DK144219B - Kedel til fluid-bed forbraending - Google Patents

Description

144219

Opfindelsen angår en kedel med et forbrændingskammer til fluid-bed forbrænding og med dyseåbninger i bunden af kammeret til indblæsning af fluidiserings-og forbrændingsluft.

5 Som bekendt indebærer fluid-bed forbrænding, at der i den nedre del af forbrændingskammeret opretholdes et fluidiseret lag af et inert materiale, eksempelvis sand, aske, kalksten eller dolomit, hvori forbrændingen foregår. Blandt denne tekniks væsent-10 lige fordele kan nævnes den i forhold til forbrænding direkte i en omgivende luftmasse lavere forbrændingstemperatur ,hvorved røggassernes indhold af visse skadelige stoffer, såsom nitrogenoxider, reduceres.

Ved valg af et inert materiale, som reagerer kemisk 15 med svovl, kan stærkt svovlholdigt fast eller flydende brændsel forbrændes med minimal emission af svovlforbindelser, således at man kan spare bekostelige anlæg til afsvovling af røggasserne.

Det er kendt at indblæse luften, som foruden 20 til at holde det fluidiserede lag i svævetilstand tjener til vedligeholdelse af forbrændingen, gennem dyseåbninger udformet i en af keramisk materiale fremstillet bundvæg i forbrændingskammeret. Det er også kendt at blæse luften ind gennem dyser, som .25 rager op fra en af stål fremstillet bundvæg, således at der under forbrændingskammerets drift dannes et stillestående lag af det inerte materiale mellem bundvæggen og niveauet for dyseåbningerne. Da der ikke foregår forbrænding i dette lag, virker det som 30 en termisk isolation af bundvæggen, der således under drift kan holdes på en lavere temperatur end den i det fluidiserede lag herskende.

X begge de kendte konstruktioner kan bundvæggen imidlertid under visse omstændigheder, specielt 35 efter afbrydelse af forbrændingen, blive udsat for beskadigelse på grund af kraftig opvarmning fra det 144219 2 overliggende glødende materiale. Det er også konstateret, at temperaturfordelingen over arealet af bundvæggen ved de kendte konstruktioner kan blive meget ujævn, hvilket kan give anledning til kastninger af 5 bundvæggen som følge af uensartede temperaturudvidelser.

Nærværende opfindelse tager sigte på at afhjælpe disse ulemper, og opfindelsen består i, at dyseåbningerne er udformet i pladeelementer, som er svejst til 10 oversiden af en membranvæg bestående af kølemedium-førende rør anbragt med indbyrdes afstand og mekanisk forbundet under pladeelementerne ved hjælp af finner, som er indsvejst mellem naborør, og at der findes midler til indføring af luft mellem finnerne og plade-15 elementerne og midler til tilførsel af kølemedium til rørene.

Den under pladeelementerne liggende membranvæg er i sig selv på grund af sin konfiguration formstabil også ved varierende temperaturer, og gennem-20 strømningen af et kølemedium gennem væggens rør sikrer en ensartet, passende lav temperatur af væggen. Den direkte, varmeledende forbindelse mellem membranvæggen og pladeelementerne, hvori dyseåbningerne er udformet, sikrer en tilsvarende stabilitet af plade-25 elementernes konfiguration og beskytter elementerne mod utilladeligt høje temperaturer. Placeringen af pladeelementerne oven på membranvæggen muliggør en jævn og tætsiddende fordeling af dyseåbningerne over hele bundvæggens areal. En yderligere vigtig fordel 30 ved opfindelsen er, at forbrændingskammeret kan udføres som en fuldsvejst og dermed helt gastæt konstruktion, fordi den kølede membranvæg ved enhver driftstilstand kan holdes på i alt væsentligt samme temperatur som kammerets sidevægge og derfor uden 35 betænkelighed kan svejses direkte til disse, hvilket ikke lader sig gøre ved de kendte konstruktioner, hvor bundvæggen som ovenfor nævnt i visse situationer 3 144219 kan blive væsentligt varmere end de kølede sidevægge.

I en foretrukket udførelsesform udgøres plade-elementerne af plane strimler, som hver for sig er svejst til to naborør i membranvæggen. Herved opnås 5 maksimal varmeledende forbindelse mellem pladeelementer og rør.

Pladeelementerne er fortrinsvis tyndere end finnerne, således at membranvæggens formstabilitet i det væsentlige sikres af de mellem rørene ind-10 svejste finner.

Finnerne kan på i og for sig kendt måde være svejst til rørene i plan med disses centerlinier, således at membranvæggens tværsnit er symmetrisk om planet gennem rørenes centerlinier.

15 Midlerne til indføring af luft mellem finner ne og pladeelementerne kan udgøres af åbninger i finnerne, hvilket sikrer maksimal ensartethed af luftstrømmene gennem de enkelte dyseåbninger og endvidere muliggør tilførsel af fluidiserings- og forbrændings-20 luften gennem et under membranvæggen placeret, sammenhængende luftkammer, der- kan være udført af ukølede plader.

Den ønskelige ensartethed af luftstrømmene gennem dyseåbningerne kan yderligere understøttes ved, 25 at det totale areal af åbningerne i finnerne er større end det totale areal af dyseåbningerne. Størstedelen af den strømningsmodstand, som fluidiserings-luften møder, optræder da i dyseåbningerne.

Åbningerne i finnerne kan hensigtsmæssigt være 30 formet som aflange slidser parallelle med rørene i membranvæggen.

Når forbrændingskammerets sidevægge er opbygget som rørvægge, kan rørene i membranvæggen være i strømningsforbindelse med sidevæggenes rør. Herved 35 er det muligt at opretholde praktisk taget nøjagtig samme temperatur af bund- og sidevægge i forbrændingskammeret og derved minimere termiske spændinger i 4 U4219 forbindelserne mellem disse vægge.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere tinder henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 stærkt skematisk viser et lodret snit 5 gennem en kedel med et forbrændingskammer ifølge opfindelsen, fig. 2 i stor skala det med II i fig. 1 markerede område af forbrændingskammerets bundvæg og en tilstødende sidevæg, svarende til snittet II-II i 10 fig. 3, og fig. 3 et snit i samme skala efter linien III-III i fig. 2.

Den i fig. 1 meget forenklet illustrerede kedel har et forbrændingskammer 1, som afgrænses af fire 15 lodrette sidevægge 2, en perforeret bundvæg 3, som beskrives mere detaljeret i det følgende, samt en topvæg 4 med en afgangsåbning 5 for røggasser. Et luftkammer 6 med en lufttilgangsåbning 7 strækker sig under den perforerede bundvæg 3.

20 Som forklaret ovenfor foregår forbrændingen i et fluidiseret lag af et egnet partikelformet materiale, som holdes fluidiseret ved gennemblæsning nedefra med luft, som tilføres gennem tilgangen 7 og via kammeret 6 strømmer op gennem åbningerne i bun-25 den 3. I fig. 1 er det fluidiserede lag blot markeret ved dets uregelmæssige - og under drift stadig skiftende - overflade 8.

Tilførslen af brændsel til forbrændingskammeret 1 kan ske på vilkårlig egnet måde, enten direk-30 te ind i det fluidiserede lag eller ovenfra ned i laget. Der kan også findes konventionelle, ikke viste midler til kontinuerlig eller intermitterende tilførsel af frisk materiale til det fluidiserede lag og til fjernelse af forbrugt materiale sammen med 35 aske dannet ved forbrænding af fast brændsel. Til styring af forbrændingstemperaturen kan der i den del 5 144219 af forbrændingskammeret, som optages af det fluidi-serede lag, være indbygget en eller flere rørslanger, som gennemstrømmes af en regulerbar mængdestrøm af vand.

5 Konstruktionen af den perforerede bundvæg 3 og dennes forbindelse med forbrændingskammerets sidevægge 2 fremgår nærmere af fig. 2 og 3. Bundvæggen 3 består af parallelle rør 9 forbundet indbyrdes ved hjælp af finner 10, som hver er indsvejst mellem 10 to naborør 9 i det plan, som indeholder rørenes centerlinier. Mellem oversiderne af hvert par af naborør 9 er indsvejst en plan pladestrimmel 11, og pladestrimlerne 11 er perforeret af dyseåbninger 12, der er jævnt fordelt over længden af hver strimmel, 15 i det viste udførelseseksempel i tre parallelle rækker.

I hver finne 10 er der tilsvarende, jævnt fordelte åbninger 13, som i eksemplet er udformet som aflange slidser. Når der gennem tilgangen 7 tilføres luft til kammeret 6 under bundvæggen 3, strømmer luften 20 op gennem slidserne 13 og videre gennem åbningerne 12 ind i bunden af det overliggende lag af inert materiale, som ved passende valg af strømningshastigheden bringes i fluidiseret tilstand, således at forbrændingen kan ske i materialelaget.

25 Langs de med rørene 9's længderetning paral lelle sidekanter af bundvæggen 3 er dennes finner 10 og pladestrimler 11 svejst til et langsgående rør 14, der sammen med tilsvarende, ikke viste tværgående rør ved bundvæggens to andre sidekanter danner 30 en bundramme i kedlen. Hvert af disse rør er i strømningsforbindelse med tilsvejste lodrette rør 15, som indgår i kedlens sidevægge 2, og som er indbyrdes forbundet til en tæt membranvæg ved hjælp af indsvej-ste lodrette finner 16. Luftkammeret 6's ukølede 35 vægge, hvoraf én er vist ved 17 i fig. 2 og 3, er svejst til undersiderne af rørene 14. Rørene 9 i 6 144219 bundvæggen 3 er på ikke nærmere vist måde i strømningsforbindelse med rørene 14 og dermed også med de lodrette rør 15 i kedlens sidevægge, således at de under drift gennemstrømmes af et egnet kølemedium, 5 normalt vand. Efter omstændighederne kan strømnings-forbindelserne være udformet således, at rørene 9 gennemstrømmes af kedlens fødevand, inden dette fortsætter ind i rørene 14 og derfra videre til de lodrette rør 15, men alternativt kan rørene 9 og 10 15 også være parallelkoblede i strømningsteknisk henseende. Hvis kedlen er indrettet til dampproduktion og udstyret med en overbeholder til separering af vand og damp, kan det gennem rørene 9 strømmende kølemedium også være damp udtaget fra overbeholderen.

15 I tilfælde af at kedlen udelukkende producerer varm røggas, f.eks. til et tørringsanlæg, kan det i rørene opvarmede kølemedium udnyttes til forvarmning af forbrændingsluften .

Som nævnt ovenfor er det hensigtsmæssigt, at 20 det totale areal af slidserne 13 er større end det totale areal af dyseåbningerne 12. Det er endvidere fordelagtigt, at slidserne 13's mindste dimension, dvs. deres bredde, er større end diameteren af de fortrinsvis cirkulære dyseåbninger 12, idet materia-25 le fra det fluidiserede lag, som måtte falde gennem åbningerne 12, f.eks. ved standsning af forbrændingsprocessen, da fortsætter uhindret ned gennem slidserne 13 uden at blokere mellemrummene mellem finnerne 10 og pladestrimleme 11. Dimensionerne af åb-30 ningerne 12 vil dog normalt være så relativt små, f.eks. mellem 3 og 6 mm, at selv relativt finkornet materiale i det fluidiserede lag ikke udviser nogen væsentlig tendens til at passere gennem åbningerne, men i stedet danner bro over disse ved afbrydelse af 35 luftstrømmen.

Claims (7)

1. Kedel med et forbrændingskammer til fluidbed forbrænding og med dyseåbninger (12) i bunden af kammeret (1) til indblæsning af fluidiserings- og forbrændingsluft, kendetegnet ved, at 5 dyseåbningerne (12) er udformet i pladeelementer (11), som er svejst til oversiden af en membranvæg bestående af kølemediumførende rør (9) anbragt med indbyrdes afstand og mekanisk forbundet under pladeelementerne (11) ved hjælp af finner (10), som er indsvejst 10 mellem naborør, og at der findes midler til indføring af luft mellem finnerne og pladeelementerne og midler til tilførsel af kølemedium til rørene (9).

2. Kedel ifølge krav 1, kendetegnet ved, at pladeelementerne (11) udgøres af plane strim- 15 ler, som hver for sig er svejst til to naborør (9) i membranvæggen.

3. Kedel ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at pladeelementerne (11) er tyndere end finnerne (10).

4. Kedel ifølge ethvert af kravene 1-3, kendetegnet ved, at finnerne (10) er svejst til rørene (9) i plan med disses centerlinier.

5. Kedel ifølge ethvert af kravene 1-4, kendetegnet ved, at midlerne til indfø- 25 ring af luft mellem finnerne (10) og pladeelementerne (11) udgøres af åbninger (13) i finnerne.

6. Kedel ifølge krav 5, kendetegnet ved, at det totale areal af åbningerne (13) i finnerne (10) er større end det totale areal af dyseåbnin- 30 gerne (12) .

7. Kedel ifølge krav 5 eller 6, kendetegnet ved, at åbningerne (13) i finnerne (10) udgøres af aflange slidser parallelle med rørene (9).