DK166042B - Kraftanlaeg med forbraending af et braendsel i et fluidiseret leje - Google Patents

Description

i

DK 166042B

Opfindelsen angår et kraftanlæg, først og fremmest et PFBC-kraftanlæg med forbrænding af et svovlholdigt brændsel i et fluidiseret leje, der 5 indeholder et parti kel formet svovl absorberende materiale i et lejekar.

En udføringsmekanisme for lejemateriale og aske indeholder en mængderegulerende knuser. Denne sønderdel er slaggeklumper, således at materialet kan borttransporteres via en tryksænkende, pneumatisk transportmekanisme, eller den nedmaler lejematerialet, således at uforbrugt 10 absorbent i lejematerialet blottes og udnyttes efter gennemføring i lejet.

TEKNIKKENS STANDPUNKT.

15 Absorbent skal vedvarende tilføres lejet i afhængighed af svovlindholdet i brændslet. Lejematerialet og aske eller slaggepartikler, der dannes af brændslet, og som ikke følger med forbrændindingsgasserne, skal fjernes kontinuerligt eller intermitterende, for at lejeniveauet ikke skal stige. Finkornet materiale, f.eks. finere fraktioner af aske 20 og slidt lejemateriale, følger med forbrændingsgasserne, udskilles i et rensningsanlæg og borttransporteres fra dette. Lejemateriale, aske og slagge skal fjernes ved aftapning fra lejekarret gennem en regulerbar udføringsmekanisme.

25 SE-B-450.164 beskriver et kraftanlæg med et fluidiseret leje, hvor lejeniveauet reguleres ved nedmaling af lejemateriale og direkte tilbageføring af det nedmalede lejemateriale til lejet. Nedmalingen sker til en så lille partikelstørrelse, at det nedmalede lejemateriale forlader lejekarret sammen med forbrændingsgasserne, udskilles i et rens-30 ningsanlæg og hensigtsmæssigt fjernes ved hjælp af en pneumatisk tryksænkende udføringsmekanisme af den art, som er beskrevet i Europa-patent nr. 0 108 505. I svensk patentansøgning nr. 8602486-6 beskrives der et PFBC-kraftanlæg med en udføringsmekanisme for lejemateriale med en slaggeknuser, hvor slaggeklumper over en bestemt størrelse knuses 35 til en sådan dimension, at de kan transporteres til en opsamlingsbeholder ved hjælp af en pneumatisk tryknedsættende transportmekanisme af den art, som er beskrevet i det europæiske patent nr. 0 108 505.

PFBC står for begyndelsesbogstaverne i det engelske udtryk: Pressurized Fluidized Bed Combustion.

DK 166042 B

2 OPFINDELSEN.

Ifølge opfindelsen indgår der i anlæggets udføringsmekanisme en under lejekarret anbragt knuser med lodret akse. Denne knuser tilføres leje-5 materiale fra lejekarret via et fra lejekarret udgående rør. Knuseren omfatter et hus med en ring, der danner knuserens stationære maledel.

En i huset lejret lodret aksel bærer et konisk cirkulært legeme, der danner knuserens roterende maledel, og en i hovedsagen vandret tallerken. Tallerkenen og maledelen kan være udformet som en enhed. Et ind-10 føringsrør for lejemasse i husets øverste del er sluttet til udløbsrøret og udmunder oven over den nævnte tallerken og ekscentrisk i.for-hold til knuserens omdrejningsakse. I huset findes der oven over den af akslen bårne tallerken et antal faste afskrabere, som fordeler det gennem udløbsrøret indkommende lejemateriale, således at nedfald af 15 lejemateriale mellem knuserens maledele fordeles jævnt langs tallerkenens periferi. Derved opnås der et jævnt slid rundt langs den faste maledel.

Afskraberne kan udformes og anbringes på forskellige måder. De er hen-20 sigtsmæssigt anbragt i forskellige niveauer over tallerkenen og har en fra den radiale retning afvigende orientering, idet de med fordel er bueformede eller spiralformede som skovlene til en centrifugal pumpes pumpehjul. Ved at spalten mellem tallerkenen og hver afskraber aftager i omdrejningsretningen, fjerner hver af afskraberne et materialelag, 25 når skiven roterer. På denne måde opnås der en i hovedsagen jævn fordeling af materiale langs periferien og et jævnt slid i knuseren. Det er også tænkeligt at anvende afskrabere i samme niveau, men med forskellig længde i radial retning.

30 Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser opfindelsen tilpasset i et PFBC-kraftanlæg, fig. 2 den i opfindelsen indgående knuser, og 35 fig. 3 udformningen af afskrabere, der indgår i knuseren, set i snit efter linien A-A i fig. 2.

DK 166042 B

3 BESKRIVELSE AF EN UDFØRELSESFORM.

I fig. 1 betegner 10 et trykkar. I dette er der anbragt et lejekar 12 og et gasrensningsanlæg, der symboliseres ved en cyklon 14. I virke-5 ligheden kan rensningsanlægget bestå af parallel koblede grupper af seriekoblede cykloner. I lejekarret 12's nedre del findes der en luftfordeler 16, der opdeler lejekarret i et forbrændingsrum 18 og et askerum 20. Luftfordeleren 16 består af et antal langstrakte luftfordelingskamre 22 med luftmundstykker 24. Kamrene 22 står i forbindelse 10 med et rum 25 mellem trykkarret 10 og lejekarret 12. Dette rum 25 indeholder forbrændingsluft under tryk. Mellem rummet 25 og kamrene 22 findes der ikke viste organer til regulering af lufttilførslen. Gennem mundstykkerne 24 tilføres forbændingsrummet 18 luft til fluidisering af et leje 26 af parti kel formet materiale, hvilket leje indeholder en 15 svovl absorbent, og til forbrænding af et brændsel, der tilføres lejet 26 fra et ikke vist brændselsforråd gennem en brændselsledning 28.

Frisk lejemateriale tilføres lejet 26 fra et ikke vist lejemateriale-forråd gennem en ledning 30. Oven over overfladen 32 af lejet findes der et fribord 34 til opsamling af forbrændingsgasserne. Fra dette 20 ledes forbrændingsgasserne gennem en ledning 38 til en turbine 40.

Denne driver en generator 41 og og en kompressor 42. Forbrændingsluft, der er komprimeret i kompressoren 42, tilføres rummet 25 gennem en ledning 44. Støv, der udskilles i rensningsanlægget 14, borttransporteres til en ikke vist opsamlingsbeholder gennem en ledning 37.

25 I lejet 26 findes der rør 46 til produktion af damp til drivning af en ikke vist dampturbine og til køling af lejet 26. Mellem de langstrakte luftfordelingskamre 22 findes der åbninger 48, hvorigennem lejemateriale fra lejet 26 kan passere til askerummet 20. Materialet 50 i aske-30 rummet 20 består af aske, slagge og forbrugt og uforbrugt svovl absorbent. I askerummet 20 findes der rør 52 til køling af materialet 50. Kølemediet i disse rør 52 kan f.eks. bestå af forbrændingsluft, damp eller vand. Materialet 50 fjernes fra askerummet gennem et udløbsrør 54 og en knuser 56. I røret 54 findes der en ventil 55.

35

Ifølge en udførelsesform for opfindelsen kan knuseren 56 være udformet på en sådan måde, at den kun knuser slaggeklumper til en kornstørrelse på ca. 7-10 mm, medens det øvrige materiale, der har en kornstørrelse på ca. 4-6 mm, tillades at passere frit. I dette tilfælde sønderdeles

DK 166042 B

4 slagge på en sådan måde, at det gennem knuseren 56 udførte materiale får en til pneumatisk transport egnet største kornstørrelse. Trykket i knuseren 56 bør i et PFBC-kraftanlæg være tilnærmelsesvis lig med trykket i lejekarret 12. Knuseren 56's udløb 58 er enten direkte eller 5 via en ejektor 60 sluttet til en tryknedsættende udføringsmekanisme 64 af den art, der er beskrevet i EP-B-108 505. Denne ejektor 60 kan forsynes med drivgas direkte fra rummet 25 eller via en boosterkompres-sor, der på sin sugeside er sluttet til rummet 25 i trykkarret 10. Ifølge en anden udførelsesform for opfindelsen kan knuseren 56 være 10 udformet på en sådan måde, at den knuser både slaggeklumper og det øvrige udførte lejemateriale. Ikke forbrugt absorbent i det indre af lejematerialepartikler blotlægges i så fald, og det knuste materiale føres tilbage til lejet 26. Knuseren 56's udløb 58 er i så fald via ejektoren 60 og en med punkterede linier vist tilbageføringsledning 62 15 sluttet til forbrændingsrummet 18.

Til måling af lejet 26's højde findes der different!altrykgivere 75,77, der på deres ene side via ledninger 74,76 er sluttet til lejekarret 12 i forskellig højde i punkterne 70,72, og som på deres anden side via 20 en fælles ledning 78 er sluttet til lejekarret 12 i et punkt 80, tilnærmelsesvis i højde med luftfordeleren 16. I virkeligheden findes der mere end to different!al trykgivere. Disse trykgivere 70,72 er sluttet til en signalbehandlingsmekanisme 82 via ledninger 84,86. En temperaturgiver 88 i lejet 26 er via en ledning 90 også sluttet til signal-25 behandlingsmekanismen 82. En af effektniveauet bestemt bør-værdi tilføres signalbehandlingsmekanismen 82 fra et ikke vist effektreguleringsudstyr via en ledning 92. Et reguleringsudstyr 96 til en ikke vist indføringsmekanisme for frisk lejemateriale er sluttet til signalbehandlingsmekanismen 82 ved hjælp af en ledning 94 og til indførings-30 mekanismen ved hjælp af en ledning 98. En reguleringsmekanisme 100 er sluttet til signalbehandlingsudstyret 82 ved hjælp af en ledning 102 og til en drivmotor 106 til knuseren 56 ved hjælp af en ledning 104,

Ved konstant effektudtagning reguleres udføringen af materiale 50 fra askerummet 20 ved at regulere motoren 106's og dermed knuseren 56's 35 omdrejningstal, således at lejeniveauet 32 holdes konstant. Den bort: førte materialemængde er lig med den tilførte mængde lejemasse og den dannede carbonaske, som ikke følger med forbrændingsgasserne ud fra fribordet 34. Ved effektformindskelse sænkes lejeniveauet ved at forøge knuseren 56's omdrejningstal og ved effektforøgelse ved at standse

DK 166042B

5 knuseren eller formindske dens omdrejningdstal og forøge tilførslen af frisk lejemasse.

I fig. 2 er der vist en sektion af den i opfindelsen indgående lod-5 rette knuser 56. Knuseren 56 har et hus 110 med en fast maledel 112 og en rotor 114 med en roterende maledel 116. Huset 110 består af en nederste del 110a og en øverste del 110b, hvilke dele er udformet med flanger, henholdsvis 110c og IlOd og er forbundet ved hjælp af en boltforbindelse 118. Materialet 50 har til trods for kølingen i askerummet 10 en forholdsvis høj temperatur, nemlig op til 400’C, når det forlader askerummet 20. Knuserens dele udsættes således for en høj temperatur, hvortil der må tages hensyn ved konstruktionen. Den faste maledel 112 er udformet som en udskiftelig ring, der hviler på en flange 120 i huset 110's nederste del 110a på en sådan måde, at den kan ekspandere 15 radialt. Den fastholdes af en fjedrende centreringsring 122 med en flange 122a, der er indspændt mellem flangerne 110c og IlOd. Rummet mellem den faste maledel 112 og huset 110 er fyldt med et varmeisolerende materiale 124.

20 Knuseren 56's rotor 114 er lejret i et øverste leje 126 i en bøsning 128, der rager ind i knusehuset 110's nederste del 110a og i et nederste leje i drivmotoren 106. Det øverste leje 126 er hensigtsmæssigt placeret i højde med maledelene 112 og 116. Rotoren 114 består af en aksel 130, der forneden er sluttet til motoren 106's udgangsaksel, 25 den af akslen 130 bårne, hensigtsmæssigt ringformede roterende maledel 116 og en med maledelen 116 forbundet, hensigsmæssig plan tallerken 132. Maledelen 116, akslen 130 og tallerkenen 132 danner tilsammen et rum, der er fyldt med varmeisolerende materiale 134. Akslen 130 og maledelen 116 er forbundet ved hjælp af en boltforbindelse 133. Akslen 30 130 er vandkølet indvendigt. Kølevand indføres og udtages gennem en hvirvel 136. Akslen 130 er udformet med en udboring 138. Kølevandet ledes ind i et centralt rør 140 i denne udboring 138, således at der opnås en god køling af akslen 130's øverste del og af lejet 126. Kølevandet ledes tilbage gennem spalten 142 mellem udboringen 138's væg og 35 røret 140. Mellem akslen 130 og bøsningen 128 dannes der en ringformet spalte 144. Ved bøsningen 128's nederste del findes der en tætningsmekanisme 147 mellem bøsningen 128 og akslen 130. Gennem en tilslutning 146 tilføres spalten 144 luft eller en anden gas dels for køling af bøsningen 128 og dels for renholdelse af rummet 148 mellem den rote-

DK 166042 B

6 rende maledel 116 og en skive 152, der er forbundet med bøsningen 128 ved hjælp af en boltforbindelse 150. Som vist med pile strømmer gassen gennem spalten 144, åbninger 154, en spalte 156, rummet 148 og en spalte 158 til et opsamlingsrum 160 for knust materiale. Bøsningen 128 er 5 udvendigt forsynet med varmeisolering 162. Huset 110's nederste del 110a er indvendigt forsynet med et lag af et slidbestandigt, varmeisolerende materiale 164.

Knusehuset 110's øverste del 110b er indvendigt forsynet med en plade 10 168, der ved hjælp af en boltforbindelse 170 er forbundet med en flan ge 172. I rummet oven over pladen 168 findes der isoleringsmateriale 174. Gennem knusehuset 110's øverste del 110b passerer et indløbsrør 176. Dette er ved hjælp af en flange 178 og en boltforbindelse forbundet med en flange på udløbsrøret 54. Et indløbsrør 176 er anbragt 15 ekscentrisk i forhold til knuseren 56's lodrette akse C-C. Dette rør 176 udmunder i en sådan højde over rotoren 114's tallerken 132, at de største slaggeklumper, 40-60 mm, der kan passere spalten 48 eller rektangulære åbninger mellem luftfordelerens kamre 22, kan passere mellem mundingen 180 af røret 176 og tallerkenen 132. Afstanden fra 20 tallerkenen 132's kant 182 er så stor, at lejemasse, der styrter ned gennem røret 176, ikke af sig selv strømmer ud over tallerkenen 132's kant 182.

Pladen 168 er på sin underside forsynet med et antal afskrabere 184a-25 184g, der har en fra radien afvigende orientering. Afskraberne er hen sigtsmæssigt bueformede som vist i fig. 3. Afskraberne 184a - 184g har forskellig udstrækning i lodret retning, således at der mellem disse og tallerkenen 132 dannes spalter 186a- 186d med successivt aftagende størrelse.

30 Når rotoren 114 roterer, således som vist ved hjælp af pilen 188 i fig. 3, vil materiale på tallerkenen 132 blive afskrabet af afskraberne 184a - 184g. Den første afskraber 184a skraber et første materi al el ag af, den anden afskraber 184b skraber et andet materialelag af 35 o.s.v. på grund af, at spalterne 186a - d mellem afskraberne 184a -184g successivt aftager. Materialet fordeles derved forholdsvis jævnt langs med tallerkenen 132's omkreds 182 til et konisk gab 190 mellem knuseren 56's to maledele 112 og 116. I det koniske gab 190 knuses slaggeklumper. I det tilfælde, at knuseren 56 kun skal garantere, at 7

DK 166042B

større materialestykker knuses til en sådan størrelse, hensigtsmæssigt 7 -10 mm, at de uden hindring kan passere en tryknedsættende, pneumatisk udtransporteringsmekanisme, har en spalte 192 mellem maledelene 112, 116 en sådan størrelse, at hoveddelen af lejematerialet, der har 5 en størrelse på ca. 3-6 mm, frit kan falde gennem spalten 192 ned i rummet 160 og ikke giver anledning til slid. Et udløb 194 er sluttet til udløbsledningen 58. I det tilfælde knuseren 56 også anvendes til knusning af lejematerialepartikler, således at ikke udnyttet absorbent, der findes inde i disse, blotlægges, har spalten 192 en sådan 10 størrelse, at der opnås et finkornet materiale med stor effektiv absorptionsoverflade af den ikke udnyttede absorbent.

15 20 25 30 35

Claims (8)

1. Kraftanlæg med forbrænding af et brændsel i et fluidiseret leje, hvilket kraftanlæg har: 5 et lejekar (12), der er udformet med en luftfordeler (16) med mundstykker (24) for tilførsel af luft til fluidisering af et leje (26), der indeholder parti kel formet svovl absorberende materiale, og til forbrænding af brændsel, som tilføres lejet (26), indføringsmekanismer for tilførsel af absorbent, knust materiale og 10 brændsel til lejet (26), en kompressor (42) til forsyning af lejekarret (12) med luft for fluidisering af lejet (26) og forbrænding af brændslet, og en udføringsmekanisme med regulerbar udføringskapacitet for borttransport af lejemateriale fra lejekarret via et fra lejekarret udgående 15 udløbsrør (54), kendetegnet ved, at der i udføringsmekanismen indgår en knuser (56), der har: et hus (110) med en i huset (110) anbragt ring, der danner knuserens stationære malede! (112), 20 en i huset (110) lejret lodret aksel (130), en af denne aksel (130) båret, i hovedsagen vandret tallerken (132), en af samme aksel (130) båret roterende malede! (116), et indføringsrør (176) i husets øverste del (110b), der er sluttet til et udløbsrør (54) fra lejekarret (12), hvilket indføringsrør (176) 25 udmunder ovenover den nævnte tallerken (132) og ekscentrisk i forhold til knuserens rotationsakse (C-C), og et antal i huset (110) oven over den nævnte tallerken (132) anbragte faste afskrabere (184a-184g), der fordeler nedfald af lejemateriale mellem malede!ene (112,116) langs tallerkenens (132) omkreds (182). 30

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at afskraberne (184a-184g) er anbragt i forskellig højde over den nævnte tallerken (132).

3. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at afskraberne (184a-184g) har forskellig udstrækning i radial retning.

4. Anlæg ifølge krav 2, kendetegnet ved, at afskraberne (184a-184g) er bueformede. 9 DK 166042 B

5. Anlæg ifølge et eller flere af kravene 1-4, kendetegnet ved, at knuserens (56) udløb er sluttet til lejekarret (12) ved hjælp af en ledning (62) for tilbageføring af knust materiale til lejekarret (12). 5

6. Anlæg ifølge et eller flere af kravene 1-4, kendetegnet ved, at forbrændingen i lejekarret (12) sker ved et tryk, der er væsentligt større end atmosfæretrykket (PFBC-anlæg), og at knuseren (56) på sin udløbsside er sluttet til en pneumatisk tryksænkende transit) portmekanisme (64), hvori tryksænkningen tilvejebringes ved gentagne omledninger af gas/materialestrøm i vendekamre mellem seriekoblede rørdele.

7. Anlæg ifølge et eller flere af kravene 1-4, kendetegnet 15 ved, at lejekarret (12) er indesluttet i et trykkar (10) med et rum (25) mellem trykkarret (10) og lejekarret (12) for komprimeret forbrændingsluft, fra hvilket rum (25) lejekarret (12) forsynes med luft til fluidisering af lejet (26) og forbrænding af brændslet, og at knuseren (56) på sin udløbsside er sluttet til en pneumatisk tryksænkende 20 transportmekanisme (64), hvori tryksænkningen tilvejebringes ved gentagne omledninger af gas/materialestrømmen i vendekamre mellem seriekoblede rørdele.

8. Anlæg ifølge et eller flere af kravene 1-4, kendetegnet 25 ved, at lejekarret (12) er indesluttet i et trykkar (10) med et rum (25) mellem trykkarret (10) og lejekarret (12) for komprimeret forbrændingsluft, fra hvilket lejekarret (12) forsynes med luft for fluidisering af lejet og forbrænding af brændslet, og at knuseren (56) på sin udløbsside er sluttet til lejekarret (12) ved hjælp af en pneu-30 matisk transportledning (62) for tilbageføring af det knuste lejemateriale til lejet (26). 35