FI85417C - A REQUIREMENTS FOR THE ADJUSTMENT OF TEMPERATURES IN A REACTOR WITH FLUIDISERAD BAEDD. - Google Patents

A REQUIREMENTS FOR THE ADJUSTMENT OF TEMPERATURES IN A REACTOR WITH FLUIDISERAD BAEDD. Download PDF

Info

Publication number
FI85417C
FI85417C FI896295A FI896295A FI85417C FI 85417 C FI85417 C FI 85417C FI 896295 A FI896295 A FI 896295A FI 896295 A FI896295 A FI 896295A FI 85417 C FI85417 C FI 85417C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
reactor
partition wall
heat transfer
reactor according
gas
Prior art date
Application number
FI896295A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI85417B (en
FI896295A0 (en
FI896295A (en
Inventor
Reijo Kuivalainen
Timo Hyppaenen
Original Assignee
Ahlstroem Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ahlstroem Oy filed Critical Ahlstroem Oy
Priority to FI896295A priority Critical patent/FI85417C/en
Publication of FI896295A0 publication Critical patent/FI896295A0/en
Priority to PCT/FI1991/000200 priority patent/WO1993000553A1/en
Publication of FI896295A publication Critical patent/FI896295A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI85417B publication Critical patent/FI85417B/en
Publication of FI85417C publication Critical patent/FI85417C/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F23C10/08Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
    • F23C10/10Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F22B31/0084Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed with recirculation of separated solids or with cooling of the bed particles outside the combustion bed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2206/00Fluidised bed combustion
    • F23C2206/10Circulating fluidised bed
    • F23C2206/101Entrained or fast fluidised bed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2900/00Special arrangements for conducting or purifying combustion fumes; Treatment of fumes or ashes
    • F23J2900/15026Cyclone separators with horizontal axis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

8541 78541 7

MENETELMÄ JA LAITE LÄMPÖTILAN SÄÄTÄMISEKSI LEIJUKERROSREAK-TORISSAMETHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE IN A FLUID LAYER REACTOR

FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR REGLERING AV TEMPERATUREN I EN REAKTOR MED FLUIDISERAD BÄDDRELEASE FOR THE ADJUSTMENT OF THE TEMPERATURE I AND REACTOR WITH 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.The present invention relates to a method for controlling the temperature in a fluidized bed reactor in which a circulating fluidized bed is formed by discharging some of the fluidized bed particles from the top of the reactor chamber, separating the gases in the particle separator and returning past the heat transfer surfaces in contact with them.

1010

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.The invention also relates to a circulating mass type fluidized bed reactor comprising a vertical reactor chamber with heat transfer surfaces arranged at the top. In a rotary-mass type reactor, a particle separator is connected to the upper end of the reactor chamber in addition to the flue gas traction, in order to separate the particles from the flue gas stream. Connected to the particle separator is a return pipe for returning the separated particles to the lower part of the reactor chamber and a degassing opening leading to the convection-20 part of the gases purified in the particle separator.

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.The fluidized bed particles are generally formed on the one hand from an inert bed material such as sand and ash, on the other hand from process feeds such as fuel and absorbents used e.g. for sulfur binding. The continuous circulation of particles in a circulating mass-type reactor considerably increases the residence time of the substances fed to the process in the process and thus improves, for example, combustion efficiency and sulfur binding. In addition, the high circulating mass has a smoothing effect on the temperature, as a result of which the temperature in the circulating fluidized bed is relatively uniform 2 8 5 41 7 throughout the reactor chamber and also over the entire particle cycle.

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.Indeed, most processes require that the temperature and gas flow be kept relatively constant in order to obtain optimal results from the fluidized bed reactor. In combustion processes, a temperature of about 850 ° C has proven to be advantageous for the whole. The temperature of 850 ° C is optimal for sulfur binding and high enough for combustion. At this relatively low temperature, the formation of nitrogen oxides 10 is negligible.

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. 25In a circulating fluidized bed type fluidized bed reactor, the particles fill essentially the entire reactor chamber, with the gas stream carrying the particles with it to the top of the chamber and from there on to the particle separator. The particles separated in the particle separator are returned to the lower part of the reactor chamber, from where they re-enter with the gas stream to the upper part of the chamber and from there on to the separator, thus continuing the circulation several times. With a given load, the heat transfer at the top of the reactor chamber can be controlled by the primary / secondary air ratio -20 la and the total mass of solids. The aim is to adjust the process so that the primary gas flow does not have to be varied within very large limits, despite load variations. The use of extra air is avoided. 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.The structure of the base plate is dimensioned so that the normal values of the primary currents give a suitable pressure drop across the base plate. The pressure drop must be sufficient to ensure even fluidization throughout the reactor chamber. Too low a pressure drop can cause uneven fluidization and even clogging of the air or gas nozzles. If the pressure drop is large, fluidizing the fluidized bed requires a lot of energy and becomes expensive.

35 Prosessilämpötilat on pidettävä tasaisena kuormitusvaihteluista huolimatta tai esim. siirryttäessä polttoaineesta toiseen. Lämpötilan säätötoimenpiteet eivät saa vaikuttaa haitallisesti kiertomassareaktorin kiertopetisysteemiin.35 Process temperatures must be kept constant despite load variations or, for example, when switching from one fuel to another. The temperature control measures must not adversely affect the circulating bed system of the circulating mass reactor.

3 854173,85417

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.The temperature of the purified flue gas entering the convection section must also be maintained in such a way that, despite the load or fuel fluctuations, the convection section always provides sufficient power from the superheaters. In the superheater section, the temperature difference between the flue gas and the 5 vapors should be as large as possible. When firing with a small temperature difference, very large heat transfer surfaces have to be used.

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.As the load decreases, the convection section often no longer has enough power to superheat. Therefore, superheaters have often been added to the furnace of the actual fluidized bed reactor, at the top of the reactor, to obtain sufficient superheating power. However, hot superheater surfaces are susceptible to erosion under fluidized bed conditions. In addition, ash and other circulating material are sensitive to heat transfer tubes. In addition, the power of superheaters fitted to the furnace depends on variations in the temperature of the furnace, and it is difficult to guarantee a steady load-independent steam production with this solution.

2020

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.The thermal power from the fluidized bed reactor is partially adjusted automatically as a function of the load to correspond to the new load point. The heat transfer from the flue gases to the heating surfaces in the firebox takes place either as radiant heat transfer or as convection heat transfer. Convection heat transfer is highly dependent on the suspension density in the reactor. Heat transfer increases with increasing suspension density. By increasing the amount of primary air, the amount of circulating mass at the top of the reactor can be increased and thus the heat transfer to the heat transfer surfaces arranged in the top can be enhanced. However, increasing the total amount of air increases the amount of flue gases to be cleaned, i.e. increases costs. Increasing the primary air also increases the pressure drop across the base plate and thus also the energy consumption. A particular load 35 is generally associated with a certain total amount of air, so that it is better to influence the suspension density by adjusting the primary / secondary air ratio than by adjusting the total amount of air.

4 854174,85417

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 .The suspension density and thus the heat transfer at the top of the fluidized bed reactor has been proposed in Swedish patent publication SE 452359 to be adjusted by adding or reducing fine or coarse solids in the reactor. Coarse material 5 can be removed directly from the fluidized bed and fine material from the return pipe. Correspondingly, either coarse or fine material can be added to the reactor. By adjusting the ratio of fine to coarse material, the aim is to adjust the suspension density at the top of the reactor. 10 However, even at low loads from the top of the reactor, this method does not provide sufficient superheating power. According to the method, the suspension density at the top of the reactor is reduced at low load to maintain the optimum temperature. Changing the amount of material in the fluidized bed also causes problems such that with a small amount of material it is difficult to achieve uniform fluidization, and with a large amount of material, the pressure drop increases unreasonably.

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.Previously, for example, U.S. Pat. No. 4,312,301 and U.S. Pat. The circulating mass flow is then divided after the particle separator into two or more adjustable particle streams. One particle stream is returned directly to the reactor chamber. The other particle streams are passed to 30 external fluidized bed heat exchangers where heat is recovered by evaporators and superheaters.

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.In the solutions of the type mentioned above, the walls of the actual fluidized bed reactor are masonry structures or they are covered with a mass, whereby the temperature of the circulating mass leaving the reactor remains high. The aim has been to ensure that a sufficiently high heat output is obtained from the fluidized bed heat exchangers. However, the solution has not proved to be in line with expectations. Fluidized bed heat exchangers are large, separate plants and significantly increase plant costs and yet cannot guarantee the necessary thermal power for superheaters at a minimum load. With a minimum load in a circulating mass type fluidized bed reactor, the particle circulation remains very small. In this case, the efficiency of the separate heat exchangers operating on the fluidized bed principle also deteriorates in the absence of circulating mass. In addition, heat transfer surfaces in fluidized bed heat exchangers are highly susceptible to wear and are a real risk factor in the event of a possible steam or water pipe failure.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada edellä esitettyjä menetelmiä parempi menetelmä lämpötilan säätämi-15 seksi leijukerrosreaktorissa.It is an object of the present invention to provide a method for controlling the temperature in a fluidized bed reactor which is better than the above.

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.It is a particular object of the invention to provide a method by which the temperature of the flue gases from the fluidized bed reactor, regardless of the load and fuel, can be adjusted to suit the superheat, while maintaining the chemically optimal temperature in the reactor. It is therefore an object of the invention to control the temperature of the flue gases in such a way that the flue gases, regardless of the load and the fuel, can be used for superheating after the particle separator 25.

Keksinnön tarkoituksena on lisäksi aikaasaada tunnettuja menetelmiä joustavampi menetelmä savukaasujen lämpötilan portaattomaksi säätämiseksi.It is a further object of the invention to provide a more flexible method for stepless temperature control of flue gases than known methods.

3030

Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada menetelmä säädettävän lämpötehon saamiseksi leijukerrosreaktoriin sovitetuista lämpöpinnoista.It is also an object of the invention to provide a method for obtaining an adjustable thermal power from thermal surfaces arranged in a fluidized bed reactor.

35 Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada leijukerrosreak-tori, jossa varsinaisessa reaktorissa pystytään säätämään savukaasujen lämpötila, kuormasta ja polttoaineesta riippumatta, tulistukseen sopivaksi.It is also an object of the invention to provide a fluidized bed reactor in which the temperature of the flue gases in the actual reactor, regardless of the load and fuel, can be adjusted to suit the superheating.

6 854176 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.In order to achieve the above objects, the method according to the invention is characterized in that the passage of gases and subsequent particles is limited past the heating surfaces in different heat transfer zones at the top of the reactor 5 by adjusting the flow of gas - with a partition between the top of the reactor chamber with an orifice, at least 10 of which are adjustable, or - gas flow adjusting means fitted to or after the gas outlet of the particulate separators.

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.The fluidized bed reactor according to the invention is characterized in that - a partition wall is arranged in the flue gas draft of the fluidized bed reactor chamber, dividing the upper one which is adjustable and which connects the heat transfer zones to conduct flue gases from the first zone to the second zone, or that 25 to control the gas flows flowing through the gas outlets 30.

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.According to a preferred embodiment of the invention, the heat transfer zones are arranged so that the extension of the side wall of the reactor chamber forms a partition, and the second heat transfer zone is arranged in a horizontal plane next to the top of the reactor chamber. The upstream gas flow in the reactor chamber changes direction downstream after the septum.

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.7 S 5 41 7 Openings are arranged in the partition wall for directing gas from the first zone to the second. The flow of gas in the zones is controlled by adjusting the gas-5 paths in the partition, e.g. by enlarging or reducing the openings. By reducing some of the openings in the partition, the gas flow in some of the heat transfer zones is reduced at the same time. When the convection heat transfer is dependent on the gas velocity and dust density, the above-mentioned 10 control can reduce the heat transfer from the gas to the heating surfaces and the temperature of the flue gases is kept substantially constant.

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.For example, as the load decreases, the gas flow can be directed to pass mainly over the lower heat transfer surfaces 15, closing the openings in the upper part of the partition, and thus maintaining the flue gas temperature at the same level as at a higher load. Correspondingly, when the load rises again, the openings can be opened and the gas can also be directed over the upper heat transfer surfaces, whereby the temperature does not rise too much. The temperature of the reactor and the flue gases is thus controlled by adjusting the area of the total heat transfer surface bypassed by the gas flow.

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.By directing a larger or smaller portion of the gas flow through the upper or lower openings in the septum and thereby passing the gas flow either through the entire reactor chamber or only through the lower part of the reactor chamber, the effective height of the furnace is adjusted. With low load or poor fuel, the effective altitude can be calculated. 30 With full load and good fuel, the effective height can be increased.

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.With the reactor according to the invention, the temperature of the flue gases is controlled quickly and steplessly, completely or partially excluding part of the effective heating surface of the boiler. No separate heat exchangers are required to recover steam and heat.

8 854178 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.According to the invention, the walls of the fluidized bed reactor furnace can be formed from water pipe walls, whereby the actual furnace can be efficiently utilized in producing thermal power. The processes 5 in the fluidized bed reactor require a certain delay time, i.e. a certain reactor-chamber volume. In the solution according to the invention, the entire reactor chamber volume required by this process can be efficiently utilized to produce heat, and the walls do not necessarily have to be massed to limit heat transfer, as in previously known heat. In the compact fluidized bed reactor according to the invention, the temperature of the flue gases 15 is already adjusted in the furnace to suit superheating.

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.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 schematically shows a fluidized bed reactor according to the invention in vertical section, Figures 2, 3 and 4 schematically show three other fluidized bed reactors according to the invention in vertical section and Figure 5 shows the reactor according to Figure 4 in cross-section.

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.Figure 1 shows a circulating mass type fluidized bed reactor 10 comprising a furnace or reactor chamber 12, a particle separator 14, a flue gas duct 16 from the top of the reactor chamber 30 to a separator and a particle return duct 18 from the separator to the bottom of the reactor chamber.

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.A wind cabinet 20 is arranged below the reactor chamber, which is connected to the reactor chamber 35 via a grate plate 22. Primary air or fluidizing gas is fed from the wind cabinet to the reactor chamber. The walls 26 of the lower part 24 of the furnace are masonry. The walls 28 of the reactor chamber are otherwise water tube walls 30.

9 854179 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.The upper part 32 of the reactor chamber is divided by a vertical partition 34 into two zones 36 and 38. The partition 34 forms an extension of the vertical wall 40 from the lower part of the reactor chamber. The partition wall has overlapping openings 42, 44 and 46, to which flaps 48, 50 and 52 are fitted, with which the open area of the openings can be reduced or with which the openings can be completely closed. The openings can be arranged laterally several times side by side, or the openings can be formed as narrow horizontal slots so that the flue gases can flow from one zone to another in the desired manner.

Reaktorikammion yläosaan muodostettuihin vyöhykkeisiin voidaan järjestää vesiputkiseinämien lisäksi erillisiä 15 lämmönsiirtopintoja 54 ja 56. Lämpöpintoja voidaan sovittaa reaktorikammioon yksi tai useampia kumpaankin vyöhykkeeseen.In addition to the water pipe walls, separate heat transfer surfaces 54 and 56 can be provided in the zones formed in the upper part of the reactor chamber. One or more heat surfaces can be arranged in the reactor chamber in each zone.

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.Separate vertical heat transfer surfaces may be arranged in the upper part of the reactor chamber in connection with the partition wall 20 so as to form separate substantially independent flow channels through which gases flow from the furnace to the other side of the partition wall. There is at least one opening in the partition wall for each flow channel. When part or at least one of the openings is adjustable, the flow channels can also act as heat transfer regulators. Closing the openings at one flow channel prevents the flow of gas in this channel and the transfer of heat from the channel to the heat transfer surfaces.

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.From the second zone 38, the flue gas duct 16 leads to a particle separator 14. In the embodiment shown in the figure, the separator is a horizontal cyclone with a degassing opening 58 arranged at one end. The gases are led through a degassing opening to a convection section not shown. The temperature of the flue gas in the reactor 35 according to the invention is substantially constant when entering the convection section, whereby sufficient power is always obtained from the superheaters arranged in the convection section.

10 6541710 65417

Erottimessa erotetut hiukkaset virtaavat syklonista palau-tuskanavaan 18 ja siitä edelleen palautusaukon 60 kautta tulipesän alaosaan.The particles separated in the separator flow from the cyclone to the return passage 18 and from there through the return opening 60 to the lower part of the furnace.

5 Tulipesään on lisäksi sovitettu polttoaineen ja muun petimateriaalin syöttöelimet 62 ja 64 sekä sekundääri-ilmasuuttimet 66.5 The firebox is further provided with fuel and other bed material supply means 62 and 64 and secondary air nozzles 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.By adjusting the flaps 48-52, the flow of flue gas 10 can be controlled so that a greater or lesser portion of the flue gas flows through the openings 42-46. By directing a larger portion of the flue gases through the opening 46, the heat transfer from the flue gases to the heating surfaces, to the water pipe walls of the reactor top or to separate heating surfaces 54 and 56 is reduced.

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.As the load decreases, the temperature of the flue gases can thus be kept constant in the flue gas duct 16, 20 by closing the opening 42 and possibly the opening 44 as required and reducing the heat transfer from the flue gases to the upper heating surfaces. As the load increases, the heat transfer from the flue gases to the heating surfaces can be increased accordingly, by directing the flue gas into contact with the largest possible effective heating surface area. The heat transfer can be adjusted steplessly by reducing and enlarging the open area of the openings.

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.The gas flow can also be adjusted in the horizontal plane 30 so that the open area of the openings adjacent in the horizontal plane is reduced or increased in different proportions. In this case, vertical partitions can be arranged in connection with the apertured partition wall, which control the flow of gas in the vertical channels 35 perpendicular to it.

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.The open area of the openings in the partition wall can be reduced or increased, e.g. with a flap, as shown in Figs. 11 8541 7. The flap solution is simple and the flap does not have to be tight. However, the invention is not intended to be limited to a laptop solution. Other hot gas resistant solutions may also come into play.

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.5 The flaps can be individually adjustable or in groups. For example, all flaps in the same horizontal plane can be fitted to one shaft, so that they can be adjusted simultaneously. Correspondingly, if desired, the flaps on the same 10 vertical axes can be adjusted together.

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.The fluidized bed reactor shown in Figure 2 differs from the previous one mainly in terms of the particle separator 14. The particle separator is a so-called 15 a flow-through cyclone in which gas exits through a central tube 68 to a convection section, not shown. The separated particles flow from the bottom of the separator into the return pipe 18 and through the return opening 60 into the furnace. To facilitate the separation, a flow conduit 20, i.e. a drall former 69, is fitted to the flow-through cyclone, which provides a strong rotating flow to the cyclone.

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.In Fig. 3, a partition 34 with openings dividing the upper part 32 of the reactor chamber into two zones 36 and 38, 25 is arranged obliquely to the reactor chamber so as to divide the chamber into two overlapping zones. Below the partition wall are arranged vertical partition walls 70 and 72 formed of water pipe walls, which divide the zone 36 into different sub-zones 74, 76 and 78. By closing and opening the openings in the partition wall 34, the flow of flue gases to the lower zones can be controlled. When driving at low load or burning low quality fuel, the flue gases are mainly passed through the opening 46. At high loads and when burning high-quality 35 fuel, the flue gases are largely directed to pass through the opening 42 as well.

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.In the reactor according to Figure 3, the flue gases are led to a vertical cyclone separator comprising a separator chamber 80 and a degassing pipe 82. The separated particles are returned to the furnace via a return pipe 18. Various cyclone separators as well as e.g. ceramic filters are suitable for use in the fluidized bed reactor according to the invention.

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.In the embodiment shown in Figures 3, the flue gas draft is divided into lower zones on the furnace side of the partition wall. If necessary, the flue gas draft can also be divided into sub-zones on the partition wall on the side of the separator 10. In the reactor according to Figure 1, horizontal cooled partitions can be arranged perpendicular to the partition wall, which control the flow of the particulate gas.

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.Figures 4 and 5 show a reactor with the upper part connected to two adjacent cyclones 90 and 92. There is a partition 34 between the reactor chamber and the cyclones with openings 42 and 44. The openings have control flaps 48 and 50. The upper part of the reactor chamber is further provided with a partition 20 94 , which divides at the top into two channels 96 and 98 with heating surfaces, either on the walls of the channels or on separate heating surfaces. Of the channels, one 96 directs the flue gases to the first cyclone 90 and the other 98 directs the gases to the second cyclone 92. By adjusting the flap, the gas flow 25 at the top and thus the heat transfer can be affected.

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.In the embodiment shown in Figures 4 and 5, the gas flow can also be controlled by flaps 100 fitted to the degassing tubes 82, so that there is no need to fit flap openings between the top of the reactor chamber and the cyclones 30. In this case, the control flaps are adapted to a clean gas flow, which reduces the wear of the flaps. The control flaps can also be fitted to the colder parts of the gas duct if the gas ducts are divided into parallel parts.

Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa esitettyihin suoritusmuotoihin vaan sitä voidaan muunnella ja soveltaa patenttivaatimusten määrittelemän suojapiirin puitteissa.The invention is not intended to be limited to the embodiments shown but can be modified and applied within the scope defined by the claims.

3535

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. 20A method for controlling the temperature in a fluidized bed reactor in which a circulating fluidized bed is formed such that some of the 5 fluidized bed particles are discharged from the top of the reactor chamber, separated in at least one particle separator and returned to in contact with them, characterized in that the passage of gases and subsequent particles is limited past the heating surfaces in the different heat transfer zones at the top of the reactor by regulating the passage of gas through a partition wall fitted between the top of the reactor chamber and a particle separator. with gas flow control means fitted to or after the gas outlet of the particulate separators. 20 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasuvirran suuntaa muutetaan väliseinän jälkeen ylöspäin virtaavasta alaspäin virtaavaksi.A method according to claim 1, characterized in that the direction of the gas flow is changed after the partition wall from upstream to downstream. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siltä, että kaasuvirran kulkua väliseinän läpi säädetään säätämällä aukkojen avointa pinta-alaa.A method according to claim 1, characterized in that the flow of the gas flow through the partition wall is controlled by adjusting the open area of the openings. 4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 30 että reaktorin tulipesän tehollista korkeutta säädetään ohjaamalla kaasuvirta kulkemaan väliseinässä olevien alempien tai ylempien aukkojen läpi.A method according to claim 2, characterized in that the effective height of the reactor furnace is adjusted by directing the gas flow to pass through the lower or upper openings in the partition wall. 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 7A method according to claim 1, characterized in that the temperature of the gas fed from the reactor to the particle separator is controlled by adjusting the area of the total heat transfer surface bypassed by the gas flow. 14 8 5 41 7 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että leijukerroksen lämpötilaa säädetään säätämällä kaasu-virran ohittaman kokonaislämmönsiirtopinnan pinta-alaa. 5A method according to claim 1, characterized in that the temperature of the fluidized bed is controlled by adjusting the area of the total heat transfer surface bypassed by the gas flow. 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.A circulating mass type fluidized bed reactor (10) comprising - a vertical reactor chamber (12) having heat transfer surfaces (30, 54, 56) arranged in the flue gas flow formed in the upper part (36), - at least one particle separator (14) connected to the flue gas flow , for separating particles from the gas stream, - a return pipe (18) fitted to the particle separator for returning particles from the particle separator to the lower part of the reactor chamber, and characterized in that a partition wall (34) is arranged in the flue gas outlet of the 20th reactor chamber, which divides the upper part of the reactor chamber into two heat transfer zones (36, 38), the first zone (36) being an extension of the reactor chamber and the second zone (38) communicating with a particle separator, wherein at least two a are arranged in the partition 25 (42, 44, 46), at least one of which is adjustable and connecting the heat transfer zones to conduct flue gases from the first zone to the second zone, or that - a partition wall 30 (94) is arranged in the flue gas outlet of the reactor chamber. , 96) leading to different particle separators (90, 92), and adjustable means (100) are arranged in the gas outlet (82) of the particle separators for adjusting the gas flows 35 flowing through the gas outlets. 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.Reactor according to Claim 7, characterized in that the partition wall (34) is arranged vertically in such a way that it divides the flue gas draft of the upper part of the reactor into a first upstream and a second downstream zone. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että väliseinään (34) on sovitettu aukkoja (42, 44, 46) ainakin kahdelle eri korkeustasolle.Reactor according to Claim 8, characterized in that openings (42, 44, 46) are arranged in the partition wall (34) at at least two different height levels. 10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen reaktori, tunnettu 10 siitä, että väliseinään (34) on sovitettu ainakin kaksi aukkoa samalle korkeustasolle.Reactor according to Claim 8, characterized in that at least two openings are arranged in the partition wall (34) at the same height level. 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).Reactor according to Claim 8, characterized in that the second heat transfer zone (36) is divided into vertically adjacent channels (74,76,78) by at least one vertical partition (70, 72) arranged substantially perpendicular to the partition wall (34). 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).Reactor according to Claim 11, characterized in that adjacent, adjustable openings (42, 44, 46) which open into different channels (74, 76, 78) are arranged in the partition wall (34). 13. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siltä, 25 että väliseinä (34) on ainakin osittain jäähdytetty.Reactor according to Claim 7, characterized in that the partition wall (34) is at least partially cooled. 14. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että lämmönsiirtovyöhykkeiden seinät on muodostettu vesiput-kiseinämistä (30). 30Reactor according to Claim 7, characterized in that the walls of the heat transfer zones are formed by water pipe walls (30). 30 15. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että lämmönsiirtovyöhykkeisiin on sovitettu lämmönsiirtoele-menttejä (54, 56).Reactor according to Claim 7, characterized in that heat transfer elements (54, 56) are arranged in the heat transfer zones. 16. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että aukot (42,44,46) väliseinässä on säädettävissä portaat tomasti . 16 b 5 41 7Reactor according to Claim 7, characterized in that the openings (42, 44, 46) in the partition wall are steplessly adjustable. 16 b 5 41 7 17. Patenttivaatimuksen 8 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että aukot (42, 44, 46) on varustettu säädettävillä läpillä (48, 50, 52).Reactor according to Claim 8, characterized in that the openings (42, 44, 46) are provided with adjustable flaps (48, 50, 52). 18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että samalla tasolla olevat läpät ovat säädettävissä yhtä aikaa.Reactor according to Claim 17, characterized in that the flaps at the same level are adjustable at the same time. 19. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siitä, 10 että hiukkaserotin on horisontaalisykloni (14).Reactor according to Claim 7, characterized in that the particle separator is a horizontal cyclone (14). 20. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että hiukkaserotin on keraaminen suodatin.Reactor according to Claim 7, characterized in that the particle separator is a ceramic filter. 21. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että hiukkaserotin on pystysykloni (80).Reactor according to Claim 7, characterized in that the particle separator is a vertical cyclone (80). 22. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että väliseinä on vaakasuora ja jakaa reaktorikammion 20 yläosan kahteen päällekkäin olevaan vyöhykkeeseen.Reactor according to Claim 7, characterized in that the partition wall is horizontal and divides the upper part of the reactor chamber 20 into two overlapping zones. 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.Reactor according to Claim 22, characterized in that the upper zone is divided into adjacent channels by one or more vertical partitions arranged substantially perpendicular to the partition and in that the partition has at least one gas flow opening for each channel. 24. Patenttivaatimuksen 7 mukainen reaktori, tunnettu 30 siitä, että väliseinä on vino ja jakaa reaktorikammion yläosan kahteen osittain päällekkäin olevaan vyöhykkeeseen. i7 8 5 417Reactor according to Claim 7, characterized in that the partition wall is inclined and divides the upper part of the reactor chamber into two partially overlapping zones. i7 8 5 417
FI896295A 1989-12-28 1989-12-28 A REQUIREMENTS FOR THE ADJUSTMENT OF TEMPERATURES IN A REACTOR WITH FLUIDISERAD BAEDD. FI85417C (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI896295A FI85417C (en) 1989-12-28 1989-12-28 A REQUIREMENTS FOR THE ADJUSTMENT OF TEMPERATURES IN A REACTOR WITH FLUIDISERAD BAEDD.
PCT/FI1991/000200 WO1993000553A1 (en) 1989-12-28 1991-06-26 Method and apparatus for temperature regulation in a fluidized bed reactor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI896295 1989-12-28
FI896295A FI85417C (en) 1989-12-28 1989-12-28 A REQUIREMENTS FOR THE ADJUSTMENT OF TEMPERATURES IN A REACTOR WITH FLUIDISERAD BAEDD.

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI896295A0 FI896295A0 (en) 1989-12-28
FI896295A FI896295A (en) 1991-06-29
FI85417B FI85417B (en) 1991-12-31
FI85417C true FI85417C (en) 1992-04-10

Family

ID=8529600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI896295A FI85417C (en) 1989-12-28 1989-12-28 A REQUIREMENTS FOR THE ADJUSTMENT OF TEMPERATURES IN A REACTOR WITH FLUIDISERAD BAEDD.

Country Status (2)

Country Link
FI (1) FI85417C (en)
WO (1) WO1993000553A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI85417C (en) * 1989-12-28 1992-04-10 Ahlstroem Oy A REQUIREMENTS FOR THE ADJUSTMENT OF TEMPERATURES IN A REACTOR WITH FLUIDISERAD BAEDD.
US6039008A (en) * 1999-02-01 2000-03-21 Combustion Engineering, Inc. Steam generator having an improved structural support system
FI124100B (en) * 2011-01-24 2014-03-14 Endev Oy A method for improving the operation of a circulating reactor and a circulating reactor implementing the method
JP5947043B2 (en) * 2012-01-13 2016-07-06 メタウォーター株式会社 Circulating fluid furnace
DE102021005290A1 (en) * 2021-10-23 2023-04-27 Dimitrios Fotakis Device for dust reduction when hot gas is extracted from furnaces or gasifications.

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4312301A (en) * 1980-01-18 1982-01-26 Battelle Development Corporation Controlling steam temperature to turbines
EP0037858B1 (en) * 1980-04-16 1984-01-25 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Steam power station with pressure-fired fluidised bed steam generator
US4672918A (en) * 1984-05-25 1987-06-16 A. Ahlstrom Corporation Circulating fluidized bed reactor temperature control
SE452359C (en) * 1985-04-30 1994-04-11 Kvaerner Generator Ab Device for controlling the heat transfer rate of a CFB boiler
FI85417C (en) * 1989-12-28 1992-04-10 Ahlstroem Oy A REQUIREMENTS FOR THE ADJUSTMENT OF TEMPERATURES IN A REACTOR WITH FLUIDISERAD BAEDD.

Also Published As

Publication number Publication date
WO1993000553A1 (en) 1993-01-07
FI85417B (en) 1991-12-31
FI896295A0 (en) 1989-12-28
FI896295A (en) 1991-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4672918A (en) Circulating fluidized bed reactor temperature control
KR100306026B1 (en) Method and apparatus for driving a circulating fluidized bed system
JP5349606B2 (en) Circulating fluidized bed boiler
JP2660826B2 (en) Fluid bed combustion apparatus with variable efficiency recirculating heat exchanger having multiple compartments and method of operation thereof
KR20070061870A (en) Cyclone bypass for a circulating fluidized bed reactor
JPS59500383A (en) High speed fluidized bed boiler
EP0246503B1 (en) Fluidized bed steam generator including a separate recycle bed
JPH0650678A (en) Fluidized-bed reactor device and method having heat exchanger
US5005528A (en) Bubbling fluid bed boiler with recycle
FI91220B (en) Method and apparatus for providing a gas lock in a return duct and / or controlling the flow of the circulating material in a circulating bed reactor
EP2668444B1 (en) Method to enhance operation of circulating mass reactor and reactor to carry out such method
FI85417C (en) A REQUIREMENTS FOR THE ADJUSTMENT OF TEMPERATURES IN A REACTOR WITH FLUIDISERAD BAEDD.
KR890003701B1 (en) Method and apparatus for controlling the operation of a fluidized bed reactor apparatus
US6612250B2 (en) Method of controlling the temperature of a reaction carried out in a fluidised bed reactor
US5273000A (en) Reheat steam temperature control in a circulating fluidized bed steam generator
US5372096A (en) Internal particle collecting cells for circulating fluid bed combustion
US5277151A (en) Integral water-cooled circulating fluidized bed boiler system
RU2091667C1 (en) Method of cooling recirculating material in boiler combustion chamber with air-fluidized bed and device for realization of this method
JPH01203801A (en) Fluidized bed boiler having vertical heat transfer pipe and fluidized bed hot water boiler employing said boiler
EP0243156A1 (en) A fluid-bed reactor
JPH0348406B2 (en)
SU1755008A1 (en) Stoker-fired boiler
FI85416C (en) FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER REGLERING AV FUNKTIONEN HOS EN VIRVELBAEDDSREAKTOR MED CIRKULERANDE BAEDD.
HU188819B (en) Device for securing the heat flow and/or material flow between various materials,carrying out chemical and physical processes,first for burning or gasifying solid fuel

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: A. AHLSTROM CORPORATION