FI104214B - Menetelmä ja laite kiertomassatyyppisen leijukerrosreaktorisysteemin käyttämiseksi - Google Patents

Menetelmä ja laite kiertomassatyyppisen leijukerrosreaktorisysteemin käyttämiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI104214B
FI104214B FI952154A FI952154A FI104214B FI 104214 B FI104214 B FI 104214B FI 952154 A FI952154 A FI 952154A FI 952154 A FI952154 A FI 952154A FI 104214 B FI104214 B FI 104214B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
heat transfer
gas
solid particles
bed
combustion chamber
Prior art date
Application number
FI952154A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI952154A0 (fi
FI104214B1 (fi
FI952154A (fi
Inventor
Timo Hyppaenen
Original Assignee
Foster Wheeler Energia Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US07/973,396 external-priority patent/US5341766A/en
Application filed by Foster Wheeler Energia Oy filed Critical Foster Wheeler Energia Oy
Priority to FI952154A priority Critical patent/FI104214B/fi
Publication of FI952154A0 publication Critical patent/FI952154A0/fi
Publication of FI952154A publication Critical patent/FI952154A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI104214B1 publication Critical patent/FI104214B1/fi
Publication of FI104214B publication Critical patent/FI104214B/fi

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • B01J8/1836—Heating and cooling the reactor
    • 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
    • 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
    • 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
    • F22B31/0092—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 with a fluidized heat exchange bed and a fluidized combustion bed separated by a partition, the bed particles circulating around or through that partition
    • 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
    • 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
    • F23C10/04—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 the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F23C10/08—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 the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
    • F23C10/10—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 the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
    • 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
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00026—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2208/00035—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2208/00044—Temperature measurement
    • B01J2208/00061—Temperature measurement of the reactants
    • 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
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00026—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2208/00035—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2208/00079—Fluid level measurement
    • 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
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00026—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2208/00035—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2208/00088—Flow rate measurement
    • 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
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00115—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
    • B01J2208/00132—Tubes
    • 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
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00212—Plates; Jackets; Cylinders
    • 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
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00327—Controlling the temperature by direct heat exchange
    • B01J2208/00336—Controlling the temperature by direct heat exchange adding a temperature modifying medium to the reactants
    • B01J2208/00353—Non-cryogenic fluids
    • B01J2208/00371—Non-cryogenic fluids gaseous
    • 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
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00477—Controlling the temperature by thermal insulation means
    • B01J2208/00495—Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
    • 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 
    • F23C2206/00—Fluidised bed combustion
    • F23C2206/10—Circulating fluidised bed
    • F23C2206/101—Entrained or fast fluidised 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 
    • F23C2206/00—Fluidised bed combustion
    • F23C2206/10—Circulating fluidised bed
    • F23C2206/103—Cooling recirculating particles

Description

104214
MENETELMÄ JA LAITE KIERTOMASSATYYPPISEN LEIJUKERROSREAK-TORISYSTEEMIN KÄYTTÄMISEKSI
FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR DRIFT AV VIRVELBÄDDSREAKTOR-SYSTEM AV CIRKULERANDE BÄDD TYP
Esillä oleva keksintö kohdistuu jäljempänä esitettyjen itsenäisten patenttivaatimusten johdanto-osien määrittelemään menetelmään ja laitteeseen kiertomassatyyppisen leiju-5 kerrossysteemin käyttämiseksi.
Kiertomassatyyppisissä leijukerros(CFB-)systeemeissä kuten CFB-kattiloissa on polttokammio, jonka sisällä on hiukkasista muodostunut nopea leijupeti. Polttokammion yläosassa 10 olevaan poistoaukkoon on yhdistetty hiukkaserotin kiinto-ainehiukkasten erottamiseksi polttokammiosta tulevasta, savukaasujen ja niiden mukana kulkeutuneen kiintoaineen muodostamasta suspensiosta. Hiukkaserottimen ja polttokammion alaosan väliin on liitetty yksi tai useampia palautus-15 kanavia erotettujen kiintoainehiukkasten kierrättämiseksi hiukkaserottimesta takaisin polttokammioon. Hiukkaserotti-messa on kaasunpoistoaukko savukaasujen poistamiseksi.
Hiukkaserottimina käytetään yleensä syklonierottimia.
* 20 Pudotusputkityyppinen palautuskanava kierrättää erotetut i.i · hiukkaset syklonista takaisin polttokammion alaosaan.
Palautuskanavassa on kaasulukko, joka estää kaasuja vir-taamasta polttokammiosta takaisin sykloniin palautuskanavan : ·’. kautta.
25
Kiertomassatyyppisiä leijukerrosreaktoreita käytetään monissa eri polttoprosesseissa. Prosessista riippuen eri • a · I.. petimateriaalit leijutetaan ja kierrätetään systeemissä.
’·) ' Polttoprosesseissa leijupeti voi muodostua hiukkasmaisesta :T: 30 polttoaineesta, kuten hiilestä, koksista, ligniitistä, puusta, jätteestä tai turpeesta sekä muista hiukkasmaisista aineista kuten hiekasta, tuhkasta, rikkiabsorbentista, • « « katalyytista tai metallioksideista. Polttokammiossa vallit-'··’ seva kiertonopeus on yleensä 3,5 - 10 m/s, mutta se voi 35 olla myös huomattavasti suurempi.
104214 2
Tyypillisesti lämpöä otetaan talteen leijupetipolttopro-sesseista lämmönsiirtopintojen avulla, jotka sijaitsevat polttokammiossa ja kaasukanavaan, hiukkaserottimen jälkeen sijoitetussa konvektio-osassa. Polttokammioiden ulkoseinät 5 ovat yleensä membraaniseiniä, joissa pystysuorat putket on yhdistetty toisiinsa evillä siten, että ne muodostavat haihdutinpinnan.
Lisää lämmönsiirtopintoja kuten tulistimia voi olla vält-10 tämätöntä sijoittaa polttokammion yläosaan, esim. höyryn tulistamiseksi.
Korroosio ja eroosio saattavat aiheuttaa ongelmia poltto-kammiossa vallitsevissa olosuhteissa, jolloin lämpötila on 15 korkea ja virtausnopeus suuri. Lämmönsiirtopinnat on tehtävä kuumankestävästä, usein jollakin eroosionkestäväliä aineella suojatusta materiaalista, tai on käytettävä joitakin erikoisrakenteita. Tällaiset lämmönsiirtopinnat ovat erittäin painavia ja kalliita, koska kuumankestävä mate-20 riaali on kallista. Korroosio vaikuttaa polttokammion kaasutilan lämmönsiirtopintoihin varsinkin höyryn/veden lämpötilan ollessa yli 400 - 500°C, kun poltetaan kaasu-T‘; maista klooria ja aikalisiä aineosia sisältäviä polttoai- ; neita.
. ! 25 'i Matalalla kuormituksella saattaa olla myös vaikeaa saa- • · : vuttaa haluttua tulosta höyryntulistuksessa. Polttokammion • · · : poistokaasun lämpötila alenee kuormituksen laskiessa, ja konvektio-osassa sijaitsevilla tulistimilla ei ole riittä-30 västi kapasiteettia toivottuun tulokseen pääsemiseksi.
.·:·, Polttokammioon sijoitetut lisätulistimet lisäävät kustan- nuksia ja kattilan hallintaongelmia.
• · · • · · V « «
Varsinkin paineistetuissa sovellutuksissa on ollut lisäksi 35 tarvetta löytää uusia tapoja, joilla voitaisiin lisätä .··, lämmönsiirtopintoja systeemiin ilman että polttokammion « · kokoa tarvitsee suurentaa. Paineistetuissa sovellutuksissa 3 104214 on vielä vähemmän toivottavaa lisätä lämpöpintoja poltto-kammioon ja näin suurentaa kattilan kokoa, koska sen seurauksena paineastiaakin olisi suurennettava, mikä nostaisi kustannuksia valtavasti.
5
Tulistustehon lisäämiseksi on ehdotettu erillisiä lämmön-siirtimiä (EHE = External Heat Exchanger). EHEtssä tulis-timet sijoitetaan erilliseen leijukerrosreaktoriin, jossa on kiertomateriaalina kuumaa kiintoainetta. Kiintoaine 10 tuodaan EHE-lämmönsiirtimeen hiukkaserottimelta. Ehdotetut erilliset lämmönsiirtimet olisivat suuria ja kalliita, ja myös painavia, mikäli ne olisivat jäähdyttämättömästä rakenteesta tehtyjä, sekä vaikeita ohjata. Tarvitaan siis yksinkertaisempi ja edullisempi ratkaisu.
15
On myös ehdotettu (US-patentissa 4,716,856), että kierto- massatyyppisen leijukerrosreaktorin uudelleenkierrätys- systeemiln sijoitettaisiin lämmönsiirtopintoja. Lämmön- siirtopinnat sijoitettaisiin palautuskanavan pohjaosassa 20 olevasta lämmönsiirtokammiosta kerätyn, kiintoaineesta koostuvan kiertomateriaalin muodostamaan leijupetiin. Näin . ollen kiintoaineesta muodostunut kiertomateriaali aikaan- ; saisi esim. tulistuksen tarvitseman lisälämmön ilman eril- ' ’ ; lisiä lämmönsiirtimiä. Palautuskanavaan sijoitettu kaasu- | ’ 25 lukkorakenne muodostaa tarvittavan kaasulukon polttokammion '! ja hiukkaserottimen välille. Kiintoaine syötetään palautus- • · : kanavasta uudelleen polttokammioon yli juoksuna.
A A A A · ·
A A A
Uudelleenkierrätyssysteemin lämmönsiirron säätöä ei ole 30 kuitenkaan vielä ratkaistu tyydyttävästi. Leijutuskaasun .. käyttämistä on ehdotettu lämmönsiirron säätämiseen. Leiju- tuskaasua käytetään kuitenkin myös kiintoaineen uudelleen
A A A
’·’ ’ syöttämiseksi ylijuoksuna uudelleenkierrätyssysteemistä polttokammioon. Sen vuoksi ei olisi mahdollista säätää läm-35 mönsiirtoa tai kiintoaineen kiertoa erikseen leijuttamalla kaasua eri kuormituksilla.
A · • · * 4 104214
Kiintoaineen syöttäminen uudelleen yläjuoksuna polttokam-mioon ehdotuksen mukaisesti pitäisi petin pinnankorkeuden lämmönsiirtokammiossa vakiona ja estäisi petin korkeusvaihtelut, mikä on selvä rajoitus systeemiin. Mahdollisuus 5 säätää petin korkeutta on monissa sovellutuksissa toivottavaa, niin että voidaan säätää petin kaasulukkovaikutusta sekä petin lämmönsiirtoa.
Lisäksi ylijuoksusta johtuen kiintoaineen sekoittuminen 10 lämmönsiirtokammiossa on vähemmän tehokasta ja näin ollen myös lämmönsiirto on vähemmän tehokasta. Petin pinnalle syötetty kiintoaine sekoittuu ainoastaan osittain petiin. Petiin sekoittumaton materiaali poistuu välittömästi yli-juoksuaukon kautta ilman että lämpöä siirtyy petiin tai 15 lämmönsiirtopinnoille.
Edelleen, ylijuoksusta johtuen suuret ja raskaat partikkelit putoavat helpommin petiin ja kiertävät siinä heikommin. Sen sijaan, että ne kulkeutuisivat takaisin polttokam-20 mioon, ne pikemminkin kasautuvat lämmönsiirtokammion pohjalle. Suuret partikkelit saattavat aiheuttaa ongelmia . lämmönsiirrossa, leijutuksessa ja kiintoainevirtauksessa * · I · : sekä myös eroosio-ongelmia.
• · · • Il · ' t . . 25 Patenttivaatimuksen 14 johdanto-osan mukainen laite on · » • * f tunnettu amerikkalaisesta patentista US-A-5 140 950. Tun- • · · nettu laite käsittää kiertomassaperiaatteella toimivan • · · ’* * leijukerrospolttojärjestelmän, jossa on palautuskanavaan yhdistetty lämmönsilrrin. Tässä järjestelmässä palokaasut * · · V ' 30 ja niiden polttokammion leijukerroksesta mukaansa tempaamat kiintoainehiukkaset erotetaan toisistaan, palokaasut johde-··. taan lämmöntalteenottoon ja erotetut kiintoainehiukkaset • i I*’. johdetaan kaasulukon kautta lämmönsiirtimen syöttökammioon.
*. ' Lämmönsiirrin käsittää ohituskanavan, joka mahdollistaa • « ·. f 35 erotettujen kiintoainehiukkasten kulkevan suoraan syöttö-·:·.· kammiosta polttokammioon. Lämmönsiirtimen varsinaiseen lämmönsiirtokammioon on sovitettu lämmönsiirtopintoja, 5 104214 joilla voidaan ottaa talteen lämpöä erotetuista kiinto-ainehiukkasista. Lämmönsiirtokammiosta kiintoainehiukkaset johdetaan takaisin polttokammioon. Ilmaa voidaan syöttää • syöttökammioon kaasulukon yhteyteen säätämään erottimesta 5 tulevaa materiaalivirtaa ja siten materiaalin kiertoa järjestelmässä.
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä ja laite kiertomassatyyppisten leijukerrossysteemien 10 käyttämiseksi, joissa menetelmässä ja laitteessa yllä mainitut haitat on minimoitu.
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada parannettu lämmöntalteenottomenetelmä kiertomassatyyppisiin 15 leijukerrossysteemeihin.
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on lisäksi aikaansaada parannettu menetelmä lämmöntalteenoton säätämiseksi kiertomassatyyppisissä leijukerrossysteemeissä.
20
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on edelleen aikaansaada parannettu menetelmä ja laite kiintoaineen sekoit-; ; tumisen ja lämmönsiirron parantamiseksi uudelleenkierrä- • I · : : I tyssysteemin lämmönsiirto-osassa sekä sinne kasautuvien • III· ’ * 25 suurten partikkelien aiheuttamien ongelmien minimoiminen.
· j#· · Tavoitteet saavutetaan oheisten itsenäisten patenttivaa- :T: timusten tunnusmerkkiosien määrittelemällä menetelmällä ja kiertomassatyyppisellä leijukerrosreaktorisysteemillä.
.·:·. 30
I I I
Tyypillinen keksinnön mukainen menetelmä CFB-systeemin • · · käyttämiseksi käsittää seuraavat vaiheet: ' (a) muodostetaan polttokammioon kiintoainehiukkasista M » :llt: koostuva nopea leijupeti siten, että savukaasuista ja .·:·. 35 niiden mukana kulkeutuvista kiintoainehiukkasista muodostu- • · · .···, va hiukkassuspensio saatetaan virtaamaan ylöspäin poltto- · kammiossa, 6 104214 (b) kerätään kaasu- ja hiukkassuspensiosta erotettuja kiin-toainehiukkasia, (c) ohjataan kerättyjä kiintoainehiukkasia ja/tai poltto-kammiosta tulevia kiintoainehiukkasia palautuskanavaan, 5 (d) muodostetaan palautuskanavan alaosaan kiintoainehiuk- kasista peti, jossa on lämmönsiirtovyöhyke, hiukkasten kuljetusvyöhyke ja yläpinta, ja jossa lämmönsiirtovyöhyk-keen pohja on korkeammalla tasolla kuin hiukkasten kulje-tusvyöhykkeen pohja, 10 (e) otetaan lämpöä talteen kiintoainehiukkasten muodosta masta petistä lämmönsiirto-osassa, jossa on lämmönsiirto-pintoja, (f) säädetään lämmönsiirtoa kiintoainehiukkaspetin lämmön-siirtovyöhykkeellä syöttämällä leijutuskaasua kiinto- 15 ainehiukkaspetiin lämmönsiirtovyöhykkeelle leijutuskaasun syöttöaukkojen kautta, (g) säädetään kiintoaineiden siirtoa syöttämällä siirto-kaasua leijutuskaasusta erillään kiintoainehiukkaspetiin hiukkasten kuljetusvyöhykkeelle siirtokaasun syöttöaukkojen 20 kautta, ja (h) siirretään kiintoainehiukkasia petistä siirtokaasun mukana polttokammioon ainakin yhden kiintoaineiden syöt- ; ; töaukon kautta, joka on sijoitettu kiintoainehiukkasten t · · : ‘ : muodostaman petin pinnantason alapuolelle.
I I ( f f • · 25 Näin ollen lämmönsiirto-osa ja hiukkastensiirto-osa voidaan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan sijoittaa palautuskanavan alaosaan kiintoainekammioon samaan kiintoainehiukkasten petiin, jossa hiukkaset pääsevät virtaamaan 30 vapaasti osasta toiseen ja jossa hiukkasten päävirta suun-tautuu kuitenkin petin pinnalta lämmönsiirto-osan kautta • · · hiukkastensiirto-osalle ja kiintoainehiukkasten syöttöauk- • · · V * koon.
««« 1
Esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon ,···. mukaan leijutuskaasun syöttöaukkojen ja siirtokaasun syöt töaukkojen väliin muodostuneeseen kiintoainehiukkasten 7 104214 petiin muodostuu esteenä toimiva petin osa, joka koostuu hiukkasista, jotka ovat vain hieman leijutettuja tai täysin leijuttamattomia. Tämä petin osa muodostuu esim. lämmönsiirto-osan ja hiukkastensiirto-osan väliselle alueelle ja 5 estää siirtokaasua pääsemästä yhteyteen lämmönsiirron kanssa sekä sen, että leijutuskaasua pääsisi yhteyteen hiukkasten polttokammioon tapahtuvan uudelleensyöttämisen kanssa.
10 Esillä olevan keksinnön mukaan lämmönsiirto-osan pohja on korkeammalla tasolla kuin hiukkasten siirto-osan pohja. Leijutuskaasua syötetään näin ollen kiintoaineiden muodostamaan hiukkaspetiin korkeammalta tasolta kuin siirto-kaasua.
15
Palautuskanavan hiukkaset kierrätetään edullisesti suoraan polttokammioon, mutta ne voidaan tarvittaessa kierrättää välikammioon, josta on edelleen yhteys polttokammioon.
20 Palautuskanavan alaosassa oleva peti muodostuu CFB-sys- teemissä kiertävistä kiintoainehiukkasista. Näiden hiuk- , kasten kokojakautuma on pienempi kuin hiukkasten kokonais- ; ; massan keskikokojakautuma koko reaktorisysteemissä. Hiuk- « « * : ‘ : kasten pieni koko on edullinen palautuskanavassa tapahtu- ’ : 25 valle lämmönsiirrolle.
• · • « · • · jt|*j Lämmönsiirtoa hiukkasista lämmönsi irtopinnoille, esim.
tulistinpinnoille lämmönsiirto-osassa säädetään keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan syöttämällä leiju-.·;·. 30 tuskaasuvirta ainakin osaan lämmönsiirto-osaa. Lisääntynyt
I I I
kaasuvirta ja lisääntynyt hiukkasten liike lämmönsiirtopin- b * * * tojen ympärillä saa aikaan suuremman lämmönsiirron. Kaasua, • · · ·.* : esim. ilmaa tai inerttiä kaasua lämmönsiirron säätämiseen
• · I
:>t.: voidaan syöttää useista erillisistä suuttimista.
m» 35 I I I • · f
Keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaan « · lämmönsiirtoa lämmönsiirto-osassa voidaan säätää säätämällä 8 104214 hiukkastensiirto-osaan syötetyn siirtokaasun virtaa. Tämän suoritusmuodon mukaan petin pinnankorkeus voidaan pitää vakiotasolla siirtämällä osa kiintoainehiukkasista suoraan ylijuoksuna polttokammioon. Ainoastaan säädetyn osan hiuk-5 kasista voidaan antaa valua petin ja lämmönsiirto-osan läpi. Tätä osaa säädetään säätelemällä siirtokaasun virtaa, joka poistaa kiintoainehiukkasia kiintoainehiukkasten syöttöaukon/syöttöaukkojen kautta, jo(t)ka on sijoitettu petin pinnan alapuolelle.
10 Vähentämällä kiintoaineen syöttöaukon/syöttöaukkojen kautta syötettävän kiintoaineen määrää ja lisäämällä vastaavasti hiukkasten ylijuoksua polttokammioon, suurempi hiukkasmäärä pääsee kiintoainehiukkasten muodostaman petin pintaan juuri 15 ennenkuin ne syötetään takaisin polttokammioon. Vähentynyt kiintoainehiukkasten määrä virtaa lämmönsiirto-osan läpi. Petin lämpötila laskee ja lämmönsiirto vähenee, koska hiukkasten ja lämmönsiirtopintojen välinen lämpötilaero on pienentynyt.
20
Lisäämällä kiintoainehiukkasten syöttöaukon/syöttöaukkojen . läpi syötettävän kiintoaineen määrää, suurempi määrä uutta, ; ; kuumaa kiintoainetta pääsee kulkemaan jatkuvasti petin ja • 4 « ’ · : lämmönsiirto-osan kautta nostaen näin petin lämpötilaa ja '· 25 lisäten siinä tapahtuvaa lämmönsiirtoa.
• i · • 4 * • « : Palautuskanavan pohjassa peti liikkuu hitaasti alaspäin, kun kiintoainetta syötetään uudelleen polttokammioon ja uutta materiaalia lisätään jatkuvasti petin päälle. Petin 30 korkeutta voi keksinnön erään edullisen suoritusmuodon • · · tI··, mukaan säätää säätämällä siirtokaasua, joka tuo kiinto- « · « ainetta uudelleen polttokammioon. Petin korkeutta voidaan VΣ näin joissakin tapauksissa käyttää lämmönsiirron säätämi-
IM
seen.
»m 35 ...
f*>.i Kiintoainehiukkasten muodostama peti palautuskanavassa « .
muodostaa kaasulukon, joka estää palamiskaasuja virtaamasta 9 104214 polttokammiosta takaisin kiintoainehiukkasten syöttöau-kon/syöttöaukkojen kautta palautuskanavaan. Kaasulukkovai-kutusta voidaan säätää säätämällä siirtokaasua, ts. erikseen lämmönsiirtoa säätävästä leijutuskaasusta.
5
Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti kiintoainetta syötetään takaisin polttokammioon yhden tai useamman vaakasuuntaisen, pystysuorassa suunnassa kapean rakomaisen kanavan kautta, esim. yhden tai useamman L-10 putken kautta, jotka on sijoitettu päällekkäin ja jotka muodostavat kiintoainehiukkasten syöttöaukot. Palautus-kanavan ja polttokammion väliset kapeat, rakomaiset kanavat täytetään kiintoainehiukkasten massalla, joka kanavien rakenteesta johtuen ei pääse virtaamaan itsekseen kanavasta 15 läpi. Näin kanavat muodostavat kiintoaineen virtaukselle kaasulukot, joka säätävät hiukkasvirtausta palautuskanavas-ta polttokammioon. Näin kanavien kautta kulkeva virtaus voi myös säätää palautuskanavassa olevan petin kokonaiskorkeut-ta ja polttokammion ja hiukkaserottimen välisen petin 20 kaasulukkovaikutusta.
•j* Kanavien läpi kulkevaa virtausta säädetään säätämällä • * • siirtokaasun virtausta kanavien lähellä. Siirtokaasu antaa • · ♦ liike impulssin rakomaisissa kanavissa ja niiden ympärillä .·. ; 25 oleville hiukkasille ja kuljettaa hiukkaset kanavien kautta
• M
polttokammioon.
• ♦ * ··♦ · ·»· • ♦ ·
Kiintoaineen virtaukseen kohdistuva kaasulukkovaikutus riippuu kanavan pystymitan (h) ja pituuden (1) välisestä ’.· ’ 30 suhteesta (h/1) . Tämän suhteen (h/1) pitäisi keksinnön • · · V ; erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti olla vaakasuun- — · .·:·. täisissä kanavissa pienempi kuin 0,5, niin että kiintoai- .···, neet eivät pääsisi virtaamaan hallitsemattomasti itsekseen » · '* kanavien kautta. Mitä matalampi kanavien pystymittä (h) on, • · « 35 sitä lyhyempi voi kanavien pituus (1) olla.
• · • · • · ·
Esim. joissakin sovellutuksissa kanava, jonka korkeus on 10 104214 noin 100 mm ja pituus noin 200 mm ja joka on sijoitettu 200 mm paksuun seinään, riittäisi muodostamaan kiintoainevir-taukselle lukon, jolla kiintoainevirtausta pystyttäisiin säätämään palautuskanavassa ja kiintoainekammiossa.
5
Seinän tasossa kanavien poikkileikkaus on edullisesti suorakulmainen ja rakomainen, mutta joissakin sovellutuksissa poikkileikkaukseltaan neliön muotoiset tai pyöreät kanavat voivat olla edullisia.
10
Kanavat voidaan tehdä kalteviksi, niin että niiden polt-tokammiossa sijaitsevat poistopäät ovat korkeammalla tasolla kuin palautuskanavassa sijaitsevat syöttöpäät. Tämä kaltevuus estää karkeaa materiaalia kasautumasta kanavien 15 syöttöpäähän. Kaltevissa kanavissa kanavan pituutta (1) voidaan lyhentää lisää verrattuna vaakatasoisiin kanaviin, joiden poikkileikkaus on saraa.
Kuvitteellisen, yksittäisen suuren kanavan kokonaispysty-20 mitta htot voidaan keksinnön erään tärkeän näkökohdan mukaisesti jakaa täten useaan osamittaan h1# h2, h3,... joista 'J· kukin muodostaa vain osan tarvittavasta kokonaispystymitas- j .·. ta htot. Kunkin kanavan pituutta (1) voidaan näin vähentää • · « · .,, : samassa suhteessa kuin pystymittaakin ilman että kiinto- * · 25 ainevirtaukseen kohdistuva lukkovaikutus vähenee.
• * · • · t • · • · • · ·
Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan voidaan • « · käyttää kanavia, jotka ovat niin lyhyitä, että ne ulottuvat ainoastaan yhteisen seinän, yleensä kuumankestävällä vuo- • 4» V ’· 30 rauksella varustetun membraaniseinän läpi, joka seinä on • · « v ’ hiukkastensiirto-osan ja polttokammion välissä. Näitä kanavia voidaan käyttää hiukkasten kuljettamiseen palau- • · · tuskanavasta polttokammioon samalla kun ko. kanavat muo- « « '!* dostavat riittävän kiintoaineen virtauslukon.
f«« ·* 35 • « t ί,,,: Kanavien pituus (1) on suunnilleen sama kuin hiukkasten- siirtokammion ja polttokammion välisen yhteisen seinän 11 104214 kokonaisleveys (w). Seinän leveys käsittää putket ja kuu-mankestävän vuorauksen. Tämä on huomattava parannus aikaisempiin L-putkesta muodostettuihin kaasulukkoihin verrattuna, jotka ulottuivat kauas polttokammiosta ja vaativat 5 erittäin paljon tilaa. Esillä olevalla keksinnöllä aikaansaadaan erittäin kompakti ratkaisu, jossa kiintoaineen virtauslukko voidaan tehdä seinärakenteen kiinteäksi osaksi.
10 Kiintoaineen virtauskanavat voidaan helposti muodostaa eviin, jotka yhdistävät membraaniputkiseinän putket. Useimmissa tapauksissa kanavat voidaan muodostaa seinäosaan, jossa putket on taivutettu erilleen toisistaan ja jossa putkia yhdistävät leveät evät, jotka ovat riittävän leveät, 15 niin että ne muodostavat kanavien tarvitseman tilan. Kanavat voidaan sijoittaa päällekkäin, niin että ne muodostavat esim. Ahlströmin "kidustyyppisen" kiintoaineen virtausluk-koyhteen, ja ne voidaan asentaa esivalmistettuihin kehi-koihin.
20
Esillä olevan keksinnön mukaan aikaansaadaan parannettu 'J. menetelmä palautuskanavasta polttokammioon kulkevan kiin- • · : toainevirtauksen säätämiseksi. Siirtokaasua, joka kuljettaa ., | kiintoaineita kiintoainehiukkasten syöttöaukon/syöttöaukko- • · . . 25 jen kautta, voidaan syöttää palautuskanavan pohjassa si- • * · jaitsevien kaasuntuloyhteiden, -suuttimien tai aukkojen • « f *;;/ läpi tai/ja seinässä kiintoainehiukkasten syöttöaukkojen • ♦ » lähellä sijaitsevien kaasunsyöttöaukkojen läpi. Säätämällä eri kaasuntuloaukoista ja mahdollisesti eri tasoilta tai ·*« V : 30 kohdista syötettävän siirtokaasun määrää, on mahdollista ·«« v : säätää kiintoainehiukkasten syöttöaukkojen läpi virtaavien kiintoaineiden määrää. Palautuskanavan pohjassa sijaitse- • · · vien kaasun syöttöaukkojen kautta syötetyn siirtokaasun avulla voidaan syöttää uudelleen kiintoainehiukkasia kaik- · · ·* 35 kien kiintoainehiukkasten tuloaukkojen kautta, kun taas !.,.·* ylempänä, sivuseinässä sijaitsevien kaasun syöttöaukkojen kautta syötetyn siirtokaasun avulla syötetään uudelleen 12 104214 pääasiassa kiintoainehiukkasia ylempänä palautuskanavassa olevien tuloaukkojen kautta.
Siirtokaasuna voidaan käyttää leijukerrosreaktorin tuuli-5 kaapista tai erillisestä puhaltimesta saatavaa ilmaa, edullisesti hieman korkeammassa paineessa, tai muuta halpaa kaasua, esim. uudelleenkierrätettyä savukaasua. Muita inerttejä kaasuja voidaan myös käyttää, erityisesti mikäli tarvitaan inerttejä, ei-hapettavia olosuhteita.
10
Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan siirto-kaasua syötetään kiintoainehiukkasten palautuskanavaan muodostamaan petiin kohtaan tai kohtiin, joista se virtaa pääasiassa kiintoainehiukkasten syöttöaukko(j)a kohti eikä 15 palautuskanavan lämmönsiirtovyöhykkeille.
Edullisesti kiintoainehiukkasten muodostaman petin osa hiukkastensiirto-osassa muodostaa estokerroksen, joka estää kaasua virtaamasta lämmönsiirto-osasta hiukkastensiirto-20 osaan tai päinvastoin.
]· Kiintoainehiukkasten osa, joka muodostaa estokerroksen, : jota ylläpidetään pääasiassa siirtokaasun syöttöaukkojen ja ...,· lämmönsiirto-osan välillä, ts. siirto-osassa sijaitseva m*m . 25 estokerros, estää siirtokaasua pääsemästä yhteyteen lämmön- • · · siirron kanssa. Lämmönsiirto-osassa ylläpidetty kiintoaine- • · · ·;;/ hiukkasten muodostama estokerrososa puolestaan estää leiju- • · · tuskaasua pääsemästä yhteyteen petin läpi tapahtuvan kiintoainehiukkasten siirron kanssa. Useimmissa tapauksissa ··« V : 30 molemmat tavoitteet voidaan saavuttaa yhdellä ja samalla : estokerrososalla.
• -• · « • « · • * ·
Esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa leijukerrosreak-torisysteemeihin, joissa on kammio kiintoainekerrokselle •«· ·* 35 palautuskanavassa, jossa on kalteva pohja jonka alin osa on
I · I
! : liitetty polttokammioon. Tällöin lämmönsiirto-osa muodostuu kaltevan pohjan yläosan yläpuolelle. Hiukkastensiirto-osa, 13 104214 joka syöttää kiintoainetta takaisin polttokammioon, sijaitsee kaltevan pohjan alaosassa. Lämmönsiirto-osan ja hiukkastensiirto-osan väliseen kaltevaan pohjaan voidaan sijoittaa väliseinä. Leijutuskaasua syötetään kaltevan 5 pohjan yläosan kautta lämmönsiirto-osaan. Siirtokaasua syötetään kaltevan pohjan alaosan läpi hiukkastensiirto-osaan. Esim. vain hiukan leijutettujen hiukkasten estoker-rosta ylläpidetään edullisesti kaltevan pohjan alaosassa ja tämä estokerros estää siirtokaasua pääsemästä yhteyteen 10 lämmönsiirron kanssa ja leijutuskaasua pääsemästä yhteyteen vähintään yhden kiintoainehiukkasten syöttöaukon kautta tapahtuvan kiintoainehiukkasten siirron kanssa.
Hiukkastensiirto-osa voidaan muodostaa lämmönsiirto-osan 15 alapuolelle alaspäin suuntautuvaan putki- tai kanavaosaan, joka on liitetty polttokammioon kanavien välityksellä, jotka ovat pystysuorassa suunnassa kapeita ja jotka muodostavat kiintoaineiden virtauslukon.
20 Esillä olevan keksinnön etuna on se, että se aikaansaa menetelmän, jonka avulla leijutuskaasun ja siirtokaasun virtauksia voidaan säätää erikseen palautuskanavassa ja : .·. säätää näin lämmönsiirtovaikutusta ja kaasulukkovaikutusta t · · ' ' myös erikseen palautuskanavassa.
.’ .’ 25 • » · / / Lämmönsiirtovaikutusta voidaan säätää lämmönsiirtovyöhyk- *. · · ;*j ; keellä tapahtuvan leijutuskaasun virtauksen sijoittelulla ; ja/tai nopeudella, samalla kuin petin korkeutta tai petin läpi tapahtuvaa hiukkasten virtausta säädetään siirtokaasun :J*: 30 virtauksen avulla. Jossain määrin voi olla myös mahdollista säätää lämmönsiirtoa säätämällä petin kokonaiskorkeutta, • ......
varsinkin mikäli osa lämmönsiirtopinnoista ulottuu petin ’*\ yläpuolelle.
« < ( i ; : 35 Tärkeä etu on myös parantunut hiukkasten sekoittuminen ja parantunut lämmönsiirto, joka on tullut mahdolliseksi, koska hiukkasia voidaan siirtää pääasiallisesti koko petin 14 104214 läpi palautuskanavassa sen sijaan, että osa hiukkasista poistuisi välittömästi ylijuoksuna.
Yksi lisäetu on se, että leijutuskaasun määrään verrattuna 5 hyvin pieniä määriä siirtokaasua tarvitaan lämmönsiirto-osassa kiintoainehiukkasten kuljettamiseen pystysuunnassa kapeiden syöttöaukkojen läpi polttokammioon.
Sopivan lämmönsiirron saavuttamiseen tarvittavat leiju-10 tuskaasun nopeudet ovat myös suhteellisen pieniä, ts. 0:sta tai vähän yli 0:sta l:een m/s. Tarvittava leijutuskaasu voidaan poistaa palautuskanavasta ensisijaisesti poltto-kammioon petin yläpuolelle sijoitettujen aukkojen kautta. Palautuskanavan ylimmässä osassa tarvitaan usein kaasuluk-15 koa, joka estää leijutuskaasun virtauksen hiuk-kaserottimeen. Joissakin tapauksissa lämmönsiirron säätöön tarvittava kaasuvirta voi olla jopa niin vähäinen, että kaasun sallitaan virrata erottimeen.
20 Lämmönsiirtovyöhykkeen kaasutila sisältää pääasiassa puhdasta leijutuskaasua, jossa ei ole aikalisiä osia, klooria · eikä muita syövyttäviä kaasumaisia osia, ja muodostaa erit- « I f täin edulliset tulistusolosuhteet. Tulistimet voidaan kuumentaa siinä paljon korkeampiin lämpötiloihin kuin ,·, ; 25 polttokammiossa normaalisti vallitsevissa syövyttävissä • * · olosuhteissa. Höyryä, jonka lämpötila on > 500 °C, jopa > • i · ***.’ 550 °C, voidaan keksinnön mukaan tuottaa myös polttamalla • « · kaasumaisia, syövyttäviä osia sisältäviä polttoaineita.
• · « V : 30 Jäte/RDF-polttokattiloissa on ollut erityisenä ongelmana • · · v · lämmön käyttö tulistukseen, koska poistokaasut ovat epä- puhtaita ja sisältävät erilaisia korroosiota aiheuttavia ,···, aineosia. Tämä keksintö aikaansaa järjestelmän, jossa * » tulistimen pinnat kohtaavat kuuman kiertoaineen turvalli- I I i V * 35 sessa kaasutilassa.
• # 4 • · I · • 1
Myös eroosio minimoituu hitaasti kuplivassa petissä, jonka 15 104214 kaasun nopeudet ovat < 1 m/s, esim. 40 cm/s, jolloin läm-mönsiirtopintojen kanssa törmäävien hiukkasten törmäysno-peus on erittäin alhainen. Lisäksi eroosio nykyisessä palautuskanavan petissä on suhteellisen vähäistä petimate-5 riaalin pienen hiukkaskoon ansiosta.
Kun kiintoainekammion peti jaetaan lämmönsiirto-osaan ja hiukkastensiirto-osaan palautuskanavan kaltevalla pohjalla tai erillisellä, alemmalla poistokanaaliosalla, suuret 10 hiukkaset, esim. tuhkapartikkelit, petiin muodostuneet agglomeraatit tai palautuskanavan seinistä irronneet kuu-mankestävän materiaalin kappaleet, putoavat painovoiman vaikutuksesta alaspäin palautuskanavassa leijutuskaasun sisääntulotason alapuolelle ja poispäin lämmönsiirtovyö-15 hykkeestä, jossa ne voisivat aiheuttaa mekaanista vahinkoa ja muita ongelmia, kuten esimerkiksi lämmönsiirron vähenemistä.
Keksinnön mukaan aikaansaadaan erittäin yksinkertainen CFB- 20 kattilarakenne. Koko uudelleenkierrätyssysteemi, johon kuuluu erotin ja palautuskanava, voi olla konstruoitu . kahdesta ainakin osaksi yhdensuuntaisesta pystysuorasta ve- ; ; siputkiseinästä, joiden väliin muodostuu pääasiassa pys- • · · • ’ · tysuora kanava. Kanavalla on edullisesti yksi ainakin • ”· 25 osittain yhteinen seinä polttokammion kanssa. Seinät ovat esim. tyypillisesti CFB-kattiloissa käytettäviä putki- tai jj*: membraaniseiniä. Kanavan yläosaan muodostuu erotin, kes- kiosaan palautuskanava ja alaosaan kiintoainekammio. Palau- m tuskanavan polttokammioon yhdistävä kiintoaineen syöttöauk- .·;·. 30 ko voi olla esivalmistettu yhteiseen seinään kehysmäiseksi • « · rakenteeksi, jossa on useita sisääntulokanavia. Tällainen • · · kehysrakenne on myös helposti yhdistettävissä membraa-
• M
V · niseinään paikan päällä. Tavanomaiset suuret ja monimut- * r i < :fl/ kaiset kaasulukkorakenteet ovat tarpeettomia.
• ·*· 35 · · ,···, Esillä oleva keksintö tuo suuren parannuksen varsinkin • · paineistettuihin leijukerrossysteemeihin, koska erilliset 16 104214 lämmönsiirtopinnat voidaan sijoittaa palautuskanavaan kohtaan, jossa systeemissä on yleensä vapaata tilaa. Lisäksi lämmönsiirtoa voidaan säätää suhteellisen pienellä laitteistolla.
5
Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa KUVIO 1 on pystyleikkaus kiertomassatyyppisestä leijuker-10 roslaitteistosta keksinnön erään tyypillisen suoritusmuodon mukaan; KUVIOT 2 ja 3 ovat pystyleikkauksia kiertomassatyyppisistä leijukerroslaitteistoista keksinnön eräiden muiden tyy-15 pillisten suoritusmuotojen mukaan.
Kuvio 1 esittää kiertomassatyyppisen leijukerroskattilan, jossa on polttokammio 12 ja sen sisällä hiukkasista muodostunut nopea leijukerros. Hiukkaserotin 14 on liitetty 20 polttokammion 12 yläosaan erottamaan hiukkasia, jotka kulkeutuvat polttokammiosta poistuvan, savukaasuista ja .· kiintoaineesta muodostuneen seoksen mukana. Palautuskanava :.·. 16 uudelleenkierrättää erotettua kiintoainetta erottimesta • · · : polttokammion alaosaan. Poistoaukko 18 yhdistää hiukkas- 25 erottimen 14 polttokammioon 12. Kaasunpoistoaukko 20 on * · t sijoitettu erottimeen 14.
• · · • · ·
Ml V
• · · • I *
Polttokammion 12, hiukkaserottimen 14 ja palautuskanavan 16 seinät ovat pääasiallisesti vesiputki- tai membraaniseiniä.
• · » V ' 30 Polttokammion ja palautuskanavan pohjaosassa sijaitsevat : paneelit voidaan suojata kuumankestävällä vuorauksella (ei .···. esitetty kuviossa 1). Seinä 22 muodostaa polttokammion 12 ja erottimen 14 ja palautuskanavan 16 välisen yhteisen seinän. Yksittäinen membraanipaneeli voi muodostaa hiuk- • t :,· · 35 kaserottimen ja palautuskanavan toisen seinän 23, joka on "*'i pääasiallisesti yhdensuuntainen yhteisen seinän 22 kanssa.
Toinen seinä 23 on taivutettu hiukkaserottimen alapuolelta 17 104214 yhteistä seinää 22 kohti, jolloin muodostuu palautuskanava 16.
Palautuskanavan alaosassa seinä 23 on taivutettu ulospäin, 5 jolloin kanavaan muodostuu kiintoainehiukkasten kammio tai lämmönsiirtokammio 24, jonka vaakasuuntainen poikkileikkaus on suurempi kuin palautuskanavan yläosan 26. Lämmönsiirto-kammioon 24 muodostuu uudelleenkiertävien hiukkasten muodostama kupliva peti 28. Lämmönsiirtopinnat 30 on sijoitet-10 tu petiin 28.
Kiintoainehiukkasten syöttöaukot 32 sijaitsevat yhteisen seinän 22 alaosassa ja niiden kautta kiintoainehiukkaset kulkeutuvat lämmönsiirtokammiosta 24 polttokammioon 12. 15 Kiintoainehiukkasten syöttöaukot muodostavat useita kapeita, rakomaisia käytäviä tai aukkoja 34, jotka sijaitsevat päällekkäin.
Kaasunsyöttöaukot 36 sijaitsevat yhteisessä seinässä 22 20 petin 28 pinnankorkeuden yläpuolella, ja yhdistävät palautuskanavan 16 kaasutilan polttokammioon 12.
;·; Lämmönsiirtokammion 24 pohja 38 on porrastettu tai jaettu : : : kahteen osaan, yläosaan 40 ja alaosaan 42. Lämmönsiirto- 25 kammion alaosa 44 ja polttokammion alaosa ovat vierekkäin.
!/·; Kiintoainehiukkasten syöttöaukot 32 yhdistävät lämmönsiir- : tokammion alaosan 44 polttokammion alaosaan.
• · · · • « · · · • · ·
Leijutuskaasusuuttimet tai leijutuskaasun syöttöaukot 46 on .·:·. 30 sijoitettu ensimmäiselle tasolle 46a palautuskanavan pohjan • · · ..j., 38 ylempään pohjaosaan 40, ja niiden kautta syötetään • · · '. leijutuskaasua lämmönsiirtokammioon 24 nopeudella, joka on • · · ·.· : esim. vain hieman yli 0:sta l:een m/s (esim. noin 40 cm/s) .
Siirtokaasusuuttimet tai siirtokaasun syöttöaukot 48 on .···. 35 sijoitettu toiselle tasolle 48a palautuskanavan pohjan 38 • * « alempaan pohjaosaan 42, ja niiden kautta syötetään siirto- • · *“ kaasua kiintoainehiukkasten kuljettamiseksi kiintoainehiuk- 18 104214 kasten syöttöaukkojen 32 kautta polttokammioon. Petin alin osa 44 ensimmäisen 46a ja toisen 48a tason välillä muodostaa kiintoainehiukkasista kaasulukon, joka estää leijutus-kaasua pääsemästä yhteyteen syöttöaukkojen 32 kautta tapah-5 tuvan hiukkasten siirron kanssa ja siirtokaasua pääsemästä yhteyteen lämmönsiirtovyöhykkeellä tapahtuvan petipartikke-leiden leijutuksen kanssa.
Leijutuskaasun virtausta säätämällä on mahdollista säätää 10 palautuskanavan lämmönsiirtokammiossa 24 tapahtuvaa lämmönsiirtoa. Lämmönsiirtoa voidaan mitata antureilla 50 ja näin säätää leijutuskaasun virtausta.
Siirtokaasun virtausta säätämällä on mahdollista säädellä 15 niiden hiukkasten määrää, jotka syötetään uudelleen syöttöaukkojen 32 kautta palautuskanavasta polttokammioon ja näin säätää petin 28 kokonaiskorkeutta ja sen kaasulukko-vaikutusta. Petin 28 pinnan korkeutta voidaan mitata pin-nankorkeuden mittausanturilla 52 ja näin säätää siirto-20 kaasun virtausta. Pinnankorkeus (yläpinnan) voi vaihdella tietyissä rajoissa. Kun petin 28 yläpinta saavuttaa kaasun-; syöttöaukot 36, hiukkaset alkavat virrata aukkojen reunojen : .·. yli polttokammioon ja petin pinta ei normaalisti enää • * : nouse. Petin yläpinnan ei normaalisti pitäisi antaa laskea ; 25 lämmönsiirtopintojen 30 alapuoliselle tasolle, koska läm-
» M
.' mönsiirtopintojen eroosiosta voi tulla ongelma kaasutilas- * * * *::.·* sa, sillä hiukkasten osasia putoilee alaspäin suurella no- • · peudella. Joissakin tapauksissa, varsinkin jos systeemissä on pieniä hiukkasia, lämmönsiirron säätäminen petin 28 • « · V · 30 korkeuden avulla saattaa kuitenkin olla edullista.
• · « • · · * · « « .···. Lämmönsiirtokammion 24 alin osa voidaan jakaa useaan, · ,***. vaakatasossa peräkkäin sijaitsevaan ja yhteiseen seinään 22 rajoittuvaan osaan, joilla kullakin on oma kiinto-: 35 ainehiukkasten syöttöaukko 32. Säätämällä kiintoainevir- ""J tausta eri syöttöaukkojen 32 läpi voidaan säätää myös kiintoainevirtausta lämmönsiirto-osan eri osien yli. Vä- 19 104214 hentynyt kiintoainevirtaus syöttöaukon läpi vähentää myös kiintoainevirtausta vastaavan, edellä olevan lämmönsiirto-osan läpi, ja johtaa alentuneeseen lämmönsiirtoon tässä osassa.
5
Kuviossa 1 palautuskanavan 16 alin osa muodostaa poltto-kammion 12 seinän 22 suuntaisen ja sen vieressä sijaitsevan kanavan 44. Alin osa voi olla putki, joka johtaa alaspäin pohjan 40 mistä tahansa osasta, kunhan estokerros voidaan 10 muodostaa siirtokaasun ja leijutuskaasun pitämiseksi erillään toisistaan. Alaspäin kulkeva kanava voidaan yhdistää seinään 22 missä tahansa sopivassa kohdassa.
Kuviossa 2 esitetään keksinnön mukainen, kiertomassatyyp-15 pisen leijukerroskattilan toinen suoritusmuoto, jossa kattilaan on sijoitettu palautuskanavan ja lämmönsiirto-kammion muutettu rakenne. Kuviossa 2 kuvion 1 suoritusmuodon osia vastaavat osat on merkitty samalla viitenumerolla kuin kuviossa 1.
20
Palautuskanavassa sijaitsevan lämmönsiirtokammion 24 pohja 38 on kalteva ja jaettu vain vähän pohjan yläpuolelle ulottuvalla pienellä väliseinällä 54 ylä- ja alaosaan 56 ja • f : 58. Väliseinä 54 on edullisesti matalampi kuin puolet petin 25 korkeudesta. Leijutuskaasua syötetään petiin 28 leijutus-kaasun syöttöaukkojen 46 kautta, jotka sijaitsevat pohja-: osan yläosassa 56, ja pohjan 38 alaosaan 58 on sijoitettu siirtokaasun syöttöaukot. Pohjan alaosa 58 sijaitsee yhtei-sen seinän 22 vieressä, jossa on kiintoainehiukkasten 30 syöttöaukko/syöttöaukot.
• · · • tl
• · M
• « t Väliseinä on suunniteltu siten, että se erottaa pohjan • · · v · alaosassa olevan hiukkaskerroksen pohjan yläosassa olevasta « I * :<<t: hiukkaskerroksesta, jotta siirtokaasu ei pääse suoraan 35 syöttöaukoista 48 petialueelle, jossa on lämmönsiirtopinto-ja 30 ja/tai että leijutuskaasua ei pääse petialueelle ” kiintoainehiukkasten syöttöaukkojen 32 lähelle. Edullisesti 20 104214 pääasiassa ei-leijutettu hiukkaspetin osa muodostuu pohjan alaosan 58 yläpuolelle väliseinän 54 ja yhteisen seinän 22 väliin. Tämä petin osa muodostaa kaasulukon, joka estää leijutuskaasua ja siirtokaasua pääsemästä yhteyteen tois-5 tensa kanssa.
Syöttöaukot 32 on suunniteltu siten, että niiden kautta voidaan syöttää vain osa palautuskanavaan tulevista kiin-toainehiukkasista uudelleen polttokammioon. Yleensä on 10 toivottavaa sijoittaa ylijuoksuaukot 60 yhteiseen seinään 22 petin pintaa korkeammalle tasolle.
Lämmönsiirtoa voidaan säätää säätämällä kiintoainehiuk-kasten virtausta Vb syöttöaukkojen 32 läpi. Petin 28 lämpö-15 tilaa voidaan nostaa ja täten myös lämmönsiirtoa lisätä kasvattamalla virtausta Vb ja vastaavasti vähentämällä hiukkasten ylijuoksua VQ ylijuoksuaukkojen 60 läpi. Lämpö-tilanmittaus-anturia 62 voidaan käyttää siirtokaasun virtauksen Vb säätöön.
20
Palautuskanavan yläpäähän voidaan järjestää kaasulukko, . mikäli leijutuskaasun pääsy hiukkaserottimeen halutaan ·” estää.
• I
I I
i i i 25 Kuvio 3 esittää keksinnön erään kolmannen suoritusmuodon.
• f :,''ί Vastaavista rakenteista käytetään samoja viitenumerolta • · ·,· | kuin kuvion 1 suoritusmuodosta. Kuviossa 3 esitetään eri- lainen rakenne yhteisestä seinästä 22. Polttokammion 12 ja erottimen 14 yhdistävä seinä on kaksoisseinärakenteinen, ja .r. 30 siihen kuuluu kaksi yhdensuuntaista seinää 22' ja 22'', jotka ovat pienen välimatkan päässä toisistaan. Ensimmäinen • · « seinä 22' on polttokammion sivuseinä ja toinen seinä 22'' m v : on hiukkaserottimen sivuseinä. Polttokammiolla ja erotti- « « « mella ei ole yhteistä seinää.
35 • ,···, Kaksoisseinien 22' ja 22'' alaosista muodostetaan palau- • · tuskanava 16 ja lämmönsiirtokammio 24. Ensimmäinen seinä 21 104214 22' muodostaa pääasiallisesti pystysuoran sivuseinän, joka on polttokammion kanssa yhteinen. Toinen seinä 22'' on yläosastaan oleellisesti ensimmäisen seinän 22' kanssa yhdensuuntainen, ja se muodostaa ensimmäisen seinän kanssa 5 yhdessä kaksoisseinän 22' hiukkaserottimen ja polttokammion välille.
Kattilan alaosassa ensimmäinen seinä 22' ja toinen seinä 221 * muodostavat väliinsä palautuskanavan 16. Toinen seinä 10 22' 1 on palautuskanavan alaosassa taivutettuna ulospäin siten, että se muodostaa lämmönsiirtokammion 24. Toinen seinä 22'' on lisäksi lopuksi taivutettu alimmasta osastaan sisäänpäin siten, että se muodostaa lämmönsiirtokammion 24 alimman osan 44. Toiseen seinään 22'' on tehty aukko 66, 15 joka muodostaa kiintoainevirtauksen kaasulukon. Aukko 66 yhdistää hiukkaserottimen alaosan palautuskanavan yläosan kanssa, ja sen kautta uudelleen kierrätettävät hiukkaset pääsevät palautuskanavaan. Ensimmäisen seinän 22' ja toisen seinän 22'1 väliin, aukon 66 yläpuolelle, on asennettu 20 estokappale 68, joka estää kaasua tai hiukkasia virtaamasta kahden seinän 22' ja 22'1 väliseen tilaan.
• : Kuvion 3 lämmönsiirtokammiossa on samat osat kuin kuvion 1 • · m ! lämmönsiirtokammiossa. Lisäksi lämmönsiirtokammion alimpaan • · 25 osaan 44 on asennettu suurten hiukkasten poistoaukko.
• · · • ·» • · : j*j Vaikka keksintöä on kuvattu tällä hetkellä käytännölli- simpinä ja edullisimpina pidettyjen keksinnön suoritus-muotojen yhteydessä, on selvää, että keksintöä ei ole 30 tarkoitus rajata esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan • « · päinvastoin, tarkoitus on kattaa oheisten patenttivaati- • · · musten suojapiiriin kuuluvat eri muunnelmat ja vastaavat
IM
V : sovellutukset.
I i I I «
« I
.··. 35 Esimerkiksi useita lämmönsiirto- ja hiukkastensiirto-osia voidaan sijoittaa vaakatasoon peräkkäin polttokammion seinän 22 viereen. Siirtokaasua voidaan tällöin käyttää 22 104214 hiukkasten siirtämiseen vaakatasossa seinän 22 kanssa yhdensuuntaisesti osasta toiseen. Sekä lämmönsiirtoa että hiukkasten siirtoa voidaan täten säätää erikseen tai jopa pysäyttää säätämällä tai pysäyttämällä eri osiin syötettävä 5 kaasuvirta.
Leijukerrosreaktoreissa voi olla useita palautuskanavia, joista jotkut ovat tavanomaisia palautuskanavia ja toisten alaosassa on lämmönsiirto-osa, kuten aiemmin on kuvattu.
10
Lisäksi voi olla myös mahdollista syöttää kiintoainehiuk-kasia yhteisessä seinässä olevien aukkojen kautta suoraan polttokammion sisäisestä kiintoainekierrosta palautuskana-vaan esillä olevan keksinnön mukaisesti.
I | r
• I I
« « • I i • · • · • ♦ · « « · • ♦ ♦ · ««· • · • · · • · · • · · • · · ·«· • 1 « • ♦ « ··· • · · • · · • « · • « • · ♦ « · * · 1 ♦ · » « « · « · ·

Claims (23)

23 104214
1. Menetelmä kiertomassatyyppisen leijukerrosreaktorisys-teemin käyttämiseksi, jossa systeemissä on polttokammio 5 (12), jonka sisällä on kiintoainehiukkasista muodostunut leijukerros, hiukkaserotin (14), joka on liitetty poltto-kammion yläosassa olevaan poistoaukkoon (18), yksi tai useampia palautuskanavia (16), jotka on liitetty yläosistaan hiukkaserottimeen ja alaosistaan ainakin yhden kiinto-10 aineiden syöttöaukon (32) välityksellä polttokammioon, sekä hiukkaserottimessa sijaitseva kaasunpoistoaukko (20), joka menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: - muodostetaan polttokammioon (12) kiintoainehiukkasista nopea leijupeti siten, että savukaasuista ja niiden mukana 15 kulkeutuneista kiintoainehiukkasista koostuva hiukkassus-pensio saatetaan virtaamaan ylöspäin polttokammiossa, - kerätään kaasu- ja hiukkassuspensiosta erotettuja kiin-toainehiukkasia, - suunnataan kerättyjä kiintoainehiukkasia ja/tai poltto-20 kammiosta tulevia kiintoainehiukkasia palautuskanavaan (16), tunnettu siitä, että - muodostetaan palautuskanavan alaosaan kiintoainehiukkasista peti, jossa on lämmönsiirtovyöhyke, hiukkastenkulje- 25 tusvyöhyke ja yläpinta, ja jossa lämmönsiirtovyöhykkeen . , pohja (40, 42a, 50) on korkeammalla tasolla kuin hiukkas- • · · ·”/ tenkuljetusvyöhykkeen pohja (42, 48a, 58), • · · *·' ‘ - otetaan kiintoainehiukkaspetistä lämpöä talteen lämmön- siirtovyöhykkeellä sinne asennetuilla lämmönsiirtopinnoilla 0': 30 (30), • 4 · ί - säädetään lämmönsiirtoa kiintoainehiukkaspetin lämmön- .···, siirtovyöhykkeellä syöttämällä leijutuskaasua kiintoaine- • · · λ, hiukkaspetiin lämmönsiirtovyöhykkeelle leijutuskaasun syöttöaukkojen (46) kautta, 35. säädetään kiintoaineiden siirtoa syöttämällä siirtokaasua leijutuskaasusta erillään kiintoainehiukkaspetiin hiukkas-tenkuljetusvyöhykkeelle siirtokaasun syöttöaukkojen (48) 24 104214 kautta ja - siirretään kiintoainehiukkasia siirtokaasun mukana polt-tokammioon ainakin yhden kiintoaineiden syöttöaukon (32) kautta, joka on sijoitettu kiintoainehiukkaspetin pinnan 5 tason alapuolelle.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiintoaineista muodostettu estokerros järjestetään leijutuskaasun syöttöaukkojen ja siirtokaasun syöt- 10 töaukkojen väliseen kiintoainehiukkaspetiin niin, että siirtokaasua ei pääse yhteyteen lämmönsiirtovyöhykkeellä tapahtuvan lämmönsiirron kanssa tai/ja että leijutuskaasua ei pääse yhteyteen kiintoainehiukkasten syöttöaukon kautta polttokammioon tapahtuvan hiukkasten siirron kanssa. 15
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siirtokaasun syöttöaukkojen ja lämmönsiirto-vyöhykkeen välisessä kiintoainehiukkaspetissä ylläpidetään kiintoainehiukkasista muodostettua estokerrosta niin, että 20 siirtokaasua ei pääse yhteyteen lämmönsiirtovyöhykkeellä tapahtuvan lämmönsiirron kanssa.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että leijutuskaasua estetään pääsemästä yhteyteen - 25 kiintoainehiukkasten syöttöaukon (32) kautta tapahtuvan : .·. kiintoainehiukkasten poistamisen kanssa järjestämällä kiin- • · · toainehiukkasista estokerros kiintoainehiukkaspetiin leiju- • · · • tuskaasun syöttöaukkojen (46) ja kiintoainehiukkasten syöttöaukon (32) väliin. • a • Ib _ _ 1 30 • · · V
! 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että - leijutuskaasun syöttöaukot (46) on sijoitettu palautus-kanavan (16) kaltevan pohjan yläosaan (56), 35. siirtokaasun syöttöaukot (48) on sijoitettu kaltevan poh jan alaosaan (58), - väliseinä (54) on sijoitettu kaltevalle pohjalle sen ylä- 25 104214 ja alaosien väliin ja että - vaihe, jossa syötetään siirtokaasua, toteutetaan siten, että kiintoainehiukkasten muodostamaa estokerrosta ylläpidetään kaltevan pohjan alaosassa, jolloin siirtokaasua ei 5 pääse yhteyteen lämmönsiirron kanssa.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että - leijutuskaasun syöttöaukot (46) on sijoitettu palautus-10 kanavan (16) kaltevan pohjan yläosaan (56), - siirtokaasun syöttöaukot (48) on sijoitettu kaltevan pohjan alaosaan (58), - väliseinä (54) on sijoitettu kaltevan pohjan ylä- ja alaosien väliin ja että 15. vaihe, jossa syötetään siirtokaasua, toteutetaan siten, että kiintoainehiukkasten muodostamaa estokerrosta ylläpidetään kaltevan pohjan alaosassa, jolloin leijutuskaasu ei pääse yhteyteen mainitun vähintään yhden kiintoainehiukkasten syöttöaukon kautta tapahtuvan kiinto-20 ainehiukkasten siirron kanssa.
7. Patenttivaatimuksen l mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmönsiirtoa lämmönsiirtovyöhykkeellä säädetään säätämällä lämmönsiirtovyöhykkeelle syötettävää leiju- 25 tuskaasua. • · • i i
• · · .·;·[ 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu • « · siitä, että kiintoainehiukkasia siirretään palautus- ... kanavasta polttokammioon siirtovyöhykkeen yläpuolelle • ♦ 30 sijoitetun ylijuoksuaukon kautta tapahtuvan ylivirtauksen avulla. ·«1 • · · • · ·
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmönsiirtovyöhykkeellä tapahtuvaa lämmönsiir-35 toa säädetään säätämällä ainakin yhden kiintoainehiukkasten syöttöaukon kautta siirtokaasun mukana siirrettävien kiintoainehiukkasten määrää. 26 104214
10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiintoainehiukkasia siirretään useiden vaa-katasoisten, kapeiden, rakomaisten aukkojen (34) kautta, joiden korkeuden (h) ja pituuden (1) välinen suhde (h/1) < 5 0,5, siirtokaasun mukana polttokammioon.
11. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että estokerros muodostuu kiintoainehiukkaspetin kiintoainehiukkasten pääasiallisesti leijuttamattomasta 10 osasta.
12. Patenttivaatimuksen l mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiintoainehiukkasista koostuva leijupeti, joka muodostaa kaasulukon hiukkaserottimen (14) ja polttokammion 15 (12) välille, sijoitetaan palautuskanavan (16) alaosaan.
13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe, jossa syötetään leijutuskaasua, toteutetaan siten, että leijutuskaasua syötetään nopeudella, joka 20 on välillä hieman yli 0 m/s ja 1 m/s.
14. Kiertomassatyyppinen leijukerrosreaktorisysteemi, jossa on - polttokammio (12), jonka sisällä on hiukkasista muodostu- 25 nut leijukerros ja jonka yläosassa on poistoaukko (18), : - hiukkaserotin (14), joka on liitetty polttokammion ylä- • · · · osassa olevaan poistoaukkoon (18), * » « - kaasunpoistoaukko hiukkaserottimessa (14), - yksi tai useampia palautuskanavia (16), jotka on liitetty • 9 · ";,r 30 yläosistaan (26) hiukkaserottimeen (14) ja alaosistaan • t t "·[’ polttokammioon (12), :T: - vähintään yksi palautuskanava (16), joissa on elimet polttokammiossa (12) ylöspäin virtaavasta hiukkassuspen-siosta erotettujen kiintoainehiukkasten keräämiseksi, 35. palautuskanavassa (16) on kiintoainehiukkasten muodostama peti (28), johon sisältyy lämmönsiirtovyöhyke ja hiukkas-tenkulj etusvyöhyke, 27 104214 - petin (28) lämmönsiirtovyöhykkeellä on lämmönsiirtopinto-ja (30) lämmön talteenottamiseksi kiintoainehiukkasten muodostamasta petistä, - leijutuskaasulle on syöttöaukot (46) leijutuskaasun 5 syöttämiseksi kiintoainehiukkaspetin (28) lämmönsiirto- vyöhykkeelle lämmönsiirron säätämiseksi, - kiintoainehiukkaspetin (28) pinnantason alapuolella on ainakin yksi kiintoainehiukkasten syöttöaukko (32) palau-tuskanavassa (16) olevan kiintoainepetin (28) yhdistämisek- 10 si polttokammioon (12), ja - siirtokaasulle on syöttöaukot (48) siirtokaasun syöttämiseksi kiintoainehiukkasten muodostaman petin (28) hiukkas-tenkuljetusvyöhykkeelle, kiintoainehiukkasten kuljettamiseksi ainakin yhden kiintoainehiukkasten syöttöaukon (32) 15 kautta polttokammioon, tunnettu siitä, että lämmönsiirtovyöhykkeen pohja (40, 46a, 56) on korkeammalla tasolla kuin hiukkastensiirtovyöhykkeen pohja (42, 48a, 58). 1 2 3 4 5 6
15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen kiertomassatyyppinen 2 leijukerrosreaktorisysteemi, tunnettu siitä, että palautus- 3 kanavan (16) pohja on jaettu portaisiin, jotka käsittävät 4 ainakin ylemmän pohjaosan (40) ja alemman pohjaosan (42), 5 siten että lämmönsiirtovyöhyke muodostetaan ylemmälle 6 pohjaosalle (40) ja hiukkastensiirtovyöhyke alemmalle : .·. pohjaosalle (42) . • « · · • · · • · · • ·
16. Patenttivaatimuksen 14 mukainen kiertomassatyyppinen leijukerrosreaktorisysteemi, tunnettu siitä, että kiinto-*·* * 30 ainehiukkasten muodostama estokerros muodostetaan kiinto- • 4 · « · ' ainehiukkaspetiin (28) leijutuskaasun syöttöaukkojen (46) ja siirtokaasun syöttöaukkojen (48) välille, niin että siirtokaasua ei pääse yhteyteen lämmönsiirtovyöhykkeellä tapahtuvan lämmönsiirron kanssa tai/ja ettei leijutuskaasua 35 pääse yhteyteen kiintoainehiukkasten syöttöaukkojen (32) kautta polttokammioon (12) tapahtuvan hiukkasten siirron kanssa. 28 104214
17. Patenttivaatimuksen 14 mukainen kiertomassatyyppinen leijukerrosreaktorisysteemi, tunnettu siitä, että kiinto-ainehiukkasten muodostama estokerros, joka sisältää pääasiallisesti leijuttaraattomia kiintoainehiukkasia, on muo- 5 dostettu siirtovyöhykkeelle.
18. Patenttivaatimuksen 14 mukainen kiertomassatyyppinen leijukerrosreaktorisysteemi, tunnettu siitä, että siinä on kalteva pohja (56, 58) sekä väliseinä (54), joka jakaa 10 pohjan ylä- ja alaosaan, lämmönsiirtovyöhyke, joka sijaitsee ylemmän pohjaosan (56) yläpuolella, ja hiukkastensiir-tovyöhyke, joka sijaitsee alemman pohjaosan (58) yläpuolella.
19. Patenttivaatimuksen 14 mukainen kiertomassatyyppinen leijukerrosreaktorisysteemi, tunnettu siitä, että se käsittää laitteet leijutuskaasun syötön säätämiseksi lämmönsiir-tovyöhykkeellä tapahtuvan lämmönsiirron säätöä varten.
20. Patenttivaatimuksen 14 mukainen kiertomassatyyppinen leijukerrosreaktorisysteemi, tunnettu siitä, että lämmön- siirtovyöhykkeen yläpuolella on ainakin yksi ylijuoksuaukko (60), jonka kautta hiukkasia syötetään ylivirtauksena polttokammioon (12), ja elimet siirtokaasun syöttämisen 25 säätämiseksi hiukkastensiirtovyöhykkeellä lämmönsiirron : ·*. säätöä varten. · · » « · · • · # * · ·
21. Patenttivaatimuksen 14 mukainen kiertomassatyyppinen leijukerrosreaktorisysteemi, tunnettu siitä, että ainakin • · 30 yksi kiintoainehiukkasten syöttöaukko (32) käsittää kapean • · t \ * rakomaisen aukon (34) , jonka korkeuden (h) ja pituuden (1) :T: välinen suhde (h/1) < 0,5.
22. Patenttivaatimuksen 14 mukainen kiertomassatyyppinen 35 leijukerrosreaktorisysteemi, tunnettu siitä, että palautus- • · '··' kanavan (16) ja polttokammion (12) välissä on yhteinen seinä (22, 22', 22'') ja että ainakin yhden kiintoainehiuk- 29 104214 kasten syöttöaukon (32) pituus on lähes sana kuin yhteisen seinän (22, 22', 22") leveys.
23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen kiertomassatyyppinen 5 leijukerrosreaktorisysteemi, tunnettu siitä, että hiuk-kaserottimen (14) ja polttokammion (12) välillä on kaksois-seinä (22', 22"). • « « * · • · · i » » · • · · • · · 9 · * f · · I t , 9 ne • * t 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 • 99 9 30 1 0 4 2 1 4
FI952154A 1992-11-10 1995-05-05 Menetelmä ja laite kiertomassatyyppisen leijukerrosreaktorisysteemin käyttämiseksi FI104214B (fi)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI952154A FI104214B (fi) 1992-11-10 1995-05-05 Menetelmä ja laite kiertomassatyyppisen leijukerrosreaktorisysteemin käyttämiseksi

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US97339692 1992-11-10
US07/973,396 US5341766A (en) 1992-11-10 1992-11-10 Method and apparatus for operating a circulating fluidized bed system
US08/089,810 US5840258A (en) 1992-11-10 1993-07-12 Method and apparatus for transporting solid particles from one chamber to another chamber
US8981093 1993-07-12
FI9300465 1993-11-09
PCT/FI1993/000465 WO1994011671A1 (en) 1992-11-10 1993-11-09 Method and apparatus for operating a circulating fluidized bed reactor system
FI952154 1995-05-05
FI952154A FI104214B (fi) 1992-11-10 1995-05-05 Menetelmä ja laite kiertomassatyyppisen leijukerrosreaktorisysteemin käyttämiseksi

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI952154A0 FI952154A0 (fi) 1995-05-05
FI952154A FI952154A (fi) 1995-07-07
FI104214B1 FI104214B1 (fi) 1999-11-30
FI104214B true FI104214B (fi) 1999-11-30

Family

ID=26780967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI952154A FI104214B (fi) 1992-11-10 1995-05-05 Menetelmä ja laite kiertomassatyyppisen leijukerrosreaktorisysteemin käyttämiseksi

Country Status (13)

Country Link
US (1) US5840258A (fi)
EP (1) EP0682760B1 (fi)
JP (1) JP3118259B2 (fi)
KR (1) KR100338695B1 (fi)
CN (1) CN1035361C (fi)
AT (1) ATE163217T1 (fi)
CA (1) CA2148925C (fi)
DE (1) DE69317001T2 (fi)
DK (1) DK0682760T3 (fi)
ES (1) ES2115084T3 (fi)
FI (1) FI104214B (fi)
PL (1) PL176588B1 (fi)
WO (1) WO1994011671A1 (fi)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7485454B1 (en) 2000-03-10 2009-02-03 Bioprocessors Corp. Microreactor
IES20000617A2 (en) * 2000-08-02 2002-02-20 Millipore Ireland Bv Optical scattering monitor
US9163829B2 (en) * 2007-12-12 2015-10-20 Alstom Technology Ltd Moving bed heat exchanger for circulating fluidized bed boiler
TW200942346A (en) * 2008-04-11 2009-10-16 Foxnum Technology Co Ltd Spring separation apparatus
US9163830B2 (en) 2009-03-31 2015-10-20 Alstom Technology Ltd Sealpot and method for controlling a solids flow rate therethrough
FI20096170A (fi) * 2009-11-10 2011-05-11 Foster Wheeler Energia Oy Menetelmä ja järjestely polttoaineen syöttämiseksi kiertoleijupetikattilaan
FI122040B (fi) * 2009-11-10 2011-07-29 Foster Wheeler Energia Oy Menetelmä ja järjestely polttoaineen syöttämiseksi kiertoleijupetikattilaan
FI122189B (fi) * 2009-12-21 2011-09-30 Foster Wheeler Energia Oy Menetelmä ja järjestely lämmön talteenottamiseksi palamisprosessin pohjatuhkasta
FI123548B (fi) 2010-02-26 2013-06-28 Foster Wheeler Energia Oy Leijupetireaktorijärjestely
US20110226195A1 (en) * 2010-03-18 2011-09-22 Foster Wheeler North America Corp. Wall Construction for a Boiler Arrangement
CN102519528B (zh) * 2011-12-29 2014-02-26 中国科学院过程工程研究所 一种循环流化床固体通量测量方法及测量系统
EP2884168A1 (en) * 2013-12-16 2015-06-17 Doosan Lentjes GmbH Fluidized bed apparatus and mounting components
EP2884167A1 (en) * 2013-12-16 2015-06-17 Doosan Lentjes GmbH Fluidized bed apparatus
RS56059B1 (sr) * 2015-02-04 2017-09-29 Doosan Lentjes Gmbh Izmenjivač toplote sa fluidizovanim slojem
PL3130849T3 (pl) 2015-08-11 2019-01-31 Doosan Lentjes Gmbh Palenisko z cyrkulującym złożem fluidalnym
ES2807833T3 (es) * 2016-09-07 2021-02-24 Doosan Lentjes Gmbh Aparato de lecho fluidizado circulante
CN107763593A (zh) * 2017-11-21 2018-03-06 贵州新能源开发投资股份有限公司 一种纯燃高钠煤两级中温分离循环流化床过热蒸汽锅炉
FI129147B (fi) * 2017-12-19 2021-08-13 Valmet Technologies Oy Kaasulukon lämmönvaihtimella varustettu leijupetikattila

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2819890A (en) * 1955-06-14 1958-01-14 Rosa Josef Counter-current recirculating device for the exchange of heat between a gas and a finely granulated material
US2985515A (en) * 1958-03-05 1961-05-23 Union Carbide Corp Fluidized solids contacting system
GB1397800A (en) * 1972-09-01 1975-06-18 Coal Industry Patents Ltd Fluidised bed combusters
SE421215B (sv) * 1980-02-07 1981-12-07 Hans Anders Bertil Rydstad Forfarande for tetning vid fluidiserad bedd samt anordning for utforande av forfarandet
US4333909A (en) * 1980-05-09 1982-06-08 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed boiler utilizing precalcination of acceptors
CA1225292A (en) * 1982-03-15 1987-08-11 Lars A. Stromberg Fast fluidized bed boiler and a method of controlling such a boiler
US4457289A (en) * 1982-04-20 1984-07-03 York-Shipley, Inc. Fast fluidized bed reactor and method of operating the reactor
US4672918A (en) * 1984-05-25 1987-06-16 A. Ahlstrom Corporation Circulating fluidized bed reactor temperature control
US5202099A (en) * 1985-08-01 1993-04-13 Ethyl Corporation Angle of repose valve
US4688521A (en) * 1986-05-29 1987-08-25 Donlee Technologies Inc. Two stage circulating fluidized bed reactor and method of operating the reactor
SE457661B (sv) * 1986-06-12 1989-01-16 Lars Axel Chambert Saett och reaktor foer foerbraenning i fluidiserad baedd
DE3715516A1 (de) * 1987-05-09 1988-11-17 Inter Power Technologie Wirbelschichtfeuerung
US4896717A (en) * 1987-09-24 1990-01-30 Campbell Jr Walter R Fluidized bed reactor having an integrated recycle heat exchanger
DK120288D0 (da) * 1988-03-04 1988-03-04 Aalborg Boilers Fluidbed forbraendigsreaktor samt fremgangsmaade til drift af en fluidbed forbraendingsreaktor
US4915061A (en) * 1988-06-06 1990-04-10 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed reactor utilizing channel separators
FI84202C (fi) * 1989-02-08 1991-10-25 Ahlstroem Oy Reaktorkammare i en reaktor med fluidiserad baedd.
US5069171A (en) * 1990-06-12 1991-12-03 Foster Wheeler Agency Corporation Fluidized bed combustion system and method having an integral recycle heat exchanger with a transverse outlet chamber
US5140950A (en) * 1991-05-15 1992-08-25 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed combustion system and method having an integral recycle heat exchanger with recycle rate control and backflow sealing
US5341766A (en) * 1992-11-10 1994-08-30 A. Ahlstrom Corporation Method and apparatus for operating a circulating fluidized bed system

Also Published As

Publication number Publication date
ES2115084T3 (es) 1998-06-16
FI952154A0 (fi) 1995-05-05
ATE163217T1 (de) 1998-02-15
KR950704643A (ko) 1995-11-20
FI104214B1 (fi) 1999-11-30
CN1035361C (zh) 1997-07-09
CA2148925A1 (en) 1994-05-26
KR100338695B1 (ko) 2002-10-18
CN1088478A (zh) 1994-06-29
DE69317001D1 (de) 1998-03-19
DK0682760T3 (da) 1998-09-23
EP0682760A1 (en) 1995-11-22
JPH08503290A (ja) 1996-04-09
EP0682760B1 (en) 1998-02-11
US5840258A (en) 1998-11-24
FI952154A (fi) 1995-07-07
DE69317001T2 (de) 1998-08-13
JP3118259B2 (ja) 2000-12-18
CA2148925C (en) 1998-12-08
WO1994011671A1 (en) 1994-05-26
PL308898A1 (en) 1995-09-04
PL176588B1 (pl) 1999-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI104214B (fi) Menetelmä ja laite kiertomassatyyppisen leijukerrosreaktorisysteemin käyttämiseksi
FI104213B (fi) Menetelmä ja laite kiertomassaperiaatteella toimivan leijukerrossysteemin käyttämiseksi
CA1305633C (en) Method of burning carbonaceous materials in a fluidized bed reactor and a device for working the method
FI119916B (fi) Menetelmä ja laite kiintoaineen kierrättämiseksi leijukerrosreaktorissa
CA2149047C (en) Method and apparatus for recovering heat in a fluidized bed reactor
RU2459659C1 (ru) Котел с циркулирующим псевдоожиженным слоем
US6139805A (en) Fluidized-bed reactor
WO2017167663A1 (en) System, method and apparatus for controlling the flow direction, flow rate and temperature of solids
KR100229691B1 (ko) 복합체 순환형 유동상 보일러
FI124100B (fi) Menetelmä kiertomassareaktorin toiminnan parantamiseksi ja menetelmän toteuttava kiertomassareaktori
CZ285304B6 (cs) Způsob provádění exotermické nebo endotermické reakce a zařízení k jeho provádění
EP2884169B1 (en) Fluidized bed apparatus
US20170016616A1 (en) Fluidized Bed Heat Exchanger
FI102855B (fi) Menetelmä ja laitteisto kiintoainehiukkasten siirtämiseksi kammiosta t oiseen
FI119974B (fi) Leijukerrosreaktorijärjestelmä ja menetelmä sen valmistamiseksi
EP2884162A1 (en) Fluidized bed heat exchanger
EP2884170A1 (en) Fluidized bed apparatus
EP2884172A1 (en) Fluidized bed syphon
EP2884164A1 (en) Fluidized bed heat exchanger
EP2884165A1 (en) Fluidized bed heat exchanger
HU188819B (en) Device for securing the heat flow and/or material flow between various materials,carrying out chemical and physical processes,first for burning or gasifying solid fuel
FI85416B (fi) Foerfarande och anordning foer reglering av funktionen hos en virvelbaeddsreaktor med cirkulerande baedd.
EP2884167A1 (en) Fluidized bed apparatus
EP2884166A1 (en) Fluidized bed heat exchanger
EP2884168A1 (en) Fluidized bed apparatus and mounting components

Legal Events

Date Code Title Description
GB Transfer or assigment of application

Owner name: FOSTER WHEELER ENERGIA OY

MA Patent expired