ES2432387T3

ES2432387T3 - Fuel fluidizing nozzle assembly

Info

Publication number: ES2432387T3
Application number: ES09789917T
Authority: ES
Inventors: Michael C. Tanca; Thomas R. Bober
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2013-12-03
Anticipated expiration: 2029-06-24
Also published as: DK2308193T3; PL2308193T3; EP2308193B1; WO2010011457A2; WO2010011457A3; CA2731770A1; CA2731770C; EP2308193A2

Abstract

Un conjunto de parrilla (10) para un reactor de lecho fluidizado (12), comprendiendo el conjunto de parrilla (10):una pluralidad de conductos de aire paralelos (14) que se extienden lado a lado en un plano sustancialmentehorizontal y que definen entre ellos unos espacios (18) a través de los cuales desciende material grueso desde ellecho fluidizado; una pluralidad de conjuntos de tobera (50) fijados a cada conducto de aire (14) para suministrar aire fluidizantedesde dentro del conducto de aire (14) al lecho fluidizado, incluyendo cada uno de los conjuntos de tobera (50):una tobera (52) formada por un tubo (51) que tiene un extremo de entrada (60) en comunicación de fluido con elconducto de aire (14) y un extremo de salida (62) en comunicación de fluido con el extremo de entrada (60),un orificio (56) dispuesto en el extremo de salida (62), caracterizado por que la tobera (52) está curvada cerca del extremo de salida (62) para dirigir una corriente de airefluidizante que fluye desde el orificio (56) en una dirección primaria hacia el conducto de aire (14) de tal manera queun ángulo θ entre la dirección primaria y el plano sustancialmente horizontal formado por los conductos de aire (14)esté comprendido entre aproximadamente 30 y aproximadamente 90 grados.A grill assembly (10) for a fluidized bed reactor (12), the grill assembly (10) comprising: a plurality of parallel air ducts (14) extending side by side in a substantially horizontal plane and defining between they spaces (18) through which thick material descends from the fluidized bed; a plurality of nozzle assemblies (50) fixed to each air duct (14) to supply fluidizing air from within the air duct (14) to the fluidized bed, including each of the nozzle assemblies (50): a nozzle (52 ) formed by a tube (51) having an inlet end (60) in fluid communication with the air duct (14) and an outlet end (62) in fluid communication with the inlet end (60), a hole (56) disposed at the outlet end (62), characterized in that the nozzle (52) is curved near the outlet end (62) to direct a stream of fluidizing air flowing from the hole (56) in a primary direction towards the air duct (14) such that an angle θ between the primary direction and the substantially horizontal plane formed by the air ducts (14) is between about 30 and about 90 degrees.

Description

Conjunto de tobera fluidizadora de combustible. Fuel fluidizing nozzle assembly.

Antecedentes Background

Esta descripción se refiere a un conjunto de tobera fluidizadora de combustible para un reactor de lecho fluidizado. This description refers to a fuel fluidizing nozzle assembly for a fluidized bed reactor.

El uso de reactores de lecho fluidizado para la incineración de combustibles residuales, tales como basuras municipales y combustibles de alto contenido de álcalis, es generalmente conocido e implica la combustión de estos combustibles con aire mientras se les fluidiza en un lecho fluidizado. La sección superior del reactor está equipada típicamente con una unidad de alimentación de combustible residual, y el combustible residual se quema mientras es fluidizado por aire primario que es insuflado a través de conjuntos de tobera en una sección inferior del cuerpo del reactor. The use of fluidized bed reactors for the incineration of residual fuels, such as municipal wastes and high alkali fuels, is generally known and involves the combustion of these fuels with air while they are fluidized in a fluidized bed. The upper section of the reactor is typically equipped with a residual fuel feed unit, and the residual fuel is burned while being fluidized by primary air that is blown through nozzle assemblies into a lower section of the reactor body.

Los combustibles son generalmente de bajo contenido de calorías y contienen un alto porcentaje de material vagabundo que no se quema. A medida que se alimentan los combustibles al lecho fluidizado, se queman los compuestos orgánicos volátiles y el material grueso, tal como material vagabundo, el material de relleno gastado del lecho y la ceniza permanecen en el lecho fluidizado. Por tanto, un reactor de lecho fluidizado para la incineración de combustibles residuales y combustibles de alto contenido de álcalis está equipado típicamente con unos medios en la sección inferior del cuerpo del reactor que están diseñados para proporcionar aire fluidizante al lecho fluidizado, al tiempo que se permite que el material grueso sea retirado del reactor. Fuels are generally low in calories and contain a high percentage of vagrant material that does not burn. As fuels are fed to the fluidized bed, volatile organic compounds and coarse material are burned, such as tramp material, spent bed filling material and ash remain in the fluidized bed. Therefore, a fluidized bed reactor for the incineration of residual fuels and high alkali fuels is typically equipped with means in the lower section of the reactor body that are designed to provide fluidized air to the fluidized bed, while allows the coarse material to be removed from the reactor.

Un ejemplo de un medio para retirar material grueso se representa en la figura 1, que es una vista en planta desde arriba de un conjunto de parrilla 10 de suelo abierto dispuesto en la porción inferior de un reactor de lecho fluidizado An example of a means for removing coarse material is shown in Figure 1, which is a top plan view of an open floor grill assembly 10 disposed in the lower portion of a fluidized bed reactor

12. El conjunto de parrilla 10 incluye una serie de conductos de aire paralelos y espaciados 14 (conocidos también como tuberías o barras de aire, tubos burbujeadores e hidrotubos) que se extienden lado a lado en un plano sustancialmente horizontal. Unos conjuntos de tobera de aire 16 están fijados a los conductos de aire 14 para suministrar aire fluidizante desde dentro de los conductos de aire 14 al lecho de combustible fluidizado, que está situado por encima del conjunto de parrilla. A medida que se descomponen y se queman los compuestos orgánicos dentro del lecho fluidizado, el material grueso se dirige hacia abajo a través de los espacios 18 presentes entre los conductos de aire 14. El material grueso se descarga después en un equipo externo y una porción del material de relleno del lecho puede ser separada del material grueso y devuelta al lecho fluidizado. Ejemplos de tales conjuntos de parrilla se describen en la patente US No. 5,966,839 y en la patente US No. 5,425,331. 12. The grill assembly 10 includes a series of parallel and spaced air ducts 14 (also known as air pipes or bars, bubble tubes and hydrotubes) that extend side by side in a substantially horizontal plane. Air nozzle assemblies 16 are fixed to the air ducts 14 to supply fluidizing air from within the air ducts 14 to the fluidized fuel bed, which is located above the grill assembly. As the organic compounds decompose and burn within the fluidized bed, the coarse material is directed downwards through the spaces 18 between the air ducts 14. The coarse material is then discharged into an external equipment and a portion of the bed filling material can be separated from the coarse material and returned to the fluidized bed. Examples of such grill assemblies are described in US Patent No. 5,966,839 and in US Patent No. 5,425,331.

La patente US 6,571,746 B1 de Kinni, expedida el 3 de junio de 2003, muestra una caldera de lecho fluidizado general que usa partes similares. US Patent 6,571,746 B1 of Kinni, issued on June 3, 2003, shows a general fluidized bed boiler using similar parts.

La figura 2 ilustra una vista en alzado y en corte transversal de una porción de un conducto de aire 14 que incluye conjuntos de tobera 16. Cada conjunto de tobera 16 está formado por un tubo hueco 30 que tiene una tapa extrema 33 soldada sobre el mismo y una pluralidad de agujeros de tobera 34 dispuestos en él cerca de la tapa extrema 33. Los conjuntos de tobera 16 están fijados a través de una pared superior 32 del conducto de aire 14, y aire proveniente del conducto de aire 14 atraviesa el tubo hueco 30 y sale de los agujeros de tobera 34 entrando en el lecho de combustible fluidizado. El conducto de aire 14 puede incluir unas tuberías 36 por las cuales circule un medio refrigerante, tal como agua. Figure 2 illustrates an elevation and cross-sectional view of a portion of an air duct 14 that includes nozzle assemblies 16. Each nozzle assembly 16 is formed by a hollow tube 30 having an end cap 33 welded thereon. and a plurality of nozzle holes 34 disposed therein near the end cap 33. The nozzle assemblies 16 are fixed through an upper wall 32 of the air duct 14, and air from the air duct 14 passes through the hollow tube 30 and out of the nozzle holes 34 entering the fluidized fuel bed. The air duct 14 may include pipes 36 through which a cooling medium, such as water, circulates.

Aunque está disposición trabaja bien cuando los conjuntos de tobera 16 son de instalación reciente, se tiene que con el tiempo los agujeros de tobera 34, que tienen típicamente un diámetro de un cuarto de pulgada o menos, llegarán a obturarse debido a la presencia de materiales alcalinos. Más específicamente, el material alcalino entra en el conjunto de tobera debido a la recirculación del gas hacia el reactor y al reflujo de sólidos desde el lecho. Estos álcalis provocan una acumulación pegajosa sobre los conjuntos de tobera, particularmente en los agujeros de tobera y en los codos del tubo, lo que da como resultado una obturación de los conjuntos de tobera. La rápida obturación da como resultado que se disponga de mucho menos tiempo de funcionamiento que el deseado entre las paradas del reactor para su mantenimiento. Además, la reparación de los conjuntos de tobera requiere típicamente que se corte la porción superior del conjunto de tobera y que se suelde en su lugar una nueva porción superior, lo que es un proceso consumidor de tiempo que puede sobrepasar la duración de las paradas del reactor. Although this arrangement works well when the nozzle assemblies 16 are of recent installation, the nozzle holes 34, which typically have a diameter of a quarter of an inch or less, will eventually become clogged due to the presence of materials alkaline More specifically, the alkaline material enters the nozzle assembly due to the recirculation of the gas into the reactor and the reflux of solids from the bed. These alkalis cause a sticky accumulation on the nozzle assemblies, particularly in the nozzle holes and the elbows of the tube, which results in a sealing of the nozzle assemblies. The rapid shut-off results in much less operating time than is desired between the reactor stops for maintenance. In addition, repair of the nozzle assemblies typically requires that the upper portion of the nozzle assembly be cut and that a new upper portion be welded in place, which is a time-consuming process that can exceed the duration of the stops of the nozzle. reactor.

La patente US 5,105,559 A de Toth, expedida el 21 de abril de 1992, muestra y describe una disposición de lecho fluidizado con toberas que insuflan aire en una dirección horizontal. Toth US Patent 5,105,559 A, issued on April 21, 1992, shows and describes a fluidized bed arrangement with nozzles that blow air in a horizontal direction.

El documento EP 0 028 458 A2 de World Energy Resources Consultancy Services (PTY) Limited, publicada el 13 de mayo de 1991, describe un sistema de caldera de lecho fluidizado que tiene quemadores que están construidos a base de varias piezas. EP 0 028 458 A2 from World Energy Resources Consultancy Services (PTY) Limited, published on May 13, 1991, describes a fluidized bed boiler system that has burners that are constructed of several pieces.

Por tanto, hay necesidad de un conjunto de tobera para uso en un conjunto de parrilla de un reactor de lecho fluidizado que reduzca la probabilidad de obturación y, por tanto, reduzca la frecuencia de las paradas del reactor. Therefore, there is a need for a nozzle assembly for use in a grid assembly of a fluidized bed reactor that reduces the likelihood of clogging and, therefore, reduces the frequency of reactor shutdowns.

Además, hay necesidad de un conjunto de tobera fácilmente reemplazable para ayudar a reducir la duración de tales paradas. In addition, there is a need for an easily replaceable nozzle assembly to help reduce the duration of such stops.

Sumario Summary

Según los aspectos ilustrados en esta memoria, se proporciona un conjunto de parrilla para un reactor de lecho fluidizado. El conjunto de parrilla incluye una pluralidad de conductos de aire paralelos que se extienden lado a lado en un plano sustancialmente horizontal y que definen entre ellos unos espacios por los cuales desciende material grueso desde el lecho fluidizado. Una pluralidad de conjuntos de tobera está fijada a cada conducto de aire para suministrar aire fluidizante desde dentro del conducto de aire al lecho fluidizado. Cada uno de los conjuntos de tobera incluye una tobera formada por un tubo que tiene un extremo de entrada en comunicación de fluido con el conducto de aire, y un extremo de salida en comunicación de fluido con el extremo de entrada. Un orificio está dispuesto en el extremo de salida de la tobera, y la tobera está curvada cerca del extremo de salida para producir una dirección primaria de una corriente de aire fluidizante que fluye desde el orificio hacia el conducto de salida de tal manera que un ángulo ! entre la dirección primaria y el plano sustancialmente horizontal formado por los conductos de aire esté comprendido entre aproximadamente 30 y aproximadamente 90 grados. El conjunto de tobera puede incluir, además, una tubería conectora dispuesta entre el conducto de aire y la tobera, y un manguito dispuesto alrededor de la tobera y la tubería conectora para asegurar la tobera a la tubería conectora. La tobera puede estar soldada y/o atornillada al manguito. According to the aspects illustrated herein, a grill assembly is provided for a fluidized bed reactor. The grill assembly includes a plurality of parallel air ducts extending side by side in a substantially horizontal plane and defining between them spaces through which thick material descends from the fluidized bed. A plurality of nozzle assemblies is fixed to each air duct to supply fluidizing air from within the air duct to the fluidized bed. Each of the nozzle assemblies includes a nozzle formed by a tube having an inlet end in fluid communication with the air duct, and an outlet end in fluid communication with the inlet end. A hole is disposed at the outlet end of the nozzle, and the nozzle is curved near the outlet end to produce a primary direction of a stream of fluidizing air flowing from the hole to the outlet duct such that an angle ! between the primary direction and the substantially horizontal plane formed by the air ducts is between about 30 and about 90 degrees. The nozzle assembly may further include a connecting pipe arranged between the air duct and the nozzle, and a sleeve disposed around the nozzle and the connecting pipe to secure the nozzle to the connecting pipe. The nozzle may be welded and / or screwed to the sleeve.

En un aspecto, un diámetro interior de un extremo de entrada del orificio está achaflanado para impedir una acumulación de material alcalino en el extremo de entrada. En otro aspecto, un diámetro interior de la tubería conectora es igual a un diámetro interior de la tobera para impedir la acumulación de material en una interfaz entre la tubería conectora y la tobera. In one aspect, an inside diameter of an inlet end of the hole is chamfered to prevent an accumulation of alkaline material at the inlet end. In another aspect, an inner diameter of the connecting pipe is equal to an inner diameter of the nozzle to prevent the accumulation of material at an interface between the connecting pipe and the nozzle.

Cada conducto de aire puede incluir también una pluralidad de conjuntos de tobera con tapa fijados al mismo para suministrar aire fluidizante desde dentro de los conductos de aire al lecho fluidizado. Cada uno de los conjuntos de tobera con tapa incluye un tubo que tiene un extremo de entrada en comunicación de fluido con el conducto de aire y un extremo de salida en comunicación de fluido con el extremo de entrada. Una tapa está dispuesta en el extremo de salida, y una pluralidad de agujeros de tobera están dispuestos radialmente a través del tubo en el extremo de salida, a través de los cuales pasa el aire fluidizante. Each air duct can also include a plurality of nozzle assemblies with a cap attached thereto to supply fluidizing air from within the air ducts to the fluidized bed. Each of the capped nozzle assemblies includes a tube that has an inlet end in fluid communication with the air duct and an outlet end in fluid communication with the inlet end. A cap is arranged at the outlet end, and a plurality of nozzle holes are arranged radially through the tube at the outlet end, through which the fluidizing air passes.

En diversos aspectos, la pluralidad de conjuntos de tobera están organizados en grupos de a tres a lo largo de la longitud del conducto de aire, incluyendo cada grupo de a tres un primer conjunto de tobera dispuesto sustancialmente en la línea central del conducto de aire y unos conductos de tobera segundo y tercero que flanquean el primer conjunto de tobera. Las direcciones primarias de las corrientes de aire fluidizante que fluye desde los orificios de los conjuntos de tobera primero, segundo y tercero pueden ser sustancialmente paralelas. Como alternativa, las direcciones primarias de las corrientes de aire fluidizante que fluye desde los orificios de los conjuntos de tobera segundo y tercero están orientadas en ángulo alejándose de la corriente de aire fluidizante que fluye desde el orificio del primer conjunto de tobera. In various aspects, the plurality of nozzle assemblies are organized in groups of three along the length of the air duct, each group of three including a first nozzle assembly disposed substantially in the center line of the air duct and second and third nozzle ducts flanking the first nozzle assembly. The primary directions of the streams of fluidizing air flowing from the holes of the first, second and third nozzle assemblies can be substantially parallel. Alternatively, the primary directions of the fluidizing air streams flowing from the holes of the second and third nozzle assemblies are angled away from the stream of fluidizing air flowing from the orifice of the first nozzle assembly.

Las características anteriormente descritas y otras se ejemplifican por las figuras y la descripción detallada siguientes. The characteristics described above and others are exemplified by the following figures and detailed description.

Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings

Haciendo ahora referencia a las figuras, que son ejemplos de realización y en los que los elementos iguales están numerados de la misma manera: Referring now to the figures, which are examples of embodiment and in which the same elements are numbered in the same way:

La figura 1 es una vista en planta desde arriba de un conjunto de parrilla de la técnica anterior dispuesto en un reactor de lecho fluidizado; Figure 1 is a top plan view of a prior art grill assembly arranged in a fluidized bed reactor;

La figura 2 es una vista en alzado y en corte transversal de una porción de un conducto de aire de la figura 1 que incluye conjuntos de tobera de la técnica anterior; Figure 2 is an elevational and cross-sectional view of a portion of an air duct of Figure 1 that includes nozzle assemblies of the prior art;

La figura 3 es una vista en alzado y en corte transversal de un conjunto de tobera de acuerdo con una realización de la presente invención; Figure 3 is an elevation and cross-sectional view of a nozzle assembly in accordance with an embodiment of the present invention;

La figura 4 es un vista en alzado y en corte transversal de un conducto de aire de un conjunto de parrilla que incluye un grupo de conjuntos de tobera de la figura 3 en una primera disposición, tomada a lo largo del corte 4-4 de la figura 5; Figure 4 is an elevation and cross-sectional view of an air duct of a grill assembly that includes a group of nozzle assemblies of Figure 3 in a first arrangement, taken along section 4-4 of the figure 5;

La figura 5 es una vista en planta desde arriba del grupo de conjuntos de tobera de la figura 4; Figure 5 is a top plan view of the group of nozzle assemblies of Figure 4;

La figuras 6 es una vista en alzado y en corte transversal de un conducto de aire de un conjunto de parrilla que incluye un grupo de conjuntos de tobera de la figura 3 en una segunda disposición, tomada a lo largo del corte 6-6 Figure 6 is an elevation and cross-sectional view of an air duct of a grill assembly that includes a group of nozzle assemblies of Figure 3 in a second arrangement, taken along section 6-6

de la figura 7; of figure 7;

La figura 7 es una vista en planta desde arriba del grupo de conjuntos de tobera de la figura 6; Figure 7 is a top plan view of the group of nozzle assemblies of Figure 6;

La figura 8 es una vista en alzado y en corte transversal de un conducto de aire de un conjunto de parrilla que incluye un grupo de conjuntos de tobera de la figura 3 en una tercera disposición; y Figure 8 is an elevational and cross-sectional view of an air duct of a grill assembly including a group of nozzle assemblies of Figure 3 in a third arrangement; Y

La figura 9 es una vista en alzado y en corte transversal de un conducto de aire de un conjunto de parrilla que incluye conjuntos de tobera de la figura 3 y la figura 2. Figure 9 is an elevation and cross-sectional view of an air duct of a grill assembly including nozzle assemblies of Figure 3 and Figure 2.

Descripción detallada Detailed description

La figura 3 es una vista en alzado y en corte transversal de un conjunto de tobera 50 de acuerdo con una realización de la presente invención. El conjunto de tobera 50 incluye una tobera 52, una prolongación de tubería 54, un orificio 56 y un manguito conector 58. El conjunto de tobera 50 está fijado a la parte superior de un conducto de aire 14 para suministrar aire fluidizante desde dentro del conducto de aire 14 a un lecho de combustible fluidizado. Como se discutirá más adelante con mayor detalle, el conjunto de tobera 50 puede utilizarse en lugar del conjunto de tobera 16 de la técnica anterior mostrado en la figura 2 o como adición al mismo. Figure 3 is an elevation and cross-sectional view of a nozzle assembly 50 in accordance with an embodiment of the present invention. The nozzle assembly 50 includes a nozzle 52, a pipe extension 54, a hole 56 and a connecting sleeve 58. The nozzle assembly 50 is fixed to the top of an air duct 14 to supply fluidizing air from within the duct of air 14 to a bed of fluidized fuel. As will be discussed in more detail below, the nozzle assembly 50 may be used in place of the nozzle assembly 16 of the prior art shown in Figure 2 or as an addition thereto.

La tobera 52 está formada por un tubo que tiene un extremo de entrada 60 y un extremo de salida 62, y está curvada cerca del extremo de salida 62 para obtener una forma de J. La tobera 52 dirige una corriente de aire fluidizante, que tiene una dirección primaria de flujo a lo largo de un eje longitudinal 64 de la tobera 52, hacia el conducto de aire 14 bajo un ángulo !, que es el ángulo entre el eje longitudinal 64 de la tobera 52 y el plano sustancialmente horizontal formado por las paredes superiores 32 de los conductos de aire 14. Se ha determinado que, para uso con conjuntos de parrilla de suelo abierto, tales como los representados en la figura 1, el ángulo ! está comprendido preferiblemente entre alrededor de 30 y alrededor de 90 grados y más preferiblemente entre alrededor de 30 y alrededor de 50 grados. Dentro de este rango, se ha encontrado que la corriente de aire fluidizante fluidiza suficientemente el lecho, al tiempo que se evita un movimiento excesivo del lecho y los materiales gruesos en una dirección horizontal. Esto es importante para un conjunto de parrilla de suelo abierto, en donde el material grueso se mueve hacia abajo a través del suelo y un mezclado adicional del material grueso con el lecho es poco deseable. The nozzle 52 is formed by a tube that has an inlet end 60 and an outlet end 62, and is curved near the outlet end 62 to obtain a J shape. The nozzle 52 directs a fluidizing air stream, which has a primary direction of flow along a longitudinal axis 64 of the nozzle 52, towards the air duct 14 under an angle!, which is the angle between the longitudinal axis 64 of the nozzle 52 and the substantially horizontal plane formed by the upper walls 32 of the air ducts 14. It has been determined that, for use with open floor grill assemblies, such as those shown in Figure 1, the angle! it is preferably between about 30 and about 90 degrees and more preferably between about 30 and about 50 degrees. Within this range, it has been found that the stream of fluidizing air sufficiently fluidizes the bed, while avoiding excessive movement of the bed and thick materials in a horizontal direction. This is important for an open floor grill assembly, where the coarse material moves down through the floor and additional mixing of the coarse material with the bed is undesirable.

Para conseguir el ángulo ! deseado, la tobera 52 está curvada con un ángulo comprendido entre aproximadamente 120 grados y aproximadamente 180 grados y más preferiblemente entre alrededor de 120 grados y alrededor de 140 grados. La tobera 52 puede estar hecha de metal u otro material rígido que sea adecuado para las condiciones de alta temperatura dentro de un reactor de lecho fluidizado. To get the angle! desired, the nozzle 52 is curved at an angle between about 120 degrees and about 180 degrees and more preferably between about 120 degrees and about 140 degrees. The nozzle 52 may be made of metal or other rigid material that is suitable for high temperature conditions within a fluidized bed reactor.

El orificio 56 está dispuesto en un extremo de salida 62 de la tobera 52. En el ejemplo mostrado el orificio 56 está soldado dentro del diámetro interior del extremo de salida 62; sin embargo, se contempla que el orificio pueda disponerse alrededor del diámetro exterior de la tobera 52 o formarse con la propia tobera 52. El orificio 56 tiene preferiblemente una sola abertura 66 que es preferiblemente de un diámetro mayor o igual que 3/8 de pulgada. Ventajosamente, debido a que el conjunto de tobera 50 utiliza una sola abertura relativamente más grande 66 por la que fluye aire, el conjunto de tobera 50 se obtura con menos frecuencia que las toberas de la técnica anterior. Un extremo de entrada 68 del orificio 56 está achaflanado (biselado) con respecto a dicho orificio para impedir la acumulación de material alcalino y hacer que el flujo de aire hacia dentro del orificio sea más aerodinámico. The hole 56 is disposed at an outlet end 62 of the nozzle 52. In the example shown the hole 56 is welded into the inside diameter of the outlet end 62; however, it is contemplated that the hole may be arranged around the outer diameter of the nozzle 52 or be formed with the nozzle itself 52. The hole 56 preferably has a single opening 66 that is preferably of a diameter greater than or equal to 3/8 of an inch. . Advantageously, because the nozzle assembly 50 uses a single relatively larger opening 66 through which air flows, the nozzle assembly 50 seals less frequently than the prior art nozzles. An inlet end 68 of the hole 56 is chamfered (chamfered) with respect to said hole to prevent the accumulation of alkaline material and make the air flow into the hole more aerodynamic.

La prolongación de tubería 54 incluye un extremo de entrada 70, que está fijado a la parte superior 32 del conducto de aire 14 por soldadura o similar, y un extremo de salida 72 que limita con el extremo de entrada 60 de la tobera 52. La prolongación de tubería 54 y la tobera 52 tienen el mismo diámetro interior para proporcionar una interfaz lisa entre los dos componentes e impedir así toda acumulación de material alcalino en la interfaz. Aunque la extensión de tubería 54 se muestra como sustancialmente recta, se contempla que la extensión de tubería 54 pueda incluir uno o más codos, según sea necesario para una aplicación particular. Sin embargo, se hace notar que se cree que la minimización del número de codos en la prolongación de tubería 54 ayuda a reducir la acumulación de materiales alcalinos dentro del conjunto de tobera 50. The pipe extension 54 includes an inlet end 70, which is fixed to the upper part 32 of the air duct 14 by welding or the like, and an outlet end 72 that borders the inlet end 60 of the nozzle 52. The pipe extension 54 and the nozzle 52 have the same inner diameter to provide a smooth interface between the two components and thus prevent any accumulation of alkaline material in the interface. Although the pipe extension 54 is shown to be substantially straight, it is contemplated that the pipe extension 54 may include one or more elbows, as necessary for a particular application. However, it is noted that minimization of the number of elbows in the pipe extension 54 is believed to help reduce the accumulation of alkaline materials within the nozzle assembly 50.

El manguito 58 está dispuesto alrededor del extremo de entrada 60 de la tobera 52 y del extremo de salida 72 de la prolongación de tubería 54 para facilitar la conexión de la tobera 52 y la prolongación de tubería 54. El manguito 58 y el extremo de entrada 60 de la tobera 52 pueden asegurase uno a otro utilizando una interfaz roscada 74. El manguito 58 está asegurado también a la tobera 52 y a la prolongación de tubería 54 por unas soldaduras 76. Preferiblemente, se utilizan soldaduras de puntos entre el manguito 58 y la tobera 52 de modo que la tobera 52 pueda ser rápidamente retirada y reemplazada durante una parada del reactor. Para retirar o reemplazar la tobera 52 se cortan las soldaduras de puntos 76 del manguito 58 y luego se puede girar o torsionar la tobera 52 hacia fuera del manguito 58. Ventajosamente, debido a que la tobera 52 puede ser rápidamente retirada y reemplazada, se puede reducir el tiempo de parada para mantenimiento del reactor en comparación con el requerido para toberas de la técnica anterior, que requieren que se corte y libere la tobera. The sleeve 58 is disposed around the inlet end 60 of the nozzle 52 and the outlet end 72 of the pipe extension 54 to facilitate the connection of the nozzle 52 and the pipe extension 54. The sleeve 58 and the inlet end 60 of the nozzle 52 can be secured to each other using a threaded interface 74. The sleeve 58 is also secured to the nozzle 52 and the pipe extension 54 by welds 76. Preferably, spot welds are used between the sleeve 58 and the nozzle 52 so that the nozzle 52 can be quickly removed and replaced during a reactor shutdown. To remove or replace the nozzle 52, the spot welds 76 of the sleeve 58 are cut and then the nozzle 52 can be rotated or twisted out of the sleeve 58. Advantageously, because the nozzle 52 can be quickly removed and replaced, it is possible to reduce the downtime for reactor maintenance compared to that required for prior art nozzles, which require that the nozzle be cut and released.

Al diseñar un conjunto de parrilla de suelo abierto se tienden conjuntos de tobera 50 según un patrón para fluidizar el When designing an open floor grill assembly nozzle assemblies 50 are laid out according to a pattern to fluidize the

lecho y asegurar que estos no tengan apuntada la salida del flujo de aire desde un conjunto de tobera 50 directamente a otro conjunto de tobera 50. Por ejemplo, la figura 4 es una vista en alzado y en corte transversal de un conducto de aire 14 de un conjunto de parrilla 10 que incluye un grupo de conjuntos de tobera 50 (indicados como 50, 50' y 50'' en una primera disposición) y la figura 5 es una vista en planta desde arriba del grupo de conjuntos de tobera 50 de la figura 4. Cada conducto de aire 14 incluye una pluralidad de conjuntos de tobera 50 dispuestos en grupos de a tres a lo largo de la longitud del conducto de aire 14. Cada grupo de a tres incluye un primer conjunto de tobera 50 dispuesto sustancialmente en la línea central del conducto de aire 14 y unas toberas segunda y tercera 50' y 50'' que flanquean la primera tobera 50. Aunque los tres conjuntos de tobera 50, 50' y 50'' se muestran como alineados lado a lado, se contempla que uno o más de los conjuntos de tobera en el grupo puedan estar decalados respecto de los demás conjuntos de tobera en el grupo. Por ejemplo, el conjunto de tobera central 50 puede estar decalado con respecto a los conjuntos de tobera flanqueantes 50' y 50''. bed and ensure that these do not have the air flow outlet pointed from a nozzle assembly 50 directly to another nozzle assembly 50. For example, Figure 4 is an elevation and cross-sectional view of an air duct 14 of a grill assembly 10 that includes a group of nozzle assemblies 50 (indicated as 50, 50 'and 50' 'in a first arrangement) and Figure 5 is a top plan view of the nozzle assembly group 50 of the Figure 4. Each air duct 14 includes a plurality of nozzle assemblies 50 arranged in groups of three along the length of the air duct 14. Each group of three includes a first nozzle assembly 50 disposed substantially in the center line of the air duct 14 and second and third nozzles 50 'and 50' 'flanking the first nozzle 50. Although the three nozzle assemblies 50, 50' and 50 '' are shown as aligned side by side, it is contemplated that one or more of the nozzle assemblies in the group may be decayed with respect to the other nozzle assemblies in the group. For example, the central nozzle assembly 50 may be offset with respect to flanking nozzle assemblies 50 'and 50' '.

Como se muestra en las figuras 4 y 5, los ejes longitudinales 64, 64' y 64'' de las toberas 52, 52' y 52'' pueden ser paralelos uno a otro. Como resultado, las direcciones primarias de las corrientes de aire fluidizante que fluye desde los orificios 56, 56' y 56'' son sustancialmente paralelas. Como alternativa, los ejes longitudinales 64, 64' y 64'' de las toberas 52, 52' y 52'' pueden estar dispuestos en ángulo uno con otro, como se muestra en las figuras 6 y 7. En el ejemplo mostrado la tobera central 52 está alineada con la línea central del conducto de aire 14, mientras que las toberas exteriores 52' y 52'' está dirigidas hacia los lados del conducto de aire 14. Como resultado, las direcciones primarias de las corrientes de aire fluidizante que fluye desde los orificios 56' y 56'' de los conjuntos de tobera exteriores 50' y 50'' están dirigidas en ángulo alejándose de la corriente de aire fluidizante que fluye desde el orificio 56 del conjunto de tobera central 50. Con esta disposición, las corrientes de aire proporcionadas por los conjuntos de tobera exteriores 50' y 50'' ayudan a dirigir el material grueso hacia abajo hasta los espacios 18 comprendidos entre los conductos de aire 14. Ventajosamente, la dirección de la corriente de aire proveniente de un conjunto de tobera 50 puede cambiarse simplemente por rotación de la tobera 52 dentro del manguito 58. As shown in Figures 4 and 5, the longitudinal axes 64, 64 'and 64' 'of the nozzles 52, 52' and 52 '' can be parallel to each other. As a result, the primary directions of the streams of fluidizing air flowing from the holes 56, 56 'and 56' 'are substantially parallel. Alternatively, the longitudinal axes 64, 64 'and 64' 'of the nozzles 52, 52' and 52 '' can be arranged at an angle to each other, as shown in Figures 6 and 7. In the example shown the nozzle center 52 is aligned with the center line of the air duct 14, while the outer nozzles 52 'and 52' 'are directed towards the sides of the air duct 14. As a result, the primary directions of the flowing fluidizing air streams from the holes 56 'and 56' 'of the outer nozzle assemblies 50' and 50 '' are angled away from the stream of fluidizing air flowing from the hole 56 of the central nozzle assembly 50. With this arrangement, the air streams provided by the outer nozzle assemblies 50 'and 50' 'help direct the coarse material down to the spaces 18 between the air ducts 14. Advantageously, the direction of the air stream from a joint nozzle 50 can simply be changed by rotation of the nozzle 52 inside the sleeve 58.

Como se muestra en la figura 8, una o más de las prolongaciones de tubería 50 pueden estar anguladas para ajustar la posición de la corriente de aire proporcionada por las toberas 52. En el ejemplo mostrado las prolongaciones de tubería 54' y 54'' de los conjuntos de tobera exterior 50' y 50'' están anguladas hacia fuera del conjunto de tobera central 50. Además, como se muestra en la figura 9, se pueden utilizar uno o más conjuntos de tobera 50 en unión de un conjunto de tobera 16 de la técnica anterior. Como se ha hecho notar anteriormente, tales conjuntos de tobera 16 de la técnica anterior están típicamente formados por un tubo hueco 30 que tiene una tapa extrema 33 soldada sobre el mismo y una pluralidad de agujeros de tobera 34 dispuestos en él cerca de la tapa extrema 33. As shown in Figure 8, one or more of the pipe extensions 50 may be angled to adjust the position of the air flow provided by the nozzles 52. In the example shown the pipe extensions 54 'and 54' 'of the outer nozzle assemblies 50 'and 50' 'are angled outward from the central nozzle assembly 50. In addition, as shown in Figure 9, one or more nozzle assemblies 50 may be used in conjunction with a nozzle assembly 16 of the prior art. As noted above, such nozzle assemblies 16 of the prior art are typically formed by a hollow tube 30 having an end cap 33 welded thereon and a plurality of nozzle holes 34 disposed therein near the end cap 33.

Claims

1. A grill assembly (10) for a fluidized bed reactor (12), comprising the grill assembly (10):

a plurality of parallel air ducts (14) extending side by side in a substantially horizontal plane and defining between them spaces (18) through which thick material descends from the fluidized bed;

a plurality of nozzle assemblies (50) fixed to each air duct (14) to supply fluidizing air from within the air duct (14) to the fluidized bed, each of the nozzle assemblies (50) including:

a nozzle (52) formed by a tube (51) having an inlet end (60) in fluid communication with the air duct (14) and an outlet end (62) in fluid communication with the inlet end (60),

a hole (56) disposed at the outlet end (62),

characterized in that the nozzle (52) is curved near the outlet end (62) to direct a stream of fluidizing air flowing from the hole (56) in a primary direction towards the air duct (14) such that a angle! between the primary direction and the substantially horizontal plane formed by the air ducts (14) is between about 30 and about 90 degrees.

2.2.: El conjunto de parrilla (10) de la reivindicación 1, en el que el ángulo ! está comprendido entre aproximadamente 30 y aproximadamente 50 grados. The grill assembly (10) of claim 1, wherein the angle! It is between approximately 30 and approximately 50 degrees.

3.3.: El conjunto de parrilla (10) de la reivindicación 1, en el que la tobera (52) está curvada formando un ángulo comprendido entre aproximadamente 120 grados y aproximadamente 180 grados. The grill assembly (10) of claim 1, wherein the nozzle (52) is curved at an angle between about 120 degrees and about 180 degrees.

4.Four.: El conjunto de parrilla (10) de la reivindicación 1, en el que un diámetro interior de un extremo de entrada (68) del orificio (56) está achaflanado para impedir una acumulación de material alcalino en el extremo de entrada (68). The grill assembly (10) of claim 1, wherein an inner diameter of an inlet end (68) of the hole (56) is chamfered to prevent an accumulation of alkaline material at the inlet end (68).

5.5.: El conjunto de parrilla (10) de la reivindicación 1, en el que el conjunto de tobera (50) incluye, además, una tubería conectora (54) dispuesta entre el conducto de aire (14) y la tobera (52). The grill assembly (10) of claim 1, wherein the nozzle assembly (50) further includes a connecting pipe (54) disposed between the air duct (14) and the nozzle (52).

6. 6.: El conjunto de parrilla (10) de la reivindicación 5, en el que un diámetro interior de la tubería conectora (54) es igual a un diámetro interior de la tobera (52) para impedir una acumulación de material en una interfaz entre la tubería conectora (54) y la tobera (52). The grill assembly (10) of claim 5, wherein an inner diameter of the connecting pipe (54) is equal to an inner diameter of the nozzle (52) to prevent an accumulation of material at an interface between the connecting pipe (54) and the nozzle (52).

7.7.: El conjunto de parrilla (10) de la reivindicación 5, que comprende además: The grill assembly (10) of claim 5, further comprising:

a sleeve (58) arranged around the nozzle (52) and the connecting pipe (54) to secure the nozzle (52) to the connecting pipe (54).

8.8.: El conjunto de parrilla (10) de la reivindicación 7, en el que la tobera (52) está atornillada al manguito (58). The grill assembly (10) of claim 7, wherein the nozzle (52) is screwed to the sleeve (58).

9. 9.: El conjunto de parrilla (10) de la reivindicación 7, en el que la tobera está soldada al manguito (58). The grill assembly (10) of claim 7, wherein the nozzle is welded to the sleeve (58).

10.10.: El conjunto de parrilla (10) de la reivindicación 1, que comprende además: The grill assembly (10) of claim 1, further comprising:

a plurality of nozzle assemblies (16) with cover fixed to each air duct (14) to supply fluidizing air from within the air ducts (14) to the fluidized bed, each of the nozzle assemblies (16) comprising top:

a tube (30) having an inlet end in fluid communication with the air duct (14) and an outlet end in fluid communication with the inlet end,

a cover (33) disposed at the outlet end; Y

a plurality of nozzle holes (34) arranged radially through the tube at the outlet end and through which the fluidizing air passes.

11.eleven.: El conjunto de parrilla (10) de la reivindicación 10, en el que cada conjunto de tobera (16) con tapa está dispuesto entre dos conjuntos de tobera (50). The grill assembly (10) of claim 10, wherein each nozzle assembly (16) with cover is disposed between two nozzle assemblies (50).

12.12.: El conjunto de parrilla (10) de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de conjuntos de tobera están dispuestos en grupos de a tres a lo largo de la longitud del conducto de aire (14), incluyendo cada grupo de a tres un primer conjunto de tobera (50) dispuesto sustancialmente en la línea central del conducto de aire (14) y unos conjuntos de tobera segundo (50') y tercero (50'') que flanquean el primer conjunto de tobera (50). The grill assembly (10) of claim 1, wherein the plurality of nozzle assemblies are arranged in groups of three along the length of the air duct (14), each group of three including a first nozzle assembly (50) disposed substantially in the center line of the air duct (14) and second (50 ') and third (50' ') nozzle assemblies flanking the first nozzle assembly (50).

13.13.: El conjunto de parrilla (10) de la reivindicación 12, en el que las direcciones primarias (64, 64', 64'') de las corrientes de aire fluidizante que fluye desde los orificios (56, 56', 56'') de los conjuntos de tobera primero (50), segundo (50') y tercero (50'') son sustancialmente paralelas. The grill assembly (10) of claim 12, wherein the primary directions (64, 64 ', 64' ') of the streams of fluidizing air flowing from the holes (56, 56', 56 '') of the first (50), second (50 ') and third (50' ') nozzle assemblies are substantially parallel.

14.14.: El conjunto de parrilla (10) de la reivindicación 12, en el que las direcciones primarias (64, 64', 64'') de las corrientes de aire fluidizante que fluye desde los orificios (56', 56'') de los conjuntos de tobera segundo (50') y tercero (50'') están orientadas en ángulo alejándose de la corriente de aire fluidizante que fluye desde el orificio (56) del primer conjunto de tobera (50). The grill assembly (10) of claim 12, wherein the primary directions (64, 64 ', 64' ') of the streams of fluidizing air flowing from the holes (56', 56 '') of the assemblies of the second (50 ') and third (50' ') nozzle are angled away from the flow of fluidizing air flowing from the hole (56) of the first nozzle assembly (50).