FI107292B - Swirling bed reactor system and method for its use - Google Patents

Swirling bed reactor system and method for its use Download PDF

Info

Publication number
FI107292B
FI107292B FI970652A FI970652A FI107292B FI 107292 B FI107292 B FI 107292B FI 970652 A FI970652 A FI 970652A FI 970652 A FI970652 A FI 970652A FI 107292 B FI107292 B FI 107292B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
bed
fluidized bed
connection
bubble
grate
Prior art date
Application number
FI970652A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI970652A0 (en
FI970652A (en
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 US08/291,461 external-priority patent/US5533471A/en
Application filed by Foster Wheeler Energia Oy filed Critical Foster Wheeler Energia Oy
Priority to FI970652A priority Critical patent/FI107292B/en
Publication of FI970652A0 publication Critical patent/FI970652A0/en
Publication of FI970652A publication Critical patent/FI970652A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI107292B publication Critical patent/FI107292B/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply

Landscapes

  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

107292107292

LEIJUPETIREAKTORIJÄRJESTELMÄ JA MENETELMÄ SEN KÄYTTÄMISEKSI VIRVELBÄDDSREAKTORSYSTEM OCH FÖRFARANDE FÖR DESS ANVÄNDNINGA FLUID BETTER REACTOR SYSTEM AND A METHOD FOR USING IT A VIRVELBÄDDSREAKTORSYSTEM OCH FÖRFARANDE FÖR DESS ANVÄNDNING

Esillä olevan keksinnön kohteena on leijupetireaktorijär-5 jestelmä ja menetelmä leijupetireaktorin käyttämiseksi, kuten tähän liittyvien itsenäisten patenttivaatimuksien 1 ja 17 johdanto-osissa on esitetty. Tarkemmin sanottuna, keksinnön kohteena on kiertoleijureaktorin kontrolloitu käyttö, jolla reaktorilla on lukuisia etuja verrattuna 10 aiemmin tunnettuihin konstruktioihin ja prosesseihin. Keksintö on tunnettuun tekniikkaan verrattuna huomattavasti yksinkertaisempi, mutta silti se sallii reaktorin lämpötilan tarkan säädön tehokkaalla tavalla, lisää lämmönsiirto-kapasiteettia eri kuormilla, ja on myös muutoin edullinen. 15The present invention relates to a fluidized bed reactor system and a method for operating a fluidized bed reactor as disclosed in the preambles of the related independent claims 1 and 17. More particularly, the invention relates to the controlled use of a circulating fluidized bed reactor, which has numerous advantages over previously known designs and processes. The invention is considerably simpler than the prior art, but still allows for accurate control of reactor temperature in an efficient manner, increases heat transfer capacity at different loads, and is otherwise advantageous. 15

Kiertoleijupedit ovat hyvin tunnettuja, kuten US-patentissa on 4,111,158 on esitetty. Kiertoleijureaktoreissa polttoaineen annetaan reagoida leijutetussa kiintoainepedissä. Kaasun nopeuksia ja kaasun syöttömääriä säädellään sillä 20 tavoin, että olennainen osa kiintoainehiukkasista kulkeutuu leijupetireaktorissa virtaavan kaasun mukana sen alaosasta yläosaan. Kiertoleijupedille on luonteenomaista, että \ : kiinteän materiaalin kulkeutuminen on niin suurta, että jos « « « < < : .·. materiaalia ei kierrätetä takaisin reaktoriin, tämä vaikut- • « < 25 taa epäsuotuisasti kiertoleijupedin toimintaan.Circulating fluidized bed beds are well known, as disclosed in U.S. Patent 4,111,158. In circulating fluidized bed reactors, the fuel is allowed to react in a fluidized bed. The gas velocities and gas feed rates are controlled in such a way that a substantial part of the solid particles is carried along with the gas flowing in the fluidized bed reactor from the bottom to the top. The circulating fluidized bed is characterized by the fact that \: the migration of solid material is so large that if «« «<<:. ·. the material is not recycled back to the reactor, this adversely affects the operation of the circulating fluidized bed.

« · • t« I t I • · [’··’ US-patentissa 4,111,158 on ehdotettu, että lämpötilaa ja • · • ** toimintaa säädellään poistamalla kiintoaineita kiertojär- • · · *.· 1 jestelmästä, jäähdyttämällä poistetut kiintoaineet leijupe- 30 tilämmönvaihtimella, ja sitten kierrättämällä jäähdytettyjä *:**: kiintoaineita takaisin leijupetireaktoriin. Kiintoaineet ·***: poistetaan lähellä leijupetireaktorin pohjaa olevan yhteen \t kautta ja johdetaan erilliseen leijupetijäähdyttimeen ja * t 'Hl kiintoaineiden jäähdyttämisen jälkeen osa kiintoaineista 4 « 35 palautetaan leijupetireaktoriin. Tällainen järjestely : vaatii erillisen järjestelmän kiintoaineiden kuljettamisek- si leijupetijäähdyttimen ja leijupetireaktorin välillä.In U.S. Patent No. 4,111,158, it has been suggested that the temperature and function be controlled by removing solids from the circulating system by cooling the removed solids by means of a fluidized bed. 30, and then recycling the cooled *: **: solids back to the fluidized bed reactor. The solids · ***: are removed through one of the fluidized bed reactors near the bottom and introduced into a separate fluidized bed cooler and, after cooling the solids, some of the solids 4 to 35 are returned to the fluidized bed reactor. Such an arrangement: requires a separate system for transporting solids between the fluidized bed cooler and the fluidized bed reactor.

107292 2107292 2

Lisäksi tällaisen järjestelyn säätelykyky on heikko, johtuen esim. pitkistä kiintoaineiden kuljetusyhteistä, jotjca yhteet myös kärsivät suurista lämpöhäviöistä. Tällainen järjestelmä on myös erittäin monimutkainen ja kallis val-5 mistaa ja käyttää.In addition, the regulating capacity of such an arrangement is poor due, for example, to the long solids transport connections, which also suffer from high heat losses. Such a system is also very complicated and expensive to set up and operate.

Esim. artikkelissa "VORTEX™ FLUIDIZED BED TECHNOLOGY", ASfyE 1993, Fluidized Bed Combustion - Voi. 1, ss. 197-205, φη myöskin ehdotettu, että kiintoaine jäähdytetään pääreakto-10 rin lähellä olevassa leijupedissä. Tällaisella järjestely!.-lä voi olla mahdollista vähentää lämpöhäviöitä ja ρ^^φη yhdistävien yhteiden aiheuttamaa säätöviivettä, mutta siltti tarvitaan jonkinlaista laitetta palauttamaan kiintoaineet pääreaktoriin, joka tässä tapauksessa on erillinen nosto-15 kanava ja joka myös vaatii lisätehoa toimiakseen. Kiintoaineet poistetaan reaktorin pohjalta ja palautetaan takaisin reaktoriin erillisen nostokammion avulla, jota käytetään estämään jäähdyttimen fluidisointikaasun ja nostokammion kantokaasun sekoittuminen toisiinsa. Tällaisen järjestelmin 20 säätö on myös vaikeaa; nostokammioon syötettävien kiintoaineiden määrä täytyy aina olla riittävä tai muutoin niiden kuljetus ei onnistu.For example, in "VORTEX ™ FLUIDIZED BED TECHNOLOGY", ASfyE 1993, Fluidized Bed Combustion - Vol. 1, p. 197-205, φη also suggested that the solid be cooled in a fluidized bed near the main reactor-10. With such an arrangement!., It may be possible to reduce the heat loss and the control delay caused by the connections connecting ρ ^^ φη, but it still requires some device to return the solids to the main reactor, which in this case is a separate lifting channel. The solids are removed from the bottom of the reactor and returned to the reactor by means of a separate lifting chamber, which is used to prevent mixing of the coolant fluidizing gas and the lifting chamber carrier gas. Adjustment of such systems 20 is also difficult; the amount of solids to be fed to the lifting chamber must always be sufficient, or else they will not be transported.

US-patenteissa 4,893,426 ja 4,823,740 on esitetty erilaisia ·. : 25 tapoja kuplapetireaktorin käyttämiseksi. Kuplapetireaktg- reita käytetään alhaisilla nopeuksilla niin, että muodostuu • · · **Y selvä ylempi petipinta päinvastoin kuin kiertoleijupedeisj- ***. sä. US-patentissa 3,893,426 on esitetty lämmönvaihdin, jol<ja • · [;··* käyttää hyväkseen vierekkäisiä leijupetejä. Molemmilla • · : 30 pedeillä on fluidisointikaasun jakoarina samalla horisonj- • ·· ** taalisella tasolla. US-patentissa 4,823,740 on esitetty kuplapetireaktori, jonka alaosassa on lämpöenergian talj- *:*·: teenottokammiot. Nämä kammiot on sijoitettu olennaisesti ·*’*: samalle tasolle kuplapedin kanssa niin, että ne pystyvä|t • « « . 35 vastaanottamaan kiinteää materiaalia, joka virtaa sisääjn kuplapedin yläpinnan yläpuolelta läheltä kuplapetiä ja *···* talteenottokammiota erottavaa väliseinää. Kiintoaineet ♦ · * » » • · t 107292 3 palautetaan talteenottokammiosta kuplapetiin tasolla, joka on kuplapedin fluidisointiarinan yläpuolella.U.S. Patent Nos. 4,893,426 and 4,823,740 disclose various types of ·. : 25 Ways to Use a Bubble Reactor. Bubble reactors are operated at low speeds to produce a · · · ** Y distinct upper bed surface, in contrast to the circulating fluidized bed. you. U.S. Patent No. 3,893,426 discloses a heat exchanger using ol and · [· * * adjacent fluidized bed. Both • ·: 30 feet have fluidization gas distribution arcs at the same horizontal level. U.S. Pat. No. 4,823,740 discloses a bubble bed reactor with thermal energy storage *: * ·: lower chambers. These chambers are positioned substantially · * '*: on the same plane as the bubble bed so that they can | t • ««. 35 to receive solid material flowing above the top surface of the inlet bubble bed near the partition separating the bubble bed and the * ··· * recovery chamber. The solids ♦ · * »» • · t 107292 3 are returned from the recovery chamber to the bubble bed at a level above the fluidization grid of the bubble bed.

US-patentissa 5,060,599 esitetään kiertoleijureaktori, 5 jossa on reaktorin sivuseinään muodostettuja taskuja vastaanottamaan seinää pitkin alaspäin virtaavaa materiaalia. Jokaisessa taskussa on ylöspäin oleva aukko paikassa, jossa leijupedin tiheys on huomattavasti alhaisempi kuin lähellä reaktorin pohjaa. Materiaalivirran säätö on saatu aikaan 10 antamalla materiaalin virrata taskun reunan yli tai materiaalia poistetaan taskun pohjalla olevan kanavan tai aukon yli.U.S. Patent No. 5,060,599 discloses a circulating fluidized bed reactor 5 with pockets formed in the side wall of the reactor to receive material flowing down the wall. Each pocket has an upward opening at a location where the density of the fluidized bed is significantly lower than near the bottom of the reactor. The material flow control is accomplished by allowing the material to flow over the edge of the pocket or to remove material over a channel or opening in the bottom of the pocket.

US-patentissa 4,363,292 on esitetty järjestelmä lämmönsiir-15 toalueiden aikaansaamiseksi leijupetireaktorin pohja-arinalle. Tässä järjestelmässä on myös väliseiniä arinan yläpuolella jakamaan reaktorin pohjaosa useisiin alueisiin. Tämän järjestelyn rajoituksena on, että se ei pysty tarjoamaan riittävästi lämmönsiirtopintaa lämmönsiirtoalueella, 20 erityisesti alhaisissa kuormaolosuhteissa. Tässä ja muissa tunnetuissa systeemeissä ja menetelmissä leijupetireakto-reiden käyttämiseksi on puutteita, jotka esillä oleva keksintö poistaa.U.S. Patent No. 4,363,292 discloses a system for providing heat transfer zones to a bottom bed of a fluidized bed reactor. This system also has partitions above the grate to divide the bottom of the reactor into several areas. A limitation of this arrangement is that it is not able to provide sufficient heat transfer surface in the heat transfer region, especially under low load conditions. This and other known systems and methods for operating fluidized bed reactors have drawbacks which are overcome by the present invention.

♦. : 25 Patenteissa EP 0 410 773 ja EP 0 358 874 on leijupetireak- • ·« toreita, joissa on erillisiä leijupetilämmönvaihtimia tai I · · ’**.1 sekundääripetikammioita, jotka on yhdistetty niiden tuli- • · · pesäosiin. Kuumaa materiaalia poistetaan tulipesien pohjal- • · ***** ta putkien läpi lämmönvaihtimiin tai sekundääripeteihin.♦. : 25 EP 0 410 773 and EP 0 358 874 have fluidized bed reactors with separate fluidized bed heat exchangers or I · · '** 1 secondary bed chambers connected to their firebox housings. Hot material is removed from the bottom of the furnaces • · ***** through pipes to heat exchangers or secondary beds.

• · .1 ** 30 Hienojakoista jäähdytettyä materiaalia kierrätetään uu- « 1 · * delleen leijutuskaasun kanssa ulkopuolisista kammioista tulipesien yläosiin. Karkeaa materiaalia poistetaan järjes- *:**: telmistä tyhjennysputkien kautta.• · .1 ** 30 Fine chilled material is recycled with a «1 · * delta fluidized gas from outside the chambers to the top of the furnaces. Coarse material is removed from system *: ** systems via drain pipes.

• · · • 1 . 35 Esillä olevan keksinnön tavoitteena on saada aikaan pa- • · · **./ rannettu leijupetireaktorijärjestelmä ja menetelmä, joka • ♦ ***** sallii järjestelmän lämpötilan tehokkaan säädön. Tämä • · • · · • · · · • · · « · · 1072¾ 4 tavoite saavutetaan leijupetijärjestelmällä ja menetelmällä, jonka luonteenomaiset piirteet on eritelty patenttivaatimusten 1 ja 17 tunnusosissa.• · · • 1. It is an object of the present invention to provide an improved · · · **. / Embedded fluidized bed reactor system and a method that allows efficient control of the system temperature. This object is achieved by a fluidized bed system and a process, the characteristic features of which are specified in the characterizing parts of claims 1 and 17.

5 Esillä olevan keksinnön mukaisesti on saatu aikaan järjestelmä ja menetelmä, joka sallii leijupetireaktorLn lämpötilan tehokkaan säätelyn sallien riittävän lämmö:i-siirtopinta-alan kiintoaineen jäähdyttämiseksi. Keksinnön mukaisesti on mahdollista kasvattaa leijupetireaktorLn 10 lämmönsiirtokapasiteettia eri kuormilla ja saada aikaan tehokas ja taloudellinen kiintoaineen käsittely leijupetireaktor issa. Reaktorijärjestelmän lämmönsiirtoku-pasiteetti kasvaa tekniikan tasoon verrattuna sallien tehokkaan toiminnan eri kuormilla. Näihin tuloksiin pääs-15 tään silti esillä olevan keksinnön mukaisesti yksinkertaisella tavalla.In accordance with the present invention, there is provided a system and method that permits efficient control of the temperature of a fluidized bed reactor by allowing sufficient heat: 1 transfer area to cool the solid. According to the invention, it is possible to increase the heat transfer capacity of a fluidized bed reactor 10 under different loads and to provide an efficient and economical solids treatment in a fluidized bed reactor. The heat transfer capacity of the reactor system increases compared to the prior art, allowing efficient operation at various loads. These results are, however, achieved in a simple manner in accordance with the present invention.

Perusajatuksena esillä olevassa keksinnössä on kahden erilaisen leijupetitekniikan käyttö ja kahden eri pedr.n 20 asentaminen rinnakkain keskinäisen hiukkasvaihdon aikaansaamiseksi ilman, että pumppuja, puhaltimia tai muita mekaanisia tai pneumaattisia laitteita tarvitaan suoraan aikaansaamaan hiukkasten vaihtoa.The basic idea of the present invention is the use of two different fluidized bed techniques and the installation of two different pedrons in parallel to effect mutual particle exchange without the need for pumps, blowers or other mechanical or pneumatic devices to directly effect the particle exchange.

·. : 25 Keksintö käyttää hyväkseen kiertoleijupetiä (nopea leiju- / peti) ja kuplaleijupetiä (hidas leijupeti) . Pedit on aseri- • · "V nettu vierekkäin siten, että niiden välillä on ensimmäinen # ♦ · ja toinen yhde, tyypillisesti siten, että kuplapedin leijt- • · '···* tuskaasun syöttöarina on kiertolei jupedin syöttöarin^n : 30 alapuolella. Koska kuplapedin tiheys on olennaisesti vaki|o • « · ; kauttaaltaan ja koska sillä on selvä yläraja, ensimmäinen yhde järjestetään kuplapedin yläosan yläpuolelle niin, ett^ä ·:·*: paine- ja tiheysolosuhteet petien välillä saavat aikaan ·’**: hiukkasvirtauksen kiertoleijupedistä kuplapetiin ensimmäi,- 35 sen yhteen kautta. Kuitenkin, koska kuplapedin keskimääräi-nen tiheys on suurempi kuin kiertolei jupedin tiheys, painej- • · ja tiheysolosuhteet saavat hiukkaset palaamaan kuplapedissä • · « I I • · » « « · • « · 107292 5 tapahtuvan käsittelyn jälkeen (esim. jäähdytyksen jälkeen) kiertoleijupetiin toisen yhteen kautta.·. The invention utilizes a circulating fluidized bed (fast fluidized bed) and a bubble fluidized bed (slow fluidized bed). The beds are actuated side by side with the first # ♦ · and the second one between them, typically such that the bubble bed floating gas feeder is circulated below the juped feeder ^ n: 30. Since the density of the bubble bed is substantially constant throughout, and because of its clear upper bound, the first assembly is arranged above the top of the bubble bed so that the pressure and density conditions between the beds provide a flow of '' **: the first one of the circulating fluidized bed to the bubble bed - 35 through it However, because the average density of the bubble bed is higher than the density of the circulating fluid, the pressure and density conditions cause the particles to return in the bubble bed. after treatment (e.g., after cooling), the circulating fluidized bed was passed through another one.

Toisin sanoen on yllättäen havaittu, että on mahdollista 5 tehokkaasti käyttää leijupetireaktorijärjestelmässä vallitsevia eri paineolosuhteita materiaalin kuljettamiseksi kahden leijutetun kiintoainepedin välillä. Järjestämällä kammiot ja aukot, joiden kautta ne ovat yhteydessä toisiinsa, oikealla tavalla on mahdollista ylläpitää ja sää-10 dellä leijupetireaktorin toimintaa niin, että kiintomateri-aalin tehokas jäähdytys saadaan aikaan turvallisella ja luotettavalla tavalla kaikilla toimintakuormilla. Esillä oleva keksintö yhdistää toiminnallisesti kiertoleijupedin ja hitaan leijupedin näiden tulosten saavuttamiseksi.In other words, it has surprisingly been found that it is possible to efficiently use the different pressure conditions prevailing in a fluidized bed reactor system for transporting material between two fluidized solids beds. By properly arranging the chambers and openings through which they communicate with each other, it is possible to properly maintain and control the operation of the fluidized bed reactor so that effective cooling of the solid material is achieved in a safe and reliable manner at all operating loads. The present invention functionally combines a circulating fluidized bed and a slow fluidized bed to achieve these results.

1515

Kiintoaineiden kiertoleijupedissä leijutuskaasu syötetään reaktorin pohjalla olevan arinan läpi sellaisella nopeudella, että huomattava määrä kiintoaineista kulkeutuu reaktiokammion alaosasta sen yläosaan liikkuvan kaasun 20 mukana. On myös luonteenomaista kiertoleijupedeille, että keskimääräinen hiukkastiheys laskee vähitellen kohti reaktiokammion yläosaa alkaen kiertoleijupedin lähtötiheydestä sen pohjaosassa eikä pedissä ole mitään selvää yläpintaa, pikemminkin kaasu/kiintoainesuspensio laimenee vähitellen ·. : 25 ylöspäin. Toisaalta hitaassa leijupedissä tai kuplaleiju-In the solids circulating fluidized bed, the fluidizing gas is fed through the grate at the bottom of the reactor at such a rate that a considerable amount of solids passes from the lower part of the reaction chamber to the upper part of it along with the moving gas 20. It is also characteristic of circulating fluidized bed that the average particle density gradually decreases towards the upper part of the reaction chamber starting from the initial density of the circulating fluidized bed at its base and there is no clear upper surface in the bed, rather the gas / solid suspension is gradually diluted. : 25 up. On the other hand, in a slow fluidized bed or bubble float-

« « I«« I

pedissä on selvä yläpinta, jonka alapuolella hiukkastiheys • · 1 “V on olennaisesti vakio ja jonka yläpuolella on vain vähäinen « · t **”1 määrä kiintoaineita, s.o. kiintoainetiheys on olennaisesti • » '···' nolla yläpinnan yläpuolella. Tämä johtuu leijutuskaasun • · : 2 30 suhteellisen alhaisesta syöttönopeudesta.the bed has a clear upper surface, below which the particle density • · 1 “V is substantially constant and above which is a small amount of solids, i.e., · t **” 1. the solid density is substantially • »'···' zero above the surface. This is due to the relatively low feed rate of the fluidized gas • ·: 2 30.

• · · • « · • · · •• · · • «· • · ·

Keksinnön mukaisesti hitaan leijupedin tiheys on tyypil-*:2: lisesti järjestetty suuremmaksi kuin kiertoleijupedin ·3: alkuperäinen tiheys pedin pohjaosassa. Nämä leijupedit 35 synnyttävät paineita, joita voidaan kuvata kaavalla « « « *;./ Δρα = pcg Ah tai painegradientilla Ap^/Ah kiertoleijupedil- • ♦ ***** le, ja ap2 = psg Ah tai painegradientilla Ap2/ah hitaalle • ♦ • · · • · · • · · 2 • · · 3According to the invention, the density of the slow fluidized bed is typically - *: 2: higher than that of the circulating fluidized bed · 3: original density at the bottom of the bed. These fluidized beds 35 generate pressures which can be represented by the formula «« «*; ./ Δρα = pcg Ah or the pressure gradient Ap ^ / Ah circulating fluidized bed • ♦ ***** le, and ap2 = psg Ah or the pressure gradient Ap2 / ah for slow • ♦ • · · • · · · · 2 • · · 3

• · · m A• · · m A

107292 6 tai kuplaleijupedille. Hitaassa leijupedissä tiheys putojaa luonnollisesti dramaattisesti leijupedin yläpinnan korkeudella ja siten paine Δρ2 ei kasva hitaan leijupedfln yläpinnan yläpuolelle — tätä korkeutta on merkitty h0:llja.107292 6 or bubble fluid bed. In a slow fluidized bed, the density naturally drops dramatically at the height of the upper surface of the fluidized bed, and thus the pressure Δρ2 does not increase above the upper surface of the slow fluidized bed - this height is denoted by h0.

5 Toisaalta koska kiertoleijupedin keskimääräinen hiukkasti-heys pienenee vähitellen reaktiokammion yläosaa kohti, jei kiertoleijupedissä ole mitään tällaista dramaattista muutosta. Tämä johtaa siihen, että hitaan leijupedin paine pn suurempi kuin kiertoleijupedin paine, s.o. Δρ2 > Δρχ kop-10 keudella, joka on hitaan leijupedin yläpinnan alapuolella korkeudella Ahx, joka on korkeintaan hQ. Ja vastaavasti kiertoleijupedin paine on suurempi kuin hitaan leijupedin paine, s.o. Δρχ > Δρ2 korkeudella, joka on hitaan leijupedin yläpinnan yläpuolella korkeudella Ahu, joka on suurempi 15 kuin hQ.On the other hand, since the average particle density of the circulating fluidized bed decreases gradually towards the top of the reaction chamber, if there is no such dramatic change in the circulating fluidized bed. This results in the pressure pn of the slow fluidized bed being higher than the pressure of the circulating fluidized bed, i. Δρ2> Δρχ cop-10 at a speed below the upper surface of the slow fluidised bed at a height Ahx not exceeding hQ. And correspondingly, the pressure of the circulating fluidized bed is higher than the pressure of the slow fluidized bed, i.e., Δρχ> Δρ2 at a height above the top surface of the slow-floating bed at a height Ahu greater than 15 hQ.

Keksinnön mukaisesti on mahdollista sijoittaa kiertolejl-jupedin kiintoaineiden kiertomekanismi tai -reitti kulkemaan laajan lämmönsiirtopinta-alan omaavan hitaan leijp-20 pedin kautta käyttämällä hyväksi kiertoleijupedin ja kupl^-leijupedin erilaisia paineolosuhteita. sijoittamalla kammiot ja aukot, joiden kautta ne kommunikoivat keskenään oikein on mahdollista pitää yllä ja säädellä leijupetirea^c-torin toimintaa niin, että kiinteän materiaalin tehokas t\; 25 jäähdytys tapahtuu turvallisesti ja luotettavasti kaikilla : toimivilla kuormilla, mutta erityisesti myös matalissa * · # *’1.1 kuormaolosuhteissa.According to the invention, it is possible to locate a circulating fluid juped solids circulation mechanism or path through a slow fluid bed with a wide heat transfer surface utilizing different pressures of the circulating fluidized bed and bubble fluidized bed. by locating the chambers and openings through which they communicate properly with each other, it is possible to maintain and regulate the operation of the fluidized bed ridge so that the effective material t \; 25 cooling is safe and reliable at all loads: but also at low * · # * '1.1 load conditions.

» · « • · e • · ♦ • · 1 • · /,··1 Esillä olevan keksinnön erään näkökannan mukaisesti ώη * 1 : 30 saatu aikaan leijupetireaktorijärjestelmä, joka käsittääIn accordance with one aspect of the present invention, a fluidized bed reactor system comprising

I t II t I

*·1 ’ seuraavat elementit: kiertoleijupedin käsittävä leijupe j tireaktiokammio, jossa on ensimmäinen arina leijutuskaasun syöttämiseksi kiertoleijupetiin; kuplaleijupeti, jossa pn ·1”: toinen arina leijutuskaasun syöttämiseksi siihen, toisen / . 35 arinan ollessa asennettuna pystysuunnassa katsottuna ensiiji- • 1 · mäisen arinan alapuolelle; ensimmäinen yhde kiertoleijupe- • · ’·;·1 din ja kuplivan pedin välissä, kulkuväylän aikaansaamisek$i • · » • · 1 1 · • · · • · 107292 7 kiintoaineille kiertoleijupedistä kuplivaan petiin, joka ensimmäinen yhde on sijoitettu ensimmäiseen asemaan ensimmäisen arinan yläpuolella; ja toinen yhde kiertoleijupedin ja kuplivan pedin välissä, kulkuväylän aikaansaamiseksi 5 kiintoaineelle kuplivasta pedistä leijupetiin, joka toinen yhde on sijoitettu ensimmäisen yhteen alapuolelle, mutta samalle tasolle kuin ensimmäinen arina tai sen yläpuolelle. Kierto- ja kuplapedit ja niiden väliset yhteet on sijoitettu toisiinsa nähden niin, että paine- ja ti-10 heysolosuhteet pedeissä saavat aikaan "käyttövoiman" säätämään hiukkasvirtaa kiertopedistä kuplapetiin ensimmäisen yhteen kautta ja kuplapedistä kiertopetiin toisen yhteen kautta (mukana saattaa olla muita, edullisesti ei-mekaani-sia, virtaussäätöelimiä).* · 1 'the following elements: a fluidized bed fluidized bed j reaction chamber having a first grate for supplying fluidizing gas to the circulating fluidized bed; bubble fluidized bed with pn · 1 ”: one grate for supplying fluidizing gas to it, another /. 35 grills mounted vertically below the primary grate; a first set between a circulating fluidized bed and a bubble bed to provide a passageway for solids from a circulating fluidized bed to a bubbling bed, the first set being placed in a first position on the first grate above; and a second assembly between the circulating fluidized bed and the bubbling bed to provide a passageway for 5 solids from the bubbling bed to the fluidized bed, each second assembly positioned below the first one but at the same level as the first grate or above. The rotary and bubble beds and their interconnections are disposed relative to each other such that the pressure and ti-10 heights in the beds provide a "driving force" to regulate the particle flow from the rotary bed to the bubble bed through the first one and mechanical, flow control means).

1515

Tyypillisesti jäähdytyselin, kuten esim. epäsuora lämmön-vaihdin, on järjestetty kuplapetiin jäähdyttämään siinä olevia kiintoaineita. Lisäksi väliseinä jakaa kuplapedin ensimmäiseen ja toiseen kammioon, missä ensimmäisen kammio 20 on suorassa yhteydessä ensimmäiseen yhteeseen ja toinen kammio on suorassa yhteydessä toiseen yhteeseen. Väliseinä estää hiukkasten suoran kulkeutumisen (lyhytkierron) ensimmäisen ja toisen yhteen välillä, jolloin kaikki kuplapetiin tulevat hiukkaset tulevat jäähtymään.Typically, a cooling element, such as an indirect heat exchanger, is arranged in a bubble bed to cool the solids therein. In addition, the septum divides the bubble bed into first and second chambers, wherein the first chamber 20 is in direct communication with the first connection and the second chamber is in direct communication with the second connection. The partition prevents the particles from being directly transported (short circuited) between the first and second one, whereby all particles entering the bubble bed are cooled.

25 Jäähdytysmekanismi voidaan sijoittaa ainoastaan ensimmäi- « · · “*.* seen kammioon, ainoastaan toiseen kammioon tai sekä en- • · · simmäiseen että toiseen kammioon. Ensimmäisen ja toisen • · *·♦·* kammion kokojen suhde voi olla mikätahansa, mutta on edul- • · : *·* 30 lista, että ensimmäisellä kammiolla on ensimmäinen poikki- «t· · leikkauspinta-ala ja toisella toinen poikkileikkauspinta- ala, joka on alle 50% (edullisesti alle 25%) ensimmäisestä ·:·*: poikkipinta-alasta. Edullisesti lämmönsiirtoelimet kupla- ·'**; pedissä ulottuvat ainakin osittain ensimmäisen arinan • · · .· . 35 alapuolelle.The cooling mechanism may be located only in the first chamber, only in the second chamber, or in both the first chamber and the second chamber. The ratio of the sizes of the first and second chambers can be anything but it is preferred that the first chamber has a first cross-sectional area and a second sectional area. less than 50% (preferably less than 25%) of the first ·: · *: cross-sectional area. Preferably, the heat transfer means are bubble blades; in the bed extend at least in part to the first grate • · ·. ·. 35.

« « · t ·« • * *···* Tyypillisesti reaktiokammiolla on ensimmäinen sivuseinä, • · · i » · « « ♦ · * • * » • · 107292 8 joka on sijoitettu pystysuuntaan nähden yli noin 10 asteen kulmaan ja ensimmäinen yhde käsittää ensimmäisen auksn sivuseinässä ja toinen yhde käsittää toisen aukon s(L-vuseinässä ensimmäisen yhteen ja ensimmäisen arinan väliL-5 lä. Venttiilillä varustettu kiintoaineen poistoyhde voidaan järjestää lähelle toista arinaa poistamaan selektiivisesti kiintoainetta kuplapedistä. Myös osa toisesta arinasta voidaan järjestää ensimmäisen arinan alapuolelle horisontaalisesti sen kanssa päällekkäin ja niin, että toinen yh<jle 10 on sijoitettu välipaikkaan ensimmäisessä arinassa. Väliseinä voi kulkea kuplapedin sisällä ainoastaan pystysuunnassa, ainoastaan yli 20 asteen kulmassa pystysuoraan nähden, täi ensin kulmassa ja sitten olennaisesti pystysuunnassa.Typically, the reaction chamber has a first sidewall, 107292 8 positioned at an angle of approximately 10 degrees to the vertical and the first assembly comprises a first auxiliary side wall and a second one comprising a second opening s (in L-wall between the first one and the first grate between the L-5. The solids outlet with valve may be arranged near the second grate to selectively remove solids from the bubble bed. with the other over and so that the other one 10 is disposed in a spacer in the first grate, The partition can pass inside the bladder only vertically, only at an angle of more than 20 degrees to the vertical, first at an angle and then substantially vertically.

15 Esillä olevan keksinnön erään toisen näkökannan mukaan <bn saatu aikaan menetelmä leijupetireaktorijärjestelmän käyttämiseksi, jossa järjestelmässä on reaktiokammio, jossa φη ensimmäinen leijupeti ja lisäkammio, jossa on toinen leijiji-peti. Menetelmä käsittää vaiheet: (a) ensimmäistä leijup£-20 tiä käytetään nopeana leijupetinä, kiertoleijupetinä, (^>) toista leijupetiä käytetään hitaana leijupetinä, kuplelej.-jupetinä, (c) ensimmäinen hiukkasvirta saatetaan virtaamaan ensimmäisessä leijupedissä olevasta ensimmäisestä yhtees^ä toiseen petiin olennaisesti pelkästään ensimmäisen yhteen i 25 kohdalla olevien petien välisen paine- ja tiheyseron avulf.- t i i : .·. la, ja (d) toinen hiukkasvirta saatetaan virtaamaan ensim- • 1 , ,·, raäisessä pedissä olevasta toisesta yhteestä toisesta pedi£- • · · III tä ensimmäiseen petiin olennaisesti ainoastaan toisen • « .*** yhteen kohdalla olevien petien välisen paine- ja tiheysero- • · • 30 jen avulla.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of operating a fluidized bed reactor system comprising a reaction chamber having φη a first fluidized bed and an auxiliary chamber having a second fluidized bed. The method comprises the steps of: (a) a first fluidized bed being used as a fast fluidized bed, a circulating fluidized bed, (^>) a second fluidized bed being used as a slow fluidized bed, bubble jet, (c) causing the first particle stream to flow from the first fluidized bed essentially only the first difference in pressure and density between the first beds at one of the 25 beds:. la, and (d) causing the second particle stream to flow from the first one of the second Pedi £ - • · · III in the first bed to the first bed substantially only between the beds at one of the second beds. and density differences • · • 30.

♦ 1 ♦ • · ·♦ 1 ♦ • · ·

Edullisesti mukana on myös lisävaihe hiukkasten jäähdytty-*:2! miseksi kuplapedissä vaiheiden (c) ja (d) välillä, kut^n ·1“: esim. johtamalla ne (esim. väliseinien avulla) virtaamaan / . 35 epäsuoran lämmönsiirtimen tai muun jäähdytysmekanismin ohi.Preferably, there is also an additional step of cooling the particles - *: 2! in the bubble bed between steps (c) and (d), eg ^ n · 1 ”: e.g. by conducting them (e.g. through partitions) to flow /. 35 indirect heat exchanger or other cooling mechanism.

Vaihe (c) suoritetaan tyypillisesti ensimmäisessä py4" • · ‘”·4 tysuuntaisessa asemassa kiertoleijupedin sisällä ja vaifte • · • » · i » · • ♦ ♦ · 2 # · 107292 9 (d) toisessa pystysuuntaisessa asemassa kiertoleijupedissä, joka asema on alempana kuin ensimmäinen asema ja kuplapedin keskitiheys on suurempi kuin tiheys kiertoleijupedissä toisen yhteen kohdalla.Step (c) is typically performed in the first py4 "• · '" · 4 vertical positions within the circulating fluidized bed and in the second vertical position in the circulating fluidized bed, which position is lower than the first position and the average density of the bubble bed is greater than the density of the circulating fluidized bed at one of the second.

55

Kuten yllä on kuvattu laitteen suhteen, reaktiokammio sisältää tyypillisesti arinan leijutusilman syöttämiseksi kiertoleijupetiin, ja vaihe (d) voidaan suorittaa siten, että kiintoainetta syötetään kuplapedistä kiertopetiin ho-10 risontaalisesti katsottuna arinan alapuolelta arinan keskiosalla.As described above with respect to the apparatus, the reaction chamber typically includes a grate for supplying fluidizing air to the circulating fluidized bed, and step (d) may be performed such that the solid is fed from the bubble bed to the circulating fluid from below the grate in the center of the grate.

Esillä olevan keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti käyttövoimaa, jonka synnyttää ensimmäisen ja toisen pys-15 tysuuntaisen painegradientin ja/tai kiintoaineen tiheysjakauman ero, voidaan edullisesti käyttää kiintoaineiden kuljetukseen toisesta leijupedistä ensimmäiseen toisessa yhteessä järjestämällä toinen pystysuuntainen painegra-dientti suuremmaksi kuin ensimmäinen pystysuuntainen pai-20 negradientti toisen yhteen tasolla. Myös lämmön siirtäminen epäsuorasti kiintoaineesta lämmönsiirtoväliaineeseen, edullisesti höyryyn tai veteen, voidaan suorittaa toisessa leijupedissä turvallisesti ja tehokkaasti. Toinen leijupeti voidaan fluidisoida käyttämällä kaasua (esim. typpeä), joka 25 saa aikaan olosuhteet, jotka ovat suotuisat turvalliselle « pitkäaikaiselle toiminnalle. Esim. vaarallisia olosuhteita, i i · *’V jotka kloori aiheuttaa, voidaan välttää. Käyttövoimaa, • · · jonka synnyttää ensimmäisen ja toisen pystysuuntaisen painegradientin ja/tai kiintoaineen tiheysjakauman ero, « · 30 voidaan edullisesti hyödyntää kiintoaineiden kuljetukseenAccording to a preferred embodiment of the present invention, the propulsion generated by the difference between the first and second vertical pressure gradients and / or solids density can advantageously be used to transport solids from the second fluidized bed to the first second by providing a second vertical pressure gradient greater than the first on one level. Indirect heat transfer from a solid to a heat transfer medium, preferably steam or water, can also be carried out safely and efficiently in another fluidized bed. The second fluidized bed may be fluidized using a gas (eg, nitrogen) which provides conditions favorable to safe long-term operation. For example, hazardous conditions i i · * 'V caused by chlorine can be avoided. The propulsion power generated by the difference between the first and second vertical pressure gradients and / or solids density distribution, · · 30 can be advantageously utilized in solids transport

• · B• · B

*·1 ’ ensimmäisestä leijupedistä toiseen ensimmäisessä yhteessä järjestämällä ensimmäinen pystysuuntainen painegradientti suuremmaksi kuin toinen painegradientti ensimmäisen yhteen kohdalla. Siten kiintoaineet virtaavat ensimmäisestä leiju- 11« . 35 petikammiosta toiseen leijupetikammioon.* · 1 'from the first fluidized bed to the second in the first joint by arranging the first vertical pressure gradient larger than the second pressure gradient at the first one. Thus, solids flow from the first fluidized bed. 35 from the bedside chamber to the other fluidized bed chamber.

« 1 · • ♦ * Λ1 • · '·” Edullisesti on mahdollista jatkaa toista leijutettua kiin- • · • · · · · • 9 · • t ·» • « 1 • · 107292 10 toainepetiä ensimmäisen leijupedin arinan alapuolelle |a järjestää laajennettu lämmönsiirtopinta toiseen leijutettuun kiintoainepetiin ensimmäisen arinan alla olevalle osalle lämmön siirtämiseksi kiintoaineesta lämmönsiirt<j>-5 väliaineeseen aikaansaamalla kiintoaineiden siirto t£i liike käyttämällä hyväksi olennaisesti vain käyttövoima^, joka syntyy eri paineolosuhteista leijupedeissä. Täl^ä tavalla on mahdollista järjestää prosessin ^ηηοΐΐίεβφη toimintaan tarvittava määrä lämmönsiirtopintaa (ja tilata 10 toiselle leijupedille), samalla kuitenkin mahdollistaen kiintoaineiden syötön ensimmäisestä leijupedistä jojj>a matalilla kuormilla, jolloin leijutusta vähennetään ja va:f.n pieni määrä kiintoaineita kulkeutuu kaasun mukana korkeammalle. Esillä oleva keksintö mahdollistaa ensimmäisen 15 yhteen sijoittamisen pystysuunnassa kohtaan, jossa riittävä kiintoainevirtausmäärä voidaan toteuttaa jopa matalissa kuormaolosuhteissa. Ja edelleen, ei ole tarvetta järjestyä minkäänlaisia väliseiniä ensimmäisen leijupetireaktorin sisälle, kun keksintöä käytetään.Preferably, it is possible to extend the second fluidized solid into a fluidized bed below the first fluidized bed grate | a arranged by the extended fluidized bed. a heat transfer surface in a second fluidized solids bed to a portion below the first grate for transferring heat from the solid to the heat transfer medium by providing a solid transfer of t? i motion utilizing essentially only the propulsion force generated under different pressure conditions in the fluidized beds. In this way, it is possible to arrange the amount of heat transfer surface required for the operation of the process (and order 10 for the second fluidized bed), while still allowing solids to be fed from the first fluidized bed under low load conditions, thereby reducing fluidization and small amount of solids. The present invention allows the first 15 to be positioned vertically at a position where a sufficient amount of solid flow can be realized even under low load conditions. And further, there is no need to arrange any partitions inside the first fluidized bed reactor when the invention is used.

2020

Esillä olevan keksinnön ensisijaisena tavoitteena on saacla aikaan yksinkertainen, mutta tehokas leijupetireakto-rijärjestelmä, joka pystyy tehokkaaseen toimintaan hyvinkin \ : erilaisissa olosuhteissa. Tämä ja keksinnön muut tavoitteet • ι t • « : 25 käyvät selville keksinnön yksityiskohtaisesta selostuksesta * * * ''V sekä siihen liittyvistä vaatimuksista.The primary object of the present invention is to provide a simple but efficient fluidized bed reactor system which is capable of efficient operation under very different conditions. This and other objects of the invention will become apparent from the detailed description of the invention, as well as from the accompanying claims.

«ti • · » • · · * · ]··*’ Kuvio 1 on kaaviomainen sivukuva esillä olevan keksinnön mukaisen järjestelmän ensimmäisestä esimerkinomaisesta : 30 suoritusmuodosta, josta on kuvan selkeyden vuoksi poistettu osia kiertoleijureaktorista, kuvio 2 on kaavio, joka esittää esimerkinomaista hiukkastjj.-heyden jakautumista kuvion 1 esittämän järjestelmän leijii” .·! : pedissä, ja 35 kuviot 3-5 ovat kuvion 1 kaltaisia kuvioita esittäen vain ·;* esillä olevan keksinnön mukaisen järjestelmän erilaisia v.: esimerkinomaisia suoritusmuotoja.Figure 1 is a schematic side view of a first exemplary system of the present invention: 30, with portions of the circulating fluidized bed reactor removed for clarity, is a diagram showing an exemplary particle size. The distribution of the frequency hovers over the system shown in Figure 1. ”! Figs. 3-5 are views similar to Fig. 1, showing only the various exemplary embodiments of the system of the present invention.

• · · ♦ · 107292 11• · · ♦ · 107292 11

Kuvio 1 esittää esillä olevan keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti ensisijaisesti astiassa 10 olevan kiertoleijureaktorin alaosaa. Yläosan yksityiskohdilla ei ole merkitystä esillä olevalle keksinnölle ja ne voidaan 5 tehdä tunnetun tekniikan mukaisesti. Yläosa sisältää kuitenkin kaasun poistoyhteen 11 astian 10 yläpäädyn lähellä, hiukkaserottimen 12 (esim. syklonierottimen) ja paluuputken 13 erottimen 12 erottamien hiukkasten palauttamiseksi astian 10 alaosaan. Tuote- tai poistokaasu (esim. kaasutuk-10 sesta tai poltosta) poistuvat erottimesta 12 linjassa 14.Figure 1 shows, in accordance with a preferred embodiment of the present invention, the lower part of a circulating fluidized bed reactor, preferably in vessel 10. The details of the top are not relevant to the present invention and can be made according to the prior art. However, the upper part includes a gas outlet 11 near the upper end of the vessel 10, a particle separator 12 (e.g. a cyclone separator) and a return pipe 13 for returning the particles separated by the separator 12 to the lower part of the vessel 10. Product or exhaust gas (e.g., gas block 10 or combustion) exits separator 12 in line 14.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti on saatu aikaan ensimmäinen leijutettu kiintoainepeti 110 reaktiokammiossa 112 astiassa 10, jossa pedissä on arina 114 leijutuskaasun 15 syöttämiseksi ensimmäiseen leijutettuun kiintoainepetiin 110. Ensimmäistä leijupetiä 110 käytetään siten, että se on kiertoleijupeti, s.o. toiminta tapahtuu niin, että huomattava määrä kiintoainehiukkasia kulkeutuu ylöspäin liikkuvan kaasun mukana reaktiokammiossa 112 ja palautetaan linjan 13 20 kautta.According to the present invention, there is provided a first fluidized solid bed 110 in a reaction chamber 112 in a vessel 10 having a grate 114 for supplying fluidizing gas 15 to a first fluidized solid bed 110. The first fluidized bed 110 is operated as a circulating fluidized bed, i.e.. the operation is effected in such a way that a significant amount of the solid particles are transported by the upwardly moving gas in the reaction chamber 112 and returned via line 1320.

Kuvion 1 suoritusmuodossa ensimmäinen leijutettu kiintoainepeti 110 erotetaan sivuseinällä 118 toisesta leijute-tusta kiintoainepedistä 116, jossa pedissä on toinen arina 25 120 leijutuskaasun syöttämiseksi. Toista leijutettua kiin- :toainepetiä 116 käytetään kuplaleijupetinä ja se vastaanot-taa kiintoaineita ensimmäisestä leijupedistä seinässä 118 olevan aukon 122 kautta. Sivuseinä 18 on esitetty astian 10 seinänä ja se muodostaa pystysuuntaan nähden yli 10 asteen 30 kulman.In the embodiment of Figure 1, the first fluidized solids bed 110 is separated by a sidewall 118 from a second fluidized solids bed 116 having a second grate 25 120 for supplying the fluidizing gas. The second fluidized solids bed 116 is used as a bubble fluid bed and receives solids from the first fluidized bed via an opening 122 in wall 118. The side wall 18 is shown as the wall of the container 10 and forms an angle of more than 10 degrees 30 with respect to the vertical.

.. Ensimmäistä, s.o. nopeaa leijupetiä tai kiertoleijupetiä : 110 käytetään saamaan aikaan ennalta määrätty ensimmäinen pystysuuntainen painegradienttijakauma (Apj/Ah). Lisäksi 35 toista, s.o. hidasta leijupetiä tai kuplaleijupetiä 116 ."· käytetään saamaan aikaan ennalta määrätty toinen pys- / · tysuuntainen painegradienttijakauma (Ap2/Ah). Aukko tai 107292 12 aukot 122 (kuvattu tässä vain yhtenä aukkona ainoastaan kuvauksen selvyyden vuoksi) on sijoitettu keksinnön mja-kaisesti sellaiselle tasolle, että kiintoaineet ensimmäisestä leijupedistä 110 kuljetetaan toiseen leijupetiin 116 5 olennaisesti pelkästään sillä käyttövoimalla, minkä aukpn 122 tasolla pedin 116 painegradienttia suurempi kiertolei-jupedin 110 painegradientti (Ap-j/Ah) saa aikaan... The first, i.e. fast fluidized bed or circulating fluidized bed: 110 is used to provide a predetermined first vertical pressure gradient distribution (Apj / Ah). In addition, 35 others, m.p. Slow fluidized bed or bubble fluidized bed 116. "· is used to provide a predetermined second vertical / gradient pressure gradient distribution (Ap2 / Ah). The aperture or 107292 12 apertures 122 (described herein as one aperture only for clarity of description) is disposed in accordance with the invention. to the level that the solids from the first fluidized bed 110 are conveyed to the second fluidized bed 116 5 substantially solely by the driving force at which opening 122 the pressure gradient (Ap-j / Ah) of the circulating fluidized bed 110 is higher.

Toiseen leijupetiin 116 on järjestetty ainakin kaksi kajn-10 miota (124, 126), joista toinen on syöttökammio 124 kiintoaineiden kuljettamiseksi alaspäin toisessa leijutetuslsa kiintoainepedissä 116 sen alaosaan ja toinen poistokammio 126 kiintoaineiden kuljettamiseksi tasolle, joka on ensimmäisen arinan 114 yläpuolella. Aukko 122 on järjestetty 15 syöttökammion 124 yläosaan yhdistäen syöttökammion 124 kiertoleijupetiin 110. Tässä suoritusmuodossa lämmönsiir-topinnat 128 on sijoitettu ainoastaan syöttökammioon 124 |ja syöttökammion 124 poikkipinta-ala on paljon suurempi kuiin poistokammion 126 poikkipinta-ala. Edullisesti poistokammi-20 on 126 virtausalueen poikkipinta-ala on < 50% syöttökammion 124 virtausalueen poikkipinta-alasta. Edullisesti poisto-kammion 126 virtauspoikkipinta-ala on < 30%, tai < 25% toisen leijupedin 116 kokonaispoikkipinta-alasta.The second fluidized bed 116 is provided with at least two Kajn-10 mills (124, 126), one of which is a feed chamber 124 for transporting solids downward in one fluidized bed 116 and a second outlet chamber 126 for transporting solids to a level above the first grate 114. Aperture 122 is provided at the top of feed chamber 124, connecting feed chamber 124 to circulating fluidized bed 110. In this embodiment, heat transfer surfaces 128 are disposed only in feed chamber 124 and the cross sectional area of feed chamber 124 is much larger than cross sectional area of outlet chamber 126. Preferably, the outlet chamber 20 has a cross-sectional area of 126 flow areas <50% of the cross-sectional area of the flow section 124 of the feed chamber. Preferably, the outlet chamber 126 has a flow cross-section of <30%, or <25% of the total cross-sectional area of the second fluidized bed 116.

25 Toisen leijupedin 116 väliseinä 130 voidaan järjestjää . tehostamaan kiintoaineiden alaspäin tapahtuvaa liikettä toisen leijupedin 116 syöttökammiossa 124 ja ylöspäin tapahtuvaa liikettä poistokammiossa 126. Tämän väliseinän 130 täytyy saada aikaan ainakin kiintoaineiden haluttu 30 liike toisesssa leijupedissä 116 niin, että haluttu läm-mönsiirtonopeus saavutetaan eikä huomattavaa kiinto-.. ainemäärää kulkeudu (s.o. lyhytkiertoja) suoraan aukosta • ~ 122 poistokammiossa 126 olevan yhteisen seinän poistoauk- koon 132. Siellä, missä toisen leijupedin 116 kunnollinen 35 toiminta saavutetaan säätelemällä fluidisointitasoa : ja volyymiä arinan 120 läpi, väliseinä 130 voi olla huomajt- ..· · tavasti lyhyempi, s.o. ei ulotu niin lähelle arinaa 120 • «· 107292 13 kuin on esitetty kuviossa 1. Seinä 130 on olennaisesti täysin suora, siinä on vain pieni taivutus tai kaareva osa yhdistyskohdassa seinään 118.The partition wall 130 of the second fluidized bed 116 may be provided. enhance the downward movement of solids in the second fluidized bed 116 inlet chamber 124 and upwardly in the outlet chamber 126. This partition 130 must provide at least the desired solids 30 movement in the second fluidized bed 116 so that the desired heat transfer rate is achieved and not a significant amount of solids ) directly from the opening • ~ 122 to the common wall outlet 132 in the outlet chamber 126. Where proper operation of the second fluidized bed 116 is achieved by controlling the fluidization level: and volume through the grate 120, the partition 130 may be considerably shorter, i.e. does not extend as close to the grate 120 as shown in Figure 1. The wall 130 is substantially completely straight, with only a slight bend or curved portion at the junction with wall 118.

5 Keksinnön mukaisesti on mahdollista saada kiintoaineet kiertämään reittiä pitkin, joka kulkee kiertoleijupedin 110, kuplaleijupedin 116 syöttökammion 124, kuplaleijupedin poistokammion 126 kautta ja takaisin kiertoleijupetiin 110 tavalla, joka mahdollistaa koko lämmönsiirtopinnan 128 10 tehokkaan käytön toisessa leijupedissä eliminoiden erillisen kuljettimen tarpeen kiintoaineiden liikkeen helpottamiseksi. Lisäksi on mahdollista saada samanaikaisesti tarpeeksi lämmönsiirtopintaa toiseen leijupetiin 116, tarpeeksi kiertoleijupedistä 110 tulevaa materiaalia myös mata-15 lissa kuormaolosuhteissa yhteisessä seinässä 118 olevan aukon 122 olennaisesti alhaisesta pystysuuntaisesta sijainnista johtuen yksinkertaisen ja edullisen kiintoainemateri-aalin kierrätyksen aikaansaamiseksi.In accordance with the invention, it is possible to cause solids to circulate along a path passing through a fluidized bed 110, a bubble fluidized bed 116 supply chamber 124, a bubble fluidized bed outlet chamber 126 and back to a fluidized fluidized bed 110 in a manner that effectively utilizes the entire heat transfer surface 128 In addition, it is possible to simultaneously obtain sufficient heat transfer surface to the second fluidized bed 116, enough material from the circulating fluidized bed 110 also under Mata-15 loading conditions due to the substantially low vertical position of the opening 122 in the common wall 118 to provide simple and inexpensive solid material recycling.

20 Lämmönsiirtopinta 128 käsittää jäähdytyselimen, jonka kautta jäähdytysaine (esim. höyry tai vesi) kiertää jäähdyttämään hiukkasia pedissä 116. Mitä tahansa muuta tavanomaista jäähdytintä voidaan lisäksi tai vaihtoehtoisesti käyttää ja mitä tahansa ainevirtaa, joka on toiminnallisesti/ 25 ti yhdistetty turbiiniin, prosessihöyrygeneraattoriin tai :’*/ vastaavaan käyttämään lämpöenergiaa, joka on talteenotettu :*·. kiintoaineista hitaassa pedissä 116.The heat transfer surface 128 comprises a cooling means through which a coolant (e.g., steam or water) circulates to cool the particles in the bed 116. Any other conventional cooler may additionally or alternatively be used and any material stream operably connected to a turbine, process steam generator or * / equivalent to use heat energy recovered:. solids in a slow bed 116.

• * • · · • *• * • · · • *

Ensimmäistä leijupetiä 110 ja toista leijupetiä 116 käy- 30 tetään siten, että pystysuuntainen kiinteän materiaalin tiheysjakauma pedeissä johtaa kiintoaineiden liikkeeseen.The first fluidized bed 110 and the second fluidized bed 116 are operated such that the vertical distribution of the solid material density in the beds results in the movement of solids.

.. Tämä jakauma on kuvattu kaavi oma is esti kuviossa 2. Viittaus • · . B kuvaa toisen leijupedin 116 tiheys jakaumaa ja C kuvaa ’/ ensimmäisen pedin 110 tiheysjakaumaa. Tietyn tason h0 35 yläpuolella ensimmäisen leijupedin 110 tiheys on suurempi /"· kuin toisen leijupedin 116 tiheys korkeudella Ahu, mikä johtaa paine-eroon Apx = pcg Ah. Kiintoaineen kiertoleijupe- 10729)2 14 dissä 110 (käyrä C) fluidisointikaasua syötetään reaik-tiokammion 112 pohjalla olevan arinan 114 läpi sellaisella nopeudella, että huomattava kiintoainexnäärä kulkeutjuu reaktiokammion 112 alaosasta sen yläosaan virtaavan kaasjun 5 mukana. Myös keskihiukkastiheys kiertoleijupedissä ljlO laskee vähitellen kohti reaktiokammion 112 yläosaa alkaen kiertoleijupedin 110 alkutiheydestä sen pohjaosassa, kuten on esitetty käyrällä C kuviossa 2. Kuten käy selväkjsi kuviosta 2, pedillä 110 ei ole selvää yläpintaa, va^n 10 kaasu/kiintoainesuspensio laimenee vähitellen ylöspäin. j.. This distribution is depicted schematically in Figure 2. Reference • ·. B depicts the density distribution of the second fluidized bed 116 and C illustrates the density distribution of the first bed 110. Above a given level h0 35, the density of the first fluidized bed 110 is greater / "than the density of the second fluidized bed 116 at Ahu, resulting in a pressure difference Apx = pcg Ah. In the fluidized fluidized fluid 10729) 2 14 (curve C), fluidizing gas is 112 through the bottom grate 114 at a rate such that a considerable amount of solids is transported from the lower part of the reaction chamber 112 to the gas 5 flowing therefrom. As shown in Figure 2, bed 110 does not have a clear upper surface, but the gas / solids suspension 10 gradually dilutes upward.

Kuvio 2 esittää myös toisaalta, että hitaassa leijupedissä tai kuplaleijupedissä 116 on selvä yläpinta, jonka alapuolella hiukkastiheys on olennaisesti vakio, korkeus Ahlf ja 15 jonka yläpuolella on vain merkityksetön määrä kiintoaineita, s.o. kiintoainetiheys on olennaisesti nolla yläpinnan yläpuolella, kuten on esitetty käyrällä B kuviossa £. Hitaan kuplivan leijupedin 116 tiheyttä säädellään niii, että se on suurempi kuin kiertoleijupedin alkutiheys s£n 20 pohjaosassa korkeudella Ahx (s.o. arinan 114 kohdalla|. Nämä leijupedit saavat aikaan paineita, joita voidaan kuvata kaavalla Apx = pcg Ah tai painegradientilla Apj/Ah kierto lei jupedillä 110 ja kaavalla &p2 = pBg Ah tai paino-gradientilla Ap2/Ah hitaalla tai kuplivalla leijupedilLä 25 116. Hitaassa leijupedissä 116 tiheys putoaa luonnollisesti dramaattisesti leijupedin 116 yläpinnan korkeudella ja • ♦ .*** siten paine ap2 ei nouse hitaan leijupedin yläpinnan ylii- ♦ ♦♦ *... puolella. (Tämä korkeus on h0.) Toisaalta koska keskihiuk- kastiheys kiertoleijupedissä 110 vähitellen laskee kohti 30 reaktiokammion 112 yläosaa, mitään dramaattista muutosta oi tapahdu kiertoleijupedissä 110. Nämä johtavat siihen, eti;ä • · » pystysuuntaisissa kohdissa, jotka ovat hitaan leijupedin • 116 yläpinnan alapuolella tai samalla tasolla korkeudel la .♦··. Ah, joka on korkeintaan yhtä paljon kuin hQ, hitaan leij^i- *·' 35 pedin 116 paine on suurempi kuin kiertoleijupedin 110 i " paine, s.o. Ap2 > Aplt Ja vastaavasti pystysuuntaisissa kohdissa hitaan leijupedin 116 yläpuolella, korkeudelta 15 107292Figure 2 also shows, on the other hand, that the slow fluidized bed or bubble fluidized bed 116 has a clear upper surface below which the particle density is substantially constant, a height Ahlf and above which only a negligible amount of solids, i. the solid density is substantially zero above the upper surface, as shown by curve B in FIG. The density of the slow bubbling fluidized bed 116 is controlled to be greater than the initial density of the circulating fluidized bed at the bottom of s £ 20 at a height Ahx (i.e. at grate 114 |. These fluidized beds provide pressures which can be represented by Apx = pcg Ah or pressure gradient Apj / Ah. juped 110 and formula & p2 = pBg Ah or a weight gradient Ap2 / Ah on a slow or bubbling fluidized bed 25 116. In a slow fluidized bed 116, the density drops naturally naturally at the upper surface of the fluidized bed 116 and thus the Δp2 does not rise slowly ♦ ♦♦ * ... (This height is h0.) On the other hand, as the mean particle density in the circulating fluidised bed 110 gradually decreases towards the top of the reaction chamber 112, no dramatic change may occur in the circulating fluidized bed 110. at or below the upper surface of the • Slow Floating Bed • 116 Sat. ♦ ··. Ah, which is at most equal to hQ, the pressure of the slow fluidized bed 35 i 116 is greater than that of the circulating fluidized bed 110 i ”, i.e. Ap2> Aplt And in vertical positions above the slow hover 116, at height 15 107292

Ahy, joka on suurempi kuin h0/ kiertoleijupedin 110 paine on suurempi kuin hitaan leijupedin 116, s.o. Δρχ > Δρ2. Tämä saa aikaan esillä olevan keksinnön mukaisen halutun kiintoaineiden liikkeen.Ahy greater than h0 / circulating fluidized bed 110 has a higher pressure than slow fluidized bed 116, m.p. Δρχ> Δρ2. This provides the desired solids movement according to the present invention.

55

Kuviossa 1 aukko 122 yhteisessä seinässä 118 on sijoitettu siten, että aukon 122 alareuna on kohdassa hQ. Tämä saa aikaan kiintoaineiden liikkeen kiintoaineiden ensimmäisestä leijupedistä 110 toiseen leijupetiin 116 alueella, joka on 10 kohdan h0 yläpuolella, missä kiintoaineet putoavat petiin 116 tasolle, joka on kohdan hQ alapuolella. Ja, kuten nähdään kuviosta 2, tuon kohdan alapuolella toisen pedin 116 kiintoainetiheys on paljon suurempi kuin ensimmäisessä pedissä niin, että tässä kohdassa paine on Apa - p8g Ah. 15 Kuitenkin aukko 122 on sijoitettu niin, että aukon 122 alareuna on kohdassa hin, korkeuden h0 yläpuolella, kuten on esitetty kuviossa 5. Siinä tapauksessa kuljettava voima kiintoaineiden syöttämiseksi ensimmäisestä leijupedistä on saatu tason hQ ja tason hin välille. Toisen 20 leijupedin 116 kiintoainetiheyden aikaansaamaa kuljettavaa kokonaisvoimaa tapauksessa, jossa hin on korkeammalla kuin hQ, käyrä B, tulisi vähentää korkeuden hin osalta määrittämällä keskimääräinen painegradientti tälle korkeudelle. Periaatteessa käyttövoima on riittävä, jos ala AB on suu-25 rempi kuin A^..In Figure 1, the aperture 122 in the common wall 118 is disposed such that the lower edge of the aperture 122 is at hQ. This causes the movement of solids from the first fluidized bed 110 to the second fluidized bed 116 in the region above h0 10, where the solids fall into the bed 116 to a level below hQ. And, as can be seen in Figure 2, below that point, the solids density of the second bed 116 is much higher than that of the first bed, so that at this point the pressure is Apa-p8g Ah. However, the aperture 122 is disposed such that the lower edge of the aperture 122 is at hin, above the height h0, as shown in Figure 5. In this case, the driving force for feeding the solids from the first fluidized bed is obtained between plane hQ and plane hin. The total driving force exerted by the solids density of the second fluidized bed 116 in the case where hin is higher than hQ, curve B, should be reduced by determining the average pressure gradient for this height. In principle, the propulsion force is sufficient if the area AB is more than 25 feet higher than A ^ ..

I <.I <.

< ( < *.··' Kuten kuviossa 1 on esitetty, toinen leijupeti 116 ulottuu • ♦ : *·· alemmalle pystysuuntaiselle tasolle kuin ensimmäisen leiju- ··« V : pedin 110 ensimmäisen arinan 114 taso. On yllättäen havait- 30 tu, että on mahdollista järjestää tarvittava kiintoainemää- ·:·«: rä toista leijupetiä 116 varten ja siten järjestää tarvit- ·***: tava määrä lämmönsiirtopintaa siihen ulottamalla toinen • · · *. leijupeti 116 pystysuunnassa alemmalle tasolle kuin ensim- * * * maisen leijupedin 110 ensimmäisen arinan 114 taso. Siten • · *···* 35 aukko 122 voi olla sijoitettu tasolle, joka varmistaa toimivuuden myös alhaisissa kuormaolosuhteissa, ts. sellai-seen paikkaan, missä on huomattava kiintoainevirtaus jopa • · 107292 16 alhaisissa kuormaolosuhteissa, kun kiintoaineiden ylöspäin kulkeutuminen on heikkoa. Lisäksi säätelemällä olosuhteita mikä johtaa toivottuun paine-eroon (δρ2 - Apx) on mahdollista saada aikaan kiintoaineiden liikettä reitillä kiertolei-5 jupeti 110 - kuplaleijupedin 116 syöttöosa 124 - kuplalejL-jupedin poisto-osa 126 - kiertoleijupeti 110. Tämä pain^-ero voidaan käyttää hyväksi kiintoaineita siirrettäessä reitin kautta alaspäin kulkevassa toisessa leijupedis^ä 116.<(<*. ·· 'As shown in Fig. 1, the second fluidized bed 116 extends • ♦: * ·· to a lower vertical plane than the level of the first grid 114 of the first fluidized bed · surprisingly, that it is possible to arrange the required amount of solids ·: · «for the second fluidized bed 116 and thus to arrange the required amount of heat transfer surface therefrom by extending the second · · · * fluidized bed 116 vertically to a lower level than the first the level of the first grate 114 of the fluidized bed 110. Thus, the opening 122 of the · · * ··· * 35 may be located at a level which ensures operation even under low load conditions, i.e., at a location with significant solid flow even under low load conditions. the upward migration of solids is poor, and by controlling the conditions leading to the desired differential pressure (δρ2 - Apx), it is possible to 5 on the route circular-5 juppet 110 - bubble fluidized bed 116 feeder 124 - bubble-fluidized jet remover 126 - circular fluidized bed 110. This weight difference can be utilized for transferring solids in the downstream second fluidized bed 116.

1010

Poistoyhdeosa 126, jossa ei kuvion 1 suoritusmuodossa o|Le lämmönsiirtopintaa, voi olla rakennettu kapeaksi raokjsi väliseinän 130 ja toisen leijutetun kiintoainepedin 1JL6 rajaavan astian 129 seinän 131 välille. Rako 126 voi olla 15 saman levyinen seinän 131 kanssa tai se voi kattaa va|Ln osan seinästä 131 ja edullisesti väliseinän 130 leveys on sama kuin poisto-osan 126. Poisto-osa 126 voidaan järjestää putken tai vastaavan muotoiseksi kammion 116 sisällä, jolloin toinen pää on yhdistetty ensimmäiseen leijupetiin 1{L0 20 ja toinen pää on yhteydessä toisen leijupedin 116 alaosaah.The outlet connection 126, which in the embodiment of Fig. 1 does not have a heat transfer surface, may be constructed as narrow slits between partition 130 and wall 131 of the second fluidized bed 151L6. Slit 126 may be 15 the same width as wall 131, or may cover a portion of wall 131, and preferably partition 130 will have the same width as outlet 126. The outlet 126 may be provided in the form of a tube or the like within chamber 116, is connected to the first fluidized bed 1 {L0 20 and the other end communicating with the lower portion of the second fluidized bed 116.

, Leijupetireaktorin toiminnassa voi myös olla tarve poistaa ' ‘ karkeampia hiukkasia järjestelmästä. Tämä tehdään eduL-, Fluidized bed reactor operation may also need to remove coarse particles from the system. This is done by eduL-

t It I

lisesti järjestämällä toiseen leijupetiin 116 venttiilein i 25 varustettu, säädettävä poistoyhde 134. Siten kiintoaineiden « i t poistettava lämpö voidaan ottaa talteen lämmönsiirtopih- j*·. noilla 128 ennen niiden poistoa prosessista.further, by arranging in the second fluidized bed 116 an adjustable outlet 134. with valves i 25. Thus, the heat to be removed from the solids «i t can be recovered by heat transfer * *. those 128 prior to their removal from the process.

« · I Φ » ·«· I Φ» ·

Kuviossa 3 on esitetty eräs toinen esillä olevan keksinnön 30 suoritusmuoto. Tämä on muutoin samanlainen kuin kuviossa' 1 esitetty, mutta toinen kiintoaineiden leijupeti 116 pn rakenteeltaan erilainen. Tässä suoritusmuodossa syöttöosa 124 on muodostettu sellaiseksi, että siinä on kapeampi • rt \ , virtauspoikkipinta-ala kuin poisto-osassa 126. Siten läm- ; ·. 35 mönsiirtopinnat 128 on järjestetty poisto-osaan 126. Va- liseinä 130 jakaa pedin 116 syöttö- ja poisto-osaan 1.2)4, * 126. Tässä suoritusmuodossa väliseinä 130 on korkealla « ♦ * · » « « * ♦ 107292 17 arinan 120 yläpuolella ja edullisesti pystysuuntaan nähden yli 20 asteen kulmassa, väliseinä 130 ohjaa kiintoainevir-tauksen siten, että poisto-osassa 126 saadaan aikaan kiintoaineiden jäähdytys.Figure 3 illustrates another embodiment of the present invention. This is otherwise similar to that shown in Figure 1, but the other fluidized bed 116 solids has a different structure. In this embodiment, the feed portion 124 is configured to have a narrower flow cross-section than the outlet portion 126. Thus, the heat; ·. 35, the transfer wall 128 is arranged in the outlet section 126. The baffle 130 divides the bed 116 into the feed and drain section 1.2) 4, * 126. In this embodiment, the baffle 130 is high «♦ * ·» «« * ♦ 107292 17 above the grate 120 and preferably at an angle of more than 20 degrees to the vertical, partition 130 controls the flow of solids such that solids are cooled in outlet section 126.

55

Kuviossa 4 on esitetty vielä eräs esillä olevan keksinnön suoritusmuoto. Tämä on muutoin samanlainen kuin kuvioiden 1 ja 3 suoritusmuodot, mutta toinen leijutettu kiintoaine-peti 116 on rakenteeltaan erilainen. Tässä suoritusmuodossa 10 syöttöosa 124 ja poisto-osa 126 on muodostettu siten, että niissä on olennaisesti samanlaiset virtauspoikkipinta-alat. Siten lämmönsiirtopintoja 128 on järjestetty sekä osaan 124 että osaan 126. Väliseinä 130, joka kulkee pystysuuntaan nähden yli 20 asteen kulmassa ja sitten olennaisesti koko-15 naan pystysuunnassa, jakaa pedin 116 tulo- ja poisto-osiin 124, 126. Tässä suoritusmuodossa väliseinä 130 ulottuu tasolle, joka on lämmönsiirtopintojen 128 alapuolella tavalla, joka saa aikaan kiintoaineiden pakkovirtauksen niin, että haluttu kiintoaineiden jäähdytys saavutetaan 20 kummassakin kammiossa 124 ja 126.Figure 4 shows yet another embodiment of the present invention. This is otherwise similar to the embodiments of Figures 1 and 3, but the other fluidized solid bed 116 has a different structure. In this embodiment 10, the feed section 124 and the outlet section 126 are configured to have substantially similar flow cross sections. Thus, heat transfer surfaces 128 are provided on both section 124 and section 126. Partition wall 130, which extends at an angle of more than 20 degrees to the vertical and then substantially upright, divides bed 116 into inlet and outlet sections 124, 126. In this embodiment, partition 130 extends to a level below the heat transfer surfaces 128 in a manner that provides a forced flow of solids such that the desired solids cooling is achieved in each of chambers 124 and 126.

Kuviossa 5 on esitetty vielä eräs esillä olevan keksinnön suoritusmuoto. Se on muutoin samanlainen kuin kuviossa 1 • · j .·. esitetty suoritusmuoto, mutta toinen leijutettu kiinto- , ,·, 25 ainepeti 116 ja arina 114 ovat rakenteeltaan erilaisia.Figure 5 illustrates yet another embodiment of the present invention. Otherwise it is similar to Figure 1 · · j. ·. but the second fluidized solid bed 116 and grate 114 are of different construction.

• · · !!! Tässä suoritusmuodossa syöttöosa 124 käsittää olennaisesti • · koko pedin 116 ja poisto-osa 126 on muodostettu kammiosei- • · ·,,!1 nän 131 ulkopuolelle. Tässä suoritusmuodossa lämmönsiirto- • · · pinnat 128 on järjestetty syöttöosan kammioon 124. Siinä on 30 kanava 126, joka yhdistää toisen leijupedin 116 ja ensim-mäisen leijupedin 110, jonka poistoaukko petiin 116 on ·»» * ! suunnilleen arinan 114 tasolla.• · · !!! In this embodiment, the feed section 124 comprises substantially the entire bed 116 and the outlet section 126 is formed outside the chamber wall 131. In this embodiment, the heat transfer surfaces 128 are arranged in the feed section chamber 124. It has a channel 126 which connects a second fluidized bed 116 and a first fluidized bed 110 having an outlet to the bed 116 of? at approximately 114 grate levels.

• · · * ψ f e!. Vaikka tässä on kuvattu keksinnöstä lukuisia suoritusmuoto- c ( < < 35 ja ja ehdotettuja sovellutuksia, tulisi olla ymmärrettävää, ( ( i 1· että muitakin sovellutuksia voidaan tehdä rakenteeseen ja :/.! edellä mainittujen suoritusmuotojen järjestelyihin 18 10729^ ilman, että poiketaan keksinnön suojapiiristä, joka on määritelty liitteenä olevissa vaatimuksissa. Esimerkiksi keksintöä voidaan soveltaa eri reaktioihin tai leijupeti-reaktorin käyttötapoihin. Keksintö on myös sovellettavissa 5 sekä ilmanpaineisiin että paineistettuihin järjestelmiin (esim. kuten US-patentissa 4,869,207). Keksinnön järjestelmän kompaktilla luonteella on suurena etuna tilan säästö ja pienemmät laitevaatimukset tunnettuun tekniikkaan verrattuina.• · · * ψ f e !. Although numerous embodiments of the invention have been described herein (< 35 and and proposed embodiments, it should be understood, ((i 1 · that other embodiments may be made to the structure and to the arrangements of the above embodiments, without departing from the invention). The invention is also applicable to both pressurized and pressurized systems (e.g., as in U.S. Patent 4,869,207). The compact nature of the system of the invention has the great advantage of space saving and lower device requirements compared to prior art.

1010

Vaikka keksintöä on edellä kuvattu tällä hetkellä kaikkein käytännöllisimpinä ja edullisimpina nähtyjen suoritusmuotojen yhteydessä, on selvää, ettei keksintö rajoitu esitettyyn suoritusmuotoon, vaan päinvastoin se on tarkoitettu 15 kattamaan lukuisia sovellutuksia ja vastaavia järjestelyitä, mitkä sisältyvät liitteenä olevien vaatimusten henkeen ja suojapiiriin.Although the invention has been described above in connection with the most practical and advantageous embodiments currently seen, it is clear that the invention is not limited to the embodiment shown, but on the contrary is intended to cover numerous applications and similar arrangements within the spirit and scope of the appended claims.

, j » < · 1 * ·, j »<· 1 * ·

Claims (21)

1. Virvelbäddsreaktorsystem, som omfattar en med en cirkulerande virvelbädd (110) försedd 5 virvelbäddsreaktorkammare (112), som har en första rost (114) för inmatning av fluidiseringsgas i virvelbädden; en bubbelbädd (116), som har en andra rost (12)) för inmatning av fluidiseringsgas i bubbelbädden, vilken andra rost (120), i vertikal riktning sett, anordnats pä en 10 lägre nivä än den första rosten (114); en första förbindelse (122) mellan den cirkulerande virvelbädden och bubbelbädden för transport av fast material frän den cirkulerande virvelbädden tili bubbelbäi-den, nämnda första förbindelse (122) har anordnats ovanom 15 den första rosten i en första position; en andra förbindelse (132) mellan den cirkulerande virvelbädden och bubbelbädden för transport av fast material frän bubbelbädden tili virvelbädden, varvid nämnda andra förbindelse anordnats pä samma nivä som den första 20 rosten (114) eller däröver, och kylelement (128) för avkylning av fast material, vilka kylelement anordnats i bubbelbädden (116) för kylning av fast material däri, kännetecknat därav, att den andra förbindelsen (132) anordnats nedanom den 25 första förbindelsen (122), en mellanvägg (130), som anordnats i bubbelbädden • · ’V (116), delar bubbelbädden i en första och andra kammare • · (124, 126), varvid den första kammaren (124) är i direkt ·♦·1 förbindelse med den första förbindelsen (122), den andra i ’·1 30 kammaren (126) är i direkt förbindelse med den andra fdr- » bindelsen (132) och mellanväggen hindrar partiklarna att ta en genväg mellan den första och den andra förbindelsen, cch ·:··· att .·1·. den cirkulerande virvelbädden och bubbelbädden .· , 35 (110, 116) styrs i förhällande tili varandra sä, att tryck- • · · *1 och densitetsförhällandena inom bäddarna ästadkommer en transporterande kraft, som reglerar partikelströmnincfen » · « « · « ♦ · « s · • · « 4 4 4 • 4 107292 25 frän den cirkulerande virvelbädden till bubbelbädden via den första förbindelsen och frän bubbelbädden tili den cirkulerande virvelbädden via den andra förbindelsen.A fluidized bed reactor system comprising a fluidized bed reactor chamber (110) provided with a fluidized bed reactor chamber (112) having a first grate (114) for introducing fluidization gas into the fluidized bed; a bubble bed (116) having a second grate (12) for introducing fluidization gas into the bubble bed, said second grate (120), viewed vertically, at a lower level than the first grate (114); a first connection (122) between the circulating fluidized bed and the bubble bed for transporting solid material from the circulating fluidized bed to the bubble bed, said first connection (122) being arranged above the first grate in a first position; a second connection (132) between the circulating fluidized bed and the bubble bed for transporting solid material from the bubble bed to the fluidized bed, said second connection being arranged at the same level as the first grate (114) or above, and cooling element (128) for cooling solid materials provided with cooling elements in the bubble bed (116) for cooling solid material therein, characterized in that the second connection (132) is arranged below the first connection (122), an intermediate wall (130) arranged in the bubble bed. V (116), divides the bubble bed into a first and second chambers (124, 126), the first chamber (124) being in direct connection with the first connection (122), the second in '1 The chamber (126) is in direct communication with the second spring connection (132) and the partition wall prevents the particles from taking a shortcut between the first and the second connection, and . ·, 35 (110, 116) are controlled in relation to each other such that the pressure · · * * and the density relationships within the beds provide a transporting force which regulates the particle flow rate »·« «·« ♦ · « from the circulating fluidized bed to the bubble bed via the first connection and from the bubble bed to the circulating fluidized bed via the second connection. 2. System enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, att den första kammaren (124) har en första tvärsnittsarea och den andra kammaren (126) har en andra tvärsnittsarea, vilken är mindre än 50 % av den första tvärsnittsarean.System according to claim 1, characterized in that the first chamber (124) has a first cross-sectional area and the second chamber (126) has a second cross-sectional area which is less than 50% of the first cross-sectional area. 3. System enligt patentkrav 2, kännetecknat därav, att kylelementen (128) har anordnats endast i den första kammaren (124) .System according to claim 2, characterized in that the cooling elements (128) are arranged only in the first chamber (124). 4. System enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, att 15 kylelementen (128) har anordnats bäde i den första och den andra kammaren (124, 126).System according to claim 1, characterized in that the cooling elements (128) are arranged in the first and second chambers (124, 126). 5. System enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, att kylelementen (128) har anordnats endast i den andra kamma- 20 ren (126).System according to claim 1, characterized in that the cooling elements (128) are arranged only in the second chamber (126). 6. System enligt patentkrav l, kännetecknat därav, att reaktorkammaren (112) har en första sidovägg (118), att den första förbindelsen (122) omfattar en första öppning i den 25 första sidoväggen och att den andra förbindelsen (132) < omfattar en andra öppning i den första sidoväggen. • · »· · • ·System according to claim 1, characterized in that the reactor chamber (112) has a first side wall (118), that the first connection (122) comprises a first opening in the first side wall and that the second connection (132) comprises a second opening in the first side wall. • · » 7. System enligt patentkrav 6, kännetecknat därav, att den ';··1 2 första sidoväggen (118) i förhällande tili den vertikala ! 3 30 riktningen anordnats i en vinkel som är större än cirka 10 • 1 · V : grader, och att den andra förbindelsen (132) anordnats, i horisontal riktning sett, mellan den första förbindelsen ·;··: (122) och första rosten (114). • 1 · • ·7. A system according to claim 6, characterized in that the first side wall (118) is in relation to the vertical. The direction is arranged at an angle greater than about 10 • 1 · V: degrees, and the second connection (132) is arranged, in horizontal direction, between the first connection ·; ··: (122) and the first grate (114). • 1 · 8. System enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, att • · · systemet omfattar en med en ventil utrustad förbindelse • · '«··' (134) för avlägsning av fast material närä den andra rosten • · • · · • » · » · · « « « 2 « «· 3 • · 10725(2 26 (120) för att selektivt avlägsna fast material frän bubbel-bädden (116) efter avkylning med kylelementen (128) för avkylning av fast material.8. A system according to claim 1, characterized in that the system comprises a valve equipped with a valve for removing solid material from the other grate. · · «« «2« «· 3 • · 10725 (2 26 (120) for selectively removing solid material from the bubble bed (116) after cooling with the cooling elements (128) for cooling solid matter). 9. System enligt patentkrav 2, kännetecknat därav, att an del av den andra rosten (120) är belägen nedanom den försjta rosten (114) och i horisontell riktning delvis skjutande rt över den första rosten, att den andra tvärsnittsarean är under 25 % av den första tvärsnittsarean och att den andra 10 förbindelsen har anordnats i ett gap i den första rosten.9. A system according to claim 2, characterized in that some of the second grate (120) is located below the first grate (114) and in a horizontal direction partially projecting rt over the first grate, that the second cross-sectional area is below 25% of the first cross-sectional area and that the second connection is arranged in a gap in the first grate. 10. System enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, aj:t kylelementet (128) omfattar en indirekt värmeväxlare.System according to claim 1, characterized in that the cooling element (128) comprises an indirect heat exchanger. 11. System enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, art mellanväggen (130) inom den bubblande bädden (116) väseni:-ligen sträcker sig endast i vertikal riktning.11. A system according to claim 1, characterized in that the partition wall (130) within the bubbling bed (116) substantially extends in the vertical direction only. 12. System enligt patentkrav 6, vilket dessutom omfattar en 20 mellanvägg (130), som delar bubbelbädden i en första och andra kammare, av vilka den första kammaren (124) är i direkt förbindelse med den första förbindelsen (122) och den andra kammaren (126) är i direkt förbindelse med den andra förbindelsen (132), varvid mellanväggen hindriir . 25 partiklarna att ta en genväg mellan den första och andra förbindelsen. • o • · M · ;;·1The system of claim 6, further comprising a partition (130) dividing the bubble bed into a first and second chambers, the first chamber (124) being in direct communication with the first connection (122) and the second chamber. (126) is in direct communication with the second connection (132), the barrier wall obstructing. The particles to take a shortcut between the first and second connections. • o • · M · ;; · 1 13. System enligt patentkrav 12, kännetecknat därav, att ...: mellanväggen inom bubbelbädden sträcker sig frän den första ; 1·· 30 sidoväggen huvudsakligen endast i en över cirka 20 gradeijs :,i ; vinkel i förhällande tili den vertikala riktningen.System according to claim 12, characterized in that ...: the middle wall within the bubble bed extends from the first; 1 ·· 30 the side wall mainly only in one over about 20 gradeijs :, i; angle in relation to the vertical direction. ·:·.· 14. System enligt patentkrav 12, kännetecknat därav, att .1··. mellanväggen inne i bubbelbädden sträcker sig frän den .· 35 första sidoväggen i en över cirka 20 graders vinkel i • · « ’·1 förhällande tili den vertikala riktningen och därefter väsentligen helt vertikalt. • « » » » · · • · · » · » • · 107292 27The system according to claim 12, characterized in that .1 ··. the middle wall within the bubble bed extends from it. · The first side wall at an angle of about 20 degrees at an angle to the vertical direction and then substantially completely vertical. • «» »» · · • · · »·» • · 107292 27 15. System enligt patentkrav 12, kännetecknat därav, att mellanväggen utgär frän den första sidoväggen frän en punkt direkt ovanom den andra öppningen och sträcker sig väsent-ligen helt vertikalt inne i bubbelbädden. 515. A system according to claim 12, characterized in that the partition wall projects from the first side wall from a point directly above the second opening and extends substantially completely vertically within the bubble bed. 5 16. System enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, att kylelementet (128) har anordnats ätminstone delvis pä en lägre nivä än den första rosten (114). 10System according to claim 1, characterized in that the cooling element (128) has been arranged at least partially at a lower level than the first grate (114). 10 17. Förfarande för användning av virvelbäddsreaktorsystemet enligt patentkrav 1, vilket förfarande omfattar följande steg: (a) den första virvelbädden (110) används som snabb cirkulerande virvelbädd; 15 (b) den andra virvelbädden (116) används som längsam bubbelbädd; (c) en första partikelström bringas att strömma frän den i den första bädden befintliga första förbindelsen (122) tili den andra bädden; och 20 (d) en andra partikelström bringas att strömma frän den i den första bädden befintliga andra förbindelsen (132) frän den andra bädden tili den första bädden; kännetecknat därav, att förfarandet ytterligare omfattar en sädan styrning av den första och andra bädden, . 25 att den första och andra partikelströmmen strömmar mellan bäddarna pä grund av tryck- och densitetsskillnader mellan i · · 'bäddarna i den första förbindelsepositionen och i den andra « · ·'··’ förbindelsepositionen, M1 ...1 ett steg där partiklarna avkyls i bubbelbädden : '·· 30 mellan steg (c) och (d) , och ίΤί ytterligare ett steg (e) för tvängsstyrning av partikelströmmen i bubbelbädden medelst mellanväggen (130) att röra sig frän den första förbindelsen (122) tili den .···. andra förbindelsen (132) genom bubbelbädden sä, att huvud- 35 sakligen alla partiklar avkyls under deras vistelse i *· “ bubbelbädden. • 1 1 • « • · • « · • · • · · • 1 « • · · • · 1 • · · • · 1072½ 28The method of using the fluidized bed reactor system of claim 1, which method comprises the following steps: (a) the first fluidized bed (110) is used as a fast circulating fluidized bed; (B) the second fluidized bed (116) is used as a slow bubble bed; (c) causing a first particle stream to flow from the first connection (122) present in the first bed to the second bed; and (d) causing a second particle stream to flow from the second connection (132) present in the first bed from the second bed to the first bed; characterized in that the method further comprises such control of the first and second beds; The first and second particle streams flow between the beds due to pressure and density differences between the beds in the first junction position and in the second junction position, M1 ... 1, a step where the particles are cooled in the bubble bed: between steps (c) and (d), and another step (e) for forcing the particle stream in the bubble bed by means of the middle wall (130) to move from the first connection (122) to it. ··. the second connection (132) through the bubble bed, such that substantially all particles are cooled during their stay in the bubble bed. • 1 1 • «• · •« · • · • · · 1 1 • • · · · 1 1 · · · 18. Förfarande enligt patentkrav 17, kännetecknat därav, att steg (c) utförs i en första vertikal position i den cirkulerande bädden, och att steg (d) utförs i en andra vertikal position i den cirkulerande bädden, vilken positi-5 on är pä lägre en nivä än den första positionen och att alla steg (a) - (d) utförs sä, att den genomsnittliga densiteten i bubbelbädden är större än den cirkulerande bäddens densitet vid den andra förbindelsen. 1018. A method according to claim 17, characterized in that step (c) is performed in a first vertical position in the circulating bed, and that step (d) is performed in a second vertical position in the circulating bed, which position is at lower one level than the first position and that all steps (a) - (d) are performed such that the average density of the bubble bed is greater than the density of the circulating bed at the second connection. 10 19. Förfarande enligt patentkrav 17, kännetecknat därav, att reaktorkammaren omfattar en rost (114) för inmatning av fluidiseringsluft tili den cirkulerande virvelbädden, o 3h att steg (d) utförs för inmatning av fast material frln bubbelbädden (116) tili den cirkulerande bädden (110) frln 15 nedanom rosten via ett horisontellt beläget gap i rosten.19. A method according to claim 17, characterized in that the reactor chamber comprises a rust (114) for supplying fluidizing air to the circulating fluidized bed, and that step (d) is performed for feeding solid material from the bubble bed (116) to the circulating bed (116). 110) from below the grate via a horizontally located gap in the grate. 20. Förfarande enligt patentkrav 17, kännetecknat därav, att reaktorkammaren omfattar en rost för inmatning av fluidiseringsluft tili den cirkulerande virvelbädden, och 20 att steg (d) utförs för inmatning av fast material fr.Ln bubbelbädden tili den cirkulerande bädden frän nedanom rosten via ett horisontellt beläget gap i rosten.20. A method according to claim 17, characterized in that the reactor chamber comprises a rust for supplying fluidizing air to the circulating fluidized bed, and that step (d) is performed for feeding solid material from the bubble bed to the circulating bed from below the grating. horizontally located gap in the grate. 21. Förfarande enligt patentkrav 17, kännetecknat därav, , 25 att steg (c) utförs i den cirkulerande virvelbädden vid un i . , första vertikal nivä, och att steg (d) utförs i den cirku- • · '*.* lerande virvelbädden vid en andra vertikal nivä, viikon • · f ;** andra nivä är lägre än den första nivän. • e ie· a • ·· i a a a • a • · • : t »··· * * (tl a i « « « * • I * * ; • * · • aa * * • a a « a • a • a a * a · a a a a a « • · a a a a a a · · a a21. A method according to claim 17, characterized in that step (c) is performed in the circulating fluidized bed at un i. , first vertical level, and that step (d) is performed in the circulating fluidized bed at a second vertical level, icon 2, second level is lower than the first level. • e ie · a • ·· iaaa • a • · •: t »··· * * (tl ai« «« * • I * *; • * · • aa * * • aa «a • a • aa * a · aaaaa «• · aaaaaa · · aa
FI970652A 1994-08-17 1997-02-17 Swirling bed reactor system and method for its use FI107292B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI970652A FI107292B (en) 1994-08-17 1997-02-17 Swirling bed reactor system and method for its use

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/291,461 US5533471A (en) 1994-08-17 1994-08-17 fluidized bed reactor and method of operation thereof
US29146194 1994-08-17
FI9500434 1995-08-16
PCT/FI1995/000434 WO1996005469A1 (en) 1994-08-17 1995-08-16 Fluidized bed reactor and method of operation thereof
FI970652A FI107292B (en) 1994-08-17 1997-02-17 Swirling bed reactor system and method for its use
FI970652 1997-02-17

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI970652A0 FI970652A0 (en) 1997-02-17
FI970652A FI970652A (en) 1997-02-17
FI107292B true FI107292B (en) 2001-06-29

Family

ID=26160339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI970652A FI107292B (en) 1994-08-17 1997-02-17 Swirling bed reactor system and method for its use

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI107292B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI970652A0 (en) 1997-02-17
FI970652A (en) 1997-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI104213B (en) Method and apparatus for operating a fluidized bed fluidized bed system
FI119917B (en) Reactor with circulating fluidized bed and method for utilizing the same
EP1613422B1 (en) A method of and an apparatus for recovering heat in a fluidized bed reactor
RU2122681C1 (en) Reactor device with fluidized bed and method of its realization
FI92157C (en) Swirl Floor System
FI107758B (en) Reactor with circulating fluidized bed
EP1117969B1 (en) Method and apparatus in a fluidized bed heat exchanger
US5476639A (en) Fluidized bed reactor system and a method of manufacturing the same
FI104215B (en) Method and apparatus for recovering heat in a fluidized bed reactor
EP0332360B1 (en) A fluid-bed cooler, a fluid-bed combustion reactor and a method for the operation of such a reactor.
US4796691A (en) Fluidized bed heat exchange apparatus
EP0390776A1 (en) Method and reactor for combustion in a fluidised bed.
WO1996020782A1 (en) A fluidized bed reactor system and method of operation thereof
KR102605385B1 (en) Circulating fluidized bed boiler with loopseal heat exchanger
FI107292B (en) Swirling bed reactor system and method for its use
FI109935B (en) Operation of a circulating fluidised bed boiler system - recovering heat at different loads by maintaining large enough flow of solid material in heat exchanger chamber
EP1308671A1 (en) A circulating fluidized bed reactor device
US6375718B1 (en) Apparatus and process for gas/liquid separation
US5772969A (en) Method and apparatus for recovering heat in a fluidized bed reactor
EP0692999B2 (en) A fluidized bed reactor system and a method of manufacturing the same
JP5748784B2 (en) Fluidized bed reactor equipment