FI77165C

FI77165C - REACTOR WITH CIRCULAR MASS.

Info

Publication number: FI77165C
Application number: FI860244A
Authority: FI
Inventors: Olli Arpalahti
Original assignee: Ahlstroem Oy
Priority date: 1986-01-20
Filing date: 1986-01-20
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CA1274970A; FI860244A0; FI77165B; FI860244A

Description

771 65771 65

Kiertomassareaktori - Reaktor med cirkulerande massaCirculating mass reactor - Reactor with circulating mass

Esillä oleva keksintö kohdistuu kiertomassareaktoriin, jossa kiintoainehiukkaset kulkevat kaasun kuljettamana reaktorin läpi ja syklonierottimen tai vastaavan avulla erotetaan kaasusta ja palautetaan reaktoriin.The present invention relates to a circulating mass reactor in which solid particles pass through a reactor carried by a gas and are separated from the gas by a cyclone separator or the like and returned to the reactor.

Kiertomassareaktoria sovelletaan nykyisin yhä enemmän erilaisiin käyttötarkoituksiin kuten kemiallisiin prosesseihin, polttoon ja kaasutukseen.The circulating mass reactor is now increasingly being used for a variety of applications such as chemical processes, combustion and gasification.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada kiertomassareaktori, jossa reaktorin poistokaasusta voidaan tehokkaasti erottaa kiintoainetta ja palauttaa haluttuun kohtaan reaktoriin.The object of the invention is to provide a circulating mass reactor in which solids can be efficiently separated from the reactor exhaust gas and returned to the desired location in the reactor.

Tänä saavutetaan keksinnön mukaisella rakenteella, jolle on tunnusomaista se, että yksi erottuneen kiintoaineen poisto-aukko on sovitettu kaasun tuloaukon kohdalle ja toinen välimatkan päähän siitä pyörrekammion pituusakselin suunnassa katsottuna puhdistetun kaasun poistoaukon kohdalle.This is achieved by the structure according to the invention, characterized in that one separated solids outlet is arranged at the gas inlet and the other at a distance therefrom in the direction of the longitudinal axis of the vortex chamber at the purified gas outlet.

FI-julkaisusta 841126 on tunnettu kiertomassareaktori, jossa kiintoaine erotetaan reaktorin päälle sovitetun horisontaa-lisyklonin avulla, jonka erotinkammion kehälle on yhdistetty erottuneen aineen palautusputki, sopivimmin sen kehän alimpaan kohtaan, ja puhdistuneet kaasut poistuvat erotinkammion toisesta tai molemmista päädyistä. Erottunut kiintoaine poistetaan erotinkammiosta yhden, yli koko leveyden ulottuvan aukon kautta.FI publication 841126 discloses a circulating mass reactor in which solids are separated by means of a horizontal cyclone arranged on top of the reactor, a separator return pipe connected to the periphery of the separator chamber, preferably at its lowest circumference, and the purified gases leaving one or both ends of the separator chamber. The separated solid is removed from the separator chamber through a single opening extending over the entire width.

Tunnetussa ratkaisussa yli koko leveyden ulottuvat kaasun tulo- ja kiintoaineen poistoaukot häiritsevät virtaustilaa erotinkammiossa.In the known solution, gas inlet and solids outlets extending over the entire width interfere with the flow space in the separator chamber.

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa, jossa erotin on varustettu kahdella palautuskanavalla, suurin osa sykloniin tulevasta pölykuormasta erottuu keskipakovoiman vaikutuksesta jo 771 65 2 ensimmäisen "kierroksen" aikana ja poistuu kaasun sisään-tuloaukon kohdalle sovitetun palautuskanavan kautta. Jäljelle jäävä pölykuormitus on pienehkö, joten se ei pysty oleellisesti jarruttamaan sykloniin muodostunutta kaasupyörrettä, joten sen teho säilyy hyvänä läpi koko syklonin. Loppuosa erotettavissa olevasta pölystä poistetaan syklonin toisessa päässä olevan palautuskanavan kautta. Loppuosan erotus tapahtuu häiriöttömässä virtaustilassa pyörrekammion osassa, jonka kehällä ei ole aukkoja. Keksinnön mukaisella rakenteella parannetaan vaakasuoran syklonin erotuskykyä, joka tunnetusti on huonompi kuin tavanomaisen pvstysyklorin, mutta joka kustannusmielessä tarjoaa kiertomassareaktorin toteutuksessa etuja tavanomaisen erillisen pystysyklonin periaatteella toteutettuun reaktoriin nähden.In the solution according to the invention, in which the separator is provided with two return channels, most of the dust load entering the cyclone is separated by centrifugal force already during the first "revolution" of 771 65 2 and exits through a return channel arranged at the gas inlet. The residual dust load is smaller, so it is not able to substantially brake the gas vortex formed in the cyclone, so its power remains good throughout the cyclone. The remainder of the separable dust is removed through a return channel at the other end of the cyclone. The rest of the separation takes place in an undisturbed flow state in the part of the vortex chamber which has no openings in the circumference. The structure according to the invention improves the resolution of a horizontal cyclone, which is known to be inferior to a conventional late cyclone, but which, in terms of cost, offers advantages in the implementation of a circulating mass reactor over a reactor implemented on the principle of a conventional separate vertical cyclone.

Kun vaakasykloonin alkupäästä on poistettu suurin osa kiertomassasta, kuluu muu osa sykloonia hitaammin (jäljellä olevan kiertomassan määrä on pienempi ja keskimääräinen raekoko pienempi).When most of the circulating mass is removed from the beginning of the horizontal cyclone, the rest of the cyclone wears out more slowly (the amount of remaining circulating mass is smaller and the average grain size is smaller).

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää erästä keksinnön suoritusmuotoa sivukuvana, kuvio 2 esittää kuvion 1 leikkausta viivaa A-A pitkin, kuvio 3 esittää kuvion 1 leikkausta viivaa B-B pitkin, kuvio 4 esittää erästä toista keksinnön suoritusmuotoa sivu-kuvana ja kuvio 5 esittää kuvion 4 leikkausta viivaa C-C pitkin.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a side view of an embodiment of the invention, Figure 2 shows a section of Figure 1 along line AA, Figure 3 shows a section of Figure 1 along line BB, Figure 4 shows a side view of another embodiment of the invention; shows a section along the line CC in Fig. 4.

Kuvioissa 1-3 esitetään kiertomassareaktori, jonka pystysuoran reaktorikammion 2 päälle on sovitettu vaakasuoralla pyörrekammiolla 3 varustettu syklonierotin 4. Reaktorikam- 771 65 3 mion yläosasta poistuvat kaasut johdetaan pyörrekammioon siihen tangentiaalisesti liittyvän kanavan 5 avulla, joka on yhdistetty pyörrekammion kehälle toisen päädyn 12 viereen sovitettuun kaasun tuloaukkoon 6, jonka leveys 1 on pienempi kuin pyörrekammion leveys L, joka on yhtä suuri kuin reakto-rikammion levevs. Pyörrekammion toisessa päädyssä 13 on kaasunpcistoaukko, jonka kautta puhdistuneet kaasut poistetaan. Pituusakselin suunnassa katsottuna kaasuntuloau-kon kohdalle, mutta pyörrekammion vastakkaiselle puolelle on sovitettu ensimmäinen erotetun kiintoaineen poistoaukko 8, johon laskuputkena toimiva kiintoaineen ensimmäinen palau-tuskanava 9 on yhdistetty. Pyörrekammion toisessa päässä on toinen erotetun kiintoaineen poistoaukko 10 välimatkan päässä ensimmäisestä, pyörrekammion pituusakselin suunnassa katsottuna, johon kiintoaineen toinen palautuskanava 11 on yhdistetty. Molemmat palautuskanavat on alapäistään yhdistetty reaktorikammion alaosaan. Reaktorin alaosaan johdetaan sinänsä tunnetulla tavalla leijutuskaasua, esim. polttoilmaa.Figures 1-3 show a circulating mass reactor on which a cyclone separator 4 with a horizontal vortex chamber 3 is arranged on the vertical reactor chamber 2. The gases leaving the top of the reactor chamber 771 65 3 are led to the vortex chamber by means of a channel 5 tangentially connected to the other end of the vortex chamber. to an inlet 6 having a width 1 less than the width L of the vortex chamber equal to the width of the reactor chamber. At the other end 13 of the vortex chamber there is a gas injection opening through which the purified gases are removed. Seen in the direction of the longitudinal axis at the gas inlet, but on the opposite side of the vortex chamber, a first separated solids outlet 8 is arranged, to which a first solids return channel 9 acting as a downcomer is connected. At the other end of the vortex chamber there is a second separated solids outlet 10 at a distance from the first, viewed in the direction of the longitudinal axis of the vortex chamber, to which the second solids return channel 11 is connected. Both return channels are connected at their lower ends to the lower part of the reactor chamber. A fluidizing gas, e.g. combustion air, is introduced into the lower part of the reactor in a manner known per se.

Suurin osa poistokaasun mukana reaktorikammion yläosasta · · · poistuvasta kiintoaineesta erottuu pyörrekammion kaasun tu-loaukon 6 puoleisessa päässä ja palautetaan reaktorin alaosaan palautuskanavar 9 kautta. Loppuosa erotettavissa olevasta kiintoaineesta erottuu kaasun poistoaukon 7 puoleisessa päässä ja palautetaan palautuskanavan 11 kautta. Puhdistuneet kaasut poistetaan pyörrekammiosta aukon 7 kautta, joka voi olla yhdistetty lämmöntalteenottolaitteeseen. :Most of the solids leaving the top of the reactor chamber with the exhaust gas are separated at the gas inlet side 6 of the vortex chamber and returned to the lower part of the reactor via the return duct 9. The remainder of the separable solid separates at the end of the gas outlet 7 and is returned through the return duct 11. The purified gases are removed from the vortex chamber through an opening 7, which may be connected to a heat recovery device. :

Kuviossa 4 ja 5 esitetyssä keksinnön suoritusmuodossa reaktorikammion 22 päällä olevan erottimen pyörrekammion 23 leveys L on suurempi kuin reaktorikammion leveys niin, että - se osittain ulottuu reaktorikammion vieressä olevan kon-vektio-osan 24 yli. Suuren leveyden ansiosta aikaansaadaan kiintoaineen tehokas erottuminen poistokaasusta. Pyörre-kammioon johtavan kanavan 25 ja kaasun tuloaukon 26 leveys 1 on yhtä suuri, kuin reaktorikammion leveys. Pyörrekammion 771 65 4 kehälle erottunut kiintoaine palautetaan reaktorikammion alaosaan palautuskanavien 29 ja 31 avulla, joista toinen on yhdistetty kaasuntuloaukon kohdalla olevaan pyörrekammion aukkoon 28 ja toinen kaasunpoistoaukon läheisyydessä olevaan aukkoon. Kaasunpoistoaukosta 27 ulosvirtaava puhdistunut kaasu johdetaan kanavan 32 kautta konvektio-osaan.In the embodiment of the invention shown in Figures 4 and 5, the width L of the separator vortex chamber 23 on the reactor chamber 22 is larger than the width of the reactor chamber so that - it partially extends over the convection section 24 adjacent to the reactor chamber. Thanks to the large width, efficient separation of the solid from the exhaust gas is achieved. The width 1 of the channel 25 leading to the vortex chamber and the gas inlet 26 is equal to the width of the reactor chamber. The solid separated on the circumference of the vortex chamber 771 65 4 is returned to the lower part of the reactor chamber by means of return channels 29 and 31, one of which is connected to the vortex chamber opening 28 at the gas inlet and the other to the opening in the vicinity of the degassing opening. The purified gas flowing out of the degassing opening 27 is led through the duct 32 to the convection section.

Keksintö ei ole rajoitettu esimerkkeinä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella ja soveltaa patenttivaatimusten määrittelemän suojapiirin puitteissa. Niinpä pyörrekammio voi olla pituusleikkaukseltaan kartiokas tai voi muodostua kahdesta erikokoisesta lieriömäisestä osasta, joita yhdistää kartiomainen osa. Palautusputkien lukumäärä voi olla suurempi kuin kaksi. Puhdistunut kaasu voidaan poistaa pyörrekammion molemmista päistä.The invention is not limited to the embodiments shown by way of example, but can be modified and applied within the scope defined by the claims. Thus, the vortex chamber may be conical in longitudinal section or may consist of two cylindrical parts of different sizes connected by a conical part. The number of return tubes can be greater than two. Purified gas can be removed from both ends of the vortex chamber.

Claims

A circulating fluidized bed reactor comprising a vertical reactor chamber and a cyclone separator for separating solids from the flue gases from the reactor chamber, to which is a duct (5, 25) which conducts gas out of the reactor chamber, and a recirculation channel (9, 11j 29, 31), which Return the separated solid to the reactor chamber, is coupled to openings on the periphery of a horizontal vortex chamber (3, 23), in which the purified gas is removed via one or both the ends of the vortex chamber, characterized in that an outlet opening (8, 28) for separated solid material is arranged at the gas inlet (6, 26) and another (10, 30) at a distance from the gas inlet in the vortex chamber ( 3, 23) axial direction at the gas outlet opening (7, 27).

Circulating fluidized bed reactor according to claim 1, characterized in that a discharge opening (8) for separated material is provided at one end (12) of the vortex chamber (3) and another (10) at its other end (13). ).

3. A circulating fluidized bed reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the vortex chamber (3, 23) is arranged above the reactor chamber (2, 22).

4. A circulating fluidized bed reactor according to claim 3, characterized in that the width (L) of the vortex chamber (3, 23) is greater than the width of the reactor chamber (22) <D.

5. A circulating fluidized bed reactor according to claim 4, characterized in that the vortex chamber (23) extends at least partially over the convection part (24) next to the reactor chamber (22).