ještě obtížnější, ne-li nemožnou jejich instalaci a omezuje elektrický výkon, který lze v této technologii předpokládat.
Třetí typ je typ popsaný v evropském patentovém spisu č. 91 404 041.8, vyznačující se poklesem rychlosti fluidizačních plynů uvnitř samotného reaktoru při průchodu hustým fluidním ložem osazeným v mezilehlé úrovni reaktoru. Tento pokles rychlosti, získaný výraznou a kvantifikovanou změnou průřezu reaktoru (poměr od 1,2 do 2) má za cíl zlepšit spalování zvyšováním recirkulace pevných složek v dolní části reaktoru. Tento třetí typ reaktoru dovoluje vzhledem k existenci výměníku tepla v tomto hustém vnitřním fluidním loži zmenšit výměnný výkon vnitřních panelů prvního typu s cirkulujícím fluidním ložem nebo vnějších výměníků druhého typu s cirkulujícím fluidním ložem, ale nedovoluje zpravidla je zrušit u jednotek s vysokými výkony.
Vynález se týká reaktoru s cirkulujícím fludidním ložem, obsahujícího dolní pásmo s fluidním ložem v rychlém oběhu, opatřené fluidizační mříží, prostředky pro přívod primárního vzduchu pod mříží, a prostředky pro vhánění sekundárního vzduchu nad mříží, přičemž stěny reaktoru obklopující uvedené dolní pásmo jsou opatřeny chladicími trubkami, dále obsahující horní pásmo s fluidním ložem v rychlém oběhu, obklopované stěnami reaktoru opatřenými chladicími trubkami, prostředky pro přívod paliva do dolního pásma, nejméně jeden vnější výměník obsahující husté fluidní lože umístěný u stěny reaktoru, přičemž toto lože je napájeno pevnými složkami pocházejícími z reaktoru a tyto pevné složky se vracejí do dolní oblasti po tepelné výměně s vnější tekutinou k ohřívání. Uspořádání výměníku těsně u reaktoru je popsáno v evropském patentovém spisu EP-A-444926 a odpovídá variantě reaktoru druhého typu.
- 1 CZ 285056 B6
V reaktoru podle této varianty je vnější výměník napájen sifonem, kterému předchází cyklon oddělující pevné složky odváděné směrem vzhůru z horní oblasti reaktoru. Tento vnější výměník, uložený pod cyklonem a sifonem, je uložen u dolní části dolního pásma, což přináší nevýhodu v tom, že brání vhánění sekundárního vzduchu na jedné z hlavních stěn reaktoru, čímž se tak omezuje vzdálenost mezi přední stěnou a zadní stěnou reaktoru, a tedy jeho výkon pro jednu danou zadní stěnu.
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky odstraňuje vynález reaktoru výše popsaného typu, jehož podstatou je, že obsahuje jedno nebo více hustých vnitřních fluidních loží uložených v horní části dolního pásma na jedné nebo více stěn reaktoru a umožňujících sbírat jednak pevné složky spadávající podél stěn horního pásma a jednak pevné složky pocházející z poklesu rychlosti fluidizačních plynů při průchodu hustým vnitřním fluidním ložem nebo loži, přičemž poměr kolmého průřezu horního pásma k průřezu dolního pásma v úrovni vnitřního lože nebo loží leží v rozmezí od 1,05 do 2, a přičemž vnější výměník nebo výměníky jsou uloženy nad přívody sekundárního vzduchu a vratnými vedeními a jsou napájeny pevnými složkami z hustého vnitřního fluidního lože nebo loží, přičemž přepad pevných složek těchto loží se vysypává do dolního pásma.
Některé vnější výměníky mohou sloužit podle dalšího znaku vynálezu k regulování funkční teploty reaktoru. Některé z vnějších výměníků mohou přitom sloužit k regulování teploty nebo přehřáté páry (par) v kotli tepelné elektrárny nebo teplárny.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr. 1 schematický čelní pohled na reaktor podle vynálezu, obr. 2 schematický pohled zespodu na reaktor z obr. 1, obr. 3 schematický pohled shora na reaktor zobr. 1, obr. 3 schematický pohled ze strany na reaktor zobr. 1, obr. 4 schematický svislý řez reaktorem z obr. 2, vedený rovinou IV-IV, obr. 5 schematický zvětšený řez částí reaktoru zobr. 1, vedený rovinou V-V zobr. 2, obr. 6 další schematický částečný řez reaktorem zobr. 1, vedený rovinou V-V z obr. 2, obr. 6 schematický další svislý částečný řez reaktorem u obr. 1, vedený rovinou VI-VI z obr. 2, obr. 7A, 7B a 7C schéma varianty reaktoru podle vynálezu, a to v pohledu ze strany, pohledu shora a v průčelním pohledu, obr. 8A, 8B a 8C schéma druhé varianty reaktoru podle vynálezu, obr. 9A, 9B a 9C schéma třetí varianty reaktoru podle vynálezu, obr. 10 schéma varianty reaktoru podle vynálezu uzpůsobeného na velký výkon a obsahující dolní oblast, rozdělenou na dvě části, obr. 11 schematický pohled shora na reaktor zobr. 10, obr. 12 schéma pohledu ze strany na reaktor zobr. 10, obr. 13 schéma zvětšeného částečného pohledu na reaktor z obr. 10 a obr. 14 schéma zařízení voda-pára, jehož součást tvoří reaktor z obr. 10.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 až 6 je znázorněn reaktor s cirkulujícím fluidním ložem podle vynálezu, určený ke spalování uhlíkatých látek. Jak je obvyklé, obsahuje trubicový plášť 1 rozdělený do dvou pásem, a to horního pásma 2, kde jsou trubky 4 na vnitřní straně viditelné a chladí pevné složky a plyny, a dolního pásma 3, kde jsou trubky 4 pokryty žáruvzdornou hmotou 5 pro jejich ochranu proti erozi. V horní části horního pásma 2 je uloženo vedení 6, které vede plyny obsahující pevné částice k cyklonu 7, kde dochází k oddělování, přičemž sbírané pevné složky jsou recyklovány po průchodu sifonem 8 vedením 9 do dolního pásma 3 reaktoru. Reaktor je dále opatřen jedním nebo více přívody paliva 10 a fluidizační mříží 11, přes kterou je vháněn primární vzduch
-2CZ 285056 B6 přiváděný přívodem 12. V jedné nebo více úrovních v dolní části 3 reaktoru je dále umístěno několik přívodů 13 sekundárního vzduchu. Zařízení dále obsahuje rekuperační výměníky v plášti 14, kterými prochází plyn cyklonu 7, a dále ohřívače 15 vzduchu, odstraňovač 16 prachu a komín 17.
Nový znak tohoto reaktoru spočívá v tom, že obsahuje vnější výměníky, podílejícími se na chlazení fluidizovaných pevných složek, pohybujících se v plynech, a pracujícími v následujících podmínkách. Pevné složky, které procházejí těmito vnějšími výměníky 18, 19, 20 a 21 jsou odebírány ve vnitřním recirkulačním oběhu v mezilehlé úrovni reaktoru nad dolním pásmem a nikoliv na vnějším recirkulačním oběhu pevných složek, zachycených separátorem 7 instalovaným na výstupu z reaktoru. Pro zachycování těchto pevných složek v mezilehlé úrovni reaktoru jsou instalována, jak je to uvedeno na obr. 4, dvě hustá vnitřní fluidní lože 22 a 23 nad dolním pásmem 3, rozdělujícím tak reaktor na dvě části, a to horního pásma 2 průřezu S, a dolního pásma 3 proměnlivého průřezu, ale jehož maximální průřez S' v úrovni dvou fluidních loží 22, 23 je menší než S. Množství shromážděných pevných složek bude záviset na dvou faktorech.
Prvním faktorem je délka stěn, proti nimž jsou instalována vnitřní hustá fluidní lože 22, 23 a tedy postranní stěny 24, 25 v příkladě znázorněném na obr. 1, 2, 3 a 4. Druhým faktorem je rychlý pokles rychlosti fluidizačních plynů odpovídající poměru průřezů S/Sť reaktoru, přičemž rychlosti fluidizačních plynů v těchto dvou průřezech S aS! zůstávají stále v rozmezí 2,5 až 12 m/s, používaném v cirkulujícím fluidním loži. Hustá vnitřní fluidní lože 22, 23 mají úroveň 26, 27, která se reguluje přirozeně přetékáním a vysypáváním pevných složek k dolnímu pásmu 3 reaktoru po celé délce vnitřních stěn 28, 29 vnitřních loží 22, 23 (obr. 2). Jsou normálně vybavena fluidizačními mřížemi 30 a 31..
Pro napájení pevnými složkami prostřednictvím hustých vnitřních fluidních loží 22, 23 jsou uvedené čtyři vnější výměníky 18, 19, 20 a 21, které jsou také hustá fluidní lože (obr. 2), instalovány u přední stěny 34 a zadní stěny 35 reaktoru. Jsou také vybaveny fluidizačními mřížemi 36, 37 a mají přívody fluidizačního vzduchu. Úrovně 40, 41 pevných složek, které jimi procházejí, jsou regulovány také přetékáním a vysypáváním do dolního pásma 3 v místech 42, 43, 44 a 45 (obr. 2 a 5) v blízkosti svislých rovin oddělujících výměníky 18 a 19 nebo vnější výměníky 20 a 21 a s hodnotou nižší, než je hodnota úrovní 26, 27 hustých vnitřních fluidních loží 22, 23 tak, že se zajistí cirkulace pevných složek mezi vnitřními hustými fluidními loži 22, 23, vnějšími výměníky 18, 19, 20 a 21 a dolním pásmem 3 reaktoru. Vzájemné uspořádání mezi hustým vnitřním fluidním ložem 22, vnějším výměníkem 18 a vnitřkem reaktoru je znázorněna na obr. 5 a 6.
Husté vnitřní fluidní lože 22 je ve spojení s vnitřkem reaktoru jeho horní částí, která přijímá pevné složky padající z horního pásma 2 reaktoru a vrací je částečně přepadáváním k dolnímu pásmu 3 podél přepadávací stěny 28 a nad ní. Vnější výměník 18, instalovaný u zadní stěny 35 reaktoru, je zcela oddělován od reaktoru touto stěnou s výjimkou okénka 42, jehož dolní úroveň 40 reguluje výšku hustého fluidního lože ve vnějším výměníku. Pevné složky, potřebné pro funkci výměníku 18, přicházejí do hustého vnitřního fluidního lože 22 vedením 46 a vrací se do dolního pásma reaktoru 3 přepadáváním dolní částí okénka 42. Průřez okénka 42 je také dimenzován k tomu, aby zajistil větrání přes vnějším výměník j_8. V něm je vnořen trubicový výměník 50 (obr. 6), zajišťující část chlazení reaktoru. Hnací síla potřebná k cirkulaci pevných složek mezi hustým vnitřním fluidním ložem a vnějším výměníkem je rozdíl H mezi úrovněmi 26 a 40 obou hustých fluidních loží 22 a 18 (obr. 5 a 6). Pevné složky protékající z hustého vnitřního fluidního lože do vnějšího výměníku 18 projdou fludizovaným vedením 46 opatřeným mechanickým regulačním prostředkem (typu jehlového uzávěru) nebo pracujícím na bázi vhánění vzduchu (průtokové množství pevných složek bude v tomto případě regulováno množstvím vháněného vzduchu). Toto vedení 46 může používat průchod probíhající vně obou hustých fluidních loží nebo používat otvor ve stěně společné pro tato dvě hustá fluidní lože.
-3CZ 285056 B6
Vzájemné uspořádání bude stejné mezi hustým vnitřním fluidním ložem 22, vnějším výměníkem 20 a vnitřkem reaktoru nebo mezi hustým vnitřním fluidním ložem 23, vnějšími výměníky 19 nebo 21 a vnitřkem reaktoru, přičemž vnější výměníky 19, 20 a 21 jsou napájeny vedeními 47, 48 a 49 z hustých vnitřních loží 22, 23.
Hustá vnitřní fluidní lože 22 a 23 jsou dimenzována s ohledem na řadu parametrů. Jedním parametrem je to, že jejich šířka odpovídá volbě poměru S/S^ obou vnitřních průřezů reaktoru. Tento poměr bude pevně stanoven tak, aby průtokové množství pevných složek padajících do vnitřních hustých fluidních loží 22, 23 byl vyšší, než to, které se použije ve vnějších výměnících 18, 19. 20 a 21. V těchto podmínkách bude existovat vždy průtokové množství pevných složek, které bude znovu padat v důsledku přetékání hustých vnitřních fluidních loží 22, 23 nad stěnami 28 a 29 k dolnímu pásmu 3 reaktoru. Tento poměr S/Sj reaktoru podle vynálezu je v rozmezí od 1,05 do 2.
Dalším parametrem je výška, která bude vypočítána v závislosti na průtokovém množství pevných složek potřebném pro funkci vnějších výměníků 18, 19, 20 a 21, jakož i pro denivelaci H mezi horními úrovněmi hustých vnitřních fluidních loží 22, 23 a úrovněmi hustých fluidních loží vnějších výměníků 18, 19, 20 a 21. Další podmínkou je, že fluidizační plyny hustých vnitřních fluidních loží 22 a 23 budou muset být inertní, neboť neobsahují žádný výměník a je třeba vyloučit veškerá možná rizika spalování uhlíkatých látek schopných vyvolávat shlukování. V důsledku toho budou fluidizační plyny spalné plyny odebírané na výstupu z odstraňovačů prachu 16 a budou odpovídat mimořádně malému množství recyklovaných plynů.
Vnější výměníky 18, 19, 20 a 21, uložené u přední stěny 34 a zadní stěny 35 reaktoru, budou dimenzovány v závislosti na výměně tepla, kterou mají realizovat pro to, aby reaktor fungoval při dané teplotě, zpravidla 850 °C, pro získání co možná nejlepšího odstraňování síry. Tyto vnější výměníky 18, 19, 20 a 21 tak mají velikost a výšku zřetelně větší, než jsou velikost a výška hustých vnitřních fluidních loží 22, 23.
Výše popsaný reaktor je konečně vybaven dvěma typy chladicích povrchů. Prvním typem jsou trubicové stěny horního pásma 2 reaktoru, jejichž výměna je závislá na koncentraci pevných složek pocházející z optimalizace parametrů spalování (průtokové množství primárního a sekundárního vzduchu) a není proto předmětem individuelní regulace. Druhým typem jsou čtyři vnější výměníky 18, 19, 20 a 21 u vnějších stěn, jejichž výměna je regulovatelná individuálně působením průtokových množství pevných složek, které je napájejí v místech 46, 47, 48 a 49 a které tak dovolují regulovat teplotu fungování reaktoru při všech chodech a eventuelně paralelně regulovat výměnu s jedním nebo dvěma vnějšími tekutinami.
Je rovněž třeba poznamenat, že uspořádání hustých vnitřních fluidních 22, 23 a vnějších výměníků 18, 19, 20 a 21, znázorněné na obr. 1 až 6, se může měnit. Další příklady, neomezující vynález, vztahující se na počet a vzájemné uspořádání těchto přístrojů, jsou znázorněny na obr. 7, 8 a 9.
Na obr. 7 jsou hustá vnitřní fluidní lože 22, 23 a vnější výměníky 18, 19, 20 a 21 na stejných stěnách. Na obr. 8 jsou vnější výměníky 18 a 19 osazeny na jediné boční stěně, přičemž hustá vnitřní lože 22 a 23 jsou vždy osazena na přední a zadní stěně. Na obr. 9 je pouze jeden vnější výměník 18, osazený na boční stěně a husté vnitřní lože 22 osazené na přední stěně.
Hlavním předmětem zájmu tohoto nového reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem je, že je možné osadit vzhledem ke zjednodušení spojení vnější výměníky 18,19, 20 a 21 na takovou úroveň, že dolní pásmo 3 reaktoru je současně uvolněno od těchto vnějších výměníků 18,19, 20 a 21 a od jejich spojení s reaktorem a tedy je zcela k dispozici pro vytvoření a instalování obvodů, které se týkají spalování (primární vzduch, sekundární vzduch) a návratu pevných složek cyklonů 7
-4CZ 285056 B6 instalovaných na výstupu z reaktoru. Tento znak dovoluje extrapolaci na velké výkony, jak je uvedeno v následujícím příkladě.
Reaktor velkého výkonu (300 elektrických megawattů), s cirkulujícím fluidním ložem, je znázorněn na obr. 10, 11, 12 a 13.
Vyměňovaný tepelný výkon je přibližně 750 MW a rozkládá se na 450 MW pro výměnu s vnitřními trubicovými stěnami reaktoru (125 MW) a vnějšími výměníky (325 MW) a 300 MW pro výměníky ležící v plášti 4 a ohřívače 15 vzduchu.
Dolní pásmo 3 je rozděleno na dvě části 3A a 3B, což dovoluje rozdělit na dvě části šířku mezi jejich bočními stěnami 24 a 25. Šířka je totiž omezujícím faktorem pro pronikání proudu sekundárního vzduchu, potřebných pro realizaci dobrého spalování.
Okruhy primárního vzduchu 12, sekundárního vzduchu 13 a vratná vedení 9 pevných složek z cyklonů 7 jsou uspořádána optimálně okolo dolních částí 3A a 3B vzhledem k instalování obou hustých vnitřních fluidních loží 22, 23 v souladu s principy vysvětlenými v předchozích odstavcích u levé a pravé boční stěny 24, 25 reaktoru a čtyř vnějších výměníků 18, 19. 20 a 21 u vnější strany reaktoru na přední stěně 34 a zadní stěně 35, napájených pevnými složkami fluidními vedeními 46, 47, 48 a 49.
Každý ze čtyř výměníků 18, 19, 20 a 21 je rozdělen na dva (18A, 18B atd.....) střední přepážkou
50, 51, 52 a 53, otevřenou ve své horní části pro umožňování napájení druhé následující části pevnými složkami přetékáním. Jak je znázorněno na obr. 11 a 13, výměník 18 je tak rozdělen na dvě části 18A a 18B, přičemž část 18A je napájena hustým vnitřním fluidním ložem 22 vedením 46, část 18B je napájena přetékáním nad svislou přepážkou 50, jejíž horní úroveň odpovídá 40A (obr. 13), přičemž pevné složky padají do dolní části 3A reaktoru A okénkem 42, jehož dolní úroveň 40B stanovuje výšku fluidního lože části 18B.
Hustá vnitřní fluidní lože 22 a 23 jsou vybavena fluidizačními mřížemi 30, 31, jimiž jsou foukány fluidizační inertní plyny prostředky 32. 33. Vnější výměníky jako výměníky 18A, 18B, 20A, 20B, jsou vybaveny fluidizačními mřížemi jako mřížemi 36A, 36B, 37A a 37B. přes něž je foukán fluidizační vzduch prostředky jako jsou prostředky 3 8 A. 38B. 39A, 39B atd....
Například se do tohoto reaktoru s cirkulujícím fluidním ložem zavede 300 elektrických MW v parní tepelné elektrárně, jejíž schéma voda-pára je znázorněno na obr. 14. Strojovna obsahuje turbínu se třemi tělesy, a to vysokotlakým tělesem (HP), středotlakým tělesem (MP) a nízkotlakým tělesem (BP), kondenzátor C, přijímající nízkotlakou páru z nízkotlakého tělesa turbíny, extrakční čerpadlo E, nízkotlakého ohřívače RBP vody vyjímané extrakčním čerpadlem E, odplynovač D, napájecí čerpadla PA a vysokotlaké ohřívače RHP. Kotel s cirkulujícím fluidním ložem obsahuje spořič 55 napájený vodou z vysokotlakých ohřívačů, dva odpařovače pracující paralelně 56 a 57. nízkoteplotní přehřívač 58, středněteplotní přehřívač 59 a vysokoteplotní přehřívač 60, nízkoteplotní přehřívač 61 a vysokoteplotní přehřívač 62. Vysokoteplotní přehřívač 60 poskytuje vysokotlakou páru do vysokotlakého tělesa. Vysokotlaké těleso vysílá páru do přehřívačů 61 a 62, které poskytují středotlakou páru do středotlakého tělesa turbíny.
Na obr. 10 jsou znázorněny polohy odpařovače 56 tvořeného trubicemi 4 uloženými, jak je znázorněno na obr. 1, na stěnách reaktoru, a trubicemi vysokoteplotního přehřívače 60, nízkoteplotního přehřívače 61 a spořiče 55 v plášti L4. Obr. 11 ukazuje uspořádání přístrojů ve vnějších výměnících 1,8, 19, 20 a 21 uložených na stěnách v mezilehlé výšce reaktoru, a to středněteplotního odpařovače 59 a 57 v odpovídajících vnějších výměnících 20A a 21A, 20A a 21B, vysokoteplotní přehřívače 62 a nízkoteplotní přehřívače 58 v odpovídajících vnějších výměnících 18A a 19A. 18B a 19B.
-5CZ 285056 B6
Tepelná výměna mezi pevnými složkami a párou ve vnějších výměnících 20 a 21 dovoluje regulovat teplotu reaktoru na například 850 °C. Tepelná výměna mezi pevnými složkami a párou ve výměnících 18 a 19 dovoluje regulovat teplotu přehřáté páry na zvolenou provozní teplotu, například 565 °C.
Obr. 10 jasně ukazuje, že celé dolní pásmo reaktoru je rozděleno na dvě části, z nichž každá může být vybavena bez jakýchkoli omezení vyplývajících z vnějších výměníků, spalovacími obvody, zejména dvou nebo více úrovní sekundárního vzduchu na jeho osmi stěnách a vratnými vedeními čtyř cyklonů na jeho bočních stěnách. Každá dolní část 3A nebo 3B totiž odpovídá reaktoru s obíhajícím fluidním ložem o 150 elektrických megawattech.
Výše uvedený příklad odpovídá výkonu 300 elektrických megawattů ale reaktor podle vynálezu může být realizován pro výkon vyšší než například 600 elektrických megawattů, při zvyšování délky bočních stěn a povrchu vnějších výměníků na jejich přední a zadní stěně.
Claims (3)
1. Reaktor s cirkulujícím fluidním ložem, obsahující dolní pásmo s fluidním ložem v rychlém oběhu, opatřené fluidizační mříží, prostředky pro přívod primárního vzduchu pod mříží, a prostředky pro vhánění sekundárního vzduchu nad mříží, přičemž stěny reaktoru obklopující uvedené dolní pásmo jsou opatřeny chladicími trubkami, dále obsahující horní pásmo s fluidním ložem v rychlém oběhu, obklopované stěnami reaktoru opatřenými chladicími trubkami, prostředky pro přívod paliva do dolního pásma, nejméně jeden vnější výměník obsahující husté fluidní lože umístěný u stěny reaktoru, přičemž toto lože je napájeno pevnými složkami pocházejícími z reaktoru a tyto pevné složky se vrací do dolní oblasti po tepelné výměně s vnější tekutinou k ohřívání, vyznačený tím, že obsahuje jedno nebo více hustých vnitřních fluidních loží (22, 23) uložených v horní části dolního pásma (3) na jedné nebo více stěn reaktoru (1) a umožňujících sbírat jednak pevné složky spadávající podél stěn horního pásma (2) a jednak pevné složky pocházející z poklesu rychlosti fluidizačních plynů při průchodu hustým vnitřním fluidním ložem nebo loži (22, 23), přičemž poměr (S/S') kolmého průřezu (S) horního pásma (2) k průřezu (S') dolního pásma (3) v úrovni vnitřního lože nebo loží (22, 23) leží v rozmezí od 1,05 do 2, a přičemž vnější výměník nebo výměníky (18, 19, 20 a 21) jsou uloženy nad přívody sekundárního vzduchu (13) a vratnými vedeními (9) a jsou napájeny pevnými složkami z hustého vnitřního fluidního lože nebo loží (22, 23), přičemž přepad pevných složek z těchto loží (22, 23) se vysypává do dolního pásma (3).
2. Reaktor podle nároku 1, vyznačený tím, že některé z vnějších výměníků (20, 21) slouží k regulování funkční teploty reaktoru.
3. Reaktor podle kteréhokoli z nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že některé z vnějších výměníků (18, 19) slouží k regulování teploty nebo přehřáté páry (par) v kotli tepelné elektrárny nebo teplárny.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR929205165A FR2690512B1 (fr) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | Réacteur à lit fluidisé circulant comportant des échangeurs extérieurs alimentés par la recirculation interne. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ72293A3 CZ72293A3 (en) | 1993-11-17 |
| CZ285056B6 true CZ285056B6 (cs) | 1999-05-12 |
Family
ID=9429284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ93722A CZ285056B6 (cs) | 1992-04-27 | 1993-04-23 | Reaktor s cirkulujícím fluidním ložem |
Country Status (18)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5508007A (cs) |
| EP (1) | EP0568448B1 (cs) |
| JP (1) | JPH0694201A (cs) |
| CN (1) | CN1051369C (cs) |
| AT (1) | ATE143118T1 (cs) |
| CA (1) | CA2094860A1 (cs) |
| CZ (1) | CZ285056B6 (cs) |
| DE (1) | DE69304777T2 (cs) |
| DK (1) | DK0568448T3 (cs) |
| ES (1) | ES2092244T3 (cs) |
| FI (1) | FI931839A (cs) |
| FR (1) | FR2690512B1 (cs) |
| GR (1) | GR3021923T3 (cs) |
| MX (1) | MX9302383A (cs) |
| PL (1) | PL171124B1 (cs) |
| RO (1) | RO111033B1 (cs) |
| RU (1) | RU2104442C1 (cs) |
| ZA (1) | ZA932943B (cs) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE146377T1 (de) † | 1993-04-05 | 1997-01-15 | Foster Wheeler Energia Oy | Wirbelbettreaktorsystem und methode zu dessen herstellung |
| US5660125A (en) * | 1995-05-05 | 1997-08-26 | Combustion Engineering, Inc. | Circulating fluid bed steam generator NOx control |
| FR2735041B1 (fr) * | 1995-06-07 | 1997-07-11 | Gec Alsthom Stein Ind | Reacteur a lits fluidises pour le traitement thermique des dechets |
| KR100417196B1 (ko) * | 1995-11-15 | 2004-04-29 | 가부시키 가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 유동층반응기 |
| JPH10253011A (ja) * | 1997-03-13 | 1998-09-25 | Hitachi Zosen Corp | 燃焼装置 |
| US6146007A (en) * | 1998-03-20 | 2000-11-14 | Cedarapids Inc. | Asphalt plant having centralized media burner and low fugitive emissions |
| FR2802119B1 (fr) * | 1999-12-08 | 2002-04-12 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif de liaison entre un tube destine au chauffage et/ ou au refroidissement d'un reacteur sous pression et ledit reacteur |
| US6532905B2 (en) * | 2001-07-17 | 2003-03-18 | The Babcock & Wilcox Company | CFB with controllable in-bed heat exchanger |
| CN100401003C (zh) * | 2005-12-13 | 2008-07-09 | 江苏工业学院 | 紧凑式内循环流化床换热器 |
| SG172067A1 (en) * | 2008-12-17 | 2011-07-28 | Memc Electronic Materials | Processes and systems for producing silicon tetrafluoride from fluorosilicates in a fluidized bed reactor |
| FI124762B (fi) * | 2009-04-09 | 2015-01-15 | Foster Wheeler Energia Oy | Kiertoleijupetikattila |
| CN102966943B (zh) * | 2012-11-21 | 2015-05-20 | 华中科技大学 | 一种可变循环流化床化学链燃烧装置 |
| US20170356642A1 (en) * | 2016-06-13 | 2017-12-14 | The Babcock & Wilcox Company | Circulating fluidized bed boiler with bottom-supported in-bed heat exchanger |
| FR3065886B1 (fr) * | 2017-05-05 | 2021-12-31 | Ifp Energies Now | Nouveau dispositif de distribution de melange polyphasique dans une enceinte comportant un milieu fluidise |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4594967A (en) * | 1985-03-11 | 1986-06-17 | Foster Wheeler Energy Corporation | Circulating solids fluidized bed reactor and method of operating same |
| DK158531C (da) * | 1985-06-13 | 1990-10-29 | Aalborg Vaerft As | Fremgangsmaade til kontinuerlig drift af en cirkulerende fluidiseret bed-reaktor samt reaktor til anvendelse ved udoevelse af fremgangsmaaden |
| DK120288D0 (da) * | 1988-03-04 | 1988-03-04 | Aalborg Boilers | Fluidbed forbraendigsreaktor samt fremgangsmaade til drift af en fluidbed forbraendingsreaktor |
| FR2648550B1 (fr) * | 1989-06-16 | 1995-01-27 | Inst Francais Du Petrole | Procede et dispositif de regulation ou controle du niveau thermique d'un solide pulverulent comportant un echangeur de chaleur a compartiments en lit fluidise ou mobile |
| US5069170A (en) * | 1990-03-01 | 1991-12-03 | Foster Wheeler Energy Corporation | Fluidized bed combustion system and method having an integral recycle heat exchanger with inlet and outlet chambers |
| US5133943A (en) * | 1990-03-28 | 1992-07-28 | Foster Wheeler Energy Corporation | Fluidized bed combustion system and method having a multicompartment external recycle heat exchanger |
| FR2661113B1 (fr) * | 1990-04-20 | 1993-02-19 | Stein Industrie | Dispositif de realisation d'une reaction entre un gaz et un materiau solide divise dans une enceinte. |
| US5069171A (en) * | 1990-06-12 | 1991-12-03 | Foster Wheeler Agency Corporation | Fluidized bed combustion system and method having an integral recycle heat exchanger with a transverse outlet chamber |
| US5269263A (en) * | 1992-09-11 | 1993-12-14 | Foster Wheeler Energy Corporation | Fluidized bed reactor system and method of operating same |
| US5332553A (en) * | 1993-04-05 | 1994-07-26 | A. Ahlstrom Corporation | Method for circulating solid material in a fluidized bed reactor |
| US5341766A (en) * | 1992-11-10 | 1994-08-30 | A. Ahlstrom Corporation | Method and apparatus for operating a circulating fluidized bed system |
-
1992
- 1992-04-27 FR FR929205165A patent/FR2690512B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-04-23 CN CN93104645A patent/CN1051369C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-23 CZ CZ93722A patent/CZ285056B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1993-04-23 FI FI931839A patent/FI931839A/fi unknown
- 1993-04-23 MX MX9302383A patent/MX9302383A/es unknown
- 1993-04-26 PL PL93298706A patent/PL171124B1/pl unknown
- 1993-04-26 CA CA002094860A patent/CA2094860A1/fr not_active Abandoned
- 1993-04-26 RU RU93004641A patent/RU2104442C1/ru active
- 1993-04-26 JP JP5099547A patent/JPH0694201A/ja active Pending
- 1993-04-27 DK DK93401095.0T patent/DK0568448T3/da active
- 1993-04-27 AT AT93401095T patent/ATE143118T1/de not_active IP Right Cessation
- 1993-04-27 ES ES93401095T patent/ES2092244T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-27 DE DE69304777T patent/DE69304777T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-27 RO RO93-00587A patent/RO111033B1/ro unknown
- 1993-04-27 ZA ZA932943A patent/ZA932943B/xx unknown
- 1993-04-27 EP EP93401095A patent/EP0568448B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-11-17 US US08/344,633 patent/US5508007A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-12-06 GR GR960403328T patent/GR3021923T3/el unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI931839A (fi) | 1993-10-28 |
| CN1051369C (zh) | 2000-04-12 |
| DK0568448T3 (da) | 1996-10-07 |
| CN1079293A (zh) | 1993-12-08 |
| EP0568448B1 (fr) | 1996-09-18 |
| FR2690512A1 (fr) | 1993-10-29 |
| CZ72293A3 (en) | 1993-11-17 |
| MX9302383A (es) | 1993-10-01 |
| GR3021923T3 (en) | 1997-03-31 |
| JPH0694201A (ja) | 1994-04-05 |
| CA2094860A1 (fr) | 1993-10-28 |
| PL298706A1 (en) | 1993-11-02 |
| ATE143118T1 (de) | 1996-10-15 |
| FI931839A0 (fi) | 1993-04-23 |
| EP0568448A1 (fr) | 1993-11-03 |
| DE69304777T2 (de) | 1997-01-30 |
| PL171124B1 (pl) | 1997-03-28 |
| FR2690512B1 (fr) | 1994-09-09 |
| RU2104442C1 (ru) | 1998-02-10 |
| ES2092244T3 (es) | 1996-11-16 |
| US5508007A (en) | 1996-04-16 |
| ZA932943B (en) | 1993-11-01 |
| DE69304777D1 (de) | 1996-10-24 |
| RO111033B1 (ro) | 1996-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5239946A (en) | Fluidized bed reactor system and method having a heat exchanger | |
| RU2393386C1 (ru) | Теплообменник с псевдоожиженным слоем для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем и котел с циркулирующим псевдоожиженным слоем, снабженный теплообменником с псевдоожиженным слоем | |
| EP0103613B2 (en) | Fast fluidized bed boiler | |
| EP0253112B1 (en) | A steam generator and method of operating a steam generator utilizing separate fluid and combined gas flow circuits | |
| EP0046406B1 (en) | A fluidised bed furnace and power generating plant including such a furnace | |
| EP0444926B1 (en) | Fluidized bed combustion system and method having an integral recycle heat exchanger with inlet and outlet chambers | |
| CZ285056B6 (cs) | Reaktor s cirkulujícím fluidním ložem | |
| EP0698765B1 (en) | Fluidized bed combustion system and method, having a multi compartment variable duty recycle heat exchanger | |
| CZ239495A3 (en) | Circulating reactor with fluidized bed | |
| EP0682761B1 (en) | Method and apparatus for recovering heat in a fluidized bed reactor | |
| KR20070061870A (ko) | 순환 유체화 베드 반응기용의 사이클론 바이패스 | |
| EP2179218B1 (en) | Integral waterwall external heat exchangers | |
| EP2217856B1 (en) | Moving bed heat exchanger for circulating fluidized bed boiler | |
| US5005528A (en) | Bubbling fluid bed boiler with recycle | |
| US4454838A (en) | Steam generator having a circulating fluidized bed and a dense pack heat exchanger for cooling the recirculated solid materials | |
| EP1308671A1 (en) | A circulating fluidized bed reactor device | |
| CN1168917C (zh) | 在循环流化床蒸汽发生器中控制蒸汽温度的方法 | |
| KR19990071571A (ko) | 복수의 노 출구를 갖춘 순환유동상 반응로 | |
| JP2939338B2 (ja) | 流動床反応装置およびその製造方法 | |
| US5022893A (en) | Fluidized bed steam temperature enhancement system | |
| JPH0348406B2 (cs) | ||
| WO1993000553A1 (en) | Method and apparatus for temperature regulation in a fluidized bed reactor | |
| EP4071407B1 (en) | A heat exchanger for a loopseal of a circulating fluidized bed boiler and a circulating fluidized bed boiler | |
| CA1240889A (en) | Fast fluidized bed boiler and a method of controlling such a boiler |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| IF00 | In force as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20000423 |