FI126744B

FI126744B - Arrangement and method of fluidization boiler

Info

Publication number: FI126744B
Application number: FI20135507A
Authority: FI
Inventors: Risto Eteläaho
Original assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2017-04-28
Also published as: FI20135507A; EP2997307B1; ES2636452T3; WO2014184437A1; EP2997307A1; ES2636452T5; PL2997307T5; PT2997307T; DK2997307T4; DK2997307T3; EP2997307B2; PL2997307T3

Description

Järjestelyjä menetelmä leijutekniikkaa käyttävässä kattilassaArrangement method for a fluidized bed boiler

TaustaBackground

Keksinnön kohteena on järjestely leijutekniikkaa käyttävässä kattilassa.The invention relates to an arrangement in a fluidized bed boiler.

Edelleen keksinnön kohteena on menetelmä leijutekniikkaa käyttävässä kattilassa.The invention further relates to a method in a fluidized bed boiler.

Leijutekniikkaa käyttävissä kattiloissa, kuten kerrosleijukattiloissa (BFB), petilämpötila säädetään halutuksi arinan mitoituksella, primääri-ilman määrällä ja kiertokaasulla. Eräitä polttoaineita, kuten kuivia agropolttoaineita, käytettäessä kiertokaasun määrä voi kasvaa erittäin suureksi, koska leijupedin lämpötila on tyypillisesti pidettävä 600 - 750 °C:ssa sintraantumisen estämiseksi.In fluidized bed boilers, such as BFBs, the bed temperature is adjusted to the desired grid size, primary air volume and recirculation gas. With some fuels, such as dry agro-fuels, the amount of recycle gas can be extremely high because the fluidized bed temperature must typically be maintained at 600-750 ° C to prevent sintering.

Ongelmana on se, että suuri kiertokaasun määrä alentaa hyötysuhdetta ja kasvattaa kattilan konvektio-osan kokoa ja omakäyttötehoa. Edelleen, vaikka sintrautuminen leijupedissä saadaankin estettyä, niin usein ongelmana on myös tulipesän seinien voimakas likaantuminen matalassa lämpötilassa sulavista tuhkayhdisteistä. Tällöin suuria tuhkakerrostumia saattaa pudota lei-jupetiin aiheuttaen häiriöitä prosessissa, erityisesti pedin leijunnassa, pohja-tuhkan poistossa ja päästöissä. Seurauksena on, että esimerkiksi argropoltto-aineiden osuutta polttoaineessa joudutaan rajoittamaan ja laitoksen käytettä-vyysaste voi olla huono.The problem is that a large amount of recycle gas reduces the efficiency and increases the size of the convection part of the boiler and the power output of the boiler. Further, although sintering in the fluidized bed can be prevented, it is often a problem that the furnace walls are heavily contaminated by low-melting ash compounds. In this case, large deposits of ash may fall onto the Lei jupet, causing interference in the process, especially in bed floating, bottom ash removal, and discharge. As a result, for example, the proportion of argropol fuels in the fuel will have to be limited and the plant availability rate may be poor.

Lyhyt selostusShort description

Keksinnön mukaiselle järjestelylle ja menetelmälle on tunnusomaista se, mitä itsenäisten patenttivaatimusten tunnusmerkkiosissa on esitetty. Keksinnön muille sovellusmuodoille on tunnusomaista se, mitä muissa patenttivaatimuksissa on esitetty.The arrangement and method according to the invention are characterized by what is stated in the characterizing parts of the independent claims. Other embodiments of the invention are characterized by what is set forth in the other claims.

Keksinnöllisiä sovellusmuotoja on myös esillä tämän hakemuksen selitysosassa ja piirustuksissa. Hakemuksessa oleva keksinnöllinen sisältö voidaan määritellä myös toisin kuin jäljempänä olevissa patenttivaatimuksissa tehdään. Keksinnöllinen sisältö voi muodostua myös useammasta erillisestä keksinnöstä, erityisesti jos keksintöä tarkastellaan ilmaistujen tai implisiittisten osatehtävien valossa tai saavutettujen hyötyjen tai hyötyryhmien kannalta. Tällöin jotkut jäljempänä olevien patenttivaatimuksien sisältämät määritteet voivat olla erillisten keksinnöllisten ajatusten kannalta tarpeettomia. Keksinnön eri suoritusmuotojen piirteitä voi keksinnöllisen perusajatuksen puitteissa soveltaa toisten suoritusmuotojen yhteydessä.Inventive embodiments are also disclosed in the specification and drawings of this application. The inventive content contained in the application may also be defined otherwise than as set forth in the claims below. The inventive content may also consist of several separate inventions, particularly if the invention is considered in the light of the express or implied subtasks or the benefits or classes of benefits achieved. Thus, some of the attributes contained in the claims below may be redundant for individual inventive ideas. Aspects of various embodiments of the invention may be applied in conjunction with other embodiments within the scope of the inventive concept.

Keksinnön ajatus on, että kattila jaetaan väliseinällä ja kattorakenteella kahteen osioon tai tilaan, joista ensimmäisessä polttoaine kaasutetaan ja toisessa polttoaine poltetaan.The idea of the invention is that the boiler is divided by a partition and a roof structure into two sections or spaces, the first of which is fuel gasification and the second of which the fuel is burned.

Etuna on, että voidaan käyttää jopa rajoituksetta sellaisia polttoaineita, joiden tuhka sulaa matalassa lämpötilassa. Edelleen etuna voi olla kattilan joustavuus siinä poltettavaksi sopivien polttoaineiden suhteen. Edelleen etuna voi olla, parempi hyötysuhde ja alhaisempi omakäyttöteho johtuen muun muassa siitä, että pienemmän leijupedin ylläpitämiseksi tarvitaan vähäisempi määrä korkeapaineista ilmaa kuten myös se, että hiekkamassaa tarvitaan vähemmän, jolloin peti painaa vähemmän ja kattilan rakennetta voidaan vastaavasti keventää.The advantage is that fuels whose ash melts at low temperatures can be used even without limitation. A further advantage may be the flexibility of the boiler with respect to the fuels suitable for combustion therein. A further advantage may be improved efficiency and lower self-propulsion efficiency due, among other things, to the fact that a smaller amount of high pressure air is required to maintain a smaller fluidized bed as well as less sand mass, thereby reducing bed weight and correspondingly lighter boiler structure.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että järjestely käsittää ainakin kaksi ensimmäistä tilaa, jotka on sovitettu tulipesän toisen tilan eri puolille. Etuna on se, että järjestelyä voidaan soveltaa tehokkaasti isokokoisissa kattiloissa.The idea of one embodiment is that the arrangement comprises at least two first spaces arranged on different sides of the second space of the furnace. The advantage is that the arrangement can be effectively applied to large boilers.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että se käsittää tulipesän toisen tilan pohjalle tai alaosaan sovitetut suuttimet pohjailman syöttämiseksi. Etuna on se, että saadaan poltettua toisen tila pohjalle mahdollisesti ajautuva polttoaine.The idea of one embodiment is that it comprises nozzles arranged at the bottom or bottom of another space of the furnace to supply ground air. The advantage is that it is possible to burn any fuel that may drift to the bottom of another space.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että väliseinä ja/tai kattorakenne on ainakin osittain muodostettu kattilan vesi/höyrykiertoon kytketystä membraaniseinästä. Etuna on se, että saadaan tehostettua lämpöenergian talteenottoa ja että saadaan väliseinän ja/tai kattorakenteen lämpölaajenemiset hallintaan.The idea of one embodiment is that the partition and / or roof structure is at least partially formed by a membrane wall connected to the boiler water / steam circulation. The advantage is that enhanced thermal energy recovery is achieved and that thermal expansion of the partition and / or roof structure is controlled.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että väliseinä käsittää taivutuksen, joka lisää väliseinän jäykkyyttä.The idea of one embodiment is that the partition comprises a bend that increases the rigidity of the partition.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että väliseinä ulottuu etäisyyden päähän kattorakenteesta, jolloin niiden väli muodostaa virtaustien. Etuna on se, että saadaan virtaustie, jonka virtausvastus on alhainen.The idea of one embodiment is that the partition extends a distance from the roof structure, whereby the space between them forms a flow path. The advantage is that a flow path with a low flow resistance is obtained.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että väliseinä ja/tai kattorakenne on ainakin osittain muodostettu kattilan vesi/höyrykiertoon kytketystä membraaniseinästä, ja että ko. membraaniseinät on kytketty toisiinsa hila-putkiston välityksellä, jonka hilaputkiston välit muodostavat virtaustien. Etuna on se, että saadaan tehostettua lämpöenergian talteenottoa ja muodostettua lujuudeltaan hyvä väliseinä-kattorakenne.The idea of one embodiment is that the partition and / or the roof structure is at least partially formed by a membrane wall connected to the boiler water / steam cycle, and the membrane walls are interconnected by a gate piping, the gaps of which form a flow path. The advantage is that enhanced thermal energy recovery is achieved and a high-strength partition-ceiling structure is formed.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että kattorakenne käsittää alapinnan, joka on järjestetty nousemaan kattorakenteen päähän, ja yläpinnan, joka on järjestetty laskemaan kattorakenteen päähän.The idea of one embodiment is that the roof structure comprises a lower surface arranged to rise to the end of the roof structure and an upper surface arranged to lower the end of the roof structure.

Etuna on se, että alapinta ohjaa kaasuja toisen tilan suuntaan ja yläpinta ohjaa toisen tilan seiniltä putoavan tavaran toisen tilan pohjalle.The advantage is that the lower surface directs the gases in the direction of the second space and the upper surface directs the product falling from the walls of the second space to the bottom of the second space.

Kuvioiden lyhyt selostusBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Keksinnön eräitä sovellutusmuotoja selitetään tarkemmin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti erästä keksinnön mukaista järjestelyä sivustapäin ja aukileikattuna, kuvio 2 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaisen järjestelyn erään yksityiskohdan suoritusmuotoa poikkileikattuna, kuvio 3a esittää kaavamaisesti erästä toista keksinnön mukaista järjestelyä sivustapäin ja aukileikattuna, kuvio 3b esittää kaavamaisesti kuviossa 3a esitetyn järjestelyn yksityiskohdan poikkileikkausta, ja kuvio 4 esittää kaavamaisesti erästä kolmatta keksinnön mukaista järjestelyä sivustapäin ja aukileikattuna.Embodiments of the invention will be explained in more detail in the accompanying drawings, in which Fig. 1 schematically shows a side and sectional view of an arrangement of the invention, Fig. 2 schematically shows a detail Fig. 3a is a cross-sectional detail of the arrangement shown in Fig. 3a, and Fig. 4 is a schematic side view and a sectional view of a third arrangement according to the invention.

Kuvioissa keksinnön eräitä suoritusmuotoja on esitetty selvyyden vuoksi yksinkertaistettuna. Samankaltaiset osat on merkitty kuvioissa samoilla viitenumeroilla.In the figures, some embodiments of the invention are shown in simplified form for clarity. Like parts are denoted by like reference numerals in the figures.

Yksityiskohtainen selostusDetailed description

Kuviossa 1 on esitetty kaavamaisesti eräs keksinnön mukainen järjestely ja menetelmä sivustapäin ja aukileikattuna.Fig. 1 schematically shows an arrangement and method according to the invention in side and sectional view.

Kattila 10 on tässä suoritusmuodossa kerrosleijukattila (BFB). Kattila 10 voi olla tuettu alta ja/tai päältä. BFB -kattila niin kuin muutkin leijutekniikkaan perustuvat kattilatyypit soveltuvat erityisen hyvin ns. huonolaatuisten polttoaineiden, kuten kosteiden biomassojen, lietteiden, kierrätyspolttoaineiden ja jätehiilien polttamiseen, luonnollisesti muitakin polttoaineita voidaan käyttää. Erään ajatuksen mukaisesti kattilaa käytetään ns. agropolttoaineiden polttamiseen. Agropolttoaineella tarkoitetaan esimerkiksi olkea, olkipellettiä, palmuöljyjätteitä tai ylipäätään mitä tahansa maataloustuotannossa syntyvää jätettä. Agropolttoaineille on tyypillis tä, että ne ovat peräisin nopeasti kasvavista kasveista, jolloin ne sisältävät paljon alkaleja, klooria ja fosforia.Boiler 10 in this embodiment is a fluidized bed boiler (BFB). Boiler 10 may be supported from below and / or above. The BFB boiler, as well as other types of fluidized bed boilers, is particularly well suited to the so-called. Of course, other fuels can be used to burn low quality fuels such as wet biomass, sludge, recycled fuel and waste coal. According to one idea, the boiler is used in so-called. for burning agrofuels. For example, agrofuels are straw, straw pellets, palm oil residues or any agricultural waste. It is typical of agro-fuels that they are derived from fast-growing plants, which are high in alkali, chlorine and phosphorus.

Kattila 10 käsittää tulipesän, joka on jaettu kahteen tilaan: ensimmäiseen tilaan 1 ja toiseen tilaan 2. Lisäksi kattilaan liittyy muun muassa savu-kaasukanava ja kanavat polttoilman, polttoaineen, reagenssien ja muiden pa-lotapahtumassa mahdollisesti tarvittavien lisäaineiden syöttämiseksi tulipesään 2. Kattilassa 10 tapahtuvassa termisessä prosessissa muodostuvaa lämpö-energiaa voidaan ottaa talteen vesiputkista muodostettujen seinien ja muiden lämpöpintojen avulla. Huomautettakoon kuitenkin, että kuvioissa ei ole esitetty kattilan 10 kaikkia yksityiskohtia asian esittämisen yksinkertaistamiseksi.Boiler 10 comprises a furnace which is divided into two spaces: first space 1 and second space 2. In addition, the boiler includes, inter alia, a flue gas duct and ducts for supplying combustion air, fuel, reagents and other additives required for the fire event to the furnace 2. the heat energy generated in the process can be recovered by walls and other thermal surfaces formed by water pipes. However, it should be noted that the figures do not show all the details of boiler 10 to simplify the presentation.

Kaasun reittiä on kuvattu nuolilla G.The gas path is illustrated by arrows G.

Tulipesän ensimmäisen tila 1 käsittää sinänsä tunnetut välineet lei-jupedin muodostamiseksi 21, sen sijaan toisesta tilasta 2 ne puuttuvat.The first space 1 of the furnace comprises means known per se for forming the Lei juped 21, whereas the second space 2 lacks them.

Polttoaine F syötetään tulipesän ensimmäiseen tilaan asiaankuuluvilla välineillä, jotka käsittävät muun muassa yhden tai useamman syöttökana-van 4. Syöttökanava 4 on edullisesti suunnattu ensimmäisen tilan pohjan 15 keskelle, jolloin koko pohjan 15 pinta-ala hyödynnetäänmahdollisimman hyvin.The fuel F is fed to the first space of the furnace by appropriate means including, inter alia, one or more supply channels 4. The supply channel 4 is preferably directed to the center of the bottom 15 of the first space, thereby utilizing the entire bottom 15 area.

Kattila 10 voi olla paitsi kuviossal esitetyn mukainen etuseinäsyöt-teinen niin myös sivuseinäsyötteinen.The boiler 10 may be not only front wall feed as shown in the figure, but also side wall feed.

Kattila 10 käsittää suuttimet 22 primääri-ilman ja/tai kiertokaasun syöttämiseksi tulipesän ensimmäiseen tilaan 1. Erään ajatuksen mukaisesti ensimmäiseen tilaan 1 syötetään ainoastaan leijuttamiseen ja polttoaineen kaasuuntumiseen tarvittava ilmamäärä. Tarvittavan kiertokaasun määrä on myös varsin alhainen johtuen ensimmäisen tilan arinan pienestä pinta-alasta. Tarvittaessa kiertokaasulla säädetään ensimmäisen tilan 1 lämpötilaa niin, että se on alle sintrautumislämpötilan, so. tyypillisesti alle 750 °C. Kiertokaasu käsittää kattilan 10 prosessissa syntyviä savukaasuja. Erään ajatuksen mukaisesti ensimmäisessä tilassa 1 vallitsee alistökiometrinen tila, sen ilmakerroin voi olla esimerkiksi 0,2 - 0,5 käytetystä polttoaineesta riippuen.Boiler 10 comprises nozzles 22 for supplying primary air and / or recirculated gas to the first space 1 of the furnace. According to one idea, only the amount of air required for fluidization and gasification of the fuel is supplied to the first space 1. The amount of circulating gas required is also quite low due to the small surface area of the first space grate. If necessary, the circulation gas adjusts the temperature of the first space 1 so that it is below the sintering temperature, i. typically below 750 ° C. The recycle gas comprises the flue gases generated in the process of boiler 10. According to one idea, the first state 1 has a sub-kinematic state, its air coefficient may be, for example, 0.2 to 0.5, depending on the fuel used.

Ensimmäisen tilan 1 ja toisen tilan 2 väliin on sovitettu väliseinä 3 ja kattorakenne 5. Väliseinä 3 on ainakin pääosin vertikaalisuuntainen kun taas kattorakenne 5, joka on sovitettu ensimmäisen tilan 1 yläpuolelle, muodostaa horisontaalisuunnassa ulottuvan esteen tai tilanerottajan ensimmäisen tilan 1 ja sen yläpuolella sijaitsevan toisen tilan 2 osan välille. Väliseinä 3 ulottuu etäisyyden päähän kattorakenteesta 5, jolloin niiden väli muodostaa virtaustien 18. Leijupedistä nousevat kaasut pääsevät virtaamaan virtaustien 18 kautta ensimmäisestä osasta 1 toiseen osaan 2 nuolen G osoittamalla tavalla. Väliseinässä 3 voi olla toiminnallisia lisäpiirteitä, esimerkiksi kuvion 1 esittämässä väliseinässä on taivutus 17, joka lisää seinän 3 jäykkyyttä. Taivutuksen sijainti ja taivutuksen suunta, muoto, syvyys, lukumäärä jne. voi erota kuviossa esitetystä esimerkistä.A partition 3 and a roof structure 5 are disposed between the first space 1 and the second space 2 The partition 3 is at least substantially vertical while the roof structure 5 arranged above the first space 1 forms a barrier extending horizontally or a first space 1 and a second space above it. Part 2. The partition 3 extends a distance from the roof structure 5, wherein the intermediate forms a rising flow path 18. The fluidized bed the gases to flow into the flow path 18 through the first part 1 the second part 2 of the arrow G, as shown. The partition 3 may have additional functional features, for example, the partition shown in Fig. 1 has a bend 17 which increases the stiffness of the wall 3. The position of the bend and the direction, shape, depth, number, etc. of the bend may differ from the example shown in the figure.

Erään ajatuksen mukaisesti väliseinä 3 on yläosastaan taivutettu ensimmäisen osan 1 suuntaan. Tällöin voidaan käyttää lyhyempää kattorakennetta 5, mikä puolestaan lisää kattilan tehollista tilavuutta. Väliseinä 3 voi toki olla suora vailla erityisiä toiminnallisia muotoja.According to one idea, the partition 3 is bent at its upper part in the direction of the first part 1. In this case, a shorter roof structure 5 can be used, which in turn increases the effective volume of the boiler. The partition 3 may, of course, be straight without any particular functional form.

Erään ajatuksen mukaisesti väliseinän 3 korkeus on valittu niin, että se juuri ja juuri estää polttoainetta lentämästä ylitseen toisen tilan 2 puolelle. Eräässä suoritusmuodossa väliseinän korkeus on noin 5 m, kun kattilan korkeus on noin 20 m. Ensimmäisen tilan 1 seinäpinnat ja siten myös väliseinä 3 voivat käsittää muurauksen, joka ulottuu esimerkiksi 2,5 m:n korkeuteen.According to one idea, the height of the partition 3 is chosen such that it barely prevents the fuel from flying over to the side of the second space 2. In one embodiment, the height of the partition is about 5 m while the height of the boiler is about 20 m. The wall surfaces of the first space 1 and thus also the partition 3 may comprise masonry extending for example to a height of 2.5 m.

Erään toisen ajatuksen mukaisesti seinä 3 on ainakin osittain muodostettu kattilan 10 vesi/höy ry kiertoon kytketystä membraaniseinästä 16. Eräs esimerkki membraaniseinän rakenteesta on esitetty kuviossa 2.According to another idea, the wall 3 is at least partially formed by a membrane wall 16 connected to a water / steam connection of the boiler 10. An example of the structure of the membrane wall is shown in Figure 2.

Myös kattorakenne 5 voidaan ainakin osittain muodostaa kattilan 10 vesi/höyrykiertoon kytketystä membraaniseinästä 16.The roof structure 5 may also be formed, at least in part, from a membrane wall 16 connected to the water / steam circulation of the boiler 10.

Membraaniseinän 16 käsittävän seinän 3 ja kattorakenteen 5 etuna on se, että ne tehostavat kattilan 10 lämpöenergian talteenottoa. Väliseinä 3 ja/tai kattorakenne 5 voidaan luonnollisesti toteuttaa toisenlaisilla ratkaisuilla, esimerkiksi levyrakenteena tai levyrakenteen ja muurauksen yhdistelmänä jne.The wall 3 and the roof structure 5 comprising the membrane wall 16 have the advantage that they enhance the recovery of thermal energy from the boiler 10. The partition 3 and / or the roof structure 5 can of course be implemented by other solutions, for example as a sheet structure or a combination of sheet structure and masonry etc.

Kattorakenne 5 on edullisesti muotoiltu niin, että se edistää kaasujen G luontevaa virtausta. Niinpä kattorakenteen alapinta 6 voi olla järjestetty nousemaan kattorakenteen päätä 20 kohti, ja toisaalta kattorakenteen yläpinta 7 voi olla järjestetty laskemaan kattorakenteen päätä 20 kohti.The roof structure 5 is preferably shaped to promote the natural flow of gases G. Thus, the lower surface 6 of the roof structure may be arranged to rise towards the end 20 of the roof structure, and on the other hand the upper surface 7 of the roof structure may be arranged to lower towards the end 20 of the roof structure.

Erään ajatuksen mukaisesti kattorakenne 5 kattaa tulipesän ensimmäisen tilan 1 kokonaan, vieläpä edullisimmin kattorakenne 5 ulottuu jonkin verran väliseinän 3 ohi. Tällä tavoin mitoitettuna kattorakenne 5 estää tulipesän yläosasta, joka on toisen tilan 2 puolella, irtoavien ja putoavien tuhka- tms. kerrostumien putoamisen leijupetiin. Erään ajatuksen mukaisesti kattorakenne ulottuu noin 0,5 m tai enemmän ohi väliseinän 3.According to one idea, the roof structure 5 completely covers the first space 1 of the furnace, even more preferably the roof structure 5 extends somewhat past the partition 3. When dimensioned in this way, the roof structure 5 prevents deposits of ash or the like from the upper part of the furnace on the side of the second space 2 from falling into the fluidized bed. According to one idea, the roof structure extends about 0.5 m or more past the partition 3.

Kerrostumat voivat irrota luonnostaan tai nuohoimien 11, kuten vesi-tykkien, höyrynuohoimien, ääninuohoimien tms. vaikutuksesta.Deposits may be removed naturally or by the action of scrubbers 11 such as water cannons, steam chasers, sonic chasers and the like.

Kattorakenteen yläpinnan 7 muotoilu sen päätä 20 kohti alaspäin viettäväksi ohjaa irronneet kerrostumat toisen tilan 2 pohjalle.The design of the top surface 7 of the roof structure to be inclined towards its end 20 guides the loosened layers to the bottom of the second space 2.

Kattorakenne 5 myös estää lämpösäteilyn toisen tilan 2 yläosasta leijupetiin, minkä ansiosta leijupedin tai ensimmäisen tilan 1 lämpötila on helpompi pitää riittävän alhaisena. Edelleen kattorakenne 5 voi muodostaa kaasun G virtaukseen turbulenssia, joka tehostaa polttoaineen ja ilman sekoittumista ja siten palamista.The roof structure 5 also prevents thermal radiation from the upper part of the second space 2 to the fluidized bed, which makes it easier to keep the temperature of the fluidized bed or the first space 1 sufficiently low. Further, the roof structure 5 can create turbulence in the flow of gas G, which enhances the mixing and thus combustion of the fuel and air.

Tulipesän toinen tila 2 on poltto-osio, jossa syötetään loput palamis-ilmat polttoaineen polttamiseksi. Toiseen tilaan 2 on sovitettu ilmasuuttimet 9 sekundääri-, tertiääri- ja mahdollisten korkeampien ilmojen syöttämiseksi, lisäksi toisessa tilassa voi olla suuttimia muun muassa kiertokaasun syöttämiseksi. Toisessa tilassa 2 lämpötila voi nousta olennaisesti korkeammaksi kuin ensimmäisessä tilassa 1, esimerkiksi 1100 - 1400 °C:een. Toisen tilan 2 yläosan ilmakerroin voi olla yli yhden ja polttoaine poltetaan siellä loppuun.The second space 2 of the furnace is a combustion section in which the remaining combustion air is supplied to burn the fuel. Air space nozzles 9 are provided in one space 2 for supplying secondary, tertiary and possibly higher air, and in addition space nozzles may be provided for supplying, inter alia, recirculated gas. In the second state 2, the temperature may rise substantially higher than in the first state 1, for example from 1100 to 1400 ° C. The upper part of the second space 2 may have an air coefficient of more than one and the fuel will be burnt there.

Huomautettakoon, että polttoaine kaasuuntuu ja voi myös palaa osittain jo ensimmäisen tilan 1 puolella.It should be noted that the fuel gasses and may also burn partially on the first space 1 side.

Toisen tilan 2 seinät voivat kuonaantua ja/tai likaantua sulan tuhkan takia. Tämä ei kuitenkaan aiheuta ongelmia, koska seinät voidaan puhdistaa jo edellä mainituilla nuohoimilla 11.The walls of the second space 2 may become slagged and / or soiled by molten ash. However, this does not cause any problems as the walls can be cleaned with the abovementioned scrubbers 11.

Toisessa tilassa 2 voi olla savukaasujen virtausta ohjaava nokka 8.The second space 2 may have a flue gas flow control cam 8.

Toisen tilan 2 pohjalle on järjestetty kuonan ja tuhkan poistojärjes-telmä 12, joka poistaa sinne pudonneen aineksen kattilasta 10. Kuonan ja tuhkan poistojärjestelmä 12 voidaan ulottaa myös ensimmäiseen osaan 1, kuten kuviossa 1 on esitetty. Erään toisen ajatuksen mukaisesti ensimmäisellä tilalla 1 on oma pohjatuhkan poistojärjestelmänsä.At the bottom of the second space 2 is provided a slag and ash removal system 12 which removes the material that has fallen there from the boiler 10. The slag and ash removal system 12 can also be extended to the first part 1 as shown in Figure 1. According to another idea, the first space 1 has its own bottom ash removal system.

Lisäksi toiseen tilaan 2, sen pohjalle 23 tai alaosaan voidaan sovittaa pohjailmaa syöttävät suuttimet 24. Niiden kautta syötettävällä pohjailmalla voidaan polttaa sinne ensimmäisestä tilasta 1 mahdollisesti lentävät polttoai-nepartikkelit.In addition, bottom air supply nozzles 24 may be arranged in the second space 2, at its bottom 23 or at the lower part thereof, and the fuel air particles which may fly therefrom from the first space 1 can be burned there.

Savukaasut johdetaan tulipesän toisesta tilasta 2 pois tulipesästä, esimerkiksi ns. tyhjään vetoon ja edelleen lämpöpinnoille. Tulipesän toisessa tilassa 2 voi olla lämpöpintoja, mutta tämä ei ole välttämätöntä.The flue gases are discharged from the second space 2 of the furnace out of the furnace, for example in the so-called. to empty draw and further to heat surfaces. The second space 2 of the furnace may have heating surfaces, but this is not necessary.

Kuviossa 2 on esitetty kaavamaisesti keksinnön mukaisen järjestelyn väliseinän ja/tai kattorakenteen eräs suoritusmuoto poikkileikattuna.Figure 2 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a partition and / or roof structure of an arrangement according to the invention.

Kuten jo edellä on todettu, voi väliseinä 3 ja kattorakenne 5 olla ainakin osittain muodostettu kattilan 10 vesi/höyrykiertoon kytketystä membraa-niseinästa 16.As already mentioned, the partition 3 and the roof structure 5 may be at least partially formed by a membrane wall 16 connected to the water / steam circulation of the boiler 10.

Membraaniseinä 16 käsittää tyypillisesti rinnakkain ja samansuuntaisesti sovitettuja jäähdytysputkia 13, jotka on liitetty toisiinsa evillä 14. Tällainen kaasutiivis rakenne on aikaisemmin tunnettu tulipesän seinämistä. Membraaniseinä 16 voidaan valmistaa esimerkiksi hitsaamalla. Membraaniseinän 16 rakenne voidaan toki muodostaa toisinkin, esimerkiksi liittämällä vierekkäiset jäähdytysputket 13 suoraan toisiinsa, tai menettelemällä päinvastoin eli kasvattamalla evän 14 leveyttä kuviossa 2 esitettyyn suoritusmuotoon nähden.The membrane wall 16 typically comprises cooling tubes 13 arranged in parallel and parallel to each other and fins 14. Such a gas-tight structure is previously known from the walls of the furnace. The membrane wall 16 can be manufactured, for example, by welding. Of course, the structure of the membrane wall 16 may be formed in other ways, for example by directly connecting adjacent cooling pipes 13, or by doing the opposite, i.e., increasing the width of the fin 14 relative to the embodiment shown in Fig. 2.

Kuviossa 3 on esitetty kaavamaisesti eräs toinen keksinnön mukainen järjestely ja menetelmä sivustapäin ja aukileikattuna, ja kuviossa 3b on esitetty kaavamaisesti järjestelyn yksityiskohdan poikkileikkausta. Tässä järjestelyssä väliseinä 3 ulottuu kiinni kattorakenteeseen 5. Kaasun G virtaus ensimmäisestä osasta 1 toiseen osaan 2 tapahtuu yhden tai useamman väliseinään 3 sovitetun aukon 19 kautta. Toisin sanoen virtaustie 18 muodostuu yhdestä tai useammasta aukosta 19.Figure 3 is a schematic side elevational view of another arrangement and method according to the invention, and Figure 3b is a schematic cross-sectional view of a detail of the arrangement. In this arrangement, the partition wall 3 extends to the roof structure 5. The flow of gas G from the first part 1 to the second part 2 takes place through one or more openings 19 arranged in the partition 3. In other words, the flow path 18 consists of one or more openings 19.

Aukot 19 muodostuvat membraaniseinän 16 jäähdytysputkista 13, joiden väleistä on sopivalta matkalta jätetty evät 14 pois ja jotka on ryhmitelty hilamuotoon. Tällöin väliseinän 3 ja kattorakenteen 5 membraaniseinät on yhdistetty toisiinsa. Kuviossa 3b on esitetty eräs mahdollinen hila 25. Hilan 25 voi toki olla toisenlainenkin, kunhan jäähdytysputket 13 on sovitettu väljästi niin, että kaasut G pääsevät virtaamaan lävitseen aukkojen 19 kautta.The openings 19 are formed by cooling tubes 13 of the membrane wall 16, which are spaced apart by fins 14 at a suitable distance and are grouped in a lattice shape. Hereby the membrane walls of the partition 3 and the roof structure 5 are connected to each other. Fig. 3b shows a possible gate 25. The gate 25 may, of course, be of a different type provided that the cooling tubes 13 are loosely arranged so that the gases G can flow through the openings 19.

Hilan 25 jäähdytysputket 13 voidaan kytkeä väliseinän 3 ja/tai katto-rakenteen 5 jäähdytysputkiin 13 kokoojakammioiden 26 kautta. Kokoojakam-mioiden 26 avulla voi hila 25 muodostua jäähdytysputkista 13, joiden läpimitta on erisuuri membraaniseinän 16 jäähdytysputkiin 13 nähden. Lisäksi hilan 25 muodostavien jäähdytysputkien 13 lukumäärä voi poiketa kokoojakammioihin 26 kytkettyjen membraaniseinän 16 jäähdytysputkien 13 lukumäärästä.The cooling pipes 13 of the lattice 25 may be connected to the cooling pipes 13 of the partition 3 and / or the roof structure 5 via the collecting chambers 26. With the help of the collecting chambers 26, the lattice 25 may consist of cooling pipes 13 having a diameter different from that of the membrane wall 16. Further, the number of cooling tubes 13 forming the lattice 25 may be different from the number of cooling tubes 13 of the membrane wall 16 connected to the collecting chambers 26.

Kuvion 3a esittämässä ratkaisussa hila 25 on suunnattu väliseinä 3 ja kattorakenne 5 mitoittamalla alaviistoon. Kattorakenne 5 muodostaa hilan 25 yläpuolelle lipan, joka estää toisesta tilasta 2 irtoavan aineksen putoamasta ensimmäisen tilan 1 puolelle. Hilan 25 alapuolella oleva seinän taivutus 17 ensimmäisen tilan 1 suuntaan jäykistää rakennetta, lisää toisen tilan 2 tehollista tilavuutta ja ohjaa toisesta tilasta 2 irtoavan aineksen toisen tilan pohjalle 23.In the solution shown in Fig. 3a, the gate 25 is oriented downwardly with the partition 3 and the roof structure 5 dimensioned. The roof structure 5 forms a lip above the grid 25 which prevents material from the second space 2 from falling onto the side of the first space 1. The bending of the wall 17 beneath the grid 25 in the direction of the first space 1 stiffens the structure, increases the effective volume of the second space 2 and directs the material exiting the second space 2 to the bottom 23 of the second space.

Taivutuksen 17 suunta valitaan kokonaisuuden kannalta edullisimpaan suuntaan.The direction of the bend 17 is selected in the direction most favorable to the whole.

Kuviossa 4 on esitetty kaavamaisesti eräs kolmas keksinnön mukainen järjestely ja menetelmä sivustapäin ja aukileikattuna. Järjestely voi käsittää ainakin kaksi ensimmäistä tilaa 1, jotka on sovitettu tulipesän toisen tilan 2 eri puolille. Kuvion 4 mukaisessa ratkaisussa on kaksi ensimmäistä tilaa 1. Kummankin ensimmäisen tilan 1 piirteet voivat olla jo edellä esitetyn mukaiset: molempiin esimerkiksi on kytketty polttoaineen syöttökanava 4. Tällainen ratkaisu on erityisen edullinen sovellettavaksi suurissa kattiloissa 10. Väliseinän 3 ja kattorakenteen 5 muodot ja rakenne voidaan toteuttaa toisinkin, esimerkiksi kuvion 3a mukaisesti.Fig. 4 schematically shows a third arrangement and method according to the invention in side and sectional view. The arrangement may comprise at least two first spaces 1 arranged on different sides of the second space 2 of the furnace. The solution of Fig. 4 has two first states 1. The features of each of the first states 1 may already be as described above: both have a fuel supply passage 4 connected thereto. Such a solution is particularly advantageous for large boilers 10. The shapes and structure of partition 3 and roof structure 5 otherwise, for example as shown in Figure 3a.

Joissain tapauksissa tässä hakemuksessa esitettyjä piirteitä voidaan käyttää sellaisenaan, muista piirteistä huolimatta. Toisaalta tässä hakemuksessa esitettyjä piirteitä voidaan tarvittaessa yhdistellä erilaisten kombinaatioiden muodostamiseksi.In some cases, the features set forth in this application may be used as such, despite other features. On the other hand, the features disclosed in this application may be combined, if necessary, to form different combinations.

Yhteenvetona voidaan todeta, että keksinnön mukaiselle järjestelylle on tunnusomaista se, että se käsittää tulipesän ensimmäisen tilan, joka käsittää välineet leijupedin muodostamiseksi, tulipesän toisen tilan, joka on vailla välineitä leijupedin muodostamiseksi, välineet polttoaineen syöttämiseksi tuli-pesän ensimmäiseen tilaan, väliseinän, joka on ainakin pääosin vertikaalisuun-tainen ja sovitettu mainittujen tulipesän tilojen väliin erottamaan niitä toisistaan, joka järjestely käsittää edelleen tulipesän ensimmäisen tilan yläpuolelle sovitetun kattorakenteen, joka on järjestetty erottamaan tulipesän ensimmäisen tilan sen yläpuolella sijaitsevasta tulipesän toisen tilan osista, ja että tulipesän ensimmäinen tila on yhteydessä tulipesän toiseen tilaan virtaustien kautta, joka virtaustie on sovitettu tulipesän ensimmäisen tilan sivulle leijupedistä nousevien kaasujen johtamiseksi tulipesän toiseen tilaan.In summary, the arrangement according to the invention is characterized in that it comprises a first space of the furnace comprising means for forming a fluidized bed, means of a second space of a furnace without means for forming a fluidized bed, means for feeding fuel to a first space of the furnace. substantially vertical and arranged between said furnace spaces to distinguish between them, the arrangement further comprising a roof structure arranged above the first furnace space and arranged to separate the first furnace space from above the second furnace portions and the first space of the furnace communicating with the furnace a flow path provided on the side of the first space of the furnace to conduct gases from the fluidized bed to the second space of the furnace.

Edelleen voidaan todeta, että keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että syötetään polttoaine tulipesän ensimmäiseen tilaan, joka käsittää välineet leijupedin muodostamiseksi, annetaan lejupedistä nousevien kaasujen siirtyä tulipesän toiseen tilaan ohi väliseinän ja ali tulipesän ensimmäisen tilan yläpuolelle sovitetun kattorakenteen, joka väliseinä on ainakin pääosin vertikaalisuuntainen ja sovitettu mainittujen tulipesän tilojen väliin erottamaan niitä toisistaan, ja joka kattorakenne on järjestetty erottamaan tuli-pesän ensimmäisen tilan sen yläpuolella sijaitsevasta tulipesän toisen tilan osista.Further, the method of the invention is characterized in that the fuel is supplied to the first space of the furnace, comprising means for forming a fluidized bed, allowing the gases emanating from the downhole to pass into the second space of the furnace past the partition and below the first space of the roof and arranged between said furnace spaces to separate them from one another, and which roof structure is arranged to separate the first fire chamber space from portions of the second furnace space above it.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Alan ammattimiehelle on selvää, että keksintö ei rajoitu edellä selostettuihin sovellutusmuotoihin, joissa keksintöä on selostettu eräiden esimerkkien avulla, vaan monet muunnokset ja keksinnön eri sovellutukset ovat mahdollisia jäljempänä esitettyjen patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.The drawings and the description related thereto are only intended to illustrate the idea of the invention. It will be apparent to one skilled in the art that the invention is not limited to the embodiments described above, in which the invention is illustrated by some examples, but that many modifications and various embodiments of the invention are possible within the inventive concept defined in the claims below.

Viitemerkinnät 1 tulipesän ensimmäinen tila 2 tulipesän toinen tila 3 väliseinä 4 syöttökanava 5 kattorakenne 6 alapinta 7 yläpinta 8 nokka 9 ilmasuutin 10 kattila 11 nuohoin 12 kuonan ja pohjatuhkan poistojärjestelmä 13 jäähdytysputki 14 evä 15 ensimmäisen tilan pohja 16 membraaniseinä 17 seinän taivutus 18 virtaustie 19 aukko 20 kattorakenteen pää 21 välineet leijupedin muodostamiseksi 22 primääri-ilman ja/tai kiertokaasun suuttimet 23 toisen tilan pohja 24 pohjailmaa syöttävät suuttimet 25 hila 26 kokoojakammio F polttoaine G kaasuREFERENCES 1 firebox first space 2 firebox second space 3 partition 4 inlet duct 5 roof structure 6 lower surface 7 upper surface 8 beak 9 air nozzle 10 boiler 11 leach 12 slag and bottom ash removal system 13 cooling pipe 14 fins 15 first space bottom 16 membrane wall 20 wall bend 18 roof structure head 21 means for forming a fluidized bed 22 primary air and / or recirculated gas nozzles 23 bottom of second space 24 nozzles for supplying air 25 gate 26 manifold chamber F fuel G

Claims

An arrangement in a boiler using vortex technology, comprising an fireplace's first space (1) comprising means for forming (21) a vortex bed, a fireplace's second space lacking means for forming a vortex bed, means for supplying fuel to the first space (1) of the fireplace, characterized in that the arrangement further comprises a partition (3), which is at least substantially vertical and arranged between said spaces (1, 2) in the fireplace to separate them from each other, which arrangement further comprises a roof structure (5) arranged above the fireplace's first space, arranged to separate the fireplace's first space (1) from portions of the fireplace's second space (2) located above it, and that the fireplace's first space (1) communicates with the fireplace's second space (2) via a flow path (18), said flow path (18) being arranged on the first space (1) of the fireplace to direct gases (G) gives up from the fluidized bed to the second space (2) of the fireplace, and that the temperature of the second space (2) is arranged higher than the temperature of the first space (1).

Arrangement according to claim 1, characterized in that the means for supplying fuel comprise a feeder channel (4) which opens into the first space (1) of the fireplace and is directed to the center of the bottom (15) of the first space (1).

Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises nozzles for supplying primary air and / or circulating gas to the first space (1) of the fireplace.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the arrangement comprises at least two first spaces (1), which are arranged on different sides of the second space (2) of the fireplace.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises nozzles for supplying secondary and possibly higher air and / or circulating gas to the other space of the fireplace (2).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises on the bottom of the fireplace's second compartment (2) or nozzles arranged in its lower part for supplying bottom air.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the partition wall (3) is at least partially formed by a membrane wall (16) coupled to the water / steam circulation of the boiler (10).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the middle wall (3) comprises a bend (17) which increases the stiffness of the wall (3).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the partition wall (3) extends at a distance from the roof structure (5), their spaces forming a flow path (18).

Arrangement according to any one of claims 1-8, characterized in that the partition (3) extends firmly in the roof structure (5) and that the flow path (18) consists of one or more openings (19) in the partition (3).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the roof structure (5) covers the first space (1) of the fireplace completely.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the roof structure (5) is at least partially formed by a membrane wall (16) connected to the water / steam circulation of the boiler (10).

Arrangement according to claim 12, characterized in that the partition (3) is at least partially formed by a membrane wall (16) coupled to the water / steam circulation of the boiler (10), that the membrane wall (16) of the roof structure (5) is coupled to the partition (3). ) membrane wall (16) via a grid (25), and the flow path (18) is formed by the spaces between the cooling pipe (13) of the grid (25).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the roof structure (5) comprises a lower surface (6) arranged to rise to the end (20) of the roof structure and an upper surface (7) arranged to sink. to the end of the roof structure (20).

System according to one of the preceding claims, characterized in that the boiler (10) is a bubbling fluid bed boiler (BFB).

A method in a boiler using vortex technology, wherein fuel is fed to a fireplace's first space (1), comprising means (21) for forming a vortex bed, characterized in that in the process: gases rising from the vortex bed are allowed to be passed past the fireplace second space (2), the partition (3) and under a roof structure (5) arranged above the fireplace's first space, said partition (3) being at least substantially vertical and arranged between said spaces (1, 2) in the fireplace to separate them from the and which roof structure (5) is arranged to separate the fireplace's first space (1) from parts of the fireplace's second space (2) located above it, and allow the temperature to rise in the second space (2) higher than in the first space ( 1).

Method according to claim 16, characterized in that only the amount of air needed for fluidization and gasification of fuel is supplied to the first space (1) of the fireplace.

18. A method according to claim 16 or 17, characterized in that the second space (2) of the fireplace lacks the means for forming a fluidized bed.

19. A method according to any one of claims 16-18, characterized in that fuel which comprises agro fuel is supplied to the first space (1).