FI86667B - Kraftanlaeggning med renare av centrifugaltyp foer foerbraenningsgaser. - Google Patents

Description

1 86667

Voimala, jossa on keskipakoistyyppinen palamiskaasujen puh-di staja

Keksintö kohdistuu voimalaan, jossa on puhdistin palotilasta tulevien pal amiskaasujen kiinteiden hiukkasten poistamiseksi. Se on tarkoitettu erikoisesti puhdistamaan kaasuja, jotka poistuvat 1 eijukerrospoltoi 1 a varustetun laitoksen leijuker-rosastiasta, erityisesti laitoksen, jossa polttaminen tapahtuu paineessa, joka ylittää huomattavasti ilmanpaineen. Tällainen laitos, myös PFBC-1 aitokseksi kutsuttu (jossa PFBC ovat alkukirjaimet sanoista Pressurised Fluidized Bed Combustion), voi toimia paineella, joka on jopa noin 2 MPa (20 baaria), ja antaa ponnekaasua kaasuturbiinille. Kiintoaineiden poisto palamiskaasuista täytyy suorittaa ottamalla osaksi huomioon ympäristö, ja osaksi huomioimalla syöpyminen kaasu-turbiinissa. PFBC-1aitoksessa, jossa palamiskaasuja käytetään k aa suturbiinin pyörittämiseen, täytyy erottelun tapahtua korkeassa lämpötilassa, asia, joka aiheuttaa erityisiä ongelmia.

PFBC-1aitoksen palamiskaasujen puhdistuksessa pyritään: 1. Riittävän hyvään puhdistukseen kaasuturbiinia ja ympäristöä silmälläpitäen.

2. Leijukerrosastiaa ympäröivän paineastian pieneen kokoon ottamalla huomioon paineen ja sen puhdistuslaitoksen pienen tilavuuden, joka on sijoitettava paineastian ja leijukerros-astian väliseen pieneen tilaan.

3. Mahdollisimman pieni paineen aleneminen kaasuturbiinin korkean tehon vuoksi.

4. Mahdollisimman pieni häviövirtaus tuhkankuljetuksen ym. vuoksi.

5. Mahdollisimman alhaiset kustannukset.

6. Riittävä elinikä huolimatta siitä, että puhdistuslaitos altistuu suurille lämpörasituksille puhdistettavan kaasun korkean lämpötilan vuoksi.

86667 2 PFBC-1aitoksissa ei käytetä suodatinpuhdistimia suuren tilavuuden, korkeiden kustannusten ja riittämättömän eliniän vuoksi .

Tähän asti on PFBC-1aitoksissa käytetty pyörrepuhdistintyyppi-siä puhdistuslaitoksia.

Sellaisen hyviä puolia ovat:

Erotuskyky on riittävä kaasuturbiinin käyttökaasul1 e . Kohtuulliset kustannukset.

Pitkä elinikä.

Huono puoli:

Suuri paineen aleneminen.

Ongelmana on saada PFBC-1aitoksel1 e puhdistuslaitos, joka on ylivoimainen suhteessa pyörrepuhdistintyyppiseen puhdistus-1 ai tokseen.

Keksinnön mukaan käytetään keskipakoiserotinta, jonka läpikulku on suora, ja jossa on sisääntuloaukossa johtosiivet, jotka antavat kaasulle pyörimisliikkeen. Erottimessa on ensimmäinen sy1interimäinen osa, ja toinen sylinterimäinen osa, joka työntyy ensimmäiseen muodostaen raon yhdessä ensimmäisen osan kanssa. Tämän raon kautta poistetaan lähinnä sylinteri-mäistä seinää oleva pölypitoinen virtaus, ja johdetaan se pois. Puhtaan kaasun päävirtaus johdetaan turbiiniin. Joukko rinnakkain kytkettyjä keskipakoiserottimi a kootaan yhteen paneeliksi, joka liitetään 1 eijukerrosastian seinän aukkoihin.

Saavutetaan riittävän hyvä erottuminen niin kaasuturbiini 1 le kuin ympäristölle. Tilavuudesta tulee pieni. Paneeliyksikön suora liittäminen 1 eijukerrosastian seinään merkitsee erikoisen vähäistä tilantarvetta, joka mahdollistaa sen paineastian tilavuuden pienentämisen, joka ympäröi 1 eijukerrosastiaa ja puhdistajaa. Paineen lasku on pieni. Kustannukset jäävät ai- 3 86667 heisiksi. Keskipakoispuhdistin voidaan valmistaa lämmönkestä-västä aineesta, joka suo tyydyttävän eliniän.

Tämäntyyppisen erottimen haittapuoli, nimittäin noin 10 prosentin häviövirtaus tyydyttävällä erotusasteel 1 a joka vaiheessa, voidaan pääasiassa poistaa siten, että häviövirtaus joukosta keskipakoiserottimi a johdetaan yhteen, ja annetaan sen kulkea tämän ryhmän kanssa sarjaan kytketyn keskipakoise-rottimen läpi. Pöly erotetaan häviövirtauksesta jälkimmäisessä erottimessa. Jälkimmäisestä erottimesta tuleva puhdas kaasu johdetaan yhteen muiden keskipakoispuhdis ti mi en kaasun pää-virtauksen kanssa. 10 % häviövirtauksel1 a sekä rinnakkain kytketyssä ryhmässä, että seuraavassa, mainitun ryhmän häviö-virtauksen keskipakoispuhdistimessa tulee lopulliseksi häviö-virtaukseksi 10 % 10 T:sta, siis vain 1 %. Tarvittavan virtauksen saavuttamiseksi häviövirtauksel1 e sarjaan kytketyssä keskipakoispuhdistimessa on päävirtausta kuristettava hieman, mutta siitä huolimatta voidaan saavuttaa alhainen paineen kokona islasku.

Rationaalisista syistä voi olla hyödyllistä tehdä puhdistin-ryhmä siten, että kaikilla keskipakoispuhdistimi 11 a on sama rakenne. Jos häviövirtaus on 10 %, voi puhdistinryhmä koostua kymmenestä rinnakkain kytketystä yksiköistä, ja yhdestä näiden kanssa sarjassa olevasta yksiköstä, eli 10 . x rinnakkain kytketystä yksiköstä ja x:stä niiden kanssa sarjaan kytketystä yksi köstä.

Sekä päävirtauksel1 e että häviövirtauksei 1 e voidaan kytkeä sarjaan useita keskipakoi serottimia.

Keksinnön mukaan on voimalassa, kuten aiemmin on mainittu, puhdistuslaitteelle tarvittava tila pieni, vain muutama prosentti pyörrepuhdistinpuhdistamon tilantarpeesta. Täten voidaan pienentää ympäröivän paineastian kokoa ja sen mukana laitoksen kustannuksia. Paineen aleneminen on vain noin 1 % pyörrepuhdistinpuhdistamon paineen alenemisesta.

4 86667

Pal amiskaasun häviövirtaus on hyväksyttävä ja sopiva kiinteän pölyn poiskuljettamiseen.

Sen perusteella, että puhdistuslaitos on kompakti ja liitetty suoraan 1 eijukerrosastian seinään, tulevat lämpöhäviöt pienemmiksi kuin pyörrepuhdistamol1 a .

Kaasujen erittäin lyhyt läpimenoaika, noin 10 ms, vähentää kaasujen ja puhdistimien raaka-aineen välisten kemiallisten reaktioiden ongelmia.

Keksintöä kuvataan lähemmin oheen liitettyihin piirroksiin viitaten, joissa kuvio 1 esittää kaavi oi 1isesti PFBC-1aitoksen, jossa keksintöä sovel1etaan, kuvio 2 esittää kaaviollisen leikkauksen paneelista, joka muodostaa osan seinästä eräässä 1 eijukerrosastiassa, ja johon kuuluu joukko keskipakoistyyppisiä erotusyksiköitä, kuvio 3 esittää kaavioi 1isesti erään tällaisen paneelin vaihtoehtoisen rakennemuodon, ja kuvio 4 esittää keskipakoiserottimen erään rakennemuodon paneelissa kuvion 2 mukaisesti.

Kuvioissa tarkoittaa 10 paineastiaa, joka ympäröi leijukerros-astiaa 11 ja joukkoa 1 eijukerrosastiaan liitettyä kaasunpuh-distusyksiköitä 12 pölyn erottamiseksi 1 eijukerrosastiasta 11 tulevasta palamiskaasusta. Leijukerrosastia 11 on varustettu pohjalla 13, jossa on i1masuuttimet 14, ja joka kantaa leijutettavaa ainekerrosta 15, jossa poltetaan polttoaine, joka johdetaan polttoaineputkea 16 myöten polttoainevarastosta, jota ei ole esitetty.

Leijukerrosastian leijukerroksessa on putkisarja 17, joka johtaa lämpöä pois 1 eijukerroksesta 15 ja lämmittää vettä tai kehittää höyryä höyryturbiinille, jota ei ole kuvattu. Ilma kerroksen 15 1 eijuttamiseen ja polttoaineen polttamiseen tuo- i s 86 667 daan leijukerrosastiaan 11 paineastian 10 ja leijukerrosas-tian 11 välisestä tilasta 18. Palamiskaasut kerääntyvät vara-laitaan 20 leijukerroksen 15 yläpuolelle, kulkevat kaasunpuh-distajien 12 läpi, joissa erotetaan mukana kulkeutuneet kiinteät hiukkaset, jotka koostuvat normaalisti käytetystä leijua ineesta ja polttoaineesta tulevasta tuhkasta. Kaasu johdetaan kaasunpuhdistimista 12 johtoja 21 myöten kokoojajohtoon 22 ja sillä kaasuturbiiniin 23. Se käyttää generaattoria, joka antaa virtaa verkkoon, jota ei ole esitetty, ja kompressorille 25, joka syöttää puristettua polttoilmaa tilaan 18 paineastian 10 sisäpuolelle.

Leijukerrosastian 11 yhdessä tai useammassa seinässä on aukkoja 27. Kaasun puhdistimet on tehty paneeleiksi tai yksiköiksi, jotka on liitetty näihin aukkoihin 27 ja muodostavat osan 1 eijukerrosastian seinistä. Kaasunpuhdistajät 12 voidaan parhaiten kiinnittää 1 eijukerroastian seinään pultti1iitoksi 11 a 42. Kaasunpuhdistajissa 12 erotettu aine johdetaan pois johtimien 32a, 32b, 32 kuilussa 34 olevan jäähdyttäjän 33 ja johdon 35 kautta pyörrepuhdistimeen 36, jossa kiinteät aineet erotetaan kulje tuskaa susta. Tämä kuljetuskaasu puhdistetaan suodattimessa 36. Pöly lasketaan pois venttiilin 37 kautta. Jäähdytin 33 lämmittää polttoilman, jolloin pölyn ja kul-jetuskaasun lämpöenergia otetaan talteen.

Kuviot 2 ja 3 esittävät poikkileikkauksia kahdesta puhdistimen 12 rakennemuodosta.

Kuvion 2 mukaisessa rakenteessa on puhdistimessa 12 joukko yhdensuuntaisesti järjestettyjä keskipakoiserottimia 40, jotka ovat vastavirran puoleisesta päästään liitetyt levyyn 41, joka on varustettu erottimiin sopivilla aukoilla. Levy 41 on suurempi kuin aukko 27, ja se liitetään leijukerrosastian seinään esimerkiksi joukolla pultteja 42 (kuvio 1). Erotin 40 muodostuu ensimmäisestä sy1interimäisestä osasta 44 sen suulla olevine johtosiipineen 43, ja toisesta sylinterimäisestä c 86667 6 osasta 45, joka työntyy ensimmäisen sisään ja muodostaa yhdessä sen kanssa renkaan muotoisen raon 46. Erottimet 40 ovat päistään liitetyt levyyn 41 ja sen kanssa yhdensuuntaiseen levyyn 47, ja muodostavat yhdessä sivulevyjen 50, 51 kanssa suljetun tilan 52. Rako 46 aukeaa tähän tilaan 52 tai on yhteydessä sen kanssa. Erottimet 40 on liitetty putkella 54 kaasunkeräyskanavaan 53, jossa on kuristin 55, joka aikaansaa tietyn paineen laskun. Putket 54 on liitetty seinään 57 kanavassa 53. Kaasu, joka virtaa erottimen 40 sisään, saatetaan pyörimään johtosiivi11ä 43, jolloin kiinteät hiukkaset kerääntyvät seinän luo osassa 44, ja virtaavat yhdessä osan kaa sumäärä stä, esim. 10 %:r\, kanssa rakoon 46 ja edelleen tilaan 52. Loput kaasusta, siis 90 %, virtaa putken 54 läai kaasunkeräyskanavaan 53. Tila 52 on kanavan 56 kautta yhteydessä kaasunpuhdistajan 60 sisääntuloon, jossa häviökaasu ja ensimmäisen puhdistusvaiheen pöly erotetaan. Kaasunpuhdisti-mella 60 voi olla samanlainen rakenne kuin erottimella 40, ja se voi olla kooltaan yhtä suuri.

Siihen kuuluvat osat on merkitty samoin kuin erottimessa 40. Pöly ja noin 10 % kaasusta johdetaan raon 46 läpi ja pois johdon 32, jäähdytti men 33 ja johdon 35 kautta säiliöön 36 (kuvio 1). Kaasumäärän pääosa, noin 90 %, johdetaan sylinteri-mäisen osan 45 läpi kaasunkeräyskanavaan 53. Kaasuhäviö on suuruusluokkaa 1 %.

Kuristus 55 sovitetaan sellaiseksi, että paineen aleneminen putkessa 54 tulee suunnilleen yhtä suureksi kuin pölynerotti-messa 60, jotta siinä saataisiin samat virtausolosuhteet kuin pölynerottimessa 40.

Kuvion 3 mukaisessa rakenteessa on kaksi keskipakoiserotinta 40a ja 40b järjestetty sarjaan, ja siinä on kaksi tilaa 52a ja 52b häviökaasun ja pölyn keräämiseksi. Nämä tilat muodostuvat seinistä 41, 41a, 50a, 51a ja vastaavasti seinistä 47a, 47b, 50b, 51b. Tila 52a on kanavan 56a kautta yhteydessä l 7 8 6667 erottimeen 60a ja tila 56b kanavan 56a kautta erottimeen 60b. Erotettu pöly ja osa kaasusta johdetaan pois johtimien 32 ja 32b kautta. Loput kaasusta johdetaan kokoojakanavaan 53 ja yhteen erottimesta 12 tulevan puhdistetun kaasun kanssa.

Paneeliksi tehdyn puhdietinyksikön 12 keskipakoiserottimet 40 voivat olla tehtyjä kuten kuviossa 4 esitetään. Erottimen ensimmäinen sylinterimäinen osa voi muodostua hylsystä 70 laip-poineen 71, 72, joissa kummassakin on ulostyöntyvä keskitys-rengas 73, 74, joiden avulla hylsy liitetään levyseinien 41 ja 47 aukkoihin. Hylsyt kiinnitetään seiniin hitsauksilla 75 ja 76. Erottimen toinen osa 45 koostuu hölsyyn 70 työnnetystä hylsystä Θ0, jonka sisäosa 80a muodostaa yhdessä hylsyn 70 kanssa renkaanmuotoisen raon 46. Ulompi puoli 80b on muotoiltu ikäänkuin ohjaimeksi, joka keskittää hylsyn 80 hylsyyn 70. Hylsyn 70 seinässä on yksi tai useampia aukkoja 82, joiden läpi raon 46 myötävirran puoleinen osa en yhteydessä ympäröivään tilaan 52, vaihtoehtoisesti johtojen välityksellä vastaavaan tilaan, tai sarjassa erottimeen liitettyyn seuraa-vaan erottimeen.

Suuremmassa laitoksessa voi olla huomattava määrä puhdistin-ykoiköitä, ja kokonaisuudessaan voi niihin kuulua tuhansittain yksittäisiä keskipakois ero11imia.

Claims (6)

8

1. Voimala, jossa polttoaineen poltto tapahtuu leijukerros-astian (11) ympäröimässä 1 eijukerroksessa, ja joka on varustettu kaasunpuhdistimel1 a (12), joka koostuu joukosta rinnakkain kytkettyjä, sinänsä tunnettuja keskipakoiserottimia (40), joissa on ensimmäinen sy1interimäinen suuosa (44) johtosi ipineen (43), jotka antavat läpi virtaavaile kaasulle pyörivän liikkeen, ja toinen sylinterimäinen osa (45), joka työntyy ensimmäiseen osaan (44) ja muodostaa yhdessä sen kanssa renkaan muotoisen raon (46), josta on ulosmeno useille keskipakoiserottimi 11 e yhteiseen tilaan, jotka muodostavat paneelin tai yksikön (12), t u n n e t t u siitä, että tällainen paneeli tai yksikkö (12) on vaihdettava osa leijuker-rosastian (11) seinää.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimala, tunnettu siitä, että paneelissa (12) on kaksi tai useampia erottimia järjestetty peräkkäin sarjaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimala, tunnettu siitä, että joukossa rinnakkain kytkettyjä erottimia (40) raot (46) on liitetty yhteiseen keskipakoiserottimeen (60), joka muodostaa toisen puhdistusvaiheen erottimien (40) raoista (46) tulevalle virtaukselle.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimala, tunnettu siitä, että joukolla rinnakkain kytkettyjä erottimia (40) oleva yhteinen tila (52), joka on yhteydessä mainittujen rakojen (46) kanssa, on liitetty erottimien (40) kanssa sarjaan kytkettyyn keskipakoiserottimeen (60), joka muodostaa toisen puhdistusvaiheen raoista (46) tuleville kaasuille.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen voimala, tunnettu siitä, että useimmat paneelit (12) muodostavat osia yhden tai useamman leijukerrosastian seinistä. ι. 9 86667

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen voimala, tunnettu siitä, että sekä ensimmäisen että toisen puhdistusvaiheen keskipakoiserottimet (40, 60) on myötävirran puolelta liitetty yhteiseen poistokanavaan (53), ja että ensimmäisen vaiheen puhdistajan (40) ja yhteisen poistokanavan välillä on kuristus (55), joka aikaansaa paineen alenemisen, joka vastaa paineen alenemi sta toisen vaiheen keskipakoi serottimessa (60). 10 86667