DK166294B - Kraftanlaeg med forbraending af et braendsel i et fluidiseret leje - Google Patents

Description

i

DK 166294 B

Opfindelsen angår et kraftanlæg med forbrænding af et brændsel i et fluidiseret leje, hvilket kraftanlæg har: et lejekar, en bund, som deler lejekarret i et øverste forbrændingskammer og et nederste askeudtagskammer, åbninger i bunden, som tillader aske og forbrugt lejema-5 teriale at passere ned i askeudtagskammeret, indføringsmekanismer til indføring af lejemateriale og brændsel ind i lejekarrets forbrændingskammer, en kompressor til forsyning af lejekarret med luft til flui-disering og forbrænding, en udbringermekanisme til udbringning af aske og forbrugt lejemateriale fra askeudtagskammeret, og åbninger for ti 1 -10 føring af luft til askeudtagskammeret under forbrændingskammerets bund til køling af materialet i askeudtagskammeret. Et kraftanlæg af denne type er for eksempel tidligere beskrevet i SE-A-450.163.

Forbrændingsmaterialet i sådanne anlæg består af eller indeholder en 15 svovl absorbent, f.eks. kalk eller dolomit, til binding af svovl i brændslet under forbrændingen. Opfindelsen angår først og fremmest PFBC-anlæg, hvor forbrændingen sker ved et tryk, der overstiger atmosfæretrykket, og hvori et lejekar med et forbrændingskammer er omsluttet af et trykkar, som indeholder forbrændingsluft med et tryk, der 20 kan være op til ca. 2 MPa. PFBC står for begyndelsesbogstaverne i udtrykket Pressurized Fluidized Bed Combustion.

I et anlæg af den ovenfor nævnte type består lejekarret af en beholder, som er opdelt af en bund i et øverste forbrændingskammer med et 25 fluidiseret leje og et nederste kammer til udtømning af aske og for brugt lejemateriale. Bunden kan bestå af langstrakte, parallelle luftfordelingskamre med dyser til forbrændingsluft til fluidisering af et leje af parti kel formet lejemateriale oven over bunden og til forbrænding af tilført brændsel. Forbrændingskammeret tilføres forbrændings-30 luft fra en kompressor. Mellem luftfordelingskamrene findes åbninger, hvorigennem aske og lejemateriale kan passere fra forbrændingskammeret til askeudtagskammeret under bunden af lejekarret. Asken og lejematerialet køles med luft før borttransport via et slusesystem.

35 Kammeret for udtagning af aske- og lejematerialet har sædvanligvis form som en konisk- eller pyramideformet tragtbeholder med dens nedad-rettede spids forbundet til udtagsanordningen via et rør. Hvis køleluften, for i disse tilfælde, at udnytte den så effektivt som muligt, indføres ved bunden ind i askeudtagskammeret, har det vist sig, at

DK 166294B

2 køleluften ikke spreder sig jævnt over tværsnittet, når den strømmer opefter gennem udtagskammeret. Dette betyder for det første, at kølingen ved de ydre -dele af askekammeret er utilfredsstillende, for det • andet, at luftstrømshastigheden kan blive så høj i kammerets centrale 5 del, at materialet i askekammeret og mellem luftfordelingskamrene flu-idiseres. Denne fluidisering forøger varmeoverførslen til luftforde-lingkamrenes vægge og kan medføre en sådan opvarmning, at styrken af konstruktionens dele bringes i fare. Endvidere fører koncentrationen af askeafkølingsluften til en ikke ønsket og ujævn luftfordeling over 10 forbrændingskammerets tværsnit, hvilket kan forstyrre driften.

Udtagskammeret, der er beskrevet i SE-A-450.163, er forsynet med vandret forløbende kølerør, der er forbundet parallel med en af deres ender til et luftfordel ingskammer, der er placeret på askeudtagskam-. 15 merets ene side, og er med deres anden ende forbundet til et luftsamlingskammer, der er placeret på den anden side af udtagskammeret. Køleluften kommer ikke direkte i kontakt med affaldsmaterialet, der omgiver kølerørene.

20 Udtagskammeret i et forbrændingsanlæg, der er beskrevet i SE-B-417.636 består af relative smalle rør, der er placeret i umiddelbar nærhed af luftkammeret, der forsyner det fluidiserede leje med fluidiserings-luft. Dette udtagskammer rummer et bugtet rørsystem, hvilke rør er forsynet med små huller, gennem hvilke afkølingsluften strømmer ind i 25 affaldsmaterialet.

I EP-A-063.173 beskrives et forbrændingsanlæg med et udtagskammer, der er konisk udformet, og i hvilket der i den øverste lodrette del er tilvejebragt blæserør. Rørene er forsynet med små udløbsåbninger, gen-30 nem hvilke køleluften strømmer ud. Kølerørene strækker sig stort set over hele udtagskammerets bredde.

I US-A-2.812.592 beskrives en ovn til behandling eller tørring af partikelformet materiale. Materialet indføres fra oven ind i et ovnkar, 35 der indeholder et kammer, hvori materialet fluidiseres og varmebehandles.

Materialet strømmer derefter gennem en tragtformet afladningsanordning, hvori det afkøles af luftledende rør og ved direkte indføring af

DK 166294B

3 køleluft. Den luft, der strømmer gennem rørene, fluidiserer materialet i varmebehandlingskammeret. I den øverste del af ovnkarret er der et gitter, som består af et stort antal nedadvendende åbne U-formede stænger. Disse stænger er tilvejebragt for at adskille den opadstrøm-5 mende fluidi seringsluft fra det friske materiale, der indføres fra toppen af ovnkarret. Luften, der samles i disse stænger, ledes til et hulrum i karrets væg og bortledes.

Det er opfindelsens formål at forbedre kraftanlæg af ovennævnte type 10 på en sådan måde, at der opnås en mere ensartet fordeling af køleluftstrømmen i askeudtagskammeret, specielt i de tilfælde, hvor udtagskammeret har en nedeftervendende tilspidset form, og hvor køleluften føres ind i udtagskammeret i den nederste del af dette.

15 Ifølge opfindelsen opnås dette formål med et kraftanlæg, der er særpræget ved, at askeudtagskammeret under forbrændingskammerets bund er forsynet med organer til opsamling og fordeling af luft, hvilke organer er placeret ovenover nævnte lufttilførselsåbninger, og at organerne til opsamling og fordeling af luft omfatter stort set vandrette 20 nedefter åbne kanaler til opsamling af opefter strømmende køleluft og fordeling af den opsamlede luft over arealet af nævnte askeudtagskammer.

' Yderligere udførelsesformer for opfindelsen fremgår af de uselvstæn- 25 dige krav.

Ifølge opfindelsen forbedres spredningen af køleluften i askeudtagskammeret ved, at et eller flere gitter/gitre med stort set vandrette luftkanaler med en ubetydelig strømningsmodstand anbringes i dette.

30 Gitrene kan være opbygget af åbne profiler, f.eks. U-profiler, med åbningerne vendende nedefter, således at der inde i disse dannes materialefrie kanaler. Gitrene kan være anbragt i to eller flere niveauer. Mellem disse niveauer kan der være tilvejebragt lodrette rørforbindelser, hvorigennem køleluft kan strømme op fra en kanal i et laverelig-35 gende gitter til en kanal i et højere!iggende gitter. Køleluft, som opsamles i kanaler i udtagskammerets centrale del, strømmer vandret udefter og ind i materialet i udtagskammerets ydre dele. Endvidere kan der være anbragt lodrette rørforbindelser mellem et gitterlag og forbrændingskammeret. Rør fra gitterlaget passerer mellem luftfordelings

DK 166294B

4 kamrene, som danner lejekarrets lejebund. Disse rør ender hensigtsmæssigt i en dyse, der ligner luftfordelingskamrenes dyser, og som er anbragt i samme niveau som disse.

5 Opfindelsen vil herefter blive forklaret nærmere under henvisning til den medfølgende tegning, hvor fig. 1 skematisk viser et kraftanlæg ifølge opfindelsen, som anvendt i et PFBC-anlæg, 10 fig. 2 viser en alternativ udførelsesform af den nederste del af et lejekar, fig. 3 et snit gennem askeudtagskammeret efter linien A-A i fig. 1, og fig. 4 et perspektivisk billede af gitre med luftkanaler.

15 På tegningen betegner 11 et trykkar, 12 et lejekar og 13 en renser af cyklontypen, der er indesluttet i trykkarret 11. Kun én cyklon 13 er vist, men i virkeligheden findes der et renseanlæg med et antal parallelle grupper med seriekoblede cykloner. Lejekarret 12 omfatter en 20 bund 14, som opdeler lejekarret 12 i et øvre forbrændingskammer 15 og > et nedre askekammer 16. Bunden 14 består af et antal parallelle luft fordelingskamre 17 med dyser 18. Gennem disse kamre 17 tilføres forbrændingskammeret 15 forbrændingsluft fra rummet 20 mellem trykkarret 11 og lejekarret 12. Denne luft fluidi serer det parti kel formede mate-25 ri ale, der danner lejet 21, og forbrænder brændslet, der tilføres lejet 21. Mellem luftfordel ingskamrene 17 findes åbninger 22, hvorigennem aske og forbrugt lejemateriale kan passere til kammeret 16. Brændsel og frisk lejemateriale tilføres lejekarret 12 gennem ledninger 23 henholdsvis 24 fra ikke viste forråd. Forbrændingskammeret 15 30 indeholder kølerør 25 til køling af lejet og produktion af damp til en ikke vist dampturbine.

De forbrændingsgasser, der dannes, samles i et fribord 26 oven over lejeoverfladen 27 og ledes gennem ledningen 28 til renseren 13, hvor 35 støv udskilles fra gasserne. Støvet transporteres bort gennem ledningen 30 til en ikke vist opsamlingsbeholder. De rensede gasser ledes gennem ledningen 31 til en turbine 32. Turbinen 32 driver en kompressor 33, som, via ledningen 34, tilfører rummet 20 forbrændingsluft.

DK 166294B

5 I lejekarrets 12 nederste koniske del 35, der danner askekammeret 16, er der tilvejebragt åbninger 36 med reguleringsmekanismer 39 for tilførsel af køleluft fra rummet 20 til kammeret 16 for køling af materiale, der er tilstede i kammeret 16. I udførelsesformen ifølge fig. 1 5 rummer kammeret 16 organer i form af to lag gitre 37 og 38, som er opbygget af U-formede profiler 40 henholdsvis 41, med deres åbninger rettet nedefter, og som danner vandrette kanaler 46 med åben bunddel (se fig. 4). Gitterlagene 37,38 er indbyrdes forbundne af lodrette rør 42, som tillader lodret transport af kølegas mellem lagene. Spidsen af 10 lejekarrets koniske del 35 er forbundet med et udløbsrør 43, der er forsynet med en udtagsmekanisme 44 af slusetypen.

Køleluft, som tilføres det koniske askekammer 16 ved dettes nederste del, møder det nedad strømmende lejemateriale og asken og strømmer 15 gennem bunden 14 op i forbrænding s kammeret 15, hvor den udnyttes til forbrændingen.

På dets vej op gennem materialet vælger køleluften den vej, som udviser den mindste strømningsmodstand. Dette medfører luftstrømkoncentra-20 tion i kammeret 16's midte, hvorved der opstår risiko for en uønsket fluidisering af materialet i kammeret 16's midte. Endvidere bliver materialet nær den koniske del 35's væg ikke tilstrækkeligt kølet. Da en del af køleluften opsamles i gitrene 37 og 38's nedad åbne, U-for-mede profiler 40,41, hvor de kan strømme vandret i sideretningen i de 25 materialefrie kanaler. 46 uden nævneværdig strømningsmodstand, kan der opnås en mere ensartet fordeling af køleluftstrømmen over hele tværsnittet. Luften i de U-formede profiler 40,41's kanaler 46 vil søge ud i materialet i kammeret 16 langs med profilerne, således som pilene 45 angiver. Som vist i fig. 3, danner gitrene 37,38 åbninger 47, hvori-30 gennem aske og lejemateriale kan passere.

I udførelsesformen ifølge fig. 2 er kammeret 16 kun tilvejebragt med ét gitter 37, der er opbygget af profiler 40, Til disse profiler 40 er der forbundet lodrette rør 50, som passerer op mellem luftfordelings-35 kamrene 17, og som udmunder med deres dyser 51 i samme niveau som dyr serne 18. Ved bunden af luftfordelingskamrene 17 er der tilvejebragt udstrømningsåbninger 52 til en mindre del af forbrændingsluften. Luftstrømmen angives med pile 53. Da strømningsmodstanden i rørene 50 er mindre end strømningsmodstanden i materialelaget mellem gitret 37 og 6

DK 166294 B

bunden 14, vil den af profilerne 40 opfangede køleluft for en væsentlig dels vedkommende strømme til forbrændingskammeret 15 gennem rørene 50. Herved bliver det muligt, også i tilfælde af en stor strøm af køleluft, at tilvejebringe en så lav strøm inden i laget mellem gitteret 5 37 og bunden 14, at risikoen for fluidisering i laget og mellem luft fordelingskamrene 17 kan undgås.

Det vil indses, at to eller flere lag af luftfordelingskanaler 46 ikke behøver at være liniestillet i lodret retning, men kan være forsat i 10 forhold til hinanden, eller kan være tilvejebragt med forskellige kanalmønstre. I sådant tilfælde kan de lodrette forbindelsesrør 42 og eventuelle rør 50, der udgår fra luft kanal ernes nedre lag, være anbragt let skråtstillet i den lodrette retning.

15 20 25 30 35

Claims (7)

1. Kraftanlæg med forbrænding af et brændsel i et fluidiseret leje, hvilket kraftanlæg har: 5 et lejekar (12), en bund (14), som deler lejekarret (12) i et øverste forbrændingskammer (15) og et nederste askeudtagskammer (16), åbninger (22) i bunden (14), som tillader aske og forbrugt lejemateriale at passere ned i askeudtagskammeret (16), 10 indføringsmekanismer til indføring af lejemateriale og brændsel ind i lejekarrets (12) forbrændingskammer (15), en kompressor (33) til forsyning af lejekarret (12) med luft til flui-disering og forbrænding, en udbringermekanisme (44) til udbringning af aske og forbrugt lejema-15 teri ale fra askeudtagskammeret (16), og åbninger (36) for til føring af luft til askeudtagskammeret (16) under forbrændingskammerets (15) bund (14) til køling af materialet i askeudtagskammeret (16), kendetegnet ved, at askeudtagskammeret (16) under forbræn-20 dingskammerets (15) bund (14) er forsynet med organer (37,38) til opsamling og fordeling af luft, hvilke organer er placeret ovenover nævnte lufttilførselsåbninger (36), og at organerne (37,38) til opsamling og fordeling af luft omfatter stort set vandrette nedefter åbne kanaler til opsamling af opefter strømmende køleluft og fordeling af 25 den opsamlede luft over arealet af nævnte askeudtagskammer (16).

2. Kraftanlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at luftkanalerne (46)‘ er udformet med fortrinsvis U-formede tværsnit.

3. Kraftanlæg ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at luftfordelingskanalernes (46) profiler (40,41) danner et eller flere lag af luftfordelingskanaler (46), der er anbragt i forskellige niveauer.

4. Kraftanlæg ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at luftfordelingskanalerne (46) i hvert lag danner et vandret gitter (37,38) med åbninger (47) for materialets passage. DK 166294 B 8

5. Kraftanlæg ifølge et hvilket som helst af kravene 3 eller 4, kendetegnet ved, at luftfordelingskanalerne (46) i forskellige niveauer er indbyrdes forbundne ved hjælp af lodrette eller let skråtstillede forbindelsesrør (42). 5

6. Kraftanlæg ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at de lodrette eller let skråtstillede rør 50 er forbundet til profilernes (40,41) kanaler (46), hvilke rør (50) udmunder i forbrændingskammerets (15) bund (14), fortrinsvis ved stort 10 set samme niveau som bundens (14) luftdyser (18).

7. Kraftanlæg ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at luftfordelingskamrenes (17) bund er forsynet med en eller flere luftudstrømningsåbninger eller dyser (52). 15 20 25 30 35