FI85183B

FI85183B - Furnace with circulating bed

Info

Publication number: FI85183B
Application number: FI851199A
Authority: FI
Inventors: Folke Engstroem
Original assignee: Ahlstroem Oy
Priority date: 1985-01-29
Filing date: 1985-03-26
Publication date: 1991-11-29
Also published as: FI85183C; FI851199L; FI851199A0

Description

1 851831 85183

Kiertopetikattila - Panna med cirkulerande bäddCirculating boiler - Panna med cirkulerande bädd

Esillä oleva keksintö kohdistuu kiertopetikattilaan, joka käsittää pystysuoran polttokammion, joka ainakin osittain on muodostettu putkiseinistä, sekä vaakasuoran syklonierot-timen, jonka kaasuntulokanava on yhdistety polttokammion yläosaan ja kiintoaineen palautuskanava polttokammion alaosaan.The present invention relates to a circulating bed boiler comprising a vertical combustion chamber at least partially formed of tubular walls and a horizontal cyclone separator having a gas inlet duct connected to the top of the combustion chamber and a solids return duct to the lower part of the combustion chamber.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada rakenteeltaan yksinkertainen ja kompakti kiertopetikattila, jossa savukaasujen sisältämä kiintoaine voidaan tehokkaasti erottaa ja palauttaa kattilan polttokammioon.The object of the invention is to provide a circulating bed boiler with a simple and compact structure, in which the solid contained in the flue gases can be efficiently separated and returned to the combustion chamber of the boiler.

Kiertopetitekniikkaa on sovellettu kauan mm. pasutoissa ja nykyisin enenevässä määrin erilaisissa reaktoreissa, kuten höyrykattiloissa ja kaasuttimissa. Tunnetuissa sovellutuksissa kiintoaineen erottaminen savukaasuista tapahtuu tavanomaisessa, alaosaltaan suppilonmuotoisessa syklonierot-timessa, jossa olevaan sylinterimäiseen pyörrekammioon on sovitettu kaasuja ylöspäin johtava kaasunpoistoputki ja josta kiintoaine palautetaan reaktoriin laskuputken kautta.The rotary bed technology has been applied for a long time e.g. roasters and, increasingly, in various reactors such as steam boilers and gasifiers. In known applications, the separation of solids from flue gases takes place in a conventional, funnel-shaped cyclone separator, in which a cylindrical vortex chamber is fitted with a gas-carrying exhaust pipe and from which the solids are returned to the reactor via a downcomer.

Esimerkkinä tällaisesta voidaan mainita ruotsalaisesta kuulutusjulkaisusta 8203268-1 tunnettu kiertopetikattila, jossa polttokammion takaseinä on taivutettu etuseinää kohden niin, että se muodostaa polttokammion katon. Välittömästi katon alla on savukaasujen poistoaukko, joka on yhdistetty syklonierottimeen. Syklonierottimen kaasunposto-aukko on yhdistetty katon päällä olevaan kanavaan, joka on yhteydessä pystysuoraan konvektio-osaan, jonka yksi seinä muodostuu polttokammion takaseinästä. Koska syklonierotin on erillään kattilasta ja sijoitettu eri puolelle kattilaa kuin konvektio-osa, tulee kaasukanavajärjestelmä monimut-kaisesksi ja vaatii useita paisuntasaumoja. Keksinnön mukaisessa kiertopetikattilassa on vaakasuora syklonierotin sijoitettu kattilan päälle ja yhdistetty siihen siten, että yllämainitut epäkohdat on voitu poistaa.An example of this is a circulating bed boiler known from Swedish publication 8203268-1, in which the rear wall of the combustion chamber is bent towards the front wall so as to form the roof of the combustion chamber. Immediately below the roof is a flue gas outlet connected to a cyclone separator. The gas outlet of the cyclone separator is connected to a duct on the roof which communicates with a vertical convection section, one wall of which is formed by the rear wall of the combustion chamber. Because the cyclone separator is separate from the boiler and located on a different side of the boiler than the convection section, the gas duct system becomes complex and requires multiple expansion joints. In the circulating bed boiler according to the invention, a horizontal cyclone separator is placed on top of the boiler and connected to it in such a way that the above-mentioned drawbacks can be eliminated.

2 851832 85183

Keksinnön mukaiselle ratkaisulle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että vaakasuoran syklonierottimen muodostamiseen on käytetty polttokammion kahta vastakkaista put-kiseinää, joista ainakin toinen putkiseinä on taivutettu toista putkiseinää kohti muodostamaan sen kanssa vaakasuoraan syklonierottimeen tangentiaalisesti liittyvän kaasuntu-lokanavan ja osan vaakasuoran syklonierottimen lieriömäisestä vaipasta ja että vaakasuoran syklonierottimen kiintoaineen palautuskanavan kaksi seinämää on muodostettu yhdestä polttokammion putkiseinästä ja toisesta tämän kanssa rinnakkain kulkevasta seinästä.The solution according to the invention is mainly characterized in that two opposite pipe walls of the combustion chamber are used to form a horizontal cyclone separator, at least one pipe wall of which is bent towards the second pipe wall to form a the two walls of the solids return duct are formed by one wall of the combustion chamber tube and another wall running parallel to it.

Koska erotin on integroitu kiertopetikattilan rakenteeseen, aikaansaadaan sekä tilaa että materiaalia säästävä rakenne.Because the separator is integrated into the structure of the circulating bed boiler, a structure that saves both space and material is provided.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää erästä keksinnön sovellutusmuotoa pystyleikkauksena, kuvio 2 kuvion 1 leikkausta viivaa A-A pitkin ja kuvio 3 kuvion 1 leikkausta viivaa B-B pitkin. Kuvio 4 esittää erästä toista keksinnön sovellutusmuotoa pystyleikkauksena ja kuvio 5 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 an embodiment of the invention in vertical section, Figure 2 a section along the line A-A in Figure 1 and Figure 3 a section along the line B-B in Figure 1. Fig. 4 shows another embodiment of the invention in vertical section and Fig. 5 is a section along the line C-C in Fig. 4.

Kuvioissa 1-3 esitetty höyrykattila käsittää neljän sinänsä tunnetulla tavalla toisiinsa hitsatuista putkista muodostetun seinän 1-4 rajoittaman polttokammion 5. Putket muodostavat kattilan lämmönsiirtopintoja ja ovat kytketyt kattilan kiertojärjestelmään tavalla, jota ei ole lähemmin esitetty.The steam boiler shown in Figures 1-3 comprises a combustion chamber 5 delimited by four walls 1-4 formed of pipes welded to each other in a manner known per se. The pipes form the heat transfer surfaces of the boiler and are connected to the boiler circulation system in a manner not shown.

Polttokammion alaosassa on polttoaineen tulokanava 6. Siinä on myös primäärikaasun tulokanava 7 ja sekundääri-kaasun tulokanava 8.The lower part of the combustion chamber has a fuel inlet duct 6. It also has a primary gas inlet duct 7 and a secondary gas inlet duct 8.

Vaakasuora syklonierotin 9 on muodostettu polttokammion päälle. Polttokammion vieressä on pystysuora konvektio-osa 10, joka on putkiseinien 11 - 14 rajoittama ja johon lisäksi on sovitettu lämmönsiirtopinnat 15.A horizontal cyclone separator 9 is formed on top of the combustion chamber. Adjacent to the combustion chamber is a vertical convection section 10, which is delimited by the pipe walls 11 to 14 and to which heat transfer surfaces 15 are also arranged.

3 851833 85183

Syklonierottimen muodostamiseen on käytetty polttokammion etu- ja takaseinää 1 ja 3 sekä konvektio-osan polttokammion takaseinän 3 kanssa polttokammion kohdalla rinnakkain kulkevaa seinää 11. Polttokammion etuseinä 1 ja konvektio-osan seinä 11 on taivutettu toisiaan vastaan ja yhdistetty toisiinsa niin, että ne muodostavat erottimen lieriömäisen yläosan 16. Poltto-kammion takaseinä 3 on ensin taivutettu etuseinää kohti niin, että se muodostaa polttokammion katon 17 ja kulkee sen jälkeen rinnakkain etuseinän lieriömäisen osan kanssa niin, että ne muodostavat erottimen kaasuntulokanavan 18 sisä- ja ulkoseinän 19 ja 20.A front and rear walls 1 and 3 of the combustion chamber and a wall 11 running parallel to the rear wall 3 of the convection section at the combustion chamber are used to form the cyclone separator. the rear wall 3 of the combustion chamber is first bent towards the front wall so as to form the roof 17 of the combustion chamber and then run parallel to the cylindrical part of the front wall so as to form the inner and outer walls 19 and 20 of the separator gas inlet duct 18.

Polttokammion takaseinästä 3 ja konvektio-osan seinästä 11 on muodostettu erotinta polttokammion alaosaan yhdistävien palau-tuskanavien 21 kaksi vastakkaista seinää 22 ja 23.The rear wall 3 of the combustion chamber and the wall 11 of the convection section are formed by two opposite walls 22 and 23 of the return ducts 21 connecting the separator to the lower part of the combustion chamber.

Erotin on jaettu väliseinillä 26 rinnakkain toimiviin yksiköihin 24 ja 25. Kuhunkin yksikköön on sovitettu ohjain 27, jonka sisäpinta 28 yhdessä polttokammion takaseinän 3 ja konvektio-osan seinän 11 lieriömäiseen muotoon taivutettujen yläosien sisäpintojen 29 ja 30 kanssa muodostavat rinnakkaisia pyörre-kammioita 31 ja 32. Väliseinät 26, joissa on aukko 33, muodostavat pyörrekammioiden päätyseinät sekä palautuskanavien sivuseinät. Kukin pyörrekammio on yhdistetty omaan palautus-kanavaansa. Pyörrekammioiden väliset solat 34 avautuvat konvek-tio-osaan.The separator is divided by parallel walls 26 into parallel units 24 and 25. A guide 27 is arranged in each unit, the inner surface 28 of which together with the inner surfaces 29 and 30 of the combustion chamber rear wall 3 and the cylindrical upper walls 11 and 30 of the convection wall 11 form parallel vortex chambers 31 and 32. The partitions 26 with the opening 33 form the end walls of the vortex chambers as well as the side walls of the return channels. Each vortex chamber is connected to its own return channel. The gaps 34 between the vortex chambers open into the convection section.

Polttokammion etuseinän putket 35, konvektio-osan seinän 11 putket 36 ja vastakkaisen seinän 13 putket 37 on yhdistetty kokoojaputkeen 38 ja polttokammion takaseinän putket 39 on yhdistetty kokoojaputkeen 40.The tubes 35 of the front wall of the combustion chamber, the tubes 36 of the wall 11 of the convection section and the tubes 37 of the opposite wall 13 are connected to the manifold 38 and the tubes 39 of the rear wall of the combustion chamber are connected to the manifold 40.

Polttokammiosta poistuvat kiintoainetta sisältävät savukaasut ohjautuvat rinnakkaisten erotinyksiköiden pyörrekammioihin 31, 32 tangentiaalisesti liittyvän kaasuntulokanavan 18 kautta.The solid-containing flue gases leaving the combustion chamber are directed through the gas inlet duct 18 tangentially connected to the vortex chambers 31, 32 of the parallel separator units.

4 851834 85183

Pyörrekammioiden ulkokehälle rikastuva kiintoaine poistuu pyörrekanmiiosta ohjaimen 27 ja seinien 3 ja 11 väliin muodostuvien aukkojen 41 ja 42 kautta ja palautetaan polttokammioon palautuskanavien 21 kautta. Puhdistetut kaasut virtaavat pyörrekammioiden päätyseinissä olevien aukkojen 33 ja niiden väliin muodostuvien kanavien 34 kautta konvektio-osaan 10.The solid enriched on the outer circumference of the vortex chambers exits the vortex chamber through openings 41 and 42 formed between the guide 27 and the walls 3 and 11 and is returned to the combustion chamber via return channels 21. The purified gases flow through the openings 33 in the end walls of the vortex chambers and the channels 34 formed between them to the convection section 10.

Kulumisen estämiseksi on erottimen muodostavat putkiseinät vuorattu tulen- ja kulumisenkestävällä päällysteellä 43, 44 ja 45 esim. laastilla.To prevent wear, the pipe walls forming the separator are lined with a fire- and wear-resistant coating 43, 44 and 45, e.g. with mortar.

Kuvioissa 1-3 esitetyssä höyrykattilassa on erottimen kiintoaineen palautuskanavat 21 sovitettu polttokammion ja konvektio-osan väliin.In the steam boiler shown in Figures 1-3, the solids return channels 21 of the separator are arranged between the combustion chamber and the convection section.

Kuviossa 4 ja 5 esitetyssä höyrykattilassa on erottimen kiintoaineen palautuskanavat ja konvektio-osa sovitettu polttokammion eri puolille. Syklonierottimen 109 muodostamiseen on käytetty polttokammion 105 putkista muodostetut vastakkaiset seinät 101 ja 103 sekä seinän 103 kanssa rinnakkain kulkeva seinä 111. Polttokammion toinen seinä 101 muodostaa yhden konvektio-osan 110 putkiseinistä. Erottimen kiintoaineen palautuskanavien muodostamiseen on käytetty polttokammion takaseinää 103 ja sen kanssa polttokammion kohdalla rinnakkain kulkevaa putkiseinää 111.In the steam boiler shown in Figures 4 and 5, the solids return channels of the separator and the convection part are arranged on different sides of the combustion chamber. Opposite walls 101 and 103 formed of tubes of the combustion chamber 105 and a wall 111 parallel to the wall 103 are used to form the cyclone separator 109. The second wall 101 of the combustion chamber forms one of the convection portions 110 of the tube walls. A rear wall 103 of the combustion chamber and a pipe wall 111 running parallel to it at the combustion chamber have been used to form the solids return channels of the separator.

Keksintö ei ole rajoitettu esimerkkeinä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella ja soveltaa patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.The invention is not limited to the exemplary embodiments, but can be modified and applied within the scope of the inventive idea defined by the claims.

Claims

1. Circulating bed boiler, which comprises a vertical burner (5), which at least partly is formed by tube walls (1, 3, 11, 13), and a horizontal cyclone separator (9), the gas inlet duct (18) of which is connected to the upper part of the combustion chamber and a solid material return channel (21) connected to the lower part of the combustion chamber, characterized in that, to form the horizontal cyclone separator (9), the two opposite wall walls (1, 3) of the combustion chamber have been used, of which at least one pipe wall ( 3, 103) is bent toward the second pipe wall (1, 101) to form a tile connecting the gas cyclone (9) tangentially to the horizontal separator (9) and a portion of the cylindrical horizontal cyclone separator (9, 109). mantle, and that - two walls of the horizontal cyclone separator (9, 109) solid material return channel (21) are formed by one of the tube walls (3, 103) of the combustion chamber (5, 105) and the other by one parallel wall (11, 111).

Circulating bed boiler according to claim 1, characterized in that another part of the cylindrical sheath of the horizontal cyclone separator (9, 109) is formed by a part (16) of one with a pipe wall (3, 103) in the combustion chamber (5, 105) parallel wall (1, 111) / which part curves towards the upper part of the pipe wall at the upper end of the wall.

Circulating bed boiler according to claim 2, characterized in that a third part of the cylindrical sheath of the cyclone separator (9, 109) is formed by the inner surface (28) of a guide member (27).

4. Circulating bed boiler according to claim 1, characterized in that the walls forming the bed walls of the feed duct are made up of pipe walls. li