DK170238B1 - Lejebeholder i et kraftanlæg med forbrænding i et fluidiseret leje - Google Patents

Description

DK 170238 B1

Opfindelsen angår en lejebeholder i et kraftanlæg, i hvilket et brændsel forbrændes i et fluidiseret leje af partikulært materiale, hvor lejematerialet sædvanligvis samtidig er en svovlabsorbent. Forbrændingen kan ske ved et tryk nær atmosfæretrykket eller ved 5 et betydeligt forhøjet tryk. I det sidste tilfælde kan trykket gi op til 2 MPa eller mere. De i lejebeholderen dannede forbrændingsgasser udnyttes så i én eller flere turbiner til drift af en kompressor til forsyning af lejebeholderen med forbrændingsluft og en generator, som leverer strøm til et elnet. Et kraftanlæg med forbrænding ved 10 forhøjet tryk benævnes internationalt sædvanligvis ved et PFBC-kraftanlæg, hvor PFBC er begyndelsesbogstaverne i det engelske udtryk Pressurised Fluidised Bed Combustion. I et sådant anlæg er lejebeholderen og sædvanligvis også et rensningsanlæg for forbrændingsgasserne indesluttet i en trykbeholder.

15 I et kraftanlæg af denne art udsættes lejebeholdervæggene for store kræfter. Mellem rummet i trykbeholderen omkring lejebeholderen og rummet indeni lejebeholderen opstår der ved drift en trykdifference dels på grund af modstanden i dyserne for tilførsel af luft til fluidisering af et lejemateriale i beholderens nedre del, dels 20 på grund af modstanden indeni det fluidiserede leje. Denne trykdifference kan gå op til størrelsesordenen 0,1 MPa (0,1 bar). Sidevæggene kan have størrelsen 10 x 20 m, hvorfor de kræfter, som skal virke på lejebeholdervæggene, bliver meget store, noget som indebærer sværtbeherskede konstruktionsproblemer. Desuden har 25 lejet høj vægt, og temperaturen er høj, 750-950°C. Kræfterne, som opstår gennem trykforskellene mellem lejebeholderens inder- og yderside, kan optages af en rammekonstruktion. Isolering af lejebeholderen og køling af rammen med forbrændingsluft gør, at rammens temperatur kan holdes så lav, under ca. 300°C, at dens 30 styrke ikke bringes i fare.

Ifølge opfindelsen udføres lejebeholderen med indvendig isolering. Herigennem og gennem køling af væggene med luft og/eller med -vand i rør kan vægtemperaturen holdes så lav, at enkelt konstruktionsmateriale og lille godstykkelse kan anvendes, trods det 35 at væggene udsættes for anselige kræfter på grund af trykforskellen mellem inder- og ydersiden. Lejematerialet hindres i at komme i direkte kontakt med lejebeholderens gastætte vægge, hvorved risiko for erosion elimineres. Levetiden for den svært udskiftelige lejebeholder øges. For at forhindre lejematerialet i at erodere isolerings- 2 DK 170238 B1 materialet bort, dækkes den indvendige isolering med let udskiftelige dækplader, som er sådan indrettet, at varmebevægelser kan optages ved samlinger mellem forskellige plader. Ved at isoleringen beskyttes, kan uorganisk fibermateriale med gode varmeisolerings-5 egenskaber anvendes. Mellem fastgørelsesorganer, der passerer gennem isoleringslaget, anbringes bjælker med uformet tværsnit med deres flanger ragende indad i lejebeholderrummet. Disse bjælker » danner et gitterværk og kan afgrænse trekantede, kvadratiske, retangulære eller hexagonale felter. Flangeforsynede dækplader 10 anbringes over disse felter med deres flanger anbragt mellem ll-bjælkernes flanger.

Dækpladerne fastholdes med fastgørelseselementer udformet som skiver, som overlapper dækpladernes hjørner og forenes med lejebeholderens væg. Væggen kan ved fastgørelsespunkterne være 15 forsynet med stænger eller bøsninger, som passerer gennem isoleringslaget. Elementerne kan forenes med stængerne med en kile.

Alternativt kan en med fastgørelseselementet forenet stang skydes gennem en bøsning og låses på væggens yderside med en møtrik eller en kile. Et fjedrende element kan være anbragt mellem den nævnte 20 møtrik eller kile og lejebeholdervæggen. Opfindelsen muliggør bevægelser mellem dækpladerne og U-bjælkerne ved temperaturændringer. Endvidere gør det muligt, enkelt og hurtigt, at udskifte slidte dækplader og bjælker og skadet isolering ved eftersyn.

Opfindelsen beskrives nærmere under henvisning til tegningen, 25 hvor fig 1 viser skematisk et PFBC-anlæg, fig. 2 viser et snit ifølge A-A i fig. 1 gennem yderdelen af lejebeholdervæggen og den omgivende støttende rammekonstruktion, fig. 3 viser et billede af lejebeholdervæggen set indefra leje-30 beholderen, fig. 4 viser et tilsvarende billede med væggens dækplader umonterede, fig. 5 viser et snit gennem lejebeholdervæggen ifølge snit B-B i fig. 3 og 35 fig. 6 viser et snit gennem lejebeholdervæggen ifølge snit C-C i * fig. 3.

I figurerne betegner 1 en trykbeholder, 3 en lejebeholder og 5 en gasrenser af cyklontypen placeret indeni trykbeholderen 1. Kun én cyklon 5 er vist, men i realiteten findes der i rensningsanlægget 3 DK 170238 B1 flere parallelle grupper seriekoblede cykloner. De i lejebeholderen producerede forbrændingsgasser føres gennem ledningen 7 til cyklonen 5 og derfra gennem ledningen 9 til en turbine 11. Denne driver en kompressor 13/ som via en ledning 15 forsyner rummet 17 i 5 trykbeholderen 1 med komprimeret forbrændingsluft med tryk, som kan gi op til 2 MPa eller mere. Turbinen 11 driver tillige en generator 19, som afgiver energi til et elnet. Generatoren 19 kan tillige udnyttes som startmotor. Turbine-kompressordelen 11, 13 kan være opbygget på mange forskellige måder ifølge den kendte teknik.

10 I anlægget indgår der et ikke vist brænselindfødningssystem og et askeudledningssystem, eksempelvis af den type som er vist i det svenske patent nr. 8205748-0 med publiceringsnr. 433740, samt anden konventionel hjælpeudrustning.

Lejebeholderen 3 er omgivet af et gitterværk 21 opbygget af 15 henholdsvis vertikale og horisontale bjælker og 23 og 25. Lejebeholderen 3 og gitterværket 21 er begge ophængt i et bjælkesystem med langsgående og tværgående bjælker 27 og 29. Bjælkerne 27 er fastgjort i trykbeholderen 1's væg eller er båret af ikke viste søjler. Gitterværket 21 og lejebeholderen 3 er ophængt i bjælkerne 27, 29 i 20 separate penduler, så bevægelse mellem dem er mulig. I lejebeholderen 3 findes en bund 31 med luftdyser. Gennem disse tilføres lejebeholderrummet 33 luft til fluidisering af et partikulært lejemateriale og forbrænding af et til lejet tilført brændsel. Bunden 31 er så åben, at forbrugt lejemateriale kan falde ned i rummet 35 og 25 udtages gennem udbringningsledningen 37. I rummet 35 findes en rørspiral 39 med åbninger, igennem hvilken køleluft tilføres rummet 35 og for køling af lejemateriale, som skal udtages.

Lejebeholderen har en gastæt pladevæg 41, som det fremgår af figurerne 2, 5 og 6. Pi grund af modstanden i bunden 31's luftdyser 30 og i det fluidiserede leje opstår der en trykdifference mellem rummet 17 omkring lejebeholderen 3 og lejebeholderrummet 33. Trykforskellen kan gå op til 0,1 MPa. Lejebeholdervæggen 41, som kan have en længde på 10 m og en højde på 10 m eller mere, vil blive udsat for meget store kræfter. For optagelse af disse kræfter er selve leje-35 beholderen 3 ifølge opfindelsen omgivet af et fra denne adskilt gitterværk 21. Gitterværket 21 og lejebeholderen 3 er forenede med et antal kraftoptagende stænger 43, som overfører de af trykdifferencen fremkomne kræfter på lejebeholderen 3‘s vægge til gitterværket 21. Trods det, at lejebeholdervæggen 41 køles af omgivende 4 DK 170238 B1 forbrændingsluft og pi sin inderside er forsynet med et isoieringslag 45, bliver den opvarmet anseligt mere end gitterværket 21 og udvides mere end dette. For at bevægelser mellem lejebeholder og gitterværk i såvel vertikal som horisontal retning skal kunne 5 optages, er stængerne 43 bevægeligt fastholdt i gitterværket 21 og i væggen 41 ved deres ender, si vinkelbevægelser i alle retninger er mulige. I udførelsen ifølge figur 2 er gitterværksbjælken 25 forsynet * med en konsol 47 med ører 49, og væggen 41 er forsynet med ører 51, og stængerne 43 er forsynet med gaffellignende endestykker 53.

10 Endestykkerne 53 og henholdsvis ørerne 49 og 51 er forbundet med armkors 55, så et kardanled opnås, som tillader vinkelbevægelser i alle retninger. Mange andre typer af bevægelige forbindelser er tænkelige, eksempelvis kugleled.

Lejebeholdervæggen 41 er på indersiden beklædt med plade, som 15 beskytter isoleringen 45, som si kan bestå af et uorganisk fibermaterialer. Denne pladeoverflade 57 kan være opbygget af et antal pladeelementer, som er bevægelige i forhold til hinanden, så bevægelser med varmeudvidelse tillades uden buler og nævnværdige spændinger i pladeelementerne. Som det fremgår af figurerne, kan 20 pladeoverfladen være opbygget af et antal skiver 61, som er forenede med lejebeholdervæggen 41 med stænger 63. Skiverne 61 er passende placerede i et retangulært eller kvadratisk mønster.

Skiverne 61 er forsynet med fire påsvejsede, U-formede styringer 65 til bjælker 67 med U-formet tværsnit (se figur 4), som forener de to 25 nærliggende skiver 61. Bjælkernes flanger er rettede ind mod leje-beholderrummet. Disse bjælker er ved deres ene ende fæstnede med en skive 61, og de er aksialt frit bevægelige i en nærliggende skives U-formede styring 65, så de frit kan forlænges. Mellem skiverne 61 kan der findes en korsformig holder 69, som holder isoleringen 45 pi 30 plads. Kvadratiske (retangulære) dækplader 71 med flanger 73 er anbragt med flangerne 73 i de render, som dannes af bjælkerne 67, således at hele overfladen bliver pladebelagt. Dækpladerne 71 fast- * holdes, som i udførelsen ifølge figur 6, af fikseringsskiver 75 med en over stangen 63 skudt bøsning 77. I stangen 63 og i bøsningen 35 77 findes der slidser, henholdsvis 79 og 81, for en låsekile 83. * Væggen 41 kan, som vist i figur 6, være opbygget som en kølet panel væg bestående af sammensvejsede plader 41a og kølerør 41b.

Claims (6)

1. Lejebeholder (3) ! et kraftanlæg, i hvilket et brændsel forbrændes i et fluldiseret leje af partikulært materiale, kende- 5 tegnet ved, at lejebeholdervæggen (41) pi sine indre sider er forsynet med et lag af isoleringsmateriale (45), bjælker (67) med U-formede tværsnit, som danner et rudemønster, og som har deres flanger rettede ind mod lejebeholderrummet, plader (71), som dækker de mellem U-bjælkerne (67) dannede felter, elementer (73), som er 10 skudt i mellem U-bjælkernes (67) flanger, fæsteorganer (75), som overlapper hjørner af pladerne (71), og elementer (63, 83) som forbinder fæsteorganerne (75) med lejebeholdervæggen (41) og holder pladerne (71) mod U-bjælkerne.

2. Lejebeholder ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 15 dækpladernes (71) sider danner flanger (73), som rager ind mellem U-bjælkernes (67) flanger.

3. Lejebeholder ifølge krav 1, kendetegnet ved, at U-bjælkerne (67) ved deres ene ende er forenet med en skive med et hul til en fra lejebeholdervæggen udskydende stang (63) eller en 20 bøsning.

4. Lejebeholder ifølge krav 3, kendetegnet ved, at fæsteorganet (75), som overlapper pladernes (71) hjørner og holder pladerne (71) pi plads, er forenet med en til stangen (63) afpasset bøsning (81) og en kile (83), som passerer gennem en slids i 25 bøsningen (81) og stangen (83) og fikserer disse i forhold til hinanden.

5. Lejebeholder ifølge krav 3, kendetegnet ved, at fæsteelementet (75) er forenet med en gennem en bøsning (87) gående stang (86) med et liseorgan, f.eks. en møtrik eller en kile, 30 på lejebeholderens (41) yderside.

6. Lejebeholder ifølge krav 5, kendetegnet ved, at der mellem møtrikken og kilen i lejebeholdervæggen (41) findes et fjedrende element. 35