FI65483C - Foerfarande och anordning foer foerdelning av flytande braensle foer foerbraenning i ett fluidiserat skikt - Google Patents

Description

15iF*l KUULUTUSJULKAliU

fir> lJ PV uTCAeGNINGSSKRIPT O O HO O

C /45* Patentti ny'inn. tty 10 05 19S4

Patent ocddelat ^ ’ (51) Kv.ik?/IM.CL3 F 23 G 11/02 SUOMI —FINLAND (21) P*t-nttlh.k*mu.-P«t.nt»n*lknln« 790516 (22) H»k*fntap*lvt — An*6kninpdag l6.02.79 ^ (23) AlkupUv· — GlM(h«ad«| l6.02.79 (41) Tullut JuIMmIisI — BlhrH off ant Kg 18.08.79 _ ’ (44) NlhtfcrtUalpanoo |t kuuLJulkatoun pvm. — o,

Patent* och regiatentyrelsen Antokin uthfd och uti.tkrtftw publicorad 31.01.8U

(32)(33)(31) Pyydetty «tuoik«ut-BefSN prtorKit 17*02.70

Norja-Norge(NO) 7005^9 (71)(72) Dag Vareide, Nedre M^llenberggate 83, N-7000 Trondheim,

Odd Egil Solheim, Catarina Lysholms vei .6B, N-7000 Trondheim,

Norja-Norge(NO) (7U) Oy Kolster Ab (5*0 Menetelmä ja laite nestemäisen polttoaineen jakamiseksi poltettavaksi leijukerroksesea - Förfarande och anordning för fördelning av flytande bränsle för förbränning i ett fluidiserat skikt

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää ja laitetta nestemäisen polttoaineen jakamiseksi poltettavaksi leijukerroksessa, jota kannattaa jakolevy, jossa on sarja läpi meneviä puhallusput-kia tai jakoaukkoja leijutus- ja primääripalamisilman syöttöä varten jakolevyn alapuolisesta puhalluskammiosta, jolloin laite käsittää sarjan pystysuoria nousuputkia, jotka ulottuvat jakolevyn läpi ja johtavat nestemäistä polttoainetta leijukerrokseen, ja elimiä polttoaineen ja kaasumaisen ajoaineen syöttöä varten nousuputkiin jakolevyn alapuolella.

öljyn ja muiden nestemäisten polttoaineiden syötössä leijukerroksella toimiviin polttouuneihin on esiintynyt eräitä vaikeuksia sen vuoksi, että jako- tai syöttöaukot tai sumutus-suuttimet ovat olleet taipuvaisia tukkeutumaan polttoaineen kok-sautumisen ja sintrautumisen johdosta. Samanaikaisesti on ollut vaikeata saada polttoaine tasaisesti jaetuksi koko leijukerrokseen.

2 65483 Nämä ongelmat ainakin osittain ratkaisee patenttijulkaisussa CA-PS 987 100 kuvattu öljynsyöttöjärjestelmä. Tämän järjestelmän mukaan käytetään kaksoisjakolevyä, jonka ylä- ja ala-rajapinnan välissä on öljynsyöttökammio, joka on yhteydessä kaikkiin puhallusputkiin, jotka syöttävät leijutus- ja primääri-ilmaa polttouunin leijukerrokseen. Jokaisella puhallusputkella on suhteellisen suuri poikkileikkaus tarvittavan leijutusilma-määrän läpivirtauksen sallimiseksi, ja öljyn kuljetus ylös pu-hallusputkien läpi on ilmoitettu tapahtuvaksi puhallusputkien sisäseiniä myöten, joille muodostuu öljykalvo, joka ryömii ylöspäin puhallusputkissa läpi virtaavan ilman vaikutuksesta.

Patenttijulkaisussa CA-PS 987 100 kuvatun järjestelmän haittapuoli on, että jakolevy puhallusputkineen muodostaa monimutkaisen rakenteen, joka on vaikeasti luokse päästävissä kunnossa pitoa tai huoltoa varten. Tämä koskee varsinkin jakolevyn öljykammion ja puhallusputkien välisiä aukkoja, jotka voivat helposti tukkeutua. Toinen haitta on, että öljyn syötön nopeaan lopettamiseen voidaan päästä ainoastaan sulkemalla leijutusilman syöttö, niin ettei leijutusta voida yllä pitää polttoaineen syötön lakkautuksen jälkeen.

US-patentin 4 021 193 mukaan voidaan polttoaine jakaa leijutusilmaan erillisillä suuttimilla, jotka sijaitsevat aivan sen aukon edessä, jonka läpi leijutusilma johdetaan leijukerrokseen. Tämä sallii polttoaineen syötön lopettamisen ja leijutusilman syötön yllä pidon. Suuttimet, joiden läpi polttoaine johdetaan leijutusilmakanavaan, sijaitsevat kuitenkin ylhäällä aivan lähellä palamisvyöhykettä. Tämä seikka samoin kuin se, että lei-jutusilman paine on matala, samalla tavalla kuin CA-PS 987 100 mukaan, johtaa polttoaineen alttiuteen kerrostua puhallusputkiin ja lopulta polttoaineen ja leijutusilman sisäänmenoaukkojen tukkeutumiseen ainakin tavallisessa leijukerroksessa päinvastoin kuin "puhalluskerroksessa" (spouted fluidized bed), kuten US-pa-tentista 4 021 193 ilmenee.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on saada aikaan menetelmä ja laite nestemäisen polttoaineen, esimerkiksi öljyn, jakamiseksi mahdollisimman tasaisesti leijukerrokseen välttäen patenttijulkaisuissa CA-PS 987 100 ja US-PS 4 021 193 kuvattujen järjestelmien haitat.

3 65483

Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että polttoaine syötetään järjestelmään, joka muodostuu suljetuista putkikierukoista, jotka sijaitsevat jakolevyn alapuolella ja joissa polttoaine kiertää, ja että polttoaine johdetaan putki-kierukoista paineen alaisena ja sumutettuna sarjaan pääasiassa pystysuoria nousuputkia, jotka on alapäästään liitetty putkikie-rukoihin yhdellä tai useammilla supistetuilla suutinaukoilla ja jotka ulottuvat ylös jakolevyn läpi erillään puhallusputkista, jolloin pieniä määriä kaasumaista suuripaineista ajoainetta syötetään syöttöputkiin näiden alapäässä yhden tai useampien ajo-ainesuuttimien kautta, jotka on sovitettu vastaavien polttoaine-suuttimien yhteyteen siten, että syötetty ajoaine sekoitetaan tehokkaasti syötettyyn polttoaineeseen ja seos johdetaan edelleen leijukerrokseen nousuputken kautta.

Käytettäessä erillistä kaasumaista ajoainetta, edullisesti korkeapainehöyryä, öljyn sisään puhaltamiseen saavutetaan täydellinen polttoaineen syötön ja leijutuksen riippumattomuus. Samalla kun leijutusilmaa syötetään hyvin suurissa määrissä vähäpätöisellä ylipaineella, voi öljyn ajoaineena käytettävän höyryn paine olla esim. 7 bar ja sitä syötetään vain muutamia prosentteja öljyn määrästä ja vain promilleja leijutusilman määrästä. Ajoaineen korkean paineen johdosta saadaan myös suuret nopeudet öljyn ja ajoaineen seokselle nousuputkissa ja näiden yläpäissä olevissa jakoaukoissa. Tämä estää leijukerroksen palamattomien partikkeleiden pyrkimyksen tukkia jakoaukkoja. Sijoittamalla polttoaineen jakojärjestelmä ja sitä sumuttavat suutinaukot riittävän kauas kaasun jakolevyn alapuolelle päästään siihen, että nämä aukot eivät voi helposti tukkeutua, ja samalla saadaan järjestelmä helposti luoksepäästäväksi.

Keksinnön mukainen laite on tunnettu siitä, että nousu-putket, joihin syötetään polttoainetta ja ajoainetta, on erotettu primääri-ilmaa syöttävistä puhallusputkista ja että polttoainetta nousuputkiin syöttävät elimet käsittävät suljettuja putkikierukoita, joissa polttoaine kiertää ja jotka on liitetty nousuputkiin kukin oman supistetun polttoainesuutinaukkonsa välityksellä nousuputken alapäässä polttoaineen sumuttamiseksi, ja että kaasumaista ajoainetta syöttävät elimet käsittävät pieniä määriä kaasumaista ajo- 4 65483 ainetta suuren paineen alaisena syöttäviä syöttöputkia ja yhden tai useampia supistettuja ajoainesuuttimia kunkin nousuputken yhdistämiseksi syöttöputkiin, jolloin ajoainesuuttimet on sovitettu polttoainesuuttimien välittömään läheisyyteen ajoaineen ja sulautetun polttoaineen tehokkaan sekoituksen aikaansaamiseksi nousu-putkien alapäässä. Kun polttoainetta kierrätetään putkikierukas-sa, öljy saa tasaisemman lämpötilan ja viskositeetin, niin että kaikkiin nousuputkiin syötetään yhtä paljon öljyä. Polttoaineen putkikierukat voivat sijaita hyvinkin kaukana jakolevystä, niin etteivät ne voimakkaasti lämpökuormitu. Tämä pidentää ikää ja parantaa käyttöturvallisuutta, samalla kun jakojärjestelmästä tulee suhteellisen helppopääsyinen kunnossa pitoa varten.

Keksinnön lisätunnusmerkit ilmenevät muista patenttivaatimuksista ja sitä kuvataan lähemmin oheisen piirustuksen avulla, joka esittää yhden suoritusesimerkin ja jossa kuvio 1 on kaaviollinen pohjapiirros leijukerrosta käyttävän polttouunin kaasunjakolevystä, jolloin osa levystä ja tämän kantokehyksestä on leikattu pois alla olevan keksinnön mukaisen polttoaineen syöttöjärjestelmän esittämiseksi; kuvio 2 on leikkaus kuvion 1 linjalta II - II; ja kuvio 3 on olennaisesti suuremmassa mittakaavassa esitetty leikkaus kuvion 1 linjalta III - III.

Kuvioissa 1 ja 2 on esitetty kaasunjakolevy 1 leijutus-ja primääri-ilman syöttämiseksi yläpuoliseen, ei-esitettyyn palamattomien partikkelien kerrokseen, johon myös syötetään öljyä palamista varten. Jakolevyssä 1 on joukko kaasunjakoaukkoja, jotka on erittäin kaaviollisesti osoitettu numerolla 2 kuviossa 2, mutta joita ei ole yksinkertaisuuden vuoksi esitetty kuviossa 1. Jakolevyä 1 kannattaa kantolistallinen 4 kantokehys 3, jota vuorostaan kannattaa kehys 5, jossa on kantovarsia 6, jotka on tuettu polttouunin alle sijoitettuun puhallusilmakammion yläosaan.

Reikien 2 lisäksi on jakolevyyn 1 tehty reikiä 7 (kuvio 3), joiden läpi polttoöljyä syöttävät nousuputket 8 työntyvät ylös. Jakolevy 1 kannattaa nousuputkia 8 lukituslaattojen 9 avulla, joissa on sisäänpäin suunnattuja kieliä 10, jotka pureutuvat kiinni nousuputkiin 8 ja lepäävät jakolevyn 1 yläpinnalla. Nousuputket 8 ovat yhteydessä kahteen jakoputkijärjestelmään, jotka si- 5 65483 jaitsevat jakolevyn 1 alla ja voivat olla kiinnitetyt jakolevyyn 1, kantokehykseen 3 ja/tai kehykseen 5. Alemman jakoputkiston tehtävänä on syöttää öljyä ja se muodostuu kolmesta suljetusta putkikierukasta 11, joissa kussakin on sisääntulo 12 ja ulosmeno 13 öljylle, joten öljy voi jatkuvasti kiertää putkikierukoissa 11. Suoraan öljyn putkikierukoiden 11 yläpuolella on joukko suoria ajoaineen syöttöputkia 14. Putket 14 on suljettu oikeanpuoleisesta päästään kuviossa 1 ja vastakkaisesta päästään ne on liitetty jakoputkeen 15, johon syötetään höyryä putkesta 16.

Kuten kuviosta 3 ilmenee, jokaisessa nousuputkessa 8 on laajennettu alempi putkiosa 17, joka on hitsaamalla liitetty kahteen päällekkäiseen syöttöputkeen 14 ja 11 ja on aukkojen 18 ja 19 kautta yhteydessä näihin putkiin. Putkiosaan 17 on pantu vaihdetta suutinkappale 20, jonka pitää paikallaan tulppa 21. Höyrynsyöttö-putkesta 14 tuleva aukko 18 johtaa suutinkappaleen 20 rengasuraan 22. Tästä rengasurasta lähtee ahtaita suutinaukkoja 23, jotka johtavat nousuputkeen 8. Samalla tavalla on putkikierukan 11 aukko 19 yhteydessä suutinkappaleen 20 rengasuraan 24, ja poraus 25 yhdistää rengasuran 24 suutinkappaleen 20 keskiseen poraukseen 26. Poraus 26 päättyy ahtaaseen suutinaukkoon 27, joka myös johtaa nousuputkeen 8 lähellä suutinaukkojen 23 suuta.

Käytön aikana puhalletaan höyryä nousuputkeen 8 suuttimien 23 läpi, jolloin se tempaa mukaansa suutinaukon 27 läpi syötetyn öljyn. Koska höyrysuuttimet 23 ovat vinossa öljysuuttimeen 27 nähden, höyry osuu suuttimesta 27 tulevaan öljysuihkuun ja sekoittuu hyvin öljyyn, öljyn ja höyryn seos liikkuu ylöspäin nousuputken 8 läpi ja johdetaan suurella nopeudella ulos nousuputken 8 yläpäässä olevista vaakasuorista jakoaukoista 28. Näin ollen eivät leiju-kerroksen partikkelit sulje jakoaukkoja 28.

Jo mainittujen etujen ohella keksinnön mukainen polttoaineen syöttöjärjestelmä mahdollistaa syötetyn öljyn erittäin hyvään hallintaan pääsemisen höyryn ja öljyn sisäänrakennettujen suutinaukkojen 23 ja 27 johdosta. Jokainen syöttökohta eli nousu-putki 8 on varustettu vaihdettavalla suutinkappaleella, joka helposti voidaan vaihtaa toiseen jakolevyn 1 alapuolelta. Piirustuksessa on esimerkkinä esitetty yksinkertainen rei'itetty levy, mutta järjestelmässä voidaan tietysti käyttää keraamisesta aineesta vai- 65483 mistettuja jakolevyjä tai -kupuja, kupupäisillä puhallusputkilla varustettuja levyjä ja muita rakenteita. Edelleen voidaan järjestelmässä käyttää muita nestemäisiä polttoaineita kuin öljyä. Eri uuneissa voivat kaikki nousuputket olla saman rakenteisia, mutta nousuputkien lukumäärä ja niiden jako jakolevylle voi käytöstä riippuen vaihdella.

Claims (7)

65483 7

1. Menetelmä nestemäisen polttoaineen jakamiseksi poltettavaksi leijukerroksessa, jota kannattaa jakolevy, jossa on sarja läpimeneviä puhallusputkia tai jaköaukkoja leijutus- ja primääri-palamisilman syöttöä varten jakolevyn alapuolisesta puhalluskam-miosta, tunnettu siitä, että polttoaine syötetään järjestelmään, joka muodostuu suljetuista putkikierukoista, jotka sijaitsevat jakolevyn alapuolella ja joissa polttoaine kiertää, ja että polttoaine johdetaan putkikierukoista paineen alaisena ja sumutet-tuna sarjaan pääasiassa pystysuoria nousuputkia, jotka on alapääs-tään liitetty putkikierukoihin yhdellä tai useammilla supistetuilla suutinaukoilla ja jotka ulottuvat ylös jakolevyn läpi erillään puhallusputkista, jolloin pieniä määriä kaasumaista suuripaineis-ta ajoainetta syötetään syöttöputkiin näiden alapäässä yhden tai useampien ajoainesuuttimien kautta, jotka on sovitettu vastaavien polttoainesuuttimien yhteyteen siten, että syötetty ajoaine sekoitetaan tehokkaasti syötettyyn polttoaineeseen ja seos johdetaan edelleen leijukerrokseen nousuputken kautta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että ajoaineena käytetään höyryä.

3. Laite nestemäisen polttoaineen jakamiseksi poltettavaksi leijukerroksessa, jota kannattaa jakolevy, jossa on sarja läpimeneviä puhallusputkia tai jakoaukkoja leijutus- ja primääri-palamisilman syöttöä varten jakolevyn alapuolisesta puhalluskam-miosta, jolloin laite käsittää sarjan pystysuoria nousuputkia (8), jotka ulottuvat jakolevyn (1) läpi ja johtavat nestemäistä polttoainetta leijukerrokseen, ja elimiä polttoaineen ja kaasumaisen ajoaineen syöttöä varten nousuputkiin jakolevyn alapuolella, tunnettu siitä, että nousuputket (8), joihin syötetään polttoainetta ja ajoainetta, on erotettu primääri-ilmaa syöttävistä puhallusputkista ja että polttoainetta nousuputkiin syöttävät elimet käsittävät suljettuja purkikierukoita (11), joissa polttoaine kiertää ja jotka on liitetty nousuputkiin (8) kukin oman supistetun polttoainesuutinaukkonsa (27) välityksellä nousuputken alapäässä polttoaineen sumuttamiseksi, ja että kaasumaista ajo-ainetta syöttävät elimet käsittävät pieniä määriä kaasumaista ajo-ainetta suuren paineen alaisena syöttäviä syöttöputkia (14) ja yhden tai useampia supistettuja ajoainesuuttimia (23) kunkin nousu- 8 65483 putken (8) yhdistämiseksi syöttöputkiin (14), jolloin ajoainesuut-timet (23) on sovitettu polttoainesuuttimien (27) välittömään läheisyyteen ajoaineen ja sumutetun polttoaineen tehokkaan sekoituksen aikaansaamiseksi nousuputkien alapäässä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että ajoaineen syöttöputkilla (14) on likimain sama muoto ja ulottuvuus kuin polttainepuktikierukoilla (11) ja ne sijaitsevat näiden yläpuolella, mutta jakolevyn (1) alapuolella ja suojaa-vat siten putkikierukoita jakolevystä tulevalta lämmöltä.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että kunkin nousuputken (8) ala-osaan (17) on sovitettu vaihdettava suutinkappale (20), jossa on polttoaineen ja ajoaineen suutinaukkoja (27, 23) ja joka voidaan poistaa aksiaalisesti nousu-putken (8) alapäässä olevan aukon kautta vaihtoa varten.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että ajoaineen suutinaukot (23) ja polttoaineen suutinaukot (27) on sovitettu toistensa suhteen suutinkappaleessa (20) siten, että ajoaine kohdistaa ejektorivaikutuksen polttoaineeseen.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 3...6 mukainen laite, tunnettu siitä, että jakolevyssä (1) nousuputkia (8) varten olevilla rei'illä (7) on suurempi halkaisija kuin nousuputkilla (8), joita jakolevy (1) kannattaa lukituslaattojen (9) avulla, jotka pureutuvat kiinni nousuputkiin (8) ja lepäävät jakolevyn ulkopinnalla. 65483 9