FI104053B - Laite reaktion suorittamiseksi kaasun ja hiukkasmaisen materiaalin välillä suljetussa tilassa - Google Patents
Laite reaktion suorittamiseksi kaasun ja hiukkasmaisen materiaalin välillä suljetussa tilassa Download PDFInfo
- Publication number
- FI104053B FI104053B FI915961A FI915961A FI104053B FI 104053 B FI104053 B FI 104053B FI 915961 A FI915961 A FI 915961A FI 915961 A FI915961 A FI 915961A FI 104053 B FI104053 B FI 104053B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- zone
- gas
- fluidized bed
- reactor
- particulate material
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
- B01J8/38—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
- B01J8/26—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with two or more fluidised beds, e.g. reactor and regeneration installations
- B01J8/28—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with two or more fluidised beds, e.g. reactor and regeneration installations the one above the other
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
- B01J8/38—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it
- B01J8/384—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
- B01J8/38—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it
- B01J8/384—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only
- B01J8/388—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only externally, i.e. the particles leaving the vessel and subsequently re-entering it
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
- F22B31/0007—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
- F22B31/0084—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed with recirculation of separated solids or with cooling of the bed particles outside the combustion bed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C15/00—Apparatus in which combustion takes place in pulses influenced by acoustic resonance in a gas mass
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
104053
Laite reaktion suorittamiseksi kaasun ja hiukkasmaisen materiaalin välillä suljetussa tilassa 5 Tämä keksintö koskee laitetta eksotermisen tai endotermisen reaktion suorittamiseksi suljetussa tilassa (jota tämän jälkeen kutsutaan reaktoriksi) ainakin yhden kaasun ja ainakin yhden kiinteän hiukkasmaisen materiaalin välillä, johon laitteeseen kuuluu ainakin yhdet välineet hiukkasmai-10 sen materiaalin sisäänsyöttämiseksi, ainakin yhdet välineet leijutus- ja reaktiokaasun sisäänsyöttämiseksi, jolloin hiukkasmaisen materiaalin ja leijutuskaasun vastaavat syöttönopeudet ovat sellaiset, että ne mahdollistavat kaasun ja hiukkasmaisen materiaalin nopean ylöspäisen 15 virtauksen synnyttämisen leijukerroksen nopeakiertovyöhyk- keillä, välineet reaktorin yläosaan saapuvan reaktiokaasun ja hiukkasmaisen materiaalin seoksen ohjaamiseksi erotti-meen, välineet reaktiossa muodostuneen kaasun poistamiseksi, ja välineet hiukkasmaisen materiaalin kierrättämi-20 seksi erottimesta reaktorin pohjalle.
Tällaiset tunnetut tekniikat kemiallisten reaktioiden suorittamiseksi leijukerroksessa jakautuvat olennaisesti kahteen eri ryhmään.
25
Ensimmäisessä ryhmässä käytetään tiheää leijukerrosta, jolle on tunnusomaista hiukkaskonsentraation kannalta kahden erilaisen vyöhykkeen läsnäolo suljetussa reaktioti-lassa, jolloin tämä hiukkaskonsentraatio on suuri ensimmäi-30 sessä vyöhykkeessä, esim. 1000 kg/m3 polttoleijukerrokses-sa, ja paljon pienempi, alle 1 kg/m3 toisessa vyöhykkeessä » ensimmäisen yläpuolella, ja siitä suhteellisen hyvin määritellyllä pinnalla erotettuna. Kaasujen ja kiinteiden hiukkasten välinen nopeusero ei ole suuri. Kun kyseessä ovat 35 polttoreaktorit, polttohyötysuhteet ovat pieniä, esim. 85- 95 %, ja rikki- ja typpioksidipäästöt ovat suuria, mikä rajoittaa tämän tekniikan käytön vain pienitehoisiin lai- 104053 2 toksiin.
Ensimmäisen ryhmän tekniikkaan liittyen on julkaisussa GB-A-l 412 033 ehdotettu tiheän leijukerrospolttoreaktorin 5 jakamista renkaanmuotoisella väliseinällä, jonka alareuna on välin päässä leijuarinasta, tiheäkerroksiseen keskellä olevaan polttoaineeseen ja renkaanmuotoiseen tiheäkerroksiseen alueeseen, jolla kiinteät hiukkaset virtaavat alaspäin, jolloin tarkoituksena on pelkästään lämmönvaihdon 10 varmistaminen reaktoria ympäröivän vaipan kanssa. Osa keskellä olevan tiheäkerrosalueen kiinteistä hiukkasista virtaa rengasmaisen väliseinän yläreunan yli ja laskeutuu alas renkaanmuotoiselle tiheäkerrosalueelle palatakseen keskipolttovyöhykkeelle renkaanmuotoisen väliseinän alareu-15 nan alta. Tämän tyyppisellä laitteella on edellä mainitut tiheiden leijukerrosreaktorien haitat, ja erityisesti sellaisen reaktiovyöhykkeen olemassaolo tiheän kerroksen yläpuolella, jossa on hyvin pieni hiukkaskonsentraatio. Lisäksi se kierrättää hiukkasmaista materiaalia, joka 20 erotetaan pelkästään tiheän leijuvyöhykkeen yläosasta samalla tavalla kuin tapahtuisi syklonissa, jos se sijoitettaisiin seuraavaksi kuvattavan tyyyppisen kiertoleiju-kerroksen poistoon.
25 Toisessa tunnetun tekniikan ryhmässä käytetään taas "kier-totyyppistä" leijukerrosta, jollaista on kuvattu REH:n artikkelissa julkaisussa Chemical Engineering Progress, helmikuulta 1971. Sitä on hyödynnetty erityisesti FR-patenteissa 2 323 101 ja 2 353 332 (Metallgesellschaft). Se 30 eroaa ensimmäisestä ryhmästä erityisesti siten, että siinä ei ole minkäänlaista kahden vyöhykkeen välistä erottavaa pintaa, ja että reaktiolämpötila on homogeeninen läpi koko reaktorin. Hiukkasmateriaalin konsentraatio muuttuu olennaisen jatkuvalla tavalla reaktorin pohjalta sen yläosaan, 35 ja kaasujen ja kiinteiden hiukkasten nopeuksien ero on paljon suurempi. Polttoreaktoreissa polttohyötysuhteet ovat parempia ja rikki- ja typpioksidipäästöt ovat pienempiä.
i 104053 3 Tätä tekniikkaa voidaan soveltaa suurempitehoisissa laitoksissa, mutta silläkin on omat haittansa.
Nämä voidaan havaita erityisesti polttoreaktion tapaukses-5 sa. Tällöin kiertoleijukerrosreaktori voidaan kuvata seuraavasti ; a) ylävyöhyke, joka tilavuudeltaan on suurempi, ja jolla on rajoitettu mutta kuitenkin riittävä muuttuva konsentraa- 10 tio kiinteitä hiukkasia. Lämmönvaihto suoritetaan tällä ylävyöhykkeellä yleensä käyttäen putkia, jotka on sijoitettu tyhjään tilaan reaktorissa, tai putkilla vuorattuja sisäseinämiä, joissa reaktorin jäähdytysaine virtaa. Hiukkasten konsentraatio muuttuu tämän vyöhykkeen pohjalta sen 15 yläosaan esim. arvosta 50 kg/m3 arvoon 10 kg/m3, jolloin nämä luvut voivat joskus olla myös pienempiä. Käytännössä ne vastaavat lämmönvaihdon toteutusta seinämien putkien kanssa. Kaasujen nopeus on täydellä kuormituksella yleensä rajoitettu arvoihin 4-6 m/s eroosioriskien välttämiseksi.
20 b) alavyöhyke, jonka hiukkaskonsentraatio on paljon suurempi, ja muuttuu sen pohjalta yläosaan esim. arvosta 500 kg/m3 arvoon 50 kg/m3, ts. suhteessa 10:1, joka voi myös olla yli 20:1, jos reaktori toimii puolella kuormalla, ts.
25 leijutuskaasu virtaa puolinopeudella. Juuri tämä alavyöhyke on polttovyöhyke; jolloin osa polttoon tarvittavasta kaasusta, jota yleensä kutsutaan primaarikaasuksi, puhalletaan sisään reaktorin pohjalla sijaitsevan leijutusarinan läpi. Pääosa lopusta polttokaasusta, jota kutsutaan sekundaari- 30 kaasuksi, suihkutetaan eri tasoilta arinan yläpuolella, jolloin näiden tasojen käyttö voi vaihdella reaktorin kuormasta riippuen (osan tasoista ollessa pois toiminnasta osakuormituksen aikana).
35 Polttokaasujen nopeus reaktorin tällä alavyöhykkeellä määräytyy sen muuttuvasta poikkileikkauksesta ja sekundaa-rikaasun vaiheittaisesta lisäyksestä, ja haluttu nopeus on käytännössä sama kuin ylävyöhykkeellä. Tämä synnyttää suuren konsentraatiovaihtelun polttovyöhykkeellä, mikä tuo mukanaan useita haittoja, joita ovat: 104053 4 5 - epätäydellinen palaminen: palamattomien hiukkasten ja hiilimonoksidin pitoisuudet voivat tietyillä huonosti palavilla polttoaineilla olla suuria reaktorin poistossa, - rikinpoistoteho voi olla liian pieni, mikä vaatii suurien 10 desulfurointiainemäärien suihkuttamisen, ja - rajoittunut mukautuvaisuus vastaamaan muutoksia reaktorin kuormituksessa, mikä johtuu vaatimuksesta ylläpitää minimi-kaasunopeutta sopivien leijutusolojen säilyttämiseksi, 15 tämän nopeuden ollessa noin 3 m/s.
Lämpötilan ja palamisen tasaisuuden parantamiseksi on siten usein välttämätöntä lisätä hiukkasmateriaalin määrää reaktorissa, mikä samalla kasvattaa leijutukseen tarvittavan 20 energian kulutusta.
Näiden haittojen vähentämiseksi käytetään usein sekundaari-kaasun syöttöä eri tasoilla, ja primaarikaasun ja sekundaa-rikaasun virtausmäärien suhdetta muutetaan reaktorin kuor-25 mituksesta riippuen. Näitä tekijöitä voidaan vaihdella kuitenkin vain rajoitetussa määrin, koska muut huomioonotettavat tekijät rajoittavat niiden muutosmahdollisuuksia, tällaisia ollessa: 30 - palamisen laatu, joka vaatii primaarikaasun virtausmäärän säilyttämisen minimimäärän yläpuolella, - tarve ylläpitää pelkistävää atmosfääriä reaktorin polttoni vyöhykkeen alaosassa typpioksidien tuotannon pitämiseksi ' 35 minimissä, ja
A
- tarve kasvattaa polttoon tarvitun ylimääräkaasun määrää, 104053 5 kun reaktorin kuormitus pienenee, jotta vältyttäisiin hiukkaskonsentraation heterogeenisuuden liialliselta kasvamiselta, samalla rajoittaen mahdollisimman suuressa määrin typpioksidien tuotantoa ja välttäen laitoksen lämpö-5 hyötysuhteen merkittävää pienenemistä.
Konsentraatioiden suuri vaihtelu polttovyöhykkeen muodostavalla alavyöhykkeellä on siten epäkohta, ja eri tasojen välisille konsentraatioille tulisi saada suurempi homo-10 geenisuus, mikä sekä parantaisi polttohyötysuhdetta että myös pienentäisi leijutukseen tarvittavan energian kulutusta.
Kiertoleijukerroksella ei tätä vaatimusta kuitenkaan pysty-15 tä toteuttamaan kahdesta erityisongelmasta johtuen: a) leijutuskaasun nopeus polttovyöhykkeellä on riippuvuussuhteessa siihen, joka on valittu ylävyöhykkeelle, jossa lämmönvaihto tapahtuu, ja 20 b) kiinteät hiukkaset liikkuvat sekä ylös että alas, kuten kaaviollisessa kuvassa 1 on esitetty, ja monet pienikokoiset kiinteät hiukkaset eivät koskaan kulje alas leijutus-arinan läheisyyteen, jolloin reaktorin sisään syntyy kor- 25 keussuuntainen granulometrinen kerrostuminen, minkä tulok sena reaktorin alavyöhyke toimii hiukkaskooltaan suuremmilla hiukkasilla. Kiintoainekonsentraatio tulee esim. ensimmäisen metrin matkalla leijutusarinan yläpuolella lähelle tiheän kerroksen vastaavaa, mikä kuluttaa paljon energiaa 30 ja on hyvän palamisen kannalta hyödytöntä.
Tähän tekniikkaan liittyen on useissa patenteissa ehdotettu erilaisia parannuksia kiertoleijukerroksen toimintaan.
35 US-patentissa 4 594 967 ja EP-patentissa 0332 360 käytetään tiheäleijukerrosjärjestelyä materiaalin talteenottamiseksi kiertoleijukerroksen poistosta. jolloin tällä tavalla 104053 6 talteenotettu materiaali pienentää sen materiaalin määrää, joka talteenotetaan tavanomaisella syklonilla, joka on sijoitettu alavirtaan paisuntakammiosta, joka muodostaa tiheän kerroksen yläpuolelle sijoitetun päästövyöhykkeen.
5 Näissä patenteissa: tiheäleijukerros on sijoitettu kiertoleijukerroksen poistoon joko sen sivulle (EP 0332 360 vaakaleikkaukseltaan 10 suorakulmaiselle reaktorille ja US 4 594 967) tai suoraan sen päälle (EP 0332 360 vaakaleikkaukseltaan pyöreälle reaktorille), - sykloni on sijoitettu joko suoraan alavirran puolelle 15 paisuntakammiosta (EP 0332 360) tai putkimaisen tilan jälkeen, johon on sovitettu lämmönvaihtimia kaasujen lämpötilan pienentämiseksi (US 4 594 967), ja joka siten ei ole osa patentin kiertoleijukerrosta; kaikissa näissä tapauksissa tiheäleijukerroksen ottama osa materiaalista vähentää 20 sykloniin kerättyä materiaalia, eikä muuta kiertoleijuker-rokseen kierrätetyn materiaalin maksimimäärää.
- näissä kummassakaan patentissa paisuntakammiolla, joka on sijoitettu alavirran puolelle vyöhykkeeltä, jolle tiheälei- 25 jukerros on asennettu, ei ole niitä kiertokerroksen perusominaisuuksia (homogeeninen lämpötila, kasvava kaasun nopeus, hiukkaskonsentraatio) , jotka mahdollistaisivat tämän vyöhykkeen käyttämisen lämmönsiirtoon kaasu-hiukkas-seoksesta seinämiin samalla säilyttäen homogeenisen lämpö-30 tilan ja edullisen kaasu-hiukkassekoittumisen kemiallisten reaktioiden ylläpitämiseksi.
US-patentissa 4 788 919 on reaktori jaettu kolmeen, kahteen tai yhteen kammioon, jolloin näiden kammioiden väliset 35 rajat on aikaansaatu paisuntakammiolla, jonka leikkaus voi olla, kuten on mainittu, neljä kertaa suurempi kuin reaktorin vastaava, ja jossa kaasun nopeus ei enää ole sama kuin 104053 7 kiertoleijukerrosreaktorissa. Tämä nopeuden pieneneminen mahdollistaa materiaalin talteenoton tiheäleijukerroksiin, mikä pienentää huomattavasti materiaalin pitoisuutta ylä-kammiossa tai kahdessa yläkammiossa siten, että kiertolei-5 jukerrostoiminta tapahtuu ainoastaan pohjakammiossa, jolloin kahden muun kammion ja niiden jatkeiden tehtävänä on materiaalin pienien lisämäärien talteenotto ja lisäjäähdy-tyksen aikaansaaminen, mikä johtaa patentin laatijan suosimaan rakennetta, jossa on vain yksi kammio, palauttaen 10 patentin siten samanlaiseen laitteeseen kuin US-patentissa 4 594 967 ja EP-patentissa 0332 360, ts. tiheäleijukerrok-sen järjestämiseen kiertoleijukerrosreaktorin poistoon. Joka tapauksessa rakenteessa, jossa on useita kammioita, niissä säilyy sama kaasun nopeus.
15
Yhteenvetona voidaan todeta, että näissä patenteissa on kehitelty edelleen aikaisemmin tunnettun tyyppistä leiju-kerrostekniikkaa, jonka haittoja on käsitelty edellä 20 Tähän tekniikkaan verrattuna niille on tunnusomaista syklo-neiden ja erottimien talteenottaman kiinteän materiaalin määrän pieneneminen, mutta ne eivät muuta aikaisemmin tunnetun kiertoleijukerrostekniikan tunnusomaisia paine- ja konsentraatioprof i ilej a.
25 ·' Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada laite reaktion suorittamiseksi suljetussa tilassa kaasun ja hiukkasmaisen materiaalin välillä, johon laitteeseen kuuluu uusi leiju-kerrosrakenne, joka mahdollistaa kiinteiden hiukkasten 30 konsentraation suuremman homogeenisuuden alavyöhykkeellä sekä kiinteiden hiukkasten kohtuullisen konsentraation tällä vyöhykkeellä, joka mahdollisesti muodostaa poltto-vyöhykkeen, ja leijutuskaasun suhteellisen suuren nopeuden tällä alavyöhykkeellä.
Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista se, että reaktori on jaettu kolmeen vyöhykkeeseen, jotka ovat: 35 104053 8 a) alempi nopeakiertoinen leijukerrosvyöhyke, jolla leiju-tuskaasun keskimääräinen ylöspäinen nopeus tyhjänä ja täydellä kuormituksella on alueella 4,8 m/s - 12 m/s, ja 5 jolloin vyöhykkeen korkeus on sellainen, että kaasun viipy-mäaika tällä alavyöhykkeellä on täydellä kuormituksella alueellla 0,25 - 4 sekuntia;
b) ylempi nopeakiertoinen leijukerrosvyöhyke, jonka leik-10 kaus on S2, ja jolla leijutuskaasun ylöspäinen nopeus V
tyhjänä ja täydellä kuormituksella on alueella 4 m/s - 10 m/s, ja tämän nopeuden suhde leijutuskaasun nopeuteen alavyöhykkeellä on alueella 1/2 - 1/1,2, vyöhykkeen korkeuden ollessa sellainen, että leijutuskaasun viipymäaika 15 tällä vyöhykkeellä täydellä kuormituksella on alueella 2 -10 sekuntia, ja konsentraation P reaktorin ylävyöhykkeen yläosassa ollessa ainakin 2 kg/m3; ja c) tiheäleijukerrosvyöhyke, jolla leijutuskaasun ylöspäi-20 nen nopeus tyhjänä ja täydellä kuormituksella on alueella 0,3 m/s - 2,5 m/s, ja joka on sijoitettu alemman nopeakier-toisen leijukerrosvyöhykkeen yläosan viereen ja erotettu siitä väliseinämällä, ja sijoitettu siten, että se vastaanottaa sekä hiukkasmateriaalia, joka laskeutuu alas ylä-25 vyöhykkeeltä pitkin ainakin yhtä sen seinämää, että hiukkasmateriaalia, joka tulee sen vieressä olevasta alavyöhykkeen yläosasta; ja että siihen lisäksi kuuluu ainakin yhdet välineet hiuk-30 kasmateriaalin uudelleensuihkuttamiseksi tiheäleijukerros-vyöhykkeeltä alemman nopeakiertoisen leijukerrosvyöhykkeen pohjalle, jolloin hiukkasmateriaalia uudelleensuihkutusmää-rä tiheäleijukerrosvyöhykkeeltä on suurempi kuin määrä q = P x V x S2.
Kuvan 7 käyrä esittää tällaisen laitteen paineprofiilia pitkin kiertoleijukerrosvyöhykkeiden (ylemmän ja alemman 35 104053 9 vyöhykkeen) korkeutta. Hiukkaskonsentraatiolla, joka voidaan johtaa profiilin käyrän kaltevuudesta sen joka kohdassa, on epäjatkuvuusalue kummallakin puolella tiheäleijuker-rospoistoa, mikä on laitteelle tunnusomaista.
5 Tämän rakenteen avulla saavutetaan: - tasaisempi lämpötilajakautuma reaktorissa, mikä vähentää kiinteiden hiukkasten agglomeroitumisvaaraa; 10 - kun kyseessä on polttoreaktori, parempi palaminen, mikä johtuu hiilimonoksidin ja palamattomien hiukkasten muodostumisen vähenemisestä varsinkin huonosti palavia polttoaineita kuten köyhiä hiiliä ja antrasiitteja käytettäessä; 15 - reaktorin mukautuvuuden parantuminen, mikä johtuu sallitun minimikuormituksen alenemisesta, jonka tekee mahdolliseksi se suuri suhde, joka on kaasun nopeuden täydellä kuormalla alavyöhykkeellä, ja miniminopeuden, joka tarvi- 20 taan ylläpitämään tyydyttäviä leijutusoloja, välillä.
Keksintö koskee myös edellä määritellyn laitteen käyttöä hiilipitoisten aineiden polttoon.
25 Tämän jälkeen kuvataan esimerkinomaisesti ja samalla ohei- ' siin kaaviomaisiin piirustuksiin viittaamalla keksinnön mukaisia jauhetun hiilen polttolaitteita. Piirustuksissa:
Kuva 1 esittää kaaviomaisesti hiukkasmaisen materiaalin 30 virtausta aikaisemmin tunnetun tyyppisessä kiertoleijuker- . rosreaktorissa.
Kuva 2 esittää keksinnön mukaista laitetta, jossa om kier-toleijukerrokset ja välissä oleva tiheäleijukerros.
Kuvat 3A ja 3B esittävät kahtena toisiinsa nähden suorassa kulmassa olevana pystyleikkauksena alavyöhykettä reaktoris- 35 104053 10
ta, jossa on kaksi lateraalista tiheäleijukerrosta, jolloin kuva 3B on leikkaus IIIB-IIIB kuvasta 3A
Kuvat 4A ja 4B esittävät kahtena toisiinsa nähden suorassa 5 kulmassa olevana pysty leikkauksena alavyöhykettä reaktorista, jossa on kolme lateraalista tiheäleijukerrosta, jolloin kuva 4B on leikkaus IVB-IVB kuvasta 4A.
10 Kuvat 5A ja 5B esittävät kahtena toisiinsa nähden suorassa kulmassa olevana pystyleikkauksena alavyöhykettä reaktorista, jossa on neljä lateraalista tiheäleijukerrosta, jolloin kuva 5B on leikkaus VB-VB kuvasta 5A.
15 Kuvat 6A, 6B ja 6C esittävät lämmönvaihtopintojen sijoitusta reaktorin kahteen tiheäkerrokseen, jolloin kuvat 6B ja 6C ovat kaksi vaihtoehtoa leikkauksesta VIB-VIB kuvasta 6A.
Kuva 7 esittää keksinnön mukaisen laitteen paineprofiilia.
20
Kuvassa 1, joka edustaa leijukerroksen tavanomaista toimintaa, reaktoriin 1 kuuluu leikkaukseltaan kasvava alavyöhyke 2 ja suuntaissärmiön muotoinen ylävyöhyke 3. Kiintoaine-hiukkaset nousevat leijuarinan 4 yläpuolelta reaktorin 25 yläosaa kohti, kuten nuolilla 5 on esitetty. Nämä hiukkaset pyrkivät eroamaan seinämiä kohti ja putoamaan jälleen alas. Kuitenkin osa hienommista hiukkasista joutuu jälleen ylös-päisen liikkeen mukaan viitenumerolla 6 esitettynä turbulenttina liikkeenä. Muut hiukkaset lähestyvät seinämää ja 30 virtaavat sitä pitkin alas nuolien 7 mukaisest.
Kuvassa 2 esitetyssä keksinnön mukaisessa laitteessa on leijuarinan 4 yläpuolelle leikkaukseltaan kasvavaan ala-vyöhykkeeseen 2 muodostettu nopeakiertoleijukerros. Tämän 35 arinan läpi suihkutetaan putken 8 kautta tulevaa primaarista leijutuskaasua, joka muodostuu ilmasta, johon on mahdollisesti sekoitettu polttokaasuja tai happea. Välittömästi 104053 11 arinan yläpuolelta syötetään myös jauhemaista polttoainetta, esim. hiilen suspensiota ilmassa. Sekundaarista kaasua, joka myös muodostuu ilmasta, jossa mahdollisesti on poltto-kaasuja tai happea, syötetään reaktorin alavyöhykkeelle 5 kolmelta peräkkäiseltä tasolta 10, 11 ja 12. Leijutuskaasun nopeus tyhjänä ja täydellä kuormituksella voi vaihdella välillä noin 4,8 m/s - 12 m/s, ja kaasujen viipymäaika täydellä kuormituksella voi olla välillä 0,25 - 4 sekuntia.
10
Sekundaarikaasun suihkutus suoritetaan siten, että ala-vyöhykkeen 2 pohjalla atmosfääri on pelkistävä.
Tämän alavyöhykkeen yläpuolelle on muodostettu toinen 15 nopeakiertoleijukerros, jolloin leijutuskaasun nopeus tyhjänä ja täydellä kuormituksella voi olla alueella 4 -10 m/s ja sen viipymäaika 2 ja 10 sekunnin välillä
Reaktorin yläpäästä poistetut kiintoainehiukkaspitoiset 20 polttokaasut johdetaan tunnetulla tavalla erotussykloniin IA, josta pölytön polttokaasu poistetaan putkella IB ja talteenotetut kiinteät hiukkaset kierrätetään reaktorin pohjan kautta putkella 1C.
25 Lisäksi polttovyöhykkeen, jonka poikkileikkaus yläpäässä on • Sj, lähtöön on muodostettu tiheäleijukerros 13, joka on esitetty vinoviivoin, ja erotettu polttovyhykkeestä väliseinällä 13A, ja sijoitettu leijuarinan 14 yläpuolelle, jonka läpi suihkutetaan lisäleijutuskaasua putkesta 15. 30 Kaasun nopeus tyhjänä ja täydellä kuormituksella tiheäker-roksessa voi olla välillä 0,3 m/s - 2,5 m/s. Mahdollinen jäännöspalaminen tässä tiheäkerroksessa on useimmiten vähäistä, koska se on sijoitettu nopeakiertokerroksen polttovyöhykkeen lähtöön, ja hiukkasten jäännöshiilipitoi-35 suus on jo hyvin pieni. Jos tiheäleijukerroksessa tapahtuisi merkittävää palamista esim. huonolaatuisesta polttoai-, neesta johtuen, tämän tiheäkerroksen arinan alla oleviin 104053 12 suihkusuuttimiin voitaisiin joko suihkuttaa polttokaasua kerroksen happipitoisuuden pienentämiseksi, tai tämän vyöhykkeen happipitoisuutta voitaisiin päinvastoin kasvattaa palamisen parantamiseksi, missä tapauksessa voisi olla 5 tarpeellista käyttää kerroksessa lämmönvaihtoputkia.
Keksinnön mukaisesti tällaisen tiheäleijukerroksen korkeus on suositeltavasti suhteellisen pieni, yleensä alle 1,5 m. Sen korkeus voidaan kuitenkin nostaa noin 3-4 metriin, jos 10 siinä halutaan käyttää lämmönvaihdinta.
Tämän tiheäleijukerroksen olennaisena tehtävänä on tal-teenottaa se kiinteiden hiukkasten osuus, joka putoaa alas tiheäleijukerroksen yläpuolella sijaitsevalta lämmönvaih-15 tovyöhykkeeltä (nuolet 7) , ja myös talteenottaa se kiinteiden hiukkasten osuus, joka nousee reaktorin alavyöhykkeel-tä, joka on alempana kuin tiheäkerros (nuolet 16) . Tämä reaktorin alavyöhykkeeltä tulevien hiukkasten talteenotto perustuu kaasun nopeuden pienenemiseen sen saapuessa reak-20 torin ylemmälle vyöhykkeelle. On kuitenkin huomattava, että toisin kuin muissa menetelmissä, ja lukuunottamatta ti-heäleijukerrosten sisäosaa, kaasun nopeus ei laske missään reaktorin sisäpuolella alle sen arvon, joka vastaa toimintaa kiertoleijukerrosoloissa.
25
Tiheäleijukerrokseen talteenotetut hiukkaset siirretään putkilla 17 reaktorin pohjalle heti arinan 4 yläpuolelle. Näihin putkiin voi kuulua sifoni, jota syötetään pohjalta leijutuskaasulla. Tällä tavalla voidaan reaktorin pohjalle 30 palauttaa suuri määrä pienikokoisia kiinteitä hiukkasia, jonne ne eivät olisi aikaisemmin tunnetuissa laitteissa koskaan päässeet. Näin tämän kokoisten hiukkasten konsent-raatio reaktorin polttovyöhykkeellä kasvaa huomattavasti, erityisesti sen yläalueella lähellä tiheäkerroksen tasoa. 35 Lisäksi johtuen jo pelkästään poikkileikkauksen muutoksesta, joka on tuloksena tiheäkerroksen läsnäolosta, kaasun nopeus reaktorin alavyöhykkeellä 2 on suurempi kuin sen 104053 13 nopeus ylävyöhykkeellä 3 tiheäkerroksen tason yläpuolella.
Tällä nopeuden kasvamisella aikaansaadaan luonnollisesti myös parempi kiinteiden hiukkasten konsentraation homo-5 geenisuus reaktorin alavyöhykkeellä, mikä varmistaa paremman polton. Haluttu kaasun nopeuden arvo polttovyöhykkeellä voidaan saada valitsemalla sopivasti poikkileikkaukset s2 ja S2, jolloin Sj on polttovyöhykkeen poikkileikkaus ti-heäleijukerroksen tasolla ja S2 on reaktorin ylävyöhykkeen 10 poikkileikkaus, ja jolloin tiheäleijukerroksen poikkileik-kausalue on siis erotus S2 - Sj. Putkissa 17 kierrätettävä kiinteiden hiukkasten määrä riippuu myös tästä poikkileikkauksien suhteesta, koska mitä suurempi nopeus on poltto-vyöhykkeellä, sitä suurempi on kiinteiden hiukkasten vir-15 tausmäärä tämän vyöhykkeen lähdössä, ja sitä suurempi hiukkasamateriaalin määrä tulee talteenotetuksi tiheäleiju-kerrokseen, koska niiden hiukkasten määrä, jotka putoavat tiheäkerroksen yläpuolella olevan vyöhykkeen pohjalle, riippuu olennaisesti poikkileikkausalasta S2.
20
Tiheäkerrokselle valittu poikkileikkausala (S2 - Sx) on siten tärkeä tekijä keksinnön mukaisen laiteen reaktorin mitoituksessa. Kasvattamalla kaasun nopeutta ja hiukkasma-teriaalin konsentraatiota polttovyöhykkeellä se määrää 25 suureksi osaksi sen parannuksen, joka saavutetaan konsent-raatioiden homogeenisuuteen polttovyöhykkeellä verrattuna konsentraatioihin tunnetuissa leijukerroksissa.
Käytännössä saadaan erinomaisia tuloksia hiilijauheen 30 polttolaitoksissa valitsemalla poikkileikkausuhde S2/Si > '· väliltä 1,20 - 2.
• * . Kuvat 3A ja 3B esittävät reaktorin pohjaosaa, johon on sovitettu kaksi tiheäleijukerrosta 14A ja 14B välitasolle, 35 jolloin kerrokset on yhdistetty vastaavasti kierrätysput-killa 17A ja 17B polttovyöhykkeen pohjalle leijuarinan 4 104053 14 yläpuolelle. 17B on esimerkinomaisesti esitetty kaaviomai-sesti hiukkasten uudelleensuihkutusputkena, johon kuuluu sifoni, jota syötetään leijutuskaasulla sifonin pohjalta. Näin voidaan helpommin saavuttaa suuri suhde S2/Slf jolloin 5 erotus (S2 - Sj) on kahden tiheäleijukerroksen poikkileik-kausalojen summa. Tähän reaktoriin ei kuulu ensimmäisiin pintoihin nähden kohtisuorien sivupintojen 18 ja 19 vieressä olevia leijukerroksia, kuten kuvaan 3A nähden kohtisuorasta leikkaustasosta (IIIB-IIIB) nähdään.
10
Kuvat 4A ja 4B esittävät reaktorin pohjaosaa, jossa on kolme tiheäleijukerrosta, joista kaksi, 14A ja 14B, on kuvan 4A seinämien 20 ja 21 alla, ja kolmas, 14C, seinämän 22 alla, joka on kohtisuorassa ensimmäisiin seinämiin 15 nähden leikkaustasossa, joka on kohtisuora kuvan 4A tasoon nähden (IVB-IVB tässä kuvassa).
Kuvat 5A ja 5B esittävät reaktorin pohjaosaa, jossa on neljä tiheäleijukerrosta, joista kaksi, 14A ja 14B, on 20 seinämien 20 ja 21 alla, ja toiset kaksi, 14C ja 14D, näihin nähden kohtisuorien seinämien 22 ja 23 alla.
Kuva 6A esittää kaaviomaisesti tiheäleijukerroksissa olevia lämmönvaihtopintoja. Lämmönvaihtoputkia on esitetty kieru-25 koilla 26, 27. Ne ulottuvat lähes koko tiheäleijukerrosten korkeudelta.
Kuva 6B on lämmönvaihtimien eräs vaihtoehtoinen järjestely kuvan 6A tiheäleijukerroksissa, nähtynä leikkauksena VIB-30 VIB kuvasta 6A, jolloin nämä lämmönvaihtimet ulottuvat lähes tiheäleijukerrosten koko pituudelta.
Kuva 6C on lämmönvaihtimien toinen vaihtoehtoinen järjestely kuvan 6A tiheäleijukerroksissa, nähtynä leikkauksena 35 VIB-VIB tästä kuvasta 6A. Tässä toisessa vaihtoehdossa kumpikin kahdesta tiheäleijukerroksesta on jaettu kolmeen osastoon. Päätyosastot on varustettu lämmönvaihtimilla 26, 104055 15 28 ja 27, 29, ja keskiosastoissa 30, 31 ei ole lämmönvaih-toputkia.
Kaikki osastot 26, 27, 28, 29, 30 ja 31 on yhdistetty 5 uudelleensuihkutusvälineillä 17 reaktorin pohjalle, jolloin joka osastolla on omat suihkutusväIineensä. Osastojen 30 ja 31 suihkutusvälineitä ei ole varustettu virtausmäärän säätöelimillä.
10 Kaikki kuvissa 3-5 esitetyt tiheäleijukerrokset ovat toiminnassa reaktorin täydellä kuormituksella, ja ne osallistuvat reaktorin jäähdytykseen. Välikuormilla voidaan jäähdytystä ohjata monella eri tavalla (moduloimalla leijutusta tai pysäyttämällä se, säätämällä hiukkasten uudelleensuih-15 kutusmäärää alavyöhykkeen pohjalle) siten, että reaktorissa säilyy optimilämpötila lähellä 850®C:ta, mikä varmistaa paremman desulfurointitehon. Kun reaktorin kuormitus pienenee, myös reaktorin lämpötila laskee, koska jäähdytyspinnat tulevat liian suuriksi. Moduloimalla lämmönvaihtoa tai 20 kytkemällä se pois joissakin tiheäkerrososastoissa, on mahdollista pienentää reaktorin jäähdytystä, ja mahdollistaa näin optimin polttolämpötilan ylläpitäminen reaktorin laajemmalla kuormitusalueella, mikä pitää rikinpoistosuh-teen korkealla tasolla.
25
Erityisesti kuvasta 2 nähdään, kuinka keksinnön laitteella voidaan kahden tekijän vaikutuksesta, hiukkasmateriaalin kierrätys takaisin reaktorin pohjalle ja kasvanut nopeus alavyöhykkeellä, jossa poltto tapahtuu, (toisin kuin tunne-30 tuissa kiertoleijukerrosreaktoreissa) erottaa toisistaan , ylävyöhyke, jonka seinämät muodostuvat lämmönvaihtoputkis- ta, ja jolle valitaan optimi kaasun nopeus hyvän lämmön-vaihdon aikaansaamiseksi ilman lämmönvaihtoputkien eroosiota, ja alempi polttovyöhyke, jolle valitaan suurempi kaasun 35 nopeus, ja jolle aikaansaadaan homogeenisempi hiukkasmateriaalin konsentraatio kuin aikaisemmin tunnetuissa kierto-leijukerroksissa. Jos reaktorin ylävyöhykkeelle esim.
104053 16 halutaan nopeus 6 m/s, sen alavyöhykettä voidaan käyttää nopeudella 7,2 m/s - 12 m/s.
Vaikka edellä piirustuksiin viitaten kuvatut välineet 5 reaktion suorittamiseksi kaasun ja hiukkasmateriaalin kanssa koskevatkin laitetta, joka on tarkoitettu hiilipi-toisen materiaalin polttoon, jolloin reaktorin jäähdytys suoritetaan sen ylävyöhykkeen seinämiin sijoitetuilla tai vuoratuilla lämmönvaihtoputkilla, on selvää, että keksintöä 10 voidaan soveltaa polton lisäksi myös muihin eksotermisiin reaktioihin, ja myös endotermisiin reaktiohin, kuten esim.
I alumiinioksidin kalsinointiin, kun halutaan parantaa kiin toaineen konsentraation homogeenisuutta reaktorin alavyö-hykkeellä, ja käyttää tällä vyöhykkeellä suuria nopeuksia, 15 jotka eivät sovellu sen ylävyöhykkeelle. Endotermisissä reaktioissa ylävyöhykettä ei tietystikään varusteta hiukkasten kanssa suorassa kosketuksessa olevilla lämmönvaihtoputkilla.
j
Claims (9)
1. Menetelmä eksotermisen tai endotermisen reaktion suorittamiseksi suljetussa tilassa ainakin yhden kaasun ja 5 ainakin yhden kiinteän hiukkasmaisen materiaalin välillä, johon laitteeseen kuuluu ainakin yhdet välineet (9) hiukkasmaisen materiaalin sisäänsyöttämiseksi, ainakin yhdet välineet (8) leijutus- ja reaktiokaasun sisäänsyöttämi-seksi, jolloin hiukkasmaisen materiaalin ja leijutus-10 kaasun vastaavat syöttönopeudet ovat sellaiset, että ne mahdollistavat kaasun ja hiukkasmaisen materiaalin nopean ylöspäisen virtauksen synnyttämisen reaktorissa, välineet reaktorin yläosaan saapuvan reaktiokaasun ja hiukkasmaisen materiaalin seoksen ohjaamiseksi erottimeen (IA), 15 välineet (IB) reaktiossa muodostuneen kaasun poistamiseksi, ja välineet (1C) hiukkasmaisen materiaalin kierrättämiseksi erottimesta reaktorin pohjalle, jolle menetelmälle on tunnusomaista kolme vaihetta: a) alemmassa vyöhykkeessä (I) ylläpidetään nopean .. 20 virtauksen leijukerrosta, jossa leijutuskaasun keskimää räinen ylöspäinen nopeus tyhjänä ja täydellä kuormituksella on alueella 4,8 m/s - 12 m/s, ja jolloin vyöhykkeen korkeus on sellainen, että kaasun viipymäaika tällä ala-vyöhykkeellä on alueellla 0,25 - 4 sekuntia; 25 b) ylemmässä jakson S2 vyöhykkeessä aikaansaadaan no- : peakiertoinen leijukerros, jossa leijutuskaasun ylöspäi nen nopeus V tyhjänä ja täydellä kuormituksella on alueella 4 m/s - 10 m/s, ja tämän nopeuden suhde leijutuskaasun nopeuteen alavyöhykkeellä on alueella 1/2 - l/l,2, 30 vyöhykkeen korkeuden ollessa sellainen, että leijutuskaasun viipymäaika tällä vyöhykkeellä täydellä kuormituksella on alueella 2-10 sekuntia, ja konsentraatio P reaktorin ylävyöhykkeen yläosassa on ainakin 2 kg/m ; c) vyöhykkeessä (13), joka liittyy alemman vyöhykkeen 35 yläosaan ja on siitä erillinen aikaansaadaan tiheä leijukerros, jossa leijutuskaasun ylöspäinen nopeus tyhjänä ja täydellä kuormituksella on alueella 0,3 m/s - 2,5 m/s, ja 104053 joka on sijoitettu vastaanottamaan sekä alemman vyöhykkeen yläosasta tuleva hienojakoinen materiaali että ylemmästä vyöhykkkeestä ainakin sen yhtä seinämää pitkin putoava hienojakoinen materiaali; 5 ja että hienojakoinen materiaali suihkutetaan uudel leen tiheän virtauksen vyöhykkeestä alemman vyöhykkeen pohjalle, joka toimii nopean kierron leijutusker-rosolosuhteissa, jolloin määrä jolla hienojakoista ainesta suhkutetaan uudelleen tiheän virtauksen olosuhteissa 10 toimivasta vyöhykkeestä on suurempi kuin määrä: q = P x V x S2
2. Laite eksotermisen tai endotermisen reaktion suorit tamiseksi suljetussa tilassa ainakin yhden kaasun ja ainakin yhden kiinteän hiukkasmaisen materiaalin välillä, johon laitteeseen kuuluu ainakin yhdet välineet (9) hiukkasmaisen materiaalin sisäänsyöttämiseksi, ainakin yhdet . . 20 välineet (8) leijutus- ja reaktiokaasun sisäänsyöttämi seksi, jolloin hiukkasmaisen materiaalin ja leijutuskaa-sun vastaavat syöttönopeudet ovat sellaiset, että ne mahdollistavat kaasun ja hiukkasmaisen materiaalin nopean ylöspäisen virtauksen synnyttämisen reaktorissa, välineet 25 reaktorin yläosaan saapuvan reaktiokaasun ja hiukkasmai-: - sen materiaalin seoksen ohjaamiseksi erottimeen (IA), välineet (IB) reaktiossa muodostuneen kaasun poistamiseksi, ja välineet (1C) hiukkasmaisen materiaalin kierrättämiseksi erottimesta reaktorin pohjalle, tunnettu siitä, 30 että reaktori on jaettu kolmeen vyöhykkeeseen, jotka ovat: ’ a) alempi nopeakiertoinen leijukerrosvyöhyke (I), jolla leijutuskaasun keskimääräinen ylöspäinen nopeus tyhjänä ja täydellä kuormituksella on alueella 4,8 m/s -35 12 m/s, ja jolloin vyöhykkeen korkeus on sellainen, että kaasun viipymäaika tällä alavyöhykkeellä on täydellä kuormituksella alueellla 0,25 - 4 sekuntia; 104053 b) ylempi nopeakiertoinen leijukerrosvyöhyke, jonka leikkaus on S2, ja jolla leijutuskaasun ylöspäinen nopeus V tyhjänä ja täydellä kuormituksella on alueella 4 m/s -10 m/s, ja tämän nopeuden suhde leijutuskaasun nopeuteen 5 alavyöhykkeellä on alueella 1/2 - 1/1,2, vyöhykkeen korkeuden ollessa sellainen, että leijutuskaasun viipymäaika tällä vyöhykkeellä täydellä kuormituksella on alueella 2-10 sekuntia, ja konsentraation P reaktorin ylävyöhyk-keen yläosassa ollessa ainakin 2 kg/m ; ja 10 c) tiheäleijukerrosvyöhyke (13), jolla leijutuskaasun ylöspäinen nopeus tyhjänä ja täydellä kuormituksella on alueella 0,3 m/s - 2,5 m/s, ja joka on sijoitettu alemman nopeakiertoisen leijukerrosvyöhykkeen yläosan viereen ja erotettu siitä, ja sijoitettu siten, että se vastaanottaa 15 sekä hiukkasmateriaalia, joka laskeutuu alas ylävyöhyk-keeltä pitkin ainakin yhtä sen seinämää, että hiukkasmateriaalia, joka tulee sen vieressä olevasta alavyöhykkeen yläosasta; ja että siihen lisäksi kuuluu ainakin yhdet välineet . 20 (17) hiukkasmateriaalin uudelleensuihkuttamiseksi tiheä lei jukerrosvyöhykkeeltä alemman nopeakiertoisen leijuker-rosvyöhykkeen pohjalle, jolloin hiukkasmateriaalia uudel-leensuihkutusmäärä tiheäleijukerrosvyöhykkeeltä on suurempi kuin määrä q = P x V x S2; 25 ja että ylävyöhykkeen (3) poikkileikkauksen suhde : (S2/S1) alavyöhykkeen (2) poikkileikkaukseen tiheäleiju- kerrosvyöhykkeen tasolla on välillä 1,20 - 2.
3. Vaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että 30 siihen kuuluu useita tiheäleijukerrosvyöhykkeitä (14A, 14B, 14C, 14D), jotka on sijoitettu samalle tasolle ja 9 · suositeltavasti jaettu kulmittain keskitilan ympärille. s
4. Jonkin vaatimuksen 2-3 mukainen laite, tunnettu siitä, 35 että siihen kuuluu sen tiheäleijukerrosvyöhykkeellä tai - vyöhykkeillä olevat elimet (26, 27, 28, 29) lämmön vaih- 104053 tamiseksi höyrystettävän ja/tai kuumennettavan fluidin kanssa.
5. Jonkin vaatimuksen 2-4 mukainen laite, tunnettu siitä, 5 että siihen kuuluu välineet säädettävän hiukkasmateriaa- liosuuden poistamiseksi tiheäleijukerrosvyöhykkeen tai -vyöhykkeiden yhdestä tai useammasta osastosta.
6. Vaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että 10 siihen kuuluu välineet reaktorin lämpötilan säätämiseksi ohjaamalla ainakin yhden tiheäleijukerroksen ainakin yhden osuuden leijutusta.
7. Jonkin vaatimuksen 2-6 mukainen laite, tunnettu siitä, 15 että siihen kuuluu ylemmän nopeakiertoisen leijukerros- vyöhykkeen seinämässä olevat välineet lämmön vaihtamiseksi höyrystettävän ja/tai kuumennettavan fluidin kanssa.
8. Jonkin vaatimuksen 2-7 mukainen laite, tunnettu siitä, 20 että siihen kuuluu suuttimet leijutuskaasun suihkuttami- seksi alemman nopeakiertoisen leijukerrosvyöhykkeen alapuolella olevan arinan alta, ja suuttimet tämän kaasun suihkuttamiseksi tämän alavyöhykkeen eri tasoilta (11, 12, 13). 25 : .
. 9. Jonkin vaatimuksen 2-8 mukaisen laitteen käyttö hiili- pitoisen materiaalin polttoon. ;i Ί 104053
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9005060A FR2661113B1 (fr) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | Dispositif de realisation d'une reaction entre un gaz et un materiau solide divise dans une enceinte. |
| FR9005060 | 1990-04-20 | ||
| FR9100325 | 1991-04-18 | ||
| PCT/FR1991/000325 WO1991016130A1 (fr) | 1990-04-20 | 1991-04-18 | Dispositif de realisation d'une reaction entre un gaz et un materiau solide divise dans une enceinte |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI915961A0 FI915961A0 (fi) | 1991-12-18 |
| FI104053B true FI104053B (fi) | 1999-11-15 |
| FI104053B1 FI104053B1 (fi) | 1999-11-15 |
Family
ID=9395933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI915961A FI104053B1 (fi) | 1990-04-20 | 1991-12-18 | Laite reaktion suorittamiseksi kaasun ja hiukkasmaisen materiaalin välillä suljetussa tilassa |
Country Status (23)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5316736A (fi) |
| EP (1) | EP0453373B1 (fi) |
| JP (1) | JP2693864B2 (fi) |
| KR (1) | KR0129711B1 (fi) |
| CN (1) | CN1035158C (fi) |
| AT (1) | ATE93747T1 (fi) |
| AU (1) | AU635643B2 (fi) |
| BR (1) | BR9105719A (fi) |
| CA (1) | CA2057028C (fi) |
| CZ (1) | CZ285304B6 (fi) |
| DE (1) | DE69100318T2 (fi) |
| DK (1) | DK0453373T3 (fi) |
| ES (1) | ES2044694T3 (fi) |
| FI (1) | FI104053B1 (fi) |
| FR (1) | FR2661113B1 (fi) |
| HU (1) | HU212995B (fi) |
| PL (1) | PL167240B1 (fi) |
| RO (1) | RO108422B1 (fi) |
| RU (1) | RU2048904C1 (fi) |
| SK (1) | SK279406B6 (fi) |
| WO (1) | WO1991016130A1 (fi) |
| YU (1) | YU47810B (fi) |
| ZA (1) | ZA912947B (fi) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4135582A1 (de) * | 1991-10-29 | 1993-05-06 | Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt, De | Wirbelbettkuehler fuer eine anlage zum thermischen behandeln koerniger feststoffe in der wirbelschicht |
| FR2690512B1 (fr) * | 1992-04-27 | 1994-09-09 | Stein Industrie | Réacteur à lit fluidisé circulant comportant des échangeurs extérieurs alimentés par la recirculation interne. |
| US5341766A (en) * | 1992-11-10 | 1994-08-30 | A. Ahlstrom Corporation | Method and apparatus for operating a circulating fluidized bed system |
| WO1994011674A1 (en) * | 1992-11-10 | 1994-05-26 | A. Ahlstrom Corporation | Method and apparatus for operating a circulating fluidized bed reactor system |
| US5406914A (en) * | 1992-11-10 | 1995-04-18 | A. Ahlstrom Corporation | Method and apparatus for operating a circulating fluidized bed reactor system |
| FR2712378B1 (fr) * | 1993-11-10 | 1995-12-29 | Stein Industrie | Réacteur à lit fluidisé circulant à extensions de surface d'échange thermique. |
| AU2976995A (en) * | 1994-07-15 | 1996-02-16 | Aalborg Industries A/S | A fluid-bed heat exchanger, fluid-bed combustion reactor systems and methods for the operation of a fluid-bed heat exchanger and a fluid-bed combustion reactor system |
| FR2735041B1 (fr) * | 1995-06-07 | 1997-07-11 | Gec Alsthom Stein Ind | Reacteur a lits fluidises pour le traitement thermique des dechets |
| FR2758747B1 (fr) * | 1997-01-30 | 1999-04-02 | Gec Alsthom Stein Ind | Installation de valorisation energetique de dechets urbains et assimiles |
| FR2758748B1 (fr) * | 1997-01-30 | 1999-04-02 | Gec Alsthom Stein Ind | Installation de valorisation energetique de dechets urbains et assimiles |
| FI105236B (fi) * | 1998-06-15 | 2000-06-30 | Outokumpu Oy | Syöttölaitteisto sulatusuuniin syötettävän syöttöseoksen esivalmistamiseksi |
| DE19937521A1 (de) * | 1999-08-03 | 2001-02-15 | Harald Martin | Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen, Trennen, Klassieren und Zersetzen von Abprodukten |
| FR2896709B1 (fr) * | 2006-02-02 | 2008-02-29 | Alstom Technology Ltd | Separateur de solides en particulier pour installation de combustion |
| FR2937886B1 (fr) * | 2008-10-30 | 2011-05-20 | Jean Xavier Morin | Dispositif de lit fluidise a fluidisation rapide et a flux sature de solides circulants |
| FI122040B (fi) * | 2009-11-10 | 2011-07-29 | Foster Wheeler Energia Oy | Menetelmä ja järjestely polttoaineen syöttämiseksi kiertoleijupetikattilaan |
| EP2884163B1 (en) * | 2013-12-16 | 2017-04-05 | Doosan Lentjes GmbH | Fluidized bed apparatus with a fluidized bed heat exchanger |
| CN112696665B (zh) * | 2020-12-31 | 2022-03-29 | 华电国际电力股份有限公司天津开发区分公司 | 一种快速调节负荷升降速率的循环流化床锅炉 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2779777A (en) * | 1952-12-29 | 1957-01-29 | Stanolind Oil & Gas Co | Method for improving contact of gaseous reactants with catalyst |
| US4201541A (en) * | 1974-06-03 | 1980-05-06 | Fritz Schoppe | Process and installation for the production of calcined material |
| US4165717A (en) * | 1975-09-05 | 1979-08-28 | Metallgesellschaft Aktiengesellschaft | Process for burning carbonaceous materials |
| DE2539546C3 (de) * | 1975-09-05 | 1985-10-24 | Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Verbrennung kohlenstoffhaltiger Materialien |
| US4308806A (en) * | 1978-04-05 | 1982-01-05 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | Incinerator for burning waste and a method of utilizing same |
| US4474119A (en) * | 1982-12-27 | 1984-10-02 | Combustion Engineering, Inc. | Fine particulate feed system for fluidized bed furnace |
| US4594967A (en) * | 1985-03-11 | 1986-06-17 | Foster Wheeler Energy Corporation | Circulating solids fluidized bed reactor and method of operating same |
| DK268885D0 (da) * | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Aalborg Vaerft As | Fluidiseret bed-reaktor og fremgangsmaade til drift deraf |
| DK158531C (da) * | 1985-06-13 | 1990-10-29 | Aalborg Vaerft As | Fremgangsmaade til kontinuerlig drift af en cirkulerende fluidiseret bed-reaktor samt reaktor til anvendelse ved udoevelse af fremgangsmaaden |
| FI84855C (fi) * | 1986-04-30 | 1992-01-27 | Ahlstroem Oy | Virvelbaeddsreaktor. |
| DK120288D0 (da) * | 1988-03-04 | 1988-03-04 | Aalborg Boilers | Fluidbed forbraendigsreaktor samt fremgangsmaade til drift af en fluidbed forbraendingsreaktor |
| US4940007A (en) * | 1988-08-16 | 1990-07-10 | A. Ahlstrom Corporation | Fast fluidized bed reactor |
| US4981111A (en) * | 1989-11-28 | 1991-01-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Circulating fluidized bed combustion reactor with fly ash recycle |
-
1990
- 1990-04-20 FR FR9005060A patent/FR2661113B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-04-18 HU HU914011A patent/HU212995B/hu not_active IP Right Cessation
- 1991-04-18 PL PL91293179A patent/PL167240B1/pl unknown
- 1991-04-18 AT AT91401041T patent/ATE93747T1/de not_active IP Right Cessation
- 1991-04-18 JP JP3508754A patent/JP2693864B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-18 CA CA002057028A patent/CA2057028C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1991-04-18 BR BR919105719A patent/BR9105719A/pt not_active IP Right Cessation
- 1991-04-18 DE DE91401041T patent/DE69100318T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-04-18 WO PCT/FR1991/000325 patent/WO1991016130A1/fr active IP Right Grant
- 1991-04-18 EP EP91401041A patent/EP0453373B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-18 ES ES91401041T patent/ES2044694T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-18 US US07/778,089 patent/US5316736A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-18 DK DK91401041.8T patent/DK0453373T3/da active
- 1991-04-18 AU AU77959/91A patent/AU635643B2/en not_active Ceased
- 1991-04-18 RU SU915010781A patent/RU2048904C1/ru active
- 1991-04-18 RO RO148983A patent/RO108422B1/ro unknown
- 1991-04-19 ZA ZA912947A patent/ZA912947B/xx unknown
- 1991-04-19 CZ CS911122A patent/CZ285304B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1991-04-19 SK SK1122-91A patent/SK279406B6/sk unknown
- 1991-04-20 CN CN91103237A patent/CN1035158C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-22 YU YU72491A patent/YU47810B/sh unknown
- 1991-12-18 FI FI915961A patent/FI104053B1/fi active
- 1991-12-19 KR KR1019910701915A patent/KR0129711B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1993
- 1993-12-08 US US08/162,777 patent/US5453251A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI104053B (fi) | Laite reaktion suorittamiseksi kaasun ja hiukkasmaisen materiaalin välillä suljetussa tilassa | |
| US4165717A (en) | Process for burning carbonaceous materials | |
| US4084545A (en) | Operating method | |
| US5682827A (en) | Fluidized-bed combustor | |
| FI92099B (fi) | Kiertomassatyyppinen leijukerrosreaktori | |
| KR100306026B1 (ko) | 순환 유동상 시스템을 구동시키는 방법 및 장치 | |
| KR100291353B1 (ko) | 유동층 반응기 시스템 | |
| CA1057584A (en) | Process for burning carbonaceous material | |
| KR930006677B1 (ko) | 유동상 반응기 및 그 운전 방법 | |
| US5505907A (en) | Apparatus for treating or utilizing a hot gas flow | |
| KR100203007B1 (ko) | 유동층 냉각기,유동층 연소 반응기 및 그 작동 방법 | |
| CA1269900A (en) | Fluidized bed steam generator and method of generating steam with flyash recycle | |
| JPS6354504A (ja) | 循環流動床反応器及びその操作方法 | |
| CA2149047C (en) | Method and apparatus for recovering heat in a fluidized bed reactor | |
| CN1051364C (zh) | 流化床反应器及其操作方法 | |
| KR100338695B1 (ko) | 순환유동상반응기시스템및순환유동상반응기시스템을구동시키는방법 | |
| US5005528A (en) | Bubbling fluid bed boiler with recycle | |
| CA1332685C (en) | Composite circulating fluidized bed boiler | |
| US5585071A (en) | Method and apparatus for treating hot gases | |
| US5242662A (en) | Solids recycle seal system for a fluidized bed reactor | |
| US4539939A (en) | Fluidized bed combustion apparatus and method | |
| KR100261720B1 (ko) | 유동층 반응기 및 그 작동방법 | |
| EP0060044A1 (en) | Fluidised bed combustion | |
| EP0692999B2 (en) | A fluidized bed reactor system and a method of manufacturing the same | |
| EP0398718B1 (en) | Solids recycle seal system for a fluidized bed reactor |