DE69702352T2 - External fluidized bed to equip a circulating fluidized bed furnace - Google Patents
External fluidized bed to equip a circulating fluidized bed furnaceInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein externes zirkulierendes Wirbelbett, bestimmt zur Ausrüstung einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung.The present invention relates to an external circulating fluidized bed intended for equipping a circulating fluidized bed combustion plant.
Sie betrifft im spezielleren ein dichtes Wirbelbett, das in einem Reaktorbehälter eine Kammer umfaßt, in die man Feststoffe gibt und die mit einem unteren Behälter zur Versorgung mit Verwirbelungsluft ausgestattet ist, mit Düsen zur Wirbelluftinjektion, die an der unteren Wand angeordnet sind und einem Wärmetauscher, der aus einer Vielzahl von parallelen Anordnungen von Röhren gebildet ist, die ein Wärmeträgerfluid führen, aufgehängt an der oberen Wand der Kammer, wobei jede Anordnung von Röhren mit einem Kollektor verbunden ist, für den Eingang des Wärmeträgerfluides, gebildet aus einer Röhre, die längs am Reaktorbehälter angeordnet ist und im oberen Bereich, im Inneren der Kammer, mit einem Ausgangskollektor dieses aufgewärmten Fluides, gebildet aus einer Röhre, die längs am Reaktorbehälter angeordnet ist und mit zumindest einem Ausgangsstutzen für das erwärmte Wärmeträgerfluid ausgestattet ist, der eine Wand der Kammer durchdringt.More particularly, it relates to a dense fluidized bed comprising, in a reactor vessel, a chamber into which solids are introduced and which is equipped with a lower tank for supplying fluidizing air, with nozzles for injecting fluidizing air arranged on the lower wall and a heat exchanger formed by a plurality of parallel arrays of tubes carrying a heat transfer fluid suspended from the upper wall of the chamber, each array of tubes being connected to a collector for the inlet of the heat transfer fluid, formed by a tube arranged lengthwise on the reactor vessel and, in the upper part, inside the chamber, to an outlet collector for this heated fluid, formed by a tube arranged lengthwise on the reactor vessel and equipped with at least one outlet nozzle for the heated heat transfer fluid penetrating a wall of the chamber.
Ein derartiges Wirbelbett ist bekannt aus dem Dokument US-A-3983927. In diesem Dokument sind die Wärmetauscherröhren vertikal angeordnet, mit gekröpften Rückkehrleitungen im oberen Teil und im unteren Teil, wobei die Eingangs- und Ausgangskollektoren parallel im oberen Teil im Inneren der Kammer angeordnet sind.Such a fluidized bed is known from the document US-A-3983927. In this document, the heat exchanger tubes are arranged vertically, with cranked return lines in the upper part and in the lower part, with the inlet and outlet collectors arranged in parallel in the upper part inside the chamber.
Die vorliegende Erfindung schlägt eine Anordnung vor, die ein Funktionieren durch natürliche Zirkulation ermöglicht und eine einfache Montage bietet sowie eine Demontage während Reparaturarbeiten.The present invention proposes an arrangement that enables functioning by natural circulation and offers easy assembly and disassembly during repair work.
Die vorliegende Erfindung besteht aus einem Bett mit kompakter Form, dessen Herstellung und Reparatur besonders leicht und schnell vonstatten geht.The present invention consists of a bed with a compact shape, the manufacture and repair of which is particularly easy and quick.
Hierzu sind, entsprechend der Erfindung, die parallelen Anordnungen der Röhren transversal zur Kammer angeordnet, wobei der Eingangskollektor im unteren Teil in der unteren Wand der Kammer vorgesehen ist.For this purpose, according to the invention, the parallel arrangements of the tubes are arranged transversely to the chamber, with the input collector being provided in the lower part in the lower wall of the chamber.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Ausgangskollektor unter der oberen Wand der Kammer angeordnet, wobei der Stutzen diese obere Wand durchdringt.According to the preferred embodiment of the invention, the output collector is arranged under the upper wall of the chamber, the nozzle penetrating this upper wall.
Vorzugsweise sind die zwei Kollektoren in der zentralen Längsebene der Kammer angeordnet.Preferably, the two collectors are arranged in the central longitudinal plane of the chamber.
Vorteilhafterweise haben die Röhren einer jeden Röhrenanordnung eine im wesentlichen identische Länge.Advantageously, the tubes of each tube arrangement have a substantially identical length.
Vorzugsweise ist der Eingangskollektor in einem Fenster angeordnet, das in der unteren Wand der Kammer ausgebildet ist und mit Sand ummantelt ist.Preferably, the input collector is arranged in a window formed in the lower wall of the chamber and encased in sand.
Vorteilhafterweise durchdringt ein Versorgungskanal für das Wärmeträgerfluid den Wirbelbehälter und ist mit dem Eingangskollektor verbunden.Advantageously, a supply channel for the heat transfer fluid penetrates the vortex tank and is connected to the inlet collector.
Die Erfindung betrifft ebenso eine Verbrennungsinstallation, die eine zirkulierende Wirbelbettfeuerung umfaßt, mit einem Gasausgang, der in einen Separationszyklon mündet, wobei die aufgefangenen Feststoffe in einem externen Wirbelbett, wie weiter oben präzisiert, bearbeitet werden.The invention also relates to a combustion installation comprising a circulating fluidized bed furnace with a gas outlet leading into a separation cyclone, the collected solids being processed in an external fluidized bed as specified above.
Die Erfindung wird in der Folge genauer mit Hilfe der Figuren beschrieben, die nur eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen.The invention is described in more detail below with the aid of the figures, which represent only a preferred embodiment of the invention.
Die Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Bettes gemäß der Erfindung, wobei die Wand teilweise geöffnet ist.Figure 1 is a perspective view of a bed according to the invention, with the wall partially opened.
Die Fig. 2 ist eine Querschnittansicht dieses Bettes.Fig. 2 is a cross-sectional view of this bed.
Das dichte Wirbelbett umfaßt in einem Reaktorbehälter 1, das aus einem Metallblech 20 gebildet ist, welches mit Rippen verstärkt ist, sowie mit einer inneren Betonschicht 21, drei Kammern:The dense fluidized bed comprises three chambers in a reactor vessel 1, which is made of a metal sheet 20 which is reinforced with ribs and an inner concrete layer 21:
- eine Kammer zur Aufnahme der Feststoffe 11, in die die Feststoffe durch eine Öffnung 12 eingeführt werden,- a chamber for receiving the solids 11, into which the solids are introduced through an opening 12,
- eine Kammer 2, in die die Feststoffe gelangen, nach ihrem Durchgang durch einen ersten Raumteiler 13,- a chamber 2 into which the solids enter after passing through a first space divider 13,
- eine Ausgangskammer 15 für die Feststoffe, teilweise dargestellt in der Fig. 1, die die Feststoffe nach ihrem Durchgang durch einen zweiten Raumteiler 14 aufnimmt und eine Öffnung zur Entnahme der Feststoffe umfaßt, die in der Figur nicht dargestellt ist.- an outlet chamber 15 for the solids, partially shown in Fig. 1, which receives the solids after they have passed through a second space divider 14 and comprises an opening for removing the solids, which is not shown in the figure.
Die Kammer 2 ist mit einem unteren Behälter zur Versorgung mit Verwirbelungsluft 3 ausgestattet, mit Düsen 4 zur Injektion von Verwirbelungsluft, angeordnet an der unteren Wand 2A der Kammer 2 und einen Wärmetauscher 5, der aus einer Mehrzahl von parallelen Röhrenanordnungen gebildet ist, welche ein Wärmeträgerfluid führen, beispielsweise in Form von Dampf, angeordnet transversal zur Kammer 2 und aufgehängt an der oberen Wand 2B der Kammer 2, wobei jede Röhrenanordnung im unteren Teil mit einem Eingangskollektor für das Wärmeträgerfluid 6 ausgebildet ist, gebildet aus einer Röhre, die längs in der Reaktorkammer 1 angeordnet ist und im oberen Teil mit einem Ausgangskollektor für das erwärmte Fluid 7, gebildet aus einer Röhre, die längs in der Reaktorkammer 1 angeordnet ist.The chamber 2 is equipped with a lower tank for supplying fluidizing air 3, with nozzles 4 for injecting fluidizing air arranged on the lower wall 2A of the chamber 2 and a heat exchanger 5 formed by a plurality of parallel tube assemblies carrying a heat transfer fluid, for example in the form of steam, arranged transversely to the chamber 2 and suspended from the upper wall 2B of the chamber 2, each tube assembly being formed in the lower part with an inlet collector for the heat transfer fluid 6 formed by a tube arranged longitudinally in the reactor chamber 1 and in the upper part with an outlet collector for the heated fluid 7 formed by a tube arranged longitudinally in the reactor chamber 1.
In dieser Kammer 2 findet daher die dichte Verwirbelung der Feststoffe statt, und eine Rückgewinnung der Wärme durch den Tauscher 5.In this chamber 2, the dense swirling of the solids takes place and the heat is recovered by the exchanger 5.
Ein derartiges Bett ist im allgemeinen für eine Verbrennungsinstallation gedacht, die eine zirkulierende Wirbelschichtfeuerung umfaßt, mit einem Gasausgang, der in einen Separationszyklon mündet, in dem die rückgewonnenen Feststoffe in dem externen Wirbelbett bearbeitet werden, bevor sie zumindest teilweise in die zirkulierende Wirbelschichtfeuerung zurückgeführt werden.Such a bed is generally intended for a combustion installation comprising a circulating fluidized bed combustion unit with a gas outlet leading to a separation cyclone in which the recovered solids are processed in the external fluidized bed before being at least partially returned to the circulating fluidized bed combustion unit.
Der Eingangskollektor 6 ist in der unteren Wand 2A der Kammer 2 vorgesehen und in der zentralen Ebene der Kammer 2 angeordnet. Präziser ist er in einem Fenster 9 vorgesehen, das in der unteren Wand 2A der Kammer 2 ausgebildet ist, und ist mit Sand oder Beton 16 ummantelt, wodurch seine Fixierung und sein Schutz sichergestellt ist. Eine Kanalisation der Versorgung mit Wärmeträgerfluid 10 durchquert den Verwirbelungsbehälter 3 und ist mit dem Eingangskollektor 6 über ein T-Stück verbunden.The inlet collector 6 is provided in the lower wall 2A of the chamber 2 and is arranged in the central plane of the chamber 2. More precisely, it is provided in a window 9 formed in the lower wall 2A of the chamber 2 and is encased in sand or concrete 16, thus ensuring its fixation and protection. A duct for supplying heat transfer fluid 10 passes through the swirling tank 3 and is connected to the inlet collector 6 by a T-piece.
Mit diesem Eingangskollektor 6 sind die Röhrenanordnungen für den thermischen Austausch verbunden, die in klassischer Weise im wesentlichen horizontal sind, sowie eine Haarspange bilden und sich bis auf die Höhe der Raumteiler 13, 14 erstrecken. Die Anordnungen sind paarweise an der oberen Wand 2B der Kammer 2 angeordnet, durch zwei vertikale Trägerröhren 17, 18, die mit dem Eingangskollektor 6 verbunden sind, welche die obere Wand 2B durchdringen und über die Rückkehrteilstücke 17A, 18A wieder eintreten, die mit dem Ausgangskollektor 7 verbunden sind, mit dem die Röhren der Röhrenanordnungen verbunden sind. Vorteilhafterweise können die Halteröhren 17, 18 von dem Typ sein, wie er in dem Patentdokument FR-2 622 963 beschrieben ist und können mit den horizontalen Teilstücken über Verbindungsstücke verbunden sein, die gleichzeitig die mechanische Halterung und die hydraulische Verbindung sicherstellen, wobei die Halteröhren eine Verlängerung einer der Röhren in der Haarspange bilden. Die horizontalen Röhren in der Form einer Haarspange sind sämtlich von gleicher Länge, wodurch jede Differentialspannung in den Halteröhren 17, 18 vermieden wird.Connected to this input collector 6 are the thermal exchange tube assemblies, which are classically substantially horizontal, forming a hairpin and extending to the height of the dividers 13, 14. The assemblies are arranged in pairs on the upper wall 2B of the chamber 2 by two vertical support tubes 17, 18 connected to the input collector 6, which penetrate the upper wall 2B and re-enter via return sections 17A, 18A connected to the output collector 7 to which the tubes of the tube assemblies are connected. Advantageously, the support tubes 17, 18 can be of the type described in patent document FR-2 622 963 and can be connected to the horizontal sections by means of connectors which simultaneously ensure mechanical support and hydraulic connection, the support tubes forming an extension of one of the tubes in the hair clip. The horizontal tubes in the shape of a hair clip are all of the same length, thus avoiding any differential stress in the support tubes 17, 18.
Der Ausgangskollektor 7, der mit Beton ummantelt ist, ist an der Innenseite der Kammer 2 angeordnet, in der zentralen Längsebene der Kammer 2 und genauer unter der oberen Wand 2B der Kammer 2, und ist mit zumindest einem Stutzen für den Ausgang des erwärmten Wärmeträgerfluides 8 ausgestattet, der die obere Wand 2B durchdringt, und ist mit dem Ausgangskollektor 7 über ein T-Stück verbunden, welches gleichzeitig die Aufhängung des Ausgangskollektors 7 an der oberen Wand 2B sicherstellt.The outlet collector 7, which is encased in concrete, is arranged on the inside of the chamber 2, in the central longitudinal plane of the chamber 2 and more precisely under the upper wall 2B of the chamber 2, and is equipped with at least one nozzle for the outlet of the heated heat transfer fluid 8, which penetrates the upper wall 2B and is connected to the outlet collector 7 via a T-piece, which at the same time ensures the suspension of the outlet collector 7 on the upper wall 2B.
Mehrere Anordnungen von Kollektoren und Röhrenanordnungen, wie vorhergehend beschrieben, können in der Kammer 2 installiert sein, ausgerichtet in Längsrichtung derselben.Several arrays of collectors and tube arrays as previously described may be installed in the chamber 2, aligned longitudinally thereof.
Ein derartiges Bett ermöglicht eine insbesondere verbesserte Herstellung, welche die Verzögerungen bei der Herstellung und der Montage an Ort und Stelle verringert.Such a bed enables particularly improved manufacturing, which reduces delays in manufacturing and assembly on site.
In der Tat kann der Reaktionsbehälter 1 ohne seine obere Wand in einer ersten Baugruppe hergestellt werden, wie ein offener Behälter. Die obere Wand mit den Kollektoren 7, 6 und den aufgehängten Röhrenanordnungen 5 können in einer zweiten Baugruppe vorfabriziert werden, in der Werkstatt oder auf der Baustelle. Es ist ausreichend, vor der finalen Endmontage die zweite Baugruppe in die erste Baugruppe von oben einzuführen, wobei der Eingangskollektor 6 in dem Fenster 9 installiert ist, ausgebildet in dem Metallblech 20, und später mit Sand oder Beton ummantelt.In fact, the reaction vessel 1 can be manufactured without its upper wall in a first assembly, like an open vessel. The upper wall with the collectors 7, 6 and the suspended tube assemblies 5 can be prefabricated in a second assembly, in the workshop or on site. It is sufficient, before the final assembly, to insert the second assembly into the first assembly from above, with the inlet collector 6 installed in the window 9 formed in the metal sheet 20, and later encased with sand or concrete.
Die vollständige Demontage des Apparates wird beispielsweise durch Zerstörung des Beton 16 und Nach-oben-Herausheben der zweiten Anordnung realisiert.The complete dismantling of the apparatus is achieved, for example, by destroying the concrete 16 and lifting out the second arrangement upwards.
Die Ummantelung durch Sand des Eingangskollektors 6 erleichtert die Demontage desselben sowie jede Intervention an diesem.The sand coating of the inlet collector 6 facilitates its dismantling and any intervention on it.
Im Falle eines Ausfalles und einer notwendigen Reparatur erfolgt eine teilweise Demontage durch eine Trennung der beschädigten Röhrenanordnungspaare und der entsprechenden Halteröhren 17, 18, genau oberhalb und genau unterhalb der Röhrenanordnungspaare und durch Herausbewegen dieser Anordnungspaare in dem Reaktorbehälter nach oben oder nach unten zur Durchführung der Reparatur an den abgetrennten Röhrenanordnungen.In the event of a failure and a necessary repair, a partial disassembly is carried out by separating the damaged tube assembly pairs and the corresponding support tubes 17, 18, just above and just below the tube assembly pairs and by moving these assembly pairs up or down in the reactor vessel to perform the repair on the severed tube assemblies.
Im oberen Teil benötigt die Demontage weniger Platz als bei den bekannten Betten, und es ist so möglich, ein Bett zu realisieren, das eine geringere Höhe und geringere Abmessungen hat.In the upper part, disassembly requires less space than with the known beds and it is thus possible to create a bed that has a lower height and smaller dimensions.
Dank dieser neuen Konzeption des Bettes findet der Wärmeaustausch am Fluidausgang des Eingangskollektors 6 in den Röhrenanordnungen zum thermischen Austausch 5 statt, wobei die Gesamtheit dieser Anordnungen im Inneren der Kammer 2 ist.Thanks to this new bed design, the heat exchange takes place at the fluid outlet of the inlet collector 6 in the thermal exchange tube assemblies 5, all of these assemblies being inside the chamber 2.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |