FI100427B - Leijukerrospolttokammio, jossa on laitteet polttoaineen ja kaasujen ja kaantumisen parantamiseksi - Google Patents

Description

100427

Leijukerrospolttokammio, jossa on laitteet polttoaineen ja kaasujen jakaantumisen parantamiseksi - Flytbäddsbrännkammare med anordningar för förbättring av fördelning av bränsle och gaser 5

Keksintö liittyy jakelulaitteistoon, jolla saadaan polttoaine jakaantumaan paremmin ja näin ollen palaminen jakaantumaan tasaisemmin leijukerroksessa voimalassa. Tarkoituksena on päästä parempaan tehokkuuteen ja vähäisempiin päästöihin tehokkaamman 10 palamisen myötä. Keksintö on tarkoitettu lähinnä käytettäväksi PFBC-voimalassa, jossa palaminen toteutetaan ilmakehän painetta suuremmassa paineessa.

AIEMPI KÄYTÄNTÖ, ONGELMAT 15

Kun leijukerroksessa poltetaan hiukkasmaista polttoainetta täytyy kerrokseen syötettävä polttoaine saada hyvin jakaantumaan, jotta hiukkaset palaisivat täydellisesti. Leijukerroksessa polttoaineessa on sekä kaasumainen osa että hiukkasosa, jotka 20 molemmat voivat olla joko ilmavirran mukana kulkevia tai ei ilmavirran mukana kulkevia.

Jos polttoaineensyöttökohtia on liian vähän polttoainetta alkaa kertyä sulanmuotoiselle alueelle kaikkien polttoaineensyöt-25 tösuuttimien yläpuolelle. Tällä alueella kaikki leijutusilmas-sa saatavilla oleva happi kuluu nopeasti, ja silloin hiukkaset, joiden polttoainesisältö on jäänyt palamatta täydellisesti tulevat leijukerroksen pintaan ja kulkeutuvat ilmavirran mukana nk. vapaa-alueelle kerroksen yläpuolelle. Vapaa-alueelta polt-30 tokaasut kulkeutuvat polttoalueelta tuhkanpuhdistimiin, nk.

.· pyörre-erottimiin.

Ongelma, joka saattaa syntyä kun palamattomia polttoainejäämiä sisältäviä hiukkasia ilmenee on, että voimalan muissa kohdissa 35 saattaa ilmetä palamista. On esimerkiksi tunnettua, että riittämättömästi palaneet hiukkaset saattavat palaa ei-toivotuilla 2 100427 alueilla, esimerkiksi vapaa-alueilla tai pyörre-erottimissa.

Vielä palamattomia aineosia sisältävät kiinteät hiukkaset ja kaasu näissä kohdissa saattavat kohdata leijutusilmaa, joka vielä sisältää happijäämiä, koska ilma on saattanut kulkea läpi 5 alueiden, joissa polttoainepitoisuus on pienempi eli mainittujen sulanmuotoisten alueiden polttoalueiden välistä kulkeutuessaan ilman mukana ylöspäin leijukerroksen läpi, eikä tästä ilmasta ole kulunut kaikki happi palamisessa.

10 Yllä mainituissa kohdissa palaminen ei ole sallittu ja se aiheuttaa haitallista lämpökuormitusta käytettävälle rakennusmateriaalille, sillä jälkipalaminen leijukerroksen jälkeen nostaa polttokaasujen lämpötilaa. Lisäksi polttokaasujen päästöjen koostumus saattaa muuttua ei-toivotulla ja säätelemättömällä 15 tavalla.

Typen oksidien päästöt saattavat lisääntyä koska ammoniakin käyttäminen näiden oksidien pelkistämiseen vaikeutuu kun ammoniakki palaa hiilenpolttovyöhykkeillä. Myös rikkipäästöt 20 saatavat lisääntyä koska sorbentin käyttäminen leijukerrokseen syöttämällä rikkiä pelkistämään vaikeutuu yllä mainituilla su-lanmuotoisilla alueilla leijukerroksessa. Tämä johtuu osittain siitä, ettei rikkipelkistyksen aikana muodostunut yhdiste ole stabiili pienillä happipitoisuuksilla ja osittain siitä, että : 25 palaminen tapahtuu vyöhykkeillä, joissa sorbenttipitoisuus on pienempi kuin leijukerroksessa. Lisäksi, kuten on itsestään selvää, hiukkasten polttoainesisällön tehokas palaminen vähenee, mikä vähentää voimalan hyötysuhdetta.

30 Tavallisesti leijukerroksessa on putkiryhmä höyryn kehittämiseksi polttoaineensyöttösuuttimien yläpuolelle. Eräs mahdollinen muodostuva ongelma on se, että leijutusilma, jossa ei ole lainkaan happea, lisää putkimateriaalin syöpymistä, mikä puolestaan johtaa nopeaan materiaalin kulumiseen putkiryhmässä.

35 Parempi polttoaineen jakautuminen vähentää syöpymisen vaaraa

II

3 100427 sulanmuotoisilla alueilla, sillä kohdat, joissa on pysyvästi pieni happipitoisuus leijutusilmassa häviävät.

Polttoaine voidaan saada jakaantumaan leijukerrokseen hyvin 5 sillä, että polttoaine syötetään leijukerrokseen monesta syöt-tökohdasta, jotka ovat hyvin sijoitettujen polttoaineensyöttö-putkien muodostelmassa, ks. esim. ruotsalainen patenttihakemus 9000354-2.

10 Kun polttoaineensyöttökohtia on useita leijukerroksessa saadaan polttoaine ja leijutusilma jakaantumaan tasaisesti. Tämä mahdollistaa sen, että polttoaineen kaasumainen osa ja polttoaineen hiukkasista se osa, joka pystyy kulkeutumaan ilmavirran mukana palamaan täydellisesti ennen kuin tämä palaneiden hiuk-15 kasten muodossa oleva osa tulee leijukerroksen pintaan ja kulkeutuu ilmavirran mukana.

Rakenne, jossa polttoaineensyöttökohtia on paljon on kallis ja vaikea toteuttaa monimutkaisen polttoaineensyöttösuuttimiin 20 tulevien jakeluputkien verkoston vuoksi samoin kuin niiden vaikeuksien vuoksi, joita syntyy jos eri putket tukkeutuvat.

Eräs toinen mahdollinen ratkaisu yllä mainittuihin ongelmiin on sijoittaa jonkinlainen polttoaineen jakelija leijukerrokseen : 25 polttoainesyötön jälkeen. Esimeriksi GB-1326651 tuo esiin ja kelijan, joka on pyörivän siivekkään pyörän muotoinen ja sijaitsee polttoaineensyöttöaukon yläpuolella. Pyörän pyöriessä polttoaine jakaantuu leijukerrokseen.

30 Jonkintyyppisten liikkuvien osien käyttäminen hyvän polttoaine-jakautumisen aikaansaamiseksi leijukerroksessa ei kuitenkaan sovi. Liikkuviin osiin kohdistuu erittäin destruktiivisia voimia kuten esimerkiksi korkea lämpötila. Lisäksi minkään laitteiden huollon saatavuus on erittäin rajoittunutta tai häirit-35 see voimalan käyntiä.

4 100427

KEKSINNÖN TIIVISTELMÄ, EDUT

Tämä keksintö liittyy jakelulaitteistoon, johon kuuluu alempi ja/tai ylempi jakelulaite. Jakelulaite on kiinnitetty liikku-5 mattomaksi leijukerrokseen ja/tai leijukerroksen ylärajaan tai sen yläpuolelle voimalassa. Sen tehtävä on levittää ylös päin nousevaa kaasun ja hiukkasten muodossa olevaa polttoainetta suuremmalle alueelle ja tasaisemmin leijukerrokseen samoin kuin osittain leijukerroksen ylärajan yläpuolella ja osittain ala-10 puolella pyörteilyttää kaasua ja liikuttaa hiukkasia kohti lei-jukerroksen reunamia.

Jakelulaite voidaan muodostaa monin eri tavoin. Rakenne on hieman erilainen alemmassa laitteessa, joka on tarkoitettu si-15 joitettavaksi leijukerrokseen polttoaineensyöttösuuttimen yläpuolelle, ja ylemmässä laitteessa, joka on tarkoitettu sijoitettavaksi leijukerroksen pintaan tai sen yläpuolelle. Leijukerrokseen sijoitettavaa alempaa jakelijaa nimitetään tästä eteenpäin "leijukerrosjakeli jaksi" ja leijukerroksen pintaan 20 tai sen yläpuolelle sijoitettavaa ylempää jakelijaa "vapaa-alue jakeli jaksi" .

Jakelulaitteistoon voi kuulua joko pelkkä leijukerrosjakeli ja tai pelkkä vapaa-aluejakelija tai sekä leijukerrosjakelija että : 25 vapaa-aluejakelija.

Leijukerrosjakelijän tehtävänä on siis levittää leijukerrokses-sa ylöspäin nouseva polttoaine ja jakaa se suuremmalle alueelle leijukerroksessa ja samaan aikaan jakaa polttoaine tasaisemmin 30 leijukerrokseen. Tähän päästään leijukerrosjakelijarakenteen • ollessa sellainen, että siinä on vastaanottava keskiosa ja ulospäin tästä keskiosasta suuntautuva jakelijaosa, jossa on vinosti ylöspäin viistot siivenkaltaiset osat, joita tästä eteenpäin kutsutaan siivekkeiksi, tai vino ylöspäin suuntautuva 35 suppilonmuotoinen katkaistu kartio, jossa siiven kaltaiset osat tai kartio tai runko saa aikaan mainitun polttoaineen jakautu- 5 100427 misen pakottamalla polttoainetta seuraamaan ulospäin suuntautuvaa vinosti ylöspäin nousevaa polttoainevirtaa keskiosasta katsottuna. Siivekkeissä tai suppilossa on reikiä, joiden ansiosta polttoaine vapautuu tasaisesti leijukerroksen pinnalle, jon-5 ka leijukerrosjakelija kattaa.

Yksinkertaisimmassa tapauksessa leijukerrosjakelija muodostuu kahdesta siivekkeestä, jotka alimmasta osastaan, tyvestä, liittyy keskiosaan. Siivekkeet ovat horisontaaliset tai ylöspäin 10 viistot, ja ulospäin, kohti liikkuvia päitään suippenevia.

Lisäksi kaikkiin siivekkeisiin tehdään siivekkeen pinnalle jakaantuvia reikiä. Keskiosassa ei ole reikiä. Keskiosaan tulee leijukerroksessa ylöspäin nousevia kuplia, joissa on leiju-tusilmaa, polttoainekaasuja ja polttoainehiukkasia. Siivekkeet 15 hidastavat kuplia ja saavat ne jakaantumaan pitkin siivekkeitä, jotka yhdessä keskiosan kanssa estävät kuplia nousemasta liian nopeasti ja siten lähtemästä leijukerroksesta sisältäessään osittain palamatonta polttoainetta. Kuplat ohjautuvat ulospäin ja ylöspäin viistojen siivekkeiden vaikutuksesta ja joutuvat 20 seuraamaan niitä kunnes tulevat joko siivekkeessä olevan reiän kohdalle tai siivekettä pitkin viistosti liukuessaan joutuvat siivekkeen reunan yli, koska siiveke on muodoltaan suippeneva. Siivekkeen muodon, viistouden ja sen reikien ansiosta nämä mainitut kuplat jakautuvat tasaisesti suuremmalle alueella, jol-‘ 25 loin polttoaine palaa täydellisemmin.

Liikkuvista päistään leijukerrosjakeli jän siivekkeiden kärjet voivat päättyä lähes horisontaaliseen osaan. Horisontaaliset osat hidastavat kuplia ja hiukkasia ja päästävät ne asteittain 30 leijukerrokseen.

Laitteessa olevat reiät saavat aikaan sen, että kaasu vapautuu siivekkeiden reikien läpi koko sen pinnalta. Kun keskiosassa siivekkeiden tyvessä ei ole reikiä kuplien suuntautuminen hel-35 pottuu ja on vähemmän todennäköistä, että muodostuisi poltto-aineagglomeraatteja hiukkasista, jotka mahdollisesti kiinnit- 100427 s

O

tyisivät reikiin juuri polttoaineensyöttösuuttimen yläpuolella, kohdassa, jossa polttoainepitoisuus on suurin ja polttoaine-hiukkasten nopeus pienin, mikä saattaisi olla asianlaita jos myös keskiosassa olisi reikiä.

5

Leijukerrosjakelijän siivekkeiden ylöspäin kallistuminen määräytyy sen mukaan, mihin suuntaan kuplien halutaan kulkeutuvan. Koska leijukerroksessa sijaitseva alue polttoainesuuttimien ja höyryä kehittävän putkiryhmän välillä on rajallinen leijuker-10 rosjakelijan siivekkeiden pituus määräytyy tämän saatavilla olevan tilan mukaan ja siivekkeiden ylöspäinkallistus vaakatasosta. Keskiosan ja siis siivekkeiden tyven leveys valitaan sen mukaan miten polttoaineen halutaan leijukerroksessa jakautuvan. Keksinnön mukainen jakelija ei saa kuitenkaan viedä 15 liian suurta osaa leijukerrosalueesta.

Kahdesta siivekkeestä muodostuvan leijukerrosjakelijän täsmällistä sijainti täytyisi pysyä säätelemään vaakatasossa, niin että se voidaan sijoittaa strategisesti lähelle polttoaineen-20 syöttösuuttimia muodostuvaan ylöspäin nousevien kuplien sulan-muotoiselle alueelle.

Vaihtoehtoisissa leijukerroksenjakeli jän toteutusmuodoissa tämä voidaan saada aikaan taivuttamalla tai taittamalla siivekkeiden ; 25 pitkiä sivuja. Tämä lisää leijukerrosjakeli jän kuplienohjaus- kykyä ja saa aikaan tilan, jossa ajoittain ei ole hiukkasia leijukerrosjakeli jän alla ja edistää siten polttokaasujen palamista leijukerroksessa. Se, että leijukerroksen alla oleva tila on ajoittain hiukkaseton edesauttaa myös polttoaineen ja-30 kaantumista, sillä polttoaine pääsee helpommin tunkeutumaan : kerrokseen.

Leijukerrosjakeli jän rakenne on sellainen, että se sieppaa mahdollisimman paljon polttoainetta leveimpään kohtaan ja sitten 35 polttoaine jakaantuu siivekkeiden suunnassa. Poltettava kaasu

II

7 100427 ja/tai poltettavat hiukkaset vapautuvat reikien läpi ja pitkin suippenevaa laitaa.

Vapaa-aluejakeli jän tehtävä on, leijukerroksen ylärajalla tai 5 sen yläpuolella, osittain levittää polttoaine vaakasuunnassa ja osittain saada aikaan pyörteilyä. Hiukkasten pyörteily ja vaakasuuntainen liike syntyvät kun sekä vapaa-aluejakelijassa sekä leijukerrosjakelijassa on vinosti ylöspäin viistot siivekkeet tai vinosti ylöspäin suuntautuva kartio. Keskiosa korvataan 10 kuitenkin yhtymäkohdalla, jossa siivekkeiden tyvet liittyvät vapaa-aluejakelijän alimpaan osaan. Vapaa-aluejakelijän siivekkeet ovat kokonaiset ja suorat, ts. niissä ei ole reikiä eivätkä ne ole muodoltaan suippenevia. Vapaa-aluejakelija on muotoiltu sellaiseksi, että leijukerrosmateriaali ja kaasut 15 kulkeutuvat kerroksen keskiosista kohti kerroksen reunaosia ja samaan aikaan muodostuu pyörteilyä vapaa-alueelle siivekkeiden yläpuolella. Pyörteet edistävä kaasujen sekoittumista, niin että palamattomat hiilihiukkaset ja kaasut palavat leijukerrok-sessa tai mahdollisimman lähellä sitä.

20

Pyörresekoituksella saadaan myös ammoniakin käyttö typen oksidien pelkistämiseen tehokkaammaksi koska palavat kohdat vapaa-aluevyöhykkeellä vähenevät eikä ammoniakki pala. Tämä pätee myös rikin pelkistämiseen käytettyyn sorbenttiin, sillä palami-25 nen vähenee alueilla, joissa sorbenttipitoisuus on pienempi kuin leijukerroksessa.

Yksinkertaisimmassa tapauksessa vapaa-aluejakelija samoin kuin leijukerrosjakeli ja muodostuu kahdesta suoraan toisiaan vasta-30 päätä sijaitsevasta siivekkeestä, jotka liittyvät toisiinsa keskiosassa. Vapaa-aluejakelijän siivekkeet ovat ylöspäin viistot, ja muodoltaan katonharjan kaltaisia eli ylösalaisen V:n muotoisia. Katonharjamuoto vaikeuttaa pölyn laskeutumista siivekkeille.

35 8 100427

Siivekkeiden leveys valitaan sen mukaan miten polttoaineen halutaan jakautuvan leijukerroksen yläosassa ja vapaa-alueella. Vapaa-aluejakelijän siivekkeiden koon valinta riippuu siitä kuinka vaikea sulkaongelma on.

5

Vaihtoehtoisissa toteutusmuodoissa vapaa-aluejakeli jän siivekkeet voidaan taivuttaa poikkisuunnassa. Vaihtoehtoisesti siivekkeen pinta voi olla tasainen ja siihen tehdään alaspäin suuntautuvat taitokset siivekkeiden pitkille sivuille siivek-10 keiden aukot alaspäin suuntautuneina.

Valitaan sopiva määrä jakelulaitteita; kuitenkin vähintään yksi jakelulaite sijoitetaan jokaisen polttoaineensyöttösuuttimen yläpuolelle. Lisäjakelulaitteita voidaan sijoittaa polttoai-15 neensyöttösuuttimien yläpuolelle sijoitettujen väleihin.

Jakelulaitteen, ts. leijupetijakelijän ja vapaa-aluejakeli jän, pitkänomainen muoto riippuu polttoainesuuttimien sijainnista leijukerroksessa. Kuvitellussa tapauksessa, jossa on sijoitet-20 tu useampi suutin rinnakkain alueet, joilla tarvitaan parempaa polttoaineen jakaantumista leijukerroksessa saadaan hyvin katettua pitkänomaisilla jakelulaitteilla. Jos polttoaineen syöttö on toteutettu jollain muulla tavoin saattaa olla tarpeen suunnitella jakelulaite eri tapaan. On esimerkiksi mahdollista 25 suunnitella jakelulaita, jossa on vain yksi siiveke. Edelleen jakelulaitteen keskiosasta voidaan tehdä muodoltaan kartio, jonka kärki on alaspäin, ja kahta useampi edellä tai jäljempänä mainitun kaltainen siiveke sijoitetaan kartion reunamille.

30 Kuten jo mainittiin, laitteen jakelijaosa erilaisten siipimuun-nelmien muodossa voidaan muodostaa suppilonmuotoisella kartio-maisella osalla ja kartiomaisen osan vaippapinta on muodoltaan katkaistun kartion vaippapinnan muotoinen. Tämän katkaistun kartion vaippapinnan pienin poikkileikkauspinta liittyy lait-35 teen keskiosaan ja suurin poikkileikkauspinta sijoittuu korkeammalle. Seuraavassa tällaista laitteessa käytettävää kuva- 9 100427 tun kaltaista katkaistua kartiota kutsutaan "leijukerroskar-tioksi" tai "vapaa-aluekartioksi".

Leijukerroskartiossa ja vapaa-aluekartiossa on vaakatasossa 5 suljetun käyrän muotoinen poikkileikkauspinta, suljettu käyrä voi olla mielivaltainen, mutta edullisesti pyöreä tai ellipsin muotoinen. Halutun polttoainejakaantumisen aikaansaamiseksi leijukerroskartiossa on reikiä, joiden kautta polttoaine kulkeutuu halutussa määrin jakelulaitteen yläpuoliseen tilaan lei-10 jukerroksessa.

Jakelulaitteen materiaali voi yksinkertaisimmassa muodossaan olla terästä, jotain terässeosta tai jotain muuta metalliseosta, joka kestää korkeita lämpötiloja, erittäin syövyttävää ym-15 päristöä ja runsasta hiukkasmäärää. Jakelulaite voidaan valmistaa myös keraameista.

Jakelulaite voidaan jäähdyttää. Jäähdyttäminen käy hyvin putkilla, joissa kulkee jäähdyttävää vettä ja jotka on sijoitettu 20 jakelulaitteeseen, sen yläpinnalle tai sen alapinnalle.

Keksinnön vaikutuksen parantamiseksi entisestään voidaan tuoda ylimääräistä leijutusilmaa leijukerrosjakeli jän alapuolelle, esimerkiksi sijoittamalla ylimääräisiä leijutusilmasuuttimia 25 leijukerrosjakeli jän alapuolelle tai sijoittamalla leijutusil-masuuttimet lähemmäs toisiaan. Ylimääräinen ilma vaikuttaa kahdella tavalla. Toisaalta se levittää polttoaineen paremmin suuremman kuplavirran kulkiessa siivekkeiden suuntaan, ja toisaalta ylimääräinen leijutusilma mahdollistaa polttokaasujen 30 runsaamman palamisen. Lisääntynyt leijutusilman virta paikallisesti yhdessä polttoainesuuttimessa lähellä leijukerroksen siivekettä saattaa lisätä syöpymistä putkiryhmässä. Riski vähenee kun jakelulaite saa kuplat jakaantumaan paremmin.

35 Tämän keksinnön mukaisen jakelulaitteiston etuna on, että hyvä polttoaineen jakaantuminen, pääasiallisesti leijukerrosjakeli- 10 100427 jän ansiosta, voidaan saavuttaa ilman, että lisättäisiin tehtävien polttoaineensyöttökohtien määrää. Pääasiallisesti vapaa-alue jakeli jän avulla polttaminen vapaa-alueelta ylöspäin tehostuu kun muodostuu pyörteitä ja materiaalin liikkumista vaaka-5 tasossa leijukerroksen ylärajan kohdalla tai sen alapuolella. Vapaa-aluejakelija johtaa kaasut pois leijukerroksen keskeltä happipitoisemmille alueille reunamille. Hyöty siitä, että palaminen säädetään tapahtumaan pääasiallisesti happipitoisemmas-sa kohdassa on, että lämpötila vapaa-alueella ja kaasuturpii-10 nissa pysyy matalana ja että leijukerroksessa vapautunut lämpö käytetään höyrysyklissä. Vapaa-alueen läpi kulkevan kaasun lämpötilajakauma on siis tasaisempi. Koska kaasu saadaan voimakkaasti pyörteilemään saadaan paremmat olosuhteet typen oksidien vähentämiselle sekoitettaessa ammoniakkia vapaa-alueelle.

15

LYHYT KUVIOIDEN KUVAUS

Kuvio 1 esittää kaavakuvassa voimalan kattilaosaa, jossa nähdään keksinnön mukainen jakelulaite, jossa on sekä leijukerros-20 jakelija että vapaa-aluejakeli ja sijoitettuna leijukerrokseen, kuviot 2A-2C esittävät keksinnön mukaisen leijukerrosjakeli jän sijoittamista ja kiinnitystapaa nähtynä ylhäältä, sivusta ja leikkauksessa A-A, . 25 kuviot 3A-3C esittävät keksinnön mukaisen vapaa-aluejakeli jän sijoittamista ja kiinnitystapaa nähtynä ylhäältä, sivusta ja leikkauksessa B-B, 30 kuviot 4A-4C esittävät erilaisia esimerkkejä leijukerrosjakelijasta pituussuuntaan nähden poikkisuuntaan tehdyssä leikkauksessa nähtynä, kuviot 5A-5C esittävät erilaisia esimerkkejä vapaa-aluejakeli-35 jasta pituussuuntaan nähden poikkisuuntaan tehdyssä leikkauksessa nähtynä, 11 100427 kuvio 6 esittää kaavamaisesti ylhäältä katsottua jakelulait-teistoa, jossa on useita leijukerrosjakeli joita ja vapaa-alue-jakelijoita sijoitettuna leijukerrokseen/leijukerroksen ylära-jaan/leijukerroksen yläpuolelle, 5 kuvio 7 esittää leijukerrosjakeli jaa jakeluosa valmistettuna katkaistun kartion muotoon.

SUOSITELTAVIEN TOTEUTUSMUOTOJEN KUVAUS

10

Seuraavassa kuvataan oheen liitettyjen kuvioiden avulla tämän keksinnön mukaisen jakelulaitteiston erilaisia toteutusmuotoja.

Kuvio 1 esittää kaavamaisesti PFBC-voimalassa sijaitsevaa polt-15 tokammiota, jossa polttaminen suoritetaan ilmakehän painetta huomattavasti korkeammassa paineessa. Kuviossa 1 polttokammio 1 sijaitsee paineastian 2 sisällä. Tilaan 3 paineastiassa 2 poltinkammion 1 ulkopuolella tulee puristettua leijutusilmaa kompressorista (ei esitetty) putken 4 kautta. Polttokammiossa 20 1 on hiukkasaineksesta muodostuva leijukerros 5, jossa polttoaine poltetaan. Polttokammiossa 1 on lisäksi putket 6 höyryn kehittämiseksi höyryturpiinistä (ei esitetty) ja leijukerroksen 5 jäähdyttämiseksi. Leijukerroksesta 5 lähtevät polttokaasut kootaan vapaa-alueelle 7 ja johdetaan putkeen 8 puhdistuslai-·' 25 tokseen, jota symbolisoi pyörre-erotin 9, jossa pöly erotetaan, ja pyörre-erottimesta 9 putkeen 10 kaasuturpiiniin (ei esitetty). Erotettu pöly poistetaan pyörre-erottimesta putkea 11. Polttokammioon 1 syötetään polttoainetta putken 12 kautta ja suuttimien 13 kautta. Polttokammioon 1 tulee leijutusilmaa 30 tilasta 3 suuttimien 14 kautta materiaalin leijuttamiseksi lei-jukerroksessa 5 ja syötetyn polttoaineen polttamista varten.

Leijukerroksen 5 jakelulaitteesta on kolme pääasiallista toteutusmuotoa, joissa on joko pelkät leijukerrosjakeli jät 15, pel-35 kät vapaa-aluejakelijät 16 tai sekä leijukerrosjakelijät 15 että vapaa-aluejakelijät 16. Toteutusmuodon valinta riippuu 12 100427 leijukerroksen 5 muodosta ja vallitsevasta sulanmuotoisen alueen ongelmasta.

Kuvioissa 2A ja 3A nähdään leijukerrosjakelija 15 ja vapaa-5 aluejakelija 16 ylhäältä päin. Leijukerrosjakelija 15 muodostuu jakeluosasta, jossa on kaksi siivekettä 17 ja 18, jotka suippenevat ulospäin kohti liikkuvia päitään, sijaitsevat suoraan vastapäätä toisiaan ja leveimmistä ja alimmista osistaan, tyvistään, muuttuvat keskiosaksi 19, joka on molemmille siivek-10 keille 17 ja 18 yhteinen. Pitkin leijukerrosjakelijän 15 siivekkeitä 17 ja 18 tulee niiden läpi meneviä reikiä 20. Keskiosassa 19 ei ole reikiä 20. Vapaa-aluejakelijassa 16 on taas jakeluosa, joka muodostuu kahdesta ehjästä ja suorasta siivekkeestä 21, 22, jotka sijaitsevat vastapäätä toisiaan ja liitty-15 vät yhteen yhtymäkohdassa 23. Vapaa-aluejakelijän 16 siivek keet 21, 22 tehdään muodoltaan katonharjan kaltaisiksi eli ylösalaisen V:n muotoisiksi, mikä vaikeuttaa pölyn kertymistä vapaa-aluejakeli jän 16 siivekkeille 21, 22.

20 Leijukerrosjakelijän siivekkeet 17, 18 ovat vaakatasoiset tai ylöspäin viistot vaakatasosta, toteutusmuodossa kaltevuuskulma on 20°. Suurempi kaltevuuskulma saattaa olla suositeltava, mutta se aiheuttaa ongelmia leijukerroksen 5 vaakasuunnassa käytettävissä olevan tilan tilavaatimusten suhteen. Vapaa-. 25 aluejakeli jän 16 siivekkeet 21, 22 ovat vaakatasoiset tai ylös päin viistot vaakatasoon nähden, kaltevuuskulma 20° - 45°, edullisesti 30°.

Toteutusmuodossa kuviossa 2B ja 3B nähdään leijukerrosjakeli ja 30 15 ja vapaa-aluejakelija 16 sivulta nähtynä. Kuten selvästi voidaan nähdä kuviosta 2B leijukerrosjakelijän 15 siivekkeiden 17, 18 liikkuvat päät, kärjet 24, 25, ovat muodoltaan litteitä, ja niissä voi olla horisontaaliset jatkeet. Kärjet 24, 25 voidaan tehdä suippeneviksi, pyöristää niiden päät tai jättää ne 35 suoriksi, kun taas vapaa-aluejakelijän 16 siivekkeet 21, 22 ovat suorat.

li 13 100427

Seuraavaksi kuviot 4A-4C ja 5A-5C osoittavat, että leijukerros-jakelijan 15 ja vapaa-aluejakeli jän 16 siivekkeet voivat olla tasaisia kuten kuviossa 4A, katonharjan muotoisia kuten kuviossa 5A tai poikkileikkauksessa kaarevia kuten kuviossa 4B, 5B.

5 Vaihtoehtoisesti siivekkeen pinta voi olla tasainen, mutta taitoksin 26 siivekkeiden pitkillä sivuilla kuten kuvioissa 4C, 5C. Siivekkeiden taitosten 26 tai alaspäin aukeavan kaarevuuden tarkoituksena on entistä tehokkaammin levittää ylöspäin virtaavia polttoainehiukkasia ja vaikeuttaa pölyn laskeutumista 10 siivekkeille.

Kuviossa 2B nähdään leijukerrosjakeli jän 15 sijainti suhteessa polttoaineensyöttösuuttimeen 13 horisontaalisessa polttoaineen-syötössä. Siirrettävän etäisyyden päässä suuttimen aukosta 13 15 sijaitsee leijukerrosjakelija 15 alin osa, keskiosa 19, jonkin verran korkeammalla kuin polttoaineensyöttöaukko 13. Leijuker-rosjakelijan 15 siirtymä korkeussuunnassa on esimerkissä 16 cm.

Kuviot 2A-2C kuvaavat leijukerrossiivekkeen 15 kiinnitystapaa 20 putkia 6 ympäröivien puristimien, lenkkien tai vastaavien muodossa olevien pidikkeiden 27 avulla. Leijukerrosjakeli jän 15 tulee olla siirreltävissä putkien 6 pituussuunnassa ennen kuin laite lukitaan testattuun kohtaan. Esimerkissä leijukerrosjakelija 15 on sijoitettu niin, että sen alin osa on 30 cm polt-• 25 toaineensyöttösuuttimen aukon 13 edessä, mutta tätä etäisyyttä voidaan vaihdella polttamisen aikana vallitsevien fysikaalisten tekijöiden mukaan.

Pidikkeet 27 on pantu tankoihin 28, jotka on sijoitettu jakelu-30 laitteen pituussuuntaan nähden poikittain niiden pituuden ollessa sellainen, että tankojen 28 päät kulkevat kahden rinnakkaisen putkenosan 6a-6f välissä siltana, johon leijukerrosjakelija 15 voidaan kiinnittää riippumaan. Tangot 28 on kiinnitetty tukien 29a-29b avulla leijukerrosjakelijaan 15.

35 14 100427

Kuvioista 3A-3C nähdään kuinka vapaa-aluejakeli ja 16 kiinnitetään vastaavaan tapaan vastaavanlaisilla putkia 6 ympäröivillä pitimillä 27. Esimerkissä vapaa-aluejakelija 16 on sijoitettu alin osa, ts. yhtymäkohta 23 keskitettynä leijukerrokseen 5.

5

Kuviossa 6 polttokammio 1 nähdään ylhäältä käsin ja siitä selviää kuinka keksinnön mukaiset leijukerrosjakelijät 15 ja vapaa-alue jakeli jät 16 sijoitetaan toistensa suhteen.

10 Kuviossa 7 on eräs keksinnön vaihtoehtoinen toteutusmuoto.

Tässä toteutusmuodossa jakelulaite tehdään kartioksi 30, leiju-kerroskartioksi ja vapaa-aluekartioksi, joka kiinnitetään keskiosaan 19, joka voi olla muodoltaan sattumanvarainen, mutta on esimerkissä muodoltaan kartiomainen. Leijukerroskartioon teh-15 dään reikiä 20 jotta polttoaine jakautuisi edellä kuvattuun tapaan. Leijukerroskartion ja vapaa-aluekartion ylös päättyvä reuna voidaan valmistaa rengasmaisesta laipasta tai kauluksesta, joka hidastaa kartion 30 ulkopuolta kohoavaa polttoainetta.

Leijukerroskartio ja vapaa-aluekartio tehdään poikkileikkauk-20 seitaan pyöreäksi tai soikeaksi.

Kartion 30 emäviivat taipuvat ulospäin yläosassaan, jolloin kartion 30 yläosa päättyy laippa- tai kaulusmaisesti.

' 25 Jakelulaite voidaan tietysti muodostaa mielivaltaiseksi kappaleeksi tai joukoksi siivekkeitä, jotka voidaan jakaa mielivaltaisiin kulmiin keskiosan 19 ympärille sen mukaan, mikä on lei-jukerroksen 5 muoto ja miten polttoaineen halutaan jakaantuvan leijukerroksessa 5.

30

Leijutusilmasuuttimet 14 sijoitetaan jakelulaitteen lähelle tuomaan ylimääräistä leijutusilmaa. Tämä ylimääräinen leiju-tusilma on edullista lisätä leijukerrokseen sijoitetun jakelu-laitteen alapuolelle, ts. leijukerrosjakelijän 15 tai leijuker-35 roskartion alapuolelle.

Il

Claims (18)

1. Voimala, jossa on polttokammio (1), poltettavasta kaasumaisesta ja hiukkasmaisesta materiaalista muodostuva leijuker-5 ros (5), polttokammiossa (1) putket (6) höyryn kehittämiseksi, suuttimet (14) leijutusilman syöttämiseksi, joka leijuttaa leijukerrokseen (5), muun muassa, polttoaineensyöttösuuttimien (13) läpi syötetyn materiaalin, ja ainakin yksi jakelija (15), joka sijoitettuna jokaisen polttoaineensyöttösuuttimen (13) 10 yläpuolelle ja joka on sovitettu levittämään poltettavaa kaasua, poltettavia hiukkasia ja leijutusilmaa sisältäviä leiju-kerroksen (5) läpi ylöspäin kohoavia kuplia, ja tunnettu siitä, että 15 - jakelijassa (5) on yksi jakelijaosa, jossa on vaakatasosta katsottuna vinosti ylöspäin viistot pinnat yhden tai useamman pitkänomaisen siiven kaltaisen osan tai kokonaisen kartion tai katkaistun kartion (30) muodossa, jolloin sanotut ylöspäin •’20 viistot pinnat on sovitettu sellaisiksi, että sanotut kuplat suuntautuvat ulospäin pitkin vinosti ylöspäin viistoja pintoja ja vapautuvat jakaantuen leijukerrokseen (5) ylöspäin noustessaan, .25 - jakelijaosassa on läpi meneviä reikiä (20) polttoaineen ja kamista varten, - jakelijassa on keskiosa (19), johon ylöspäin viistot pinnat liittyvät, 30 - sanottu keskiosa (19) on sijoitettu sanottuun ylöspäin nousevaan kuplavirtaan polttoaineensyöttösuuttimien (13) yläpuolelle, ja se jakaa kuplat jakelijaosaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimala, tunnettu siitä, että jakelijaosa muodostuu siiven kaltaisista osista (17, 18), jotka sijaitsevat suoraan toisiaan vastapäätä, ovat pitkänomaisia ja vaakatasoon nähden ylöspäin viistoja. 16 100427

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimala, tunnettu siitä, että jakelijaosa muodostuu siiven kaltaisista osista (17, 18), jotka poikkileikkaukselta ovat v:n muotoisia tai kaarevia alaspäin avautuvia tai muodoltaan tasaisia. 5

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimala, tunnettu siitä, että jakelijaosa muodostuu siiven kaltaisista osista (17, 18), jotka poikkileikkaukselta ovat tasaisia alas suuntautuvin taitoksin (26) pitkiä sivuja pitkin. 10

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimala, tunnettu siitä, että - jakelijaosa muodostuu siiven kaltaisista osista (17, 18) ja 15 että sen vapaasti liikkuvissa päissä (24, 25) on olennaisesti horisontaalinen pidennys, ja siitä, että - siiven kaltaisten osien liikkuvat päät ovat suippenevat tai niissä on pyöristetty tai suora kärki. •20

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimala, tunnettu siitä, että jakelijaosa muodostuu kokonaisesta kartiosta tai katkaistusta kartiosta (30) kartion horisontaalisen poikkileikkauksen ollessa mielivaltainen käyrä ja kartion yläreunassa on laippa ,25 tai kaulus.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimala, tunnettu siitä, että jakelija (15) on sijoitettu leijukerrokseen (5) polttoai-neensyöttösuuttimesta (13) syötettävän polttoaineen virtaus- 30 suunnan mukaisesti ja yhtymäkohdan (23) etäisyys sanotusta suuttimesta (13) horisontaalisuunnassa vaihtelee.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimala, tunnettu siitä, että jakelija (15) on sijoitettu putkiin (6) leijukerroksessa 35 (5) puristimien, lenkkien tai vastaavien kiinnittimien (27) avulla. li 17 100427

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimala, tunnettu siitä, että vähintään yksi ylimääräisen leijutusilman suutin (14) on sijoitettu lähelle jakelijaa (15).

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimala, tunnettu siitä, että jakelijan (15) materiaali on terästä, terässeosta, keräämiä tai mikä tahansa näiden materiaalien yhdistelmä.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimala, tunnettu siitä, 10 että jakelijan materiaali jäähdytetään.

12. Voimala, jossa on polttokammio (1), poltettavasta kaasumaisesta ja hiukkasmaisesta materiaalista muodostuva leijuker-ros (5), polttokammiossa (1) putket (6) höyryn kehittämiseksi, 15 suuttimet (14) leijutusilman syöttämiseksi, joka leijuttaa leijukerrokseen (5), muun muassa, polttoaineensyöttösuuttimien (13) läpi syötetyn materiaalin, ja yksi jakelija (16), joka on sovitettu levittämään poltettavaa kaasua, poltettavia hiukkasia ja leijutusilmaa sisältäviä leijukerroksen läpi ylöspäin •20 kohoavia kuplia, tunnettu siitä, että - jakelija (16) on sijoitettu leijukerroksen (5) ylärajaan, . 25 - jakelijassa (16) on yksi tai useampi pitkänomainen siiven kaltainen osa (21, 22) tai kartio (30), joissa osissa tai kartiossa on alhaisimmasta pisteestä alkaen ulospäin ja ylöspäin viistot pinnat, joissa jokaisen osan pitkänomaisuus on ulos- 30 päin ja ylöspäin on suurempi kuin sen leveys.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen voimala, tunnettu siitä, että jakelijaan (16) kuuluu kaksi suoraan toisiaan vastapäätä olevaa siiven kaltaista osaa (21, 22). 35

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen voimala, tunnettu siitä, että jakelijan siiven kaltaiset osat (21, 22) ovat poikkileik- 18 100427 kaukselta v:n muotoisia tai kaarevia alaspäin avautuvia tai muodoltaan tasaisia.

15. Patenttivaatimuksen 12 mukainen voimala, tunnettu siitä, 5 että jakelijan siiven kaltaiset osat (21, 22) ovat poikkileikkaukselta tasaisia alas suuntautuvin taitoksin (26) pitkiä sivuja pitkin.

15 100427

16. Patenttivaatimuksen 12 mukainen voimala, tunnettu siitä, 10 että jakelija (16) on sijoitettu putkiin (6) leijukerroksessa (5) puristimien, lenkkien tai vastaavien kiinnittimien (27) avulla.

17. Patenttivaatimuksen 12 mukainen voimala, tunnettu siitä, 15 että jakelijan (16) materiaali on terästä, terässeosta, keräämiä tai mikä tahansa näiden materiaalien yhdistelmä.

18. Patenttivaatimuksen 12 mukainen voimala, tunnettu siitä, että jakelijan materiaali jäähdytetään. .20