FI85417B - Foerfarande och anordning foer reglering av temperaturen i en reaktor med fluidiserad baedd. - Google Patents

Description

8541 7

MENETELMÄ JA LAITE LÄMPÖTILAN SÄÄTÄMISEKSI LEIJUKERROSREAK-TORISSA

FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR REGLERING AV TEMPERATUREN I EN REAKTOR MED FLUIDISERAD BÄDD

Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään lämpötilan säätämiseksi leijukerrosreaktorissa, johon on muodostettu kiertävä leijukerros siten, että osa leijukerroksen muodostavista hiukkasista johdetaan kaasujen kuljettamina ulos 5 reaktorikammion yläosasta, erotetaan kaasuista hiukkaserot-timessa ja palautetaan reaktorikammion alaosaan, ja jossa kaasut ja niiden kuljettamat hiukkaset ainakin reaktorikammion yläosassa johdetaan lämmönsiirtopintojen ohi kosketuksessa niihin.

10

Keksintö kohdistuu myös kiertomassatyyppiseen leijukerros-reaktoriin, joka käsittää pystysuoran reaktorikammion, jonka yläosaan on sovitettu lämmönsiirtopintoja. Kiertomas-satyyppisessä reaktorissa reaktorikammion yläpäähän on 15 savukaasuvetoon lisäksi yhdistetty hiukkaserotin, hiukkasten erottamiseksi savukaasuvirrasta. Hiukkaserottimeen on yhdistetty palautusputki, erotettujen hiukkasten palauttamiseksi reaktorikammion alaosaan, ja kaasunpoistoaukko, joka johtaa hiukkaserottimessa puhdistetut kaasut konvektio-20 osaan.

Leijukerroksen hiukkaset muodostuvat yleensä toisaalta inertistä petimateriaalista kuten hiekasta ja tuhkasta, toisaalta prosessin syötteistä, kuten polttoaineesta ja 25 esim. rikinsidontaan käytetyistä absorbenteista. Hiukkasten jatkuva kierto kiertomassatyyppisessä reaktorissa lisää huomattavasti prosessiin syötettyjen aineiden viipymäaikaa prosessissa ja parantaa näin esim. palamishyötysuhdetta ja rikinsidontaa. Suurella kiertävällä massalla on lisäksi 30 tasoittava vaikutus lämpötilaan, mistä johtuen lämpötila kiertävässä leijukerroksessa on suhteellisen tasainen 2 8 5 41 7 koko reaktorikammiossa ja myös koko hiukkaskierron alueella.

Useimmat prosessit vaativatkin optimaalisiin tuloksiin pääsemiseksi leijukerrosreaktorilta sen, että lämpötila ja 5 kaasuvirta pidetään suhteellisen vakioina. Polttoprosesseis-sa n. 850°C:n lämpötila on osoittautunut kokonaisuuden kannalta edulliseksi. 850°C:n lämpötila on optimi rikin sidonnan kannalta ja tarpeeksi korkea palamisen kannalta. Tässä suhteellisen alhaisessa lämpötilassa typen oksidien 10 muodostuminen on vähäistä.

Kiertomassatyyppisessa leijukerrosreaktorissa hiukkaset täyttävät pääasiallisesti koko reaktorikammion, kaasuvirran kuljettaessa hiukkasia mukanaan kammion yläosaan ja siitä 15 edelleen hiukkaserottimeen. Hiukkaserottimessa erotetut hiukkaset palautetaan reaktorikammion alaosaan, josta ne uudelleen kulkeutuvat kaasuvirran mukana kammion yläosaan ja siitä edelleen erottimeen, jatkaen näin kiertoa usean kerran. Tietyllä kuormalla primääri-/sekundääri-ilmasuhteel-20 la sekä kiintoaineen kokonaismassan avulla voidaan säätää lämmönsiirtoa reaktorikammion yläosassa. Prosessi pyritään säätämään siten, että primäärikaasuvirtaa ei tarvitse muunnella kovin suurissa rajoissa kuormitusvaihteluista huolimatta. Ylimääräisen ilman käyttöä pyritään välttämään. 25

Pohjalevyn rakenne mitoitetaan siten, että normaaleilla primäärivirtojen arvoilla saadaan sopiva painehäviö pohjalevyn yli. Painehäviön pitää olla riittävä varmistamaan tasainen leijutus koko reaktorikammiossa. Liian alhainen 30 painehäviö voi aiheuttaa epätasaisen leijutuksen ja jopa ilma- tai kaasusuuttimien tukkeutumista. Jos painehäviö on suuri, leijukerroksen leijuttaminen vaatii paljon energiaa ja tulee kalliiksi.

35 Prosessilämpötilat on pidettävä tasaisena kuormitusvaihteluista huolimatta tai esim. siirryttäessä polttoaineesta toiseen. Lämpötilan säätötoimenpiteet eivät saa vaikuttaa haitallisesti kiertomassareaktorin kiertopetisysteemiin.

3 85417

Myös konvektio-osaan tulevan puhdistetun savukaasun lämpötila on kuormitus- tai polttoainevaihteluista huolimatta pidettävä sellaisena, että konvektio-osasta aina saadaan tulistimista riittävä teho. Tulistusosassa savukaasun ja 5 höyryn lämpötilaeron olisi oltava mahdollisimman suuri. Pienellä lämpötilaerolla tulistettaessa joudutaan turvautumaan erittäin suuriin lämmönsiirtopintoihin.

Kuormituksen laskiessa ei konvektio-osasta useinkaan enää 10 riitä tehoa tulistamiseen. Siksi onkin usein lisätty tulistimia varsinaisen leijukerrosreaktorin tulipesään, reaktorin yläosaan, riittävän tulistustehon saamiseksi. Kuumat tulistinpinnat ovat kuitenkin herkkiä eroosiolle leijukerroksessa vallitsevissa olosuhteissa. Tuhka ja muu 15 kiertävä materiaali kuluttaa lisäksi herkästi lämmönsiirto-putkia. Tulipesään sovitettujen tulistimien teho on lisäksi riippuvainen tulipesän lämpötilan vaihteluista, ja tasaista kuormituksesta riippumatonta höyryn tuotantoa on vaikea tällä ratkaisulla taata.

20

Leijukerrosreaktorista saatava lämpöteho säätyy osittain automaattisesti kuorman funktiona vastaamaan uutta kuorman pistettä. Lämmönsiirto savukaasuista tulipesässä oleviin lämpöpintoihin tapahtuu joko säteilylämmönsiirtona tai 25 konvektiolämmönsiirtona. Konvektiolämmönsiirto on suuressa määrin riipppuvainen reaktorissa vallitsevasta suspensioti-heydestä. Lämmönsiirto lisääntyy suspensiotiheyden kasvaessa. Lisäämällä primääri-ilman määrää voidaan kiertomassan määrää lisätä reaktorin yläosassa ja siten tehostaa lämmön-30 siirtoa yläosaan sovitettuihin lämmönsiirtopintoihin. Lisäämällä kokonaisilmamäärää lisätään kuitenkin puhdistettavien savukaasujen määrää, eli nostetaan kustannuksia. Lisäämällä primääri-ilmaa kasvatetaan myös painehäviötä pohjalevyn yli ja siten myös energian kulutusta. Tiettyyn 35 kuormaan liittyy yleensä tietty kokonais!lmamäärä, jolloin on parempi vaikuttaa suspensiotiheyteen säätämällä primääri-/sekundääri-ilmasuhdetta kuin säätämällä kokonaisilmamäärää.

4 85417

Suspensiotiheyttä ja siten lämmönsiirtoa leijukerrosreak-torin yläosassa on ruotsalaisessa patenttijulkaisussa SE 452359 ehdotettu säädettäväksi lisäämällä tai vähentämällä hienoa tai karkeata kiintoainetta reaktorissa. Karkeata 5 materiaalia voidaan poistaa suoraan leijukerroksesta ja hienoa materiaalia palautusputkesta. Vastaavasti joko karkeata tai hienoa materiaalia voidaan lisätä reaktoriin. Säätämällä hienon ja karkean materiaalin suhdetta pyritään säätämään reaktorin yläosassa vallitsevaa suspensiotiheyttä. 10 Matalalla kuormalla reaktorin yläosasta ei kuitenkaan tälläkään menetelmällä saada riittävää tulistustehoa. Menetelmän mukaan matalalla kuormalla vähennetään suspensiotiheyttä reaktorin yläosassa optimaalisen lämpötilan ylläpitämiseksi. Materiaalimäärän muuttaminen leijukerrok-15 sessa aiheuttaa myös ongelmia siten, että pienellä materiaa-limäärällä on vaikea aikaansaada tasaista leijutusta, ja suurella materiaalimäärällä painehäviö kasvaa kohtuuttomasti .

20 Aikaisemmin on esim. US 4312301 ja US 4552203 patenttijulkaisuissa ehdotettu kiertomassatyyppisestä leijukerrosreak-torista otettavan lämpötehon säätämistä siten, että koko poltossa syntyvä lämpö otetaan talteen varsinaisen reaktori-kammion ulkopuolelle sijoitetuissa, säädettävissä, rinnakk-25 käin kytketyissä, leijukerrosperiaatteella toimivissa lämmönsiirtimissä. Kiertomassavirta jaetaan tällöin partik-kelierottimen jälkeen kahteen tai useampaan säädettävään partikkelivirtaan. Yksi partikkelivirta johdetaan suoraan takaisin reaktorikammioon. Muut partikkelivirrat johdetaan 30 ulkopuolisiin leijukerroslämmönvaihtimiin, joissa lämpöä otetaan talteen höyrystimillä ja tulistimilla.

Varsinaisen leijukerrosreaktorin seinät ovat edellä mainitun tyyppisissä ratkaisuissa muurattuja rakenteita tai ne 35 on peitetty massauksella, jolloin reaktorista lähtevän kiertomassan lämpötila pysyy korkeana. Näin on pyritty varmistamaan se, että leijukerroslämmönvaihtimista saadaan ulos tarpeeksi suuri lämpöteho. Ratkaisu ei kuitenkaan ole 5 85417 osoittautunut odotusten kaltaiseksi. Leijukerroslämmönvaih-timet ovat suuria, erillisiä laitoksia ja lisäävät huomattavasti laitoksen kustannuksia eivätkä kuitenkaan pysty takaamaan tarpeellista lämpötehoa tulistimiin minimikuormil-5 la. Minimikuormalla kiertomassatyyppisessä leijukerrosreak-torissa partikkelikierto jää hyvin pieneksi. Tällöin myös leijukerrosperiaatteella toimivien erillisten lämmönvaihti-mien teho kiertomassan puutteessa huononee. Lisäksi lämmön-siirtopinnat leijukerroslämmönvaihtimissa ovat erittäin 10 alttiita kulumiselle ja ovat todellinen riskitekijä mahdollisen höyry- tai vesiputkirikon sattuessa.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada edellä esitettyjä menetelmiä parempi menetelmä lämpötilan säätämi-15 seksi leijukerrosreaktorissa.

Keksinnön tarkoituksena on erikoisesti aikaansaada menetelmä, jolla leijukerrosreaktorista tulevien savukaasujen lämpötila, kuormasta ja polttoaineesta riippumatta, pysty-20 tään säätämään tulistukseen sopivaksi, samalla ylläpitäen prosessin kemian kannalta optimaalinen lämpötila reaktorissa. Keksinnön tarkoituksena on siis säätää savukaasujen lämpötilaa sellaiseksi, että savukaasuja, kuormasta ja polttoaineesta riippumatta, pystytään partikkelierottimen 25 jälkeen käyttämään tulistukseen.

Keksinnön tarkoituksena on lisäksi aikaasaada tunnettuja menetelmiä joustavampi menetelmä savukaasujen lämpötilan portaattomaksi säätämiseksi.

30

Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada menetelmä säädettävän lämpötehon saamiseksi leijukerrosreaktoriin sovitetuista lämpöpinnoista.

35 Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada leijukerrosreak-tori, jossa varsinaisessa reaktorissa pystytään säätämään savukaasujen lämpötila, kuormasta ja polttoaineesta riippumatta, tulistukseen sopivaksi.

6 85417

Edellä esitettyjen tarkoitusperien saavuttamiseksi keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että kaasujen ja niitä seuraavien hiukkasten kulkua rajoitetaan reaktorin 5 yläosassa eri lämmönsiirtovyöhykkeissä olevien lämpöpintojen ohi, säätämällä kaasun kulkua - väliseinällä, joka on sovitettu reaktorikammion yläosan ja hiukkaserottimen väliin ja joka on varustettu ainakin kahdella kaasuvirran läpäisemällä aukolla, joista ainakin 10 yksi on säädettävissä, tai - hiukkaserottimien kaasunpoistoaukkoon tai sen jälkeen sovitetuilla, kaasuvirtaa säätävillä elimillä.

Keksinnön mukainen leijukerrosreaktori on tunnettu siitä, 15 että - leijukerrosreaktorin reaktorikammion savukaasuvetoon on sovitettu väliseinä, joka jakaa reaktorikammion yläosan kahteen lämmönsiirtovyöhykkeeseen, joista ensimmäisen vyöhykkeen muodostaa reaktorikammion tulipesän jatke ja 20 toinen vyöhyke on yhteydessä hiukkaserottimeen, ja jossa väliseinään on sovitettu ainakin kaksi aukkoa, joista ainakin yksi on säädettävä ja jotka yhdistävät lämmönsiirto-vyöhykkeet toisiinsa savukaasujen johtamiseksi ensimmäisestä vyöhykkeestä toiseen vyöhykkeeseen, tai että 25 - reaktorikammion savukaasuvetoon on sovitettu väliseinä, joka jakaa reaktorikammion yläosan kahteen tai useampaan lämmönsiirtovyöhykkeeseen, jotka johtavat eri hiukkaserotti-miin, ja hiukkaserottimien kaasunpoistoaukkoon on sovitettu säädettävät elimet kaasunpoistoaukkojen läpi virtaavien 30 kaasuvirtojen säätämiseksi.

Keksinnön edullisen sovellutusmuodon mukaan lämmönsiirto-vyöhykkeet on järjestetty siten, että reaktorikammion sivuseinän jatke muodostaa väliseinän, ja toinen lämmönsiir-35 tovyöhyke on järjestetty horisontaalitasossa reaktorikammion yläosan viereen. Reaktorikammiossa ylöspäin virtaava kaasuvirta muuttaa suuntaa väliseinän jälkeen alaspäin vir-taavaksi.

7 S 5 41 7 Väliseinään on sovitettu aukkoja kaasun ohjaamiseksi ensimmäisestä vyöhykkeestä toiseen. Kaasuvirran kulkua vyöhykkeissä ohjataan säätämällä väliseinässä olevia kaasun-5 kulkureittejä esim. suurentamalla tai pienentämällä aukkoja. Pienentämällä osa väliseinässä olevista aukoista pienennetään samalla kaasun virtausta osassa lämmönsiirtovyöhyk-keitä. Konvektiolämmönsiirron ollessa riippuvainen kaasunno-peudesta ja pölytiheydestä voidaan edellä mainitulla 10 säädöllä vähentää lämmön siirtymistä kaasusta lämpöpintoi-hin ja savukaasujen lämpötila pidetään oleellisesti vakiona.

Esim. kuormituksen laskiessa voidaan kaasuvirta ohjata kulkemaan pääasiallisesti alempien lämmönsiirtopintojen 15 yli, sulkemalla väliseinän ylimmässä osassa olevat aukot, ja näin ylläpitää savukaasun lämpötila samalla tasolla kuin korkeammalla kuormituksella. Vastaavasti voidaan kuormituksen jälleen noustessa avata aukkoja ja ohjata kaasua myös ylempien lämmönsiirtopintojen yli, jolloin lämpötila ei 20 nouse liikaa. Reaktorin ja savukaasujen lämpötilaa säädetään siis säätämällä kaasuvirran ohittaman kokonaislämmönsiirto-pinnan pinta-alaa.

Ohjaamalla suurempi tai pienempi osa kaasuvirrasta vä-25 liseinässä olevien ylempien tai alempien aukkojen läpi ja johtamalla kaasuvirta näin joko koko reaktorikammion läpi tai ainoastaan reaktorikammion alemman osan läpi säädetään tulipesän tehollista korkeutta. Pienellä kuormalla tai huonolla polttoaineella tehollista korkeutta voidaan laskea. 30 Täydellä kuormalla ja hyvällä polttoaineella tehollista korkeutta voidaan nostaa.

Keksinnön mukaisella reaktorilla savukaasujen lämpötilaa säädetään nopeasti ja portaattomasti, sulkemalla pois 35 kokonaan tai osittain osa kattilan tehollisesta lämpöpinnas-ta. Ei tarvita erillisiä lämmönvaihtimia höyryn ja lämmön talteenottamiseksi.

8 85417

Leijukerrosreaktorin tulipesän seinämät voidaan keksinnön mukaan muodostaa vesiputkiseinämistä, jolloin varsinaista tulipesää voidaan tehokkaasti käyttää hyödyksi lämpötehon tuottamisessa. Leijukerrosreaktorissa tapahtuvat prosessit 5 vaativat määrätyn viiveajan, eli vaativat määrätyn reaktori-kammiotilavuuden. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa voidaan koko tätä prosessin vaatimaa reaktorikammiotilavuutta tehokkaasti käyttää hyväksi lämpötehon tuottamiseen, eikä seinämiä tarvitse välttämättä massata lämmönsiirron rajoit-10 tamiseksi, kuten aikaisemmin tunnetuissa lei jukerrosreakto-reissa, joissa lämmönsäätö tapahtuu ulkopuolisissa lämmön-vaihtimissa ja joihin siksi on tuotava reaktorikammiosta kiertomateriaalin myötä tarpeeksi lämpöä. Keksinnön mukaisessa kompaktissa leijukerrosreaktorissa savukaasujen 15 lämpötila säädetään jo tulipesässä tulistukseen sopivaksi.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää kaaviollisesti erästä keksinnön mukaista 20 leijukerrosreaktoria pystyleikkauksena, kuviot 2, 3 ja 4 esittävät kaaviollisesti kolmea muuta keksinnön mukaista leijukerrosreaktoria pystyleikkauksena ja kuvio 5 esittää kuvion 4 mukaista reaktoria poikkileikkauk-25 sena kohdassa AA.

Kuviossa 1 on esitetty kiertomassatyyppinen leijukerrosreak-tori 10, joka käsittää tulipesän eli reaktorikammion 12, hiukkaserottimen 14, savukaasukanavan 16 reaktorikammion 30 yläosasta erottimeen ja hiukkaspalautuskanavan 18 erottimes-ta reaktorikammion alaosaan.

Reaktorikammion alapuolelle on sovitettu tuulikaappi 20 joka arinalevyn 22 välityksellä on yhteydessä reaktorikam-35 mioon. Primääri-ilma tai leijutuskaasu syötetään tuulikaapista reaktorikammioon. Tulipesän alaosan 24 seinämät 26 on muurattu. Reaktorikammion seinät 28 ovat muilta osiltaan vesiputkiseinämiä 30.

9 85417

Reaktorikammion yläosa 32 on jaettu pystysuoralla väliseinällä 34 kahteen vyöhykkeeseen 36 ja 38. Väliseinä 34 muodostaa reaktorikammion alaosasta tulevan pystysuoran 5 seinän 40 jatkeen. Väliseinässä on päällekkäisiä aukkoja 42, 44 ja 46, joihin on sovitettu läppiä 48, 50 ja 52, joilla aukkojen avointa pinta-alaa voidaan pienentää tai joilla aukot voidaan kokonaan sulkea. Aukkoja voidaan sovittaa sivusuunnassa useita vierekkäin, tai aukot voidaan 10 muodostaa kapeina vaakasuorina rakoina niin, että savukaasut saadaan virtaamaan toivotulla tavalla vyöhykkeestä toiseen.

Reaktorikammion yläosaan muodostettuihin vyöhykkeisiin voidaan järjestää vesiputkiseinämien lisäksi erillisiä 15 lämmönsiirtopintoja 54 ja 56. Lämpöpintoja voidaan sovittaa reaktorikammioon yksi tai useampia kumpaankin vyöhykkeeseen.

Erilliset pystysuorat lämmönsiirtopinnat voivat olla sovitetut reaktorikammion yläosaan väliseinän yhteyteen 20 siten, että ne muodostavat erillisiä toisistaan pääasiallisesti riippumattomia virtauskanavia, joiden kautta kaasut virtaavat tulipesästä väliseinän toiselle puolelle. Jokaisen virtauskanavan kohdalla väliseinässä on ainakin yksi aukko. Kun osa tai ainakin yksi aukoista on säädettävissä, voivat 25 myös virtauskanavat toimia lämmönsiirron säätäjinä. Sulkemalla aukot yhden virtauskanavan kohdalla estetään kaasun kulku tässä kanavassa ja lämmönsiirto kanavasta lämmönsiir-topintoihin.

Toisesta vyöhykkeestä 38 johtaa savukaasukanava 16 hiuk-30 kaserottimeen 14. Kuvion esittämässä suoritusmuodossa erotin on vaakasuora sykloni, jonka toiseen päätyyn on sovitettu kaasunpoistoaukko 58. Kaasut johdetaan kaasunpois-toaukon kautta konvektio-osaan, jota ei ole kuvissa esitetty. Savukaasun lämpötila on keksinnön mukaisessa reaktorissa 35 oleellisesti vakio konvektio-osaan tullessa, jolloin konvektio-osaan sovitetuista tulistimista aina saadaan tarpeeksi tehoa.

10 65417

Erottimessa erotetut hiukkaset virtaavat syklonista palau-tuskanavaan 18 ja siitä edelleen palautusaukon 60 kautta tulipesän alaosaan.

5 Tulipesään on lisäksi sovitettu polttoaineen ja muun petimateriaalin syöttöelimet 62 ja 64 sekä sekundääri-ilmasuuttimet 66.

Säätämällä läppiä 48 - 52 voidaan savukaasun kulkua ohjata 10 siten, että suurempi tai pienempi osa savukaasusta virtaa aukkojen 42 - 46 läpi. Ohjaamalla suurempi osa savukaasuista aukon 46 kautta vähennetään lämmön siirtymistä savukaasuista lämpöpintoihin, reaktorin yläosan vesiputkiseinämiin tai erillisiin lämpöpintoihin 54 ja 56. Ohjaamalla suurempi 15 osa savukaasuista aukon 42 läpi voidaan lämmön siirtymistä savukaasuista lämpöpintoihin vastaavasti lisätä.

Kuorman laskiessa savukaasujen lämpötila pystytään näin keksinnön mukaan pitämään vakiona savukaasukanavassa 16, 20 sulkemalla tarpeen mukaan aukko 42 ja mahdollisesti aukko 44 ja vähentämällä lämmön siirtymistä savukaasuista yläosan lämpöpintoihin. Kuorman noustessa voidaan lämmönsiirtoa savukaasuista lämpöpintoihin vastaavasti lisätä, ohjaamalla savukaasu kosketukseen mahdollisimman suuren tehollisen 25 lämpöpinta-alan kanssa. Lämmönsiirtoa voidaan yksinkertaisesti säätää portaattomasti pienentämällä ja suurentamalla aukkojen avointa pinta-alaa.

Kaasunvirtausta voidaan myös säätää vaakasuorassa tasossa 30 siten, että vaakasuorassa tasossa vierekkäin olevien aukkojen avointa pinta-alaa pienennetään tai suurennetaan eri suhteessa. Tällöin voidaan aukollisen väliseinän yhteyteen sovittaa sitä vastaan kohtisuoraan pystysuoria väliseiniä, jotka ohjaavat kaasun kulkua pystysuorissa 35 kanavissa.

Väliseinässä olevien aukkojen avointa pinta-alaa voidaan pienentää tai suurentaa esim. läpällä, kuten kuvioissa on 11 8541 7 esitetty. Läppäratkaisu on yksinkertainen, eikä läpän tarvitse olla tiivis. Keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus rajata läppäratkaisuun. Muut kuumia kaasuja kestävät ratkaisut voivat myös tulla kysymykseen.

5 Läpät voivat olla yksittäisesti säädettävissä tai ryhmittäin. Esim. kaikki samalla vaakatasolla olevat läpät voidaan sovittaa yhdelle akselille, jolloin ne ovat samanaikaisesti säädettävissä. Vastaavasti niin tahdottaessa samalla 10 pystysuoralla akselilla olevia läppiä voidaan säätää yhdessä.

Kuvion 2 esittämä leijukerrosreaktori eroaa edellisestä lähinnä hiukkaserottimen 14 osalta. Hiukkaserotin on n.k. 15 läpivirtaussykloni, jossa kaasu poistuu keskusputken 68 kautta konvektio-osaan, jota ei ole näytetty. Erotetut hiukkaset valuvat erottimen pohjalta palautusputkeen 18 ja palautusaukon 60 kautta tulipesään. Erotuksen edistämiseksi läpivirtaussykloniin on sovitettu virtauksen johto-osa 20 eli drallin muodostaja 69, joka aikaansaa voimakkaan pyörivän virtauksen sykloniin.

Kuviossa 3 väliseinä 34, jossa on aukkoja ja joka jakaa reaktorikammion yläosan 32 kahteen vyöhykkeeseen 36 ja 38, 25 on sovitettu viistosti reaktorikammioon siten, että se jakaa kammion kahteen päällekkäiseen vyöhykkeeseen. Väliseinän alapuolelle on sovitettu vesiputkiseinämistä muodostetut pystysuorat väliseinät 70 ja 72, jotka jakavat vyöhykkeen 36 eri alavyöhykkeisiin 74, 76 ja 78. Sulkemalla ja avaamal-30 la aukkoja väliseinässä 34 voidaan savukaasujen kulkua ohjata alavyöhykkeissä ja siten lämmönsiirtoa savukaasuista lämpöpintoihin. Matalalla kuormalla ajettaessa tai heikkolaatuista polttoainetta poltettaessa savukaasut johdetaan pääosiltaan aukon 46 läpi. Suurella kuormalla ja korkealaa-35 tuista polttoainetta poltettaessa savukaasut ohjataan kulkemaan suurelta osin myös aukon 42 läpi.

Kuvion 3 mukaisessa reaktorissa savukaasut johdetaan i2 8 5 41 7 pystysuoraan syklonierottimeen, joka käsittää erotinkammion 80 ja kaasunpoistoputken 82. Erotetut hiukkaset palautetaan tulipesään palautusputken 18 kautta. Erilaiset syklonierot-timet kuten myös esim. keraamiset suodattimet sopivat 5 käytettäväksi keksinnön mukaisessa leijukerrosreaktorissa.

Kuvioissa 3 esitetyssä sovellutuksessa savukaasuveto on tulipesän puolella väliseinää jaettu alavyöhykkeisiin. Tarvittaessa voidaan voidaan savukaasuveto myös erottimen 10 puolella väliseinää jakaa alavyöhykkeisiin. Kuvion 1 mukaiseen reaktoriin voidaan sovittaa kohtisuorasti väliseinään vaakasuoria jäähdytettyjä väliseiniä, jotka ohjaavat hiukkaspitoisen kaasun kulkua.

15 Kuvioissa 4 ja 5 on esitetty reaktori, jonka yläosa on yhdistetty kahteen vierekkäiseen sykloniin 90 ja 92. Reaktorikammion ja syklonien välissä on väliseinä 34, jossa on aukkoja 42 ja 44. Aukoissa on säätöläpät 48 ja 50. Reaktorikammion yläosaan on lisäksi sovitettu väliseinä 20 94, joka jakaa yläosaan kahteen kanavaan 96 ja 98, joissa on lämpöpintoja, joko kanavien seinillä tai erillisiä lämpöpintoja. Kanavista toinen 96 ohjaa savukaasut ensimmäiseen sykloniin 90 ja toinen 98 ohjaa kaasut toiseen sykloniin 92. Säätämällä läppiä voidaan vaikuttaa kaasunkulkuun 25 yläosassa ja siten lämmönsiirtoon.

Kuvion 4 ja 5 esittämässä sovellutuksessa kaasun kulkua voidaan myös säätää kaasunpoistoputkiin 82 sovitetuilla läpillä 100, jolloin reaktorikammion yläosan ja syklonien 30 väliin ei tarvitse sovittaa läpällisiä aukkoja. Säätöläpät on tässä tapauksessa sovitettu puhtaaseen kaasuvirtaan, mikä vähentää läppien kulumista. Säätöläpät voidaan sovittaa myös kaasukanavan kylmempiin osiin, mikäli kaasukanavat jaetaan rinnakkaisiin osiin.

Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa esitettyihin suoritusmuotoihin vaan sitä voidaan muunnella ja soveltaa patenttivaatimusten määrittelemän suojapiirin puitteissa.

35

Claims (24)

1. Menetelmä lämpötilan säätämiseksi leijukerrosreaktorissa, johon on muodostettu kiertävä leijukerros siten, että osa 5 leijukerroksen muodostavista hiukkasista johdetaan kaasujen kuljettamina ulos reaktorikammion yläosasta, erotetaan kaasuista ainakin yhdessä hiukkaserottimessa ja palautetaan reaktorikammion alaosaan, ja jossa kaasut ja niiden kuljettamat hiukkaset ainakin reaktorikammion yläosassa johdetaan 10 lämmönsiirtopintojen ohi kosketuksessa niihin, tunnettu siitä, että kaasujen ja niitä seuraavien hiukkasten kulkua rajoitetaan reaktorin yläosassa eri lämmönsiirtovyöhykkeissä olevien lämpöpintojen ohi, säätämällä kaasun kulkua 15 - väliseinällä, joka on sovitettu reaktorikammion yläosan ja hiukkaserottimen väliin ja joka on varustettu säädettävillä, kaasuvirran läpäisemillä aukoilla, tai - hiukkaserottimien kaasunpoistoaukkoon tai sen jälkeen sovitetuilla, kaasuvirtaa säätävillä elimillä. 20

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasuvirran suuntaa muutetaan väliseinän jälkeen ylöspäin virtaavasta alaspäin virtaavaksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siltä, että kaasuvirran kulkua väliseinän läpi säädetään säätämällä aukkojen avointa pinta-alaa.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 30 että reaktorin tulipesän tehollista korkeutta säädetään ohjaamalla kaasuvirta kulkemaan väliseinässä olevien alempien tai ylempien aukkojen läpi.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 35 että reaktorista hiukkaserottimeen johdettavan kaasun lämpötilaa säädetään säätämällä kaasuvirran ohittaman kokonaislämmönsiirtopinnan pinta-alaa. 14 8 5 41 7

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että leijukerroksen lämpötilaa säädetään säätämällä kaasu-virran ohittaman kokonaislämmönsiirtopinnan pinta-alaa. 5

7. Kiertomassatyyppinen leijukerrosreaktori (10), joka käsittää - pystysuoran reaktorikammion (12), jonka yläosaan (36) muodostettuun savukaasuvetoon on sovitettu lämmönsiirtopin- 10 toja (30, 54, 56), - ainakin yhden hiukkaserottimen (14), joka on yhdistetty savukaasuvetoon, hiukkasten erottamiseksi kaasuvirrasta, - palautusputken (18), joka on sovitettu hiukkaserottimeen, hiukkasten palauttamiseksi hiukkaserottimesta reaktorikammi- 15 on alaosaan, ja - konvektio-osan, joka on yhdistetty hiukkaserottimen kaasunpoistoaukkoon (58, 68, 82), lämmön taiteenottamiseksi hiukkaserottimessa puhdistetuista kaasuista, tunnettu siitä, että 20. reaktorikammion savukaasuvetoon on sovitettu väliseinä (34), joka jakaa reaktorikammion yläosan kahteen lämmönsiir-tovyöhykkeeseen (36, 38), joista ensimmäisen vyöhykkeen (36) muodostaa reaktorikammion tulipesän jatke ja toinen vyöhyke (38) on yhteydessä hiukkaserottimeen, ja jossa väliseinään 25 on sovitettu ainakin kaksi aukkoa (42, 44, 46), joista ainakin yksi on säädettävä ja jotka yhdistävät lämmönsiirto-vyöhykkeet toisiinsa savukaasujen johtamiseksi ensimmäisestä vyöhykkeestä toiseen vyöhykkeeseen tai että - reaktorikammion savukaasuvetoon on sovitettu väliseinä 30 (94), joka jakaa reaktorikammion yläosan kahteen tai useampaan lämmönsiirtovyöhykkeeseen (94, 96), jotka johtavat eri hiukkaserottimiin (90, 92), ja hiukkaserottimien kaasunpoistoaukkoon (82) on sovitettu säädettävät elimet (100) kaasunpoistoaukkojen läpi virtaavien kaasuvirtojen 35 säätämiseksi.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että väliseinä (34) on sovitettu pystysuoraan siten, että 15 8541 7 se jakaa reaktorin yläosan savukaasuvedon ensimmäiseen ylöspäin virtaavaan ja toiseen alaspäin virtaavaan vyöhykkeeseen.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että väliseinään (34) on sovitettu aukkoja (42, 44, 46) ainakin kahdelle eri korkeustasolle.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen reaktori, tunnettu 10 siitä, että väliseinään (34) on sovitettu ainakin kaksi aukkoa samalle korkeustasolle.

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että toinen lämmönsiirtovyöhyke (36) on väliseinään (34) 15 pääasiallisesti kohtisuoraan sovitetulla, ainakin yhdellä pystysuoralla väliseinällä (70,72) jaettu pystysuoriin vierekkäisiin kanaviin (74,76,78).

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen reaktori, tunnettu 20 siitä, että väliseinään (34) on sovitettu eri kanaviin (74,76,78) avautuvia vierekkäisiä, säädettäviä aukkoja (42,44,46).

13. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siltä, 25 että väliseinä (34) on ainakin osittain jäähdytetty.

14. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että lämmönsiirtovyöhykkeiden seinät on muodostettu vesiput-kiseinämistä (30). 30

15. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että lämmönsiirtovyöhykkeisiin on sovitettu lämmönsiirtoele-menttejä (54, 56).

16. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että aukot (42,44,46) väliseinässä on säädettävissä portaattomasti . 16 b 5 41 7

17. Patenttivaatimuksen 8 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että aukot (42, 44, 46) on varustettu säädettävillä läpillä (48, 50, 52).

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että samalla tasolla olevat läpät ovat säädettävissä yhtä aikaa.

19. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siitä, 10 että hiukkaserotin on horisontaalisykloni (14).

20. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että hiukkaserotin on keraaminen suodatin.

21. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että hiukkaserotin on pystysykloni (80).

22. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että väliseinä on vaakasuora ja jakaa reaktorikammion 20 yläosan kahteen päällekkäin olevaan vyöhykkeeseen.

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että ylempi vyöhyke on väliseinään pääasiallisesti kohtisuoraan sovitetuilla yhdellä tai useammalla pystysuo- 25 ralla väliseinällä jaettu vierekkäisiin kanaviin ja että väliseinässä on jokaisen kanavan kohdalla ainakin yksi kaasunvirtausaukko.

24. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu 30 siitä, että väliseinä on vino ja jakaa reaktorikammion yläosan kahteen osittain päällekkäin olevaan vyöhykkeeseen. i7 8 5 417