FI87148C - Method and apparatus for treating hot gases in a circulating fluidized bed reactor - Google Patents

Method and apparatus for treating hot gases in a circulating fluidized bed reactor Download PDF

Info

Publication number
FI87148C
FI87148C FI903579A FI903579A FI87148C FI 87148 C FI87148 C FI 87148C FI 903579 A FI903579 A FI 903579A FI 903579 A FI903579 A FI 903579A FI 87148 C FI87148 C FI 87148C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
mixing chamber
gas
gases
solid material
fluidized bed
Prior art date
Application number
FI903579A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI87148B (en
FI903579A (en
FI903579A0 (en
Inventor
Matti Hiltunen
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 FI903579A priority Critical patent/FI87148C/en
Publication of FI903579A0 publication Critical patent/FI903579A0/en
Publication of FI903579A publication Critical patent/FI903579A/en
Publication of FI87148B publication Critical patent/FI87148B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI87148C publication Critical patent/FI87148C/en

Links

Description

8714887148

MENETELMÄ JA LAITE KUUMIEN KAASUJEN KÄSITTELEMISEKSI KIERTOMASSAREAKTORISSAMETHOD AND APPARATUS FOR TREATING HOT GASES IN A CIRCULAR REACTOR

FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR BEHANDLING AV HETA GASER I EN REAKTOR MED CIRKULERANDE FLUIDISERAD BÄDDFARRING REQUIREMENTS FOR BEHAVIOR WITH A GASER AND A REACTOR WITH CIRCULAR FLUIDISERAD BÄDD

Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteeseen korkealämpötilaprosesseissa syntyvien kuumien kaasujen käsittelemiseksi kiertomassaperiaatteella toimivassa leijukerrosreaktorissa. Keksinnön mukainen kiertomassareak-5 tori käsittää tyypillisesti elimet kuumien kaasujen syöttämiseksi leijukerrosreaktoriin, sekoituskammion, johon kuumat kaasut johdetaan leijutuskaasuna sekoituskammion alaosassa olevan sisääntulokanavan kautta ja jossa kaasut sekoitetaan kiertomassaan, sekoituskammion yhteyteen sen 10 päälle sovitetun nousuosan tai solan kiintoainepitoisen kaasususpension johtamiseksi sekoituskammiosta hiukkaserot-timeen, nousuosaan tai solaan sovitetut konvektiolämpöpin-nat, hiukkaserottimen kiertomassan muodostavan kiintoaineen erottamiseksi kiintoainepitoisesta kaasususpensiosta, 15 kaasunpoistokanavan kaasujen poistamiseksi hiukkaserot-timesta, kiintoaineen palautusputken erotetun kiintoaineen palauttamiseksi hiukkaserottimesta sekoituskammioon ja kiintoaineen syöttö- ja poistoyhteet.The present invention relates to a method and apparatus for treating hot gases generated in high temperature processes in a circulating fluidized bed reactor. The circulating mass reactor according to the invention typically comprises means for supplying hot gases to the fluidized bed reactor, a mixing chamber into which the hot gases are introduced as fluidizing gas through an inlet duct at the bottom of the mixing chamber. or concave heating surfaces arranged in the slot, to separate the solids forming the circulating mass of the particle separator from the solid gas suspension, to remove the gases from the degassing duct from the particle separator, to return the separated solids from the solids return pipe to the particle separator

Kaasut johdetaan leijutuskaasuna sekoituskammion alaosaan 20 kiintoaineen leijuttamiseksi ja kuljettamiseksi kaasususpen-siona sekoituskammiosta nousuosan kautta hiukkaserottimeen. Hiukkaserottimessa erotettua kiintoainetta palautetaan sekoituskammioon.The gases are introduced as a fluidizing gas to the lower part 20 of the mixing chamber to fluidize and transport the solid as a gas suspension from the mixing chamber through the rising part to the particle separator. The solid separated in the particle separator is returned to the mixing chamber.

25 Kiertomassaperiaatteella toimiva leijukerrosreaktori soveltuu erikoisesti kuumien, sulia ja/tai höyrystyneitä komponentteja ja/tai tervamaisia hiukkasia sisältävien kaasujen jäähdyttämiseen.The circulating fluidized bed reactor is particularly suitable for cooling gases containing hot, molten and / or vaporized components and / or tarry particles.

30 Edellä esitetyn kaltainen kiertomassaperiaatteella toimiva ja jäähdytyspinnoilla varustettu FLUXFLOW™ -kaasunjäähdytin 2 87148 soveltuu esim. biomassojen, turpeen tai hiilen osittais-hapetuksena syntyvien pöly- ja tervapitoisten sekä muita lauhtuvia komponentteja sisältävien kaasujen kuivapuh-distukseen. Hiukkaserottimelta sekoituskammioon tulevalla 5 suurella kiintoainevirralla jäähdytetään hyvin lyhyessä ajassa sekoituskammioon syötetty kaasu lämpötilatasolle, jossa kaasuissa olevat haitalliset kaasumaiset tai nestemäiset komponentit kondensoituvat ja tervamaiset aineet muuttuvat kuiviksi, kiinteiksi aineiksi. Jäähdytetystä 10 kaasusta kiintoaineet ovat sen jälkeen helposti erotettavissa.30 The FLUXFLOW ™ gas cooler 2 87148, which operates on the circulating principle and has cooling surfaces as described above, is suitable, for example, for the dry cleaning of dusts, tars and gases containing other condensable components from the partial oxidation of biomass, peat or coal. With a large stream of solids entering the mixing chamber from the particle separator, the gas fed to the mixing chamber is cooled in a very short time to a temperature level where the harmful gaseous or liquid components in the gases condense and the tarry substances become dry solids. From the cooled gas 10, the solids are then easily separated.

FLUXFL0W™-kaasunjäähdytintä voidaan tarvittaessa käyttää myös kemialliseen prosessointiin, esim. rautarikasteen 15 esilämmitykseen ja esipelkistykseen, jossa rikaste esilämmi-tetään ja esipelkistetään raudan sulatusprosessista tulevalla kuumalla prosesikaasulla. Kun edullinen pelkistyslämpöti-la-alue kuitenkin on 800 - 950 °C, joudutaan kiertomassa-reaktoriin tämän lämpötilan ylläpitämiseksi rakentamaan 20 jäähdytyspintaa, sillä raudan esilämmityksellä ja pelkistyksellä ei saada aikaan riittävää jäähdytystä. Tarvittavat lämpöpinnat on yleensä sijoitettu konvektiolämpöpintoina sekoituskammion yläpuolelle sovitettuun kaasukanavaan tai solaan.If necessary, the FLUXFL0W ™ gas cooler can also be used for chemical processing, e.g. preheating and pre-reduction of iron concentrate 15, where the concentrate is preheated and pre-reduced with hot process gas from the iron smelting process. However, when the preferred reduction temperature range is 800 to 950 ° C, 20 cooling surfaces have to be built in the circulating mass reactor to maintain this temperature, because preheating and reduction of the iron does not provide sufficient cooling. The required heating surfaces are generally located as convection heating surfaces in a gas duct or slot arranged above the mixing chamber.

2525

Sekoituskammio on edellä kuvatuissa FLUXFL0W™-kaasunjääh-dyttimissä muodostettu ns. spouted bed -tyyppinen, eli suihkuvirtaus-tyyppisenä leijutuskammiona. Leijutuskammio on esim. muodostettu ylöspäin laajenevasta kartiomaisesta 30 alaosasta, siihen yhdistetystä lieriömäisestä keskiosasta sekä keskiosaan yhdistetystä, ylöspäin suippenevasta kartiomaisesta yläosasta. Spouted bed -tyyppisen leijutuskammi-on alaosaan on järjestetty yksinkertainen sisääntuloaukko kaasujen johtamiseksi kammioon.The mixing chamber in the FLUXFL0W ™ gas coolers described above is formed by a so-called spouted bed type, i.e. as a jet flow type fluidizing chamber. For example, the fluidizing chamber is formed of an upwardly expanding conical lower portion 30, a cylindrical central portion connected thereto, and an upwardly tapering conical upper portion connected to the central portion. A simple inlet opening is provided in the lower part of the spouted bed-type fluidizing chamber for conducting gases into the chamber.

3535

Spouted bed -tyyppinen kammiorakenneratkaisu soveltuu erikoisesti käytettäväksi jäähdytettäessä kuumia kaasuja, jotka sisältävät ainakin osittain sulassa muodossa olevaa li 87148 3 kiintoainetta, joka helposti tukkisi muunlaiset kaasun sisäänsyöttöratkaisut, kuten esim. tavanomaisen suuttimil-la varustetun leijukerrosarinan.The spouted bed type chamber structure solution is particularly suitable for use in cooling hot gases containing at least partially molten solids that would easily block other types of gas supply solutions, such as a conventional fluidized bed grate with nozzles.

5 Kun spouted bed tyyppisessä leijutuskammiossa sisään tuleva kaasuvirta kasvaa, sisääntuloaukon kohdalla olevat hiukkaset työntyvät kammion sisään, pois kaasusuihkun tieltä ja sisääntuloaukon yläpuolelle muodostuu alue, jossa suspension kiintoainetiheys on pieni. Kun sisään tulevan kaasuvirran 10 nopeus kasvaa, myös tämä harvan suspension alue työntyy syvemmälle sekoituskammioon eli sekoituskammioon muodostuu kaasususpension suihkuvirtaus jopa koko leijupedin läpi.5 As the incoming gas flow in the spouted bed type fluidization chamber increases, the particles at the inlet will protrude into the chamber, out of the path of the gas jet, and an area will form above the inlet where the solids density of the suspension is low. As the velocity of the incoming gas stream 10 increases, this area of sparse suspension also protrudes deeper into the mixing chamber, i.e. a jet flow of gas suspension is formed in the mixing chamber even through the entire fluidized bed.

Kaasusuihkun vaikutuksesta osa leijukerroksen hiukkasista 15 virtaa sekoituskammiossa ylöspäin ja osa kammion reuna-alueita kohti. Kiintoainehiukkasten nopeus kuitenkin hidastuu reuna-alueille mentäessä ja muuttuu jopa alaspäin suuntautuvaksi. Sekoituskammioon muodostuu näin suihkulähteen muotoinen kiintoainevirtaus. Kiintoainetta valuu 20 alaspäin sekoituskammion seinämiä pitkin. Myös jonkin verran kaasua kulkeutuu kiintoaineen vaikutuksesta alaspäin. Kaasun virtaus on kuitenkin pääasiallisesti ylöspäin suuntautunut.As a result of the gas jet, part of the fluidized bed particles 15 flows upwards in the mixing chamber and part towards the edge areas of the chamber. However, the velocity of the solid particles slows as you go to the edge areas and even becomes downward. A fountain-shaped solid flow is thus formed in the mixing chamber. The solid flows 20 downwards along the walls of the mixing chamber. Some gas also travels downward under the action of the solid. However, the gas flow is mainly upwards.

25 Sekoituskammion seinien läheisyydessä alaspäin valuva kiintoaine virtaa sekoituskammion kartiomaisessa pohjassa olevaa sisääntuloaukkoa kohti ja kohtaa aukosta sisään tulevan kaasususpension, joka uudelleen leijuttaa kiintoaineen ylöspäin. Näin kammiossa syntyy sisäinen kiintoaineen 30 massakierto. Osa kiintoaineesta virtaa myös jatkuvasti ulos leijutuskammion yläosasta nousuosaan ja sieltä edelleen hiukkaserottimeen.25 In the vicinity of the walls of the mixing chamber, the downward flowing solid flows towards the inlet opening in the conical bottom of the mixing chamber and encounters the gas suspension entering from the opening, which again fluidizes the solid upwards. This creates an internal mass circulation of solids 30 in the chamber. Some of the solids also continuously flows out from the top of the fluidization chamber to the riser and from there on to the particle separator.

Kiertomassareaktorissa, jossa on spouted bed -tyyppinen 35 leijutuskammio, kiertomassasuspensio on nousuosassa, suuresta sisäisestä kierrosta johtuen pienempi kuin sellaisessa reaktorissa, jossa huomattavaa kaasun suihkuvirtausta ei tapahdu. Näin ollen myös lämmönsiirto nousuosan konvek- 87148 4 tio-lämpöpintoihin on tällaisessa reaktorissa heikompaa.In a circulating mass reactor with a spouted bed type fluidization chamber 35, the circulating mass suspension is smaller in the riser, due to the large internal circulation, than in a reactor in which no significant gas jet flow occurs. Consequently, the heat transfer to the convection heating surfaces of the riser is also weaker in such a reactor.

Kiertomassareaktoreissa, joissa on vahva kaasususpension suihkuvirtaus, on myös voitu todeta kulumista nousuosan 5 alkuosaan sijoitetuissa konvektiopinnoissa. Kulumisen on oletettu johtuvan kuumasta kaasusuihkuvirtauksesta, koska osa kuumista kaasuista saattaa suihkuvirtauksesta johtuen päästä jäähtymättä konvektiopintoihin asti, jos kaasusuihku-virtaus on kovin voimakas. Kuluminen johtuu osaltaan 10 kaasujen kuumudesta, osaltaan kaasujen suuresta virtausnopeudesta .In circulating mass reactors with a strong gas suspension jet flow, wear has also been observed in the convection surfaces located at the beginning of the riser 5. Wear is assumed to be due to the hot gas jet flow, because some of the hot gases may reach the convection surfaces without cooling due to the jet flow if the gas jet flow is very strong. The wear is partly due to the heat of the gases 10, partly due to the high flow rate of the gases.

Suihkuvirtauksen ylettyessä konvektiopintoihin asti myös pintojen likaantuminen ja tukkeuttuminen saattaa muodostua 15 ongelmaksi. Jos kuumat kaasut jäähtyvät vasta lämpöpinnoil-la, niin myös epäpuhtaudet lauhtuvat vasta pinnoille eivätkä kiertomassahiukkasiin kuten yleensä on tarkoitus.As the jet flow reaches the convection surfaces, soiling and clogging of the surfaces can also become a problem. If the hot gases only cool on the thermal surfaces, then the impurities also only condense on the surfaces and not on the circulating mass particles as is usually intended.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin aikaansaada 20 menetelmä ja laite, joilla minimoidaan edellä mainitut haitat. Tarkoituksena on vaikuttaa sekoituskammion sisään virtaavan kaasusuihkuun siten, että tehostetaan kaasususpension poikittaista sekoittumista leijupetiin.It is therefore an object of the present invention to provide a method and apparatus for minimizing the above-mentioned disadvantages. The purpose is to act on the gas jet flowing inside the mixing chamber so as to enhance the transverse mixing of the gas suspension with the fluidized bed.

25 Tarkoituksena on lisäksi hidastaa sisään tulevan kaasuvirran keskiosan nopeutta siten, että sen haitallisilta vaikutuksilta konvektio-osassa vältytään.25 It is also intended to slow down the velocity of the central part of the incoming gas flow so as to avoid its detrimental effects in the convection part.

Tarkoituksena on myös aikaansaada parempi lämmön talteenotto 30 kaasuista.It is also intended to provide better heat recovery from the 30 gases.

Keksinnön mukainen menetelmä on keksinnön tarkoitusperien saavuttamiseksi tunnettu siitä, että sisääntuloaukosta tulevien kuumien kaasujen työntyminen suoraan sekoituskam-35 mion läpi jäähtymättöminä kosketukseen konvektiolämpöpin-toihin ainakin osittain estetään sovittamalla kaasun sisääntuloaukkoon tai aukon yläpuolelle sekoituskammioon sisääntuloaukon akselille elin, joka tehostaa kaasuvirtauk- 5 871 48 sen poikittaisjakautumaa sekoituskammiossa.In order to achieve the objects of the invention, the method according to the invention is characterized in that the entry of hot gases from the inlet directly through the mixing chamber without cooling into the convection temperatures in the mixing chamber.

Keksinnön mukainen laite on tunnettu siitä, että kaasun sisääntuloaukkoon tai sekoituskanunioon aukon yläpuolelle 5 on sovitettu edellä mainittu elin.The device according to the invention is characterized in that the above-mentioned member is arranged in the gas inlet opening or in the mixing cannon above the opening 5.

On todettu, että spouted bed -tyyppisessä leijutuskammiossa vallitseva virtausmuoto riippuu petimäärästä, petimateriaa-lista ja kaasuvirtauksesta. Nyt on kuitenkin todettu, että 10 virtauksen muotoon voidaan vaikuttaa toivotulla tavalla sovittamalla sekoituskammion sisääntuloaukkoon tai sopivalle etäisyydelle siitä varsinaiseen sekoituskammioon elin, joka ohjaa tai jakaa kaasuvirtauksen toivotulla tavalla sekoituskammioon. Elin estää kaasun virtaamasta suoraan 15 sisääntuloaukosta sekoituskammion läpi sekoittumatta sekoituskammiossa kiertomassaan. Elimen muodolla ja sijoi-tuskohdalla voidaan kaasuvirtaus säätää toivotunlaiseksi.It has been found that the flow pattern prevailing in a spouted bed type fluidization chamber depends on the amount of bed, the bed material list and the gas flow. However, it has now been found that the shape of the flow can be influenced in a desired manner by fitting to the inlet of the mixing chamber or at a suitable distance therefrom to the actual mixing chamber a member which directs or distributes the gas flow to the mixing chamber as desired. The member prevents gas from flowing directly from the inlet 15 through the mixing chamber without mixing with the circulating mass in the mixing chamber. With the shape and location of the member, the gas flow can be adjusted as desired.

Elimellä voidaan kaasuvirta edullisesti ohjata säteittäin 20 ulospäin sekoituskammion seinämiä kohti ja/tai jakaa kaasuvirta useaan tasaisesti sekoituskammion reuna-alueille suuntautuvaan kaasuvirtaan.The member can advantageously direct the gas flow radially outwards towards the walls of the mixing chamber and / or divide the gas flow into a plurality of gas streams evenly directed to the edge areas of the mixing chamber.

Sovittamalla elin, joka muodostaa esteen kaasuvirtaukselle, 25 sisääntuloaukon keskikohtaan tai sekoituskammioon sen keskiakselille saadaan osa kaasuvirtauksesta suunnattua ulospäin kammion reunoja kohti. Esteen jälkeen kaasuvirtaus palautuu pääasiallisesti suoraan ylöspäin suuntautuvaksi.By fitting a member which constitutes a barrier to the flow of gas to the center of the inlet opening or to the mixing chamber on its central axis, a part of the gas flow is directed outwards towards the edges of the chamber. After the obstacle, the gas flow returns mainly to the upward direction.

30 Elimellä pystytään hidastamaan kaasuvirtausta tämän keskikohdassa siten, että kaasu ei kuumana kohtaa konvektio-osan lämpöpintoja. Näin kaasuvirtaukselle myös jää enemmän aikaa sekoituskammiossa, jolloin lämmönsiirto tai muut reaktiot kaasun ja kiertomassan välillä tehostuvat.The member is able to slow down the flow of gas at its center so that the gas does not meet the heating surfaces of the convection part when hot. This also leaves more time for the gas flow in the mixing chamber, whereby the heat transfer or other reactions between the gas and the circulating mass are intensified.

3535

Elimen muoto voidaan valita tarkoituksenmukaisen kaasuvirtauksen saavuttamiseksi ottaen huomioon myös sisääntuloaukon ja/tai sekoituskammion poikkipinnan muoto ja sen halkaisijan 87148 6 suuruus. Elin voi olla esim. levyn muotoinen tai alaosastaan pallon, pyramidin tai kartion muotoinen kappale. Vaakasuoralla levyllä voidaan esim. estää ylöspäin suuntautuva virtaus halutun suuruisella alueella ja haluttaessa samalla 5 aikaansaadaan voimakasta pyörteilyä sekoituskammiossa. Pallon tai kartion muotoisella elimellä estetään myös virtaus, mutta tällä muodolla voidaan haluttaessa samalla välttää liiallinen pyörteily.The shape of the member can be chosen to achieve an appropriate gas flow, also taking into account the shape of the cross-section of the inlet and / or the mixing chamber and its size 87148 6. The member may be, for example, a plate-shaped body or a spherical, pyramidal or conical body at the bottom. With the horizontal plate, it is possible, for example, to prevent an upward flow in the desired size range and, if desired, at the same time a strong vortex is produced in the mixing chamber. A spherical or conical member also prevents flow, but with this shape, excessive swirling can be avoided if desired.

10 Elimen muoto valitaan myös edullisesti siten, että kaasusta kondensoituvat komponentit eivät helposti tartu siihen. Esim. elimen yläosa on edullisesti muotoiltu siten, että kiintoainetta ei pysty kerääntymään sen päälle.The shape of the member is also preferably chosen so that the components condensable from the gas do not easily adhere to it. For example, the upper part of the member is preferably shaped in such a way that no solid can accumulate on it.

15 Edullisen sovellutusmuodon mukaan keksinnön mukainen elin on poikittainen virtausohjain, joka sisääntuloaukon suunnasta katsottuna on pääasiallisesti saman muotoinen kuin sisääntuloaukon poikkipinta. Tällöin kaasuvirtaus elimen eri sivuilla voidaan säätää yhtä suureksi. Virtausohjain 20 levittää kaasun virtausta sivuille ja edesauttaa kiintoaineen tasaista ylöspäin virtausta "haukkaamalla" mukaansa kiintoainetta suuremmalta alueelta.According to a preferred embodiment, the member according to the invention is a transverse flow guide which, viewed from the direction of the inlet opening, has substantially the same shape as the cross-sectional area of the inlet opening. In this case, the gas flow on the different sides of the body can be adjusted equally. The flow guide 20 distributes the flow of gas to the sides and promotes a steady upward flow of solids by "pulling" along a larger area of solids.

Erilaisissa sovellutuksissa ja rakenteissa voidaan näin 25 ollen käyttää kulloistenkin prosessiolosuhteiden kannalta sopivan muotoinen kappale sammuttamaan spouted bed -reaktorissa muodostunut kaasusuihku.Thus, in various applications and structures, a body shaped to suit the particular process conditions can be used to extinguish the gas jet formed in the spouted bed reactor.

Elimen mitoituksessa otetaan huomioon kaasun sisääntuloau-30 kon poikkipinta-ala siten, että kokonaisvirtaukseen tai suspensiotiheyteen nousuosassa ei vaikuteta haitallisesti.The dimensioning of the member shall take into account the cross-sectional area of the gas inlet so that the total flow or suspension density in the riser is not adversely affected.

Elin voidaan kiinnittää paikoilleen ylhäältä ripustamalla tai sekoituskammion tai sisääntuloaukon seiniin kiinnikkeil-35 lä kiinnittämällä. Kiinnitystavasta riippuen elin voidaan helposti poistaa esim. puhdistusta varten tai sen sijaintia voidaan tarvittaessa säätää.The member can be fixed in place by hanging from above or by fastening it to the walls of the mixing chamber or inlet with fasteners. Depending on the method of attachment, the member can be easily removed, e.g. for cleaning, or its position can be adjusted if necessary.

7 871487 87148

Kiinnitys ja myös itse elin voidaan myös järjestää jäähdytetyksi. Kiinnitys voidaan esim. yhdistää nousuosan lämpöpin-toihin siten, että sieltä johdetaan jäähdytysputki alas sekoituskammioon ja putken alimpaan kohtaan kiinnitetään 5 sopivan muodon omaava kappale suihkuvirtauksen sammuttamiseksi. Sekä tämä kappale että jäähdytysputki voidaan suojata muurauksella tai massauksella. Myös silloin kun kiinni-tyselimet tulevat sekoituskammion sivuilta, ne voivat olla jäähdytysputkia tai vastaavia.The attachment and also the body itself can also be arranged to be cooled. The fastening can, for example, be connected to the heating surfaces of the riser so that the cooling pipe is led down to the mixing chamber and a suitably shaped body is fastened to the lowest point of the pipe in order to switch off the spray flow. Both this piece and the cooling pipe can be protected by masonry or massaging. Also when the fastening members come from the sides of the mixing chamber, they can be cooling pipes or the like.

1010

Keksinnön mukainen elin voidaan valmistaa kuumia olosuhteita kestävästä materiualista kuten erikoismetalliseoksesta tai erikoiskeraamista. Sopivan muotoinen kappale voidaan esim. valmistaa aluminioksidista. Mikäli elin valmistetaan 15 jäähdytettynä putkirakenteena se on suojattava massauksella.The member according to the invention can be made of a material resistant to hot conditions, such as a special metal alloy or a special ceramic. A suitably shaped body can, for example, be made of alumina. If the member is manufactured as a cooled tubular structure, it must be protected by massaging.

Keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella pystytään hyvin yksinkertaisella tavalla estämään kaasun kuumaa ydinvirtausta tunkeutumasta liian syvälle sekoituskammioon 20 sekoittumatta kiintoaineeseen spouted bed -tyyppisessä leijutuskammiossa. Näin pystytään estämään tai huomattavasti vähentämään kuumien likaisten kaasujen haitallista vaikutusta konvektiopintoihin nousuosassa.The method and apparatus according to the invention are able to prevent, in a very simple manner, the hot nuclear flow of gas from penetrating too deep into the mixing chamber 20 without mixing with the solid in a spouted bed type fluidization chamber. This makes it possible to prevent or considerably reduce the detrimental effect of hot dirty gases on the convection surfaces in the rising section.

25 Samalla, erikoisesti kun elin sovitetaan sekoituskammion alaosaan, parannetaan sekoituskammiossa turbulenssia ja aikaansaadaan kaasun parempi jakautuminen koko sekoituskammioon ja täten myös parempi kontakti kiintoaineen ja kaasun välillä sekoituskammiossa. Kaasun tasaisempi jakautuminen 30 sekoituskammiossa vähentää kiintoaineen sisäistä kiertoa sekoituskammiossa, mutta lisää päämassakiertoa nousuosan ja hiukkaserottimen läpi. Kaasun kyky nostaa kiintoainetta sekoituskammiosta nousuosaan on suurempi tasaisemmalla kiintoaineen jakautumalla. Kasvavalla suspensiotiheydellä 35 nousuosassa on nousuosaan sijoitetuissa lämpöpinnoissa lämmönsiirtoa edistävä vaikutus.At the same time, especially when the member is fitted to the lower part of the mixing chamber, the turbulence in the mixing chamber is improved and a better distribution of gas throughout the mixing chamber is achieved and thus also better contact between the solid and the gas in the mixing chamber. A more even distribution of the gas in the mixing chamber 30 reduces the internal circulation of the solids in the mixing chamber, but increases the circulation of the main mass through the riser and the particle separator. The ability of the gas to lift solids from the mixing chamber to the riser is greater with a more even solids distribution. The increasing suspension density 35 in the riser has a heat transfer promoting effect on the heating surfaces placed in the riser.

Keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella, joka 87148 8 parantaa reaktorin poikittaista sekoittumista, on erikoisen edullinen vaikutus erityisesti suuremman kokoluokan yksiköissä, joissa poikittainen sekoittumismatka on suurempi.The method and apparatus according to the invention, which 87148 8 improves the transverse agitation of the reactor, have a particularly advantageous effect, especially in units of a larger size class, in which the transverse agitation distance is greater.

5 Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissaThe invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which

Kuvio 1 esittää kaaviollisena kuvantona erästä keksinnön mukaista laitetta kiertomassareaktorissa, 10Figure 1 shows a schematic view of an apparatus according to the invention in a circulating mass reactor, 10

Kuviot 2-3 esittävät kaaviollisina kuvantoina toisia sovellutusmuotoja keksinnönmukaisesta laitteesta kiertomas-sareaktoriin sovitettuina.Figures 2-3 show in schematic views other embodiments of a device according to the invention fitted to a rotary mass reactor.

15 Kuviossa 1 on esitetty kiertomassareaktori 10, joka käsittää halkaisijaltaan pyöreän sekoituskammion 12, nousuosan 14 ja hiukkaserottimen 16. Sekoituskammioon on sovitettu kuuman prosessikaasun syöttökanava 18 ja kiintoaineen syöttökanava 20. Sekoituskammio on muodostettu ylöspäin 20 laajenevasta kartiomaisesta alaosasta 22, lieriömäisestä keskiosasta 24 ja ylöspäin suppenevasta kartiomaisesta yläosasta 26. Sekoituskammio toimii leijutuskammiona johon leijutuskaasu tuodaan syöttökanavasta 18 syöttöaukon 28 kautta. Leijutuskammiossa ei ole varsinaista arinaa, josta 25 leijutuskaasua syötettäisiin suuttimien kautta leijutuskam-mioon. Siksi tässä kiertomassareaktorissa voidaan leijutus-kaasuna käyttää myös kuumia likaisia kaasuja ja kuumia kaasuja, jotka sisältävät helposti kondensoituvia höyrystyviä tai sulia komponentteja, jotka tukkisivat tavanomaiset 30 suuttimet tai sisäänsyöttöaukot.Figure 1 shows a circulating mass reactor 10 comprising a circular diameter mixing chamber 12, a riser 14 and a particle separator 16. The mixing chamber is fitted with a hot process gas supply passage 18 and a solids feed passage 20. The mixing chamber is formed of an upwardly extending conical bottom from the top 26. The mixing chamber acts as a fluidizing chamber into which the fluidizing gas is introduced from the supply duct 18 through the supply opening 28. There is no actual grate in the fluidizing chamber from which 25 fluidizing gases would be fed through the nozzles to the fluidizing chamber. Therefore, hot dirty gases and hot gases containing easily condensable volatile or molten components that would clog conventional nozzles or inlets can also be used as fluidizing gas in this circulating mass reactor.

Nousuosan poikkipinta-ala on sekoituskammion poikkipinta-alaa pienempi virtausnopeuden nostamiseksi nousuosassa. Nousuosaan on sovitettu konvektiolämpöpintoja 30. Erikoises-35 ti lämpöpintojen alaosat ovat herkkiä likaantumaan ja kulumaan, jos kuumat likaiset kaasut saavat vapaasti virrata suurella nopeudella sisääntuloaukosta sekoituskammion läpi. Nousuosa on yläosastaan kanavalla 32 yhdistetty i 87148 9 syklonin 16 pyörrekammioon. Kaasukiintoainesuspensio, joka nousussa on jäähtynyt, virtaa tangentiaalisesti pyörrekammioon, jolloin kiintoaine erottuu pyörrekammion seinille ja valuu alaspäin. Kaasut, joista kiintoaine on erotettu, 5 poistuvat pyörrekammion yläosan keskustaan sovitetun poistokanavan 34 kautta. Pyörrekammiossa erotettu kiintoaine virtaa alaspäin palautusputkeen 36, joka on yhdistetty sekoituskammioon 12 erotetun kiintoaineen palauttamiseksi kiertomassana siihen. Palautusputkeen 36 on lisäksi yhdis-10 tetty kiintoaineen poistokanava 38.The cross-sectional area of the riser is smaller than the cross-sectional area of the mixing chamber to increase the flow rate in the riser. Convection heating surfaces 30 are arranged in the riser. In particular, the lower parts of the heating surfaces are susceptible to fouling and wear if hot dirty gases are allowed to flow freely at high speed from the inlet through the mixing chamber. The riser is connected at its top by a channel 32 to the vortex chamber 16 of the cyclone 16. The gas solids suspension, which has cooled as it rises, flows tangentially into the vortex chamber, whereby the solid separates into the walls of the vortex chamber and flows downwards. The gases from which the solids have been separated exit 5 through an exhaust duct 34 arranged in the center of the upper part of the vortex chamber. The solids separated in the vortex chamber flow downward to a return pipe 36 connected to the mixing chamber 12 to return the separated solids as a circulating mass thereto. A solids outlet passage 38 is further connected to the return pipe 36.

Keksinnön mukaisesti sekoituskammioon on sovitettu elin 40 sisääntuloaukosta 28 tulevan kaasuvirran virtauksen hidastamiseksi. Kuvan 1 mukaisessa sovellutuksessa elin on pyöreä, 15 pallon muotoinen ja ripustettu sekoituskammion seiniltä alaspäin sekoituskammion keskiosaan tuleviin jäähdytysput-kiin 42. Jäähdytysputket voivat esim. olla yhdistetyt reaktorin konvektio-osan 14 lämmönsiirtojärjestelmään. Kuvassa tätä yhteyttä ei ole esitetty. Kappaleen 40 ja 20 putkien 42 pinnat on suojattu kuumuudelta ja kulumiselta muurauksella 44.According to the invention, a member 40 is arranged in the mixing chamber to slow down the flow of gas from the inlet opening 28. In the embodiment according to Figure 1, the member is round, spherical and suspended from the walls of the mixing chamber downwards into cooling pipes 42 in the middle of the mixing chamber. The cooling pipes may e.g. be connected to the heat transfer system of the reactor convection section 14. This connection is not shown in the figure. The surfaces of the tubes 42 of the body 40 and 20 are protected from heat and wear by masonry 44.

Sisääntuloaukosta 28 tuleva kaasusuihku ohjautuu pallon alapinnan mukaan sivuille ja jakautuu tasaisesti sekoitus-25 kammioon. Pallo 40 "sammuttaa" kaasusuihkun keskiosan niin, että se ei suoraan suurella nopeudella pääse kohtaamaan nousuosan lämpöpintoja.The gas jet from the inlet 28 is directed to the sides along the lower surface of the ball and is evenly distributed in the mixing chamber. The ball 40 "shuts off" the central part of the gas jet so that it cannot directly face the heating surfaces of the rising part at high speed.

Kuviossa 2 on esitetty toinen sovellutus keksinnön mukaises-30 ta laitteesta. Kuviossa on soveltuvin osin käytetty samoja viitenumerolta kuin kuviossa 1. Sekoituskammion alaosaan on sovitettu ylä- ja alaosaltaan kartion muotoinen elin 46. Elimen alaosa on alaspäin suippenevan ja yläosa ylöspäin suippenevan kartion muotoinen kappale. Kartion seinämien 35 kaltevuus voidaan esim. valita samaksi kuin sekoituskammion kartionmuotoisen alaosan kaltevuus.Figure 2 shows another embodiment of the device according to the invention. The same reference numerals are used in the figure as in Figure 1. A conical member 46 is arranged at the top and bottom of the mixing chamber. The lower part of the member is a downwardly tapering body and the upper part is an upwardly tapering body. The inclination of the walls 35 of the cone can, for example, be chosen to be the same as the inclination of the conical lower part of the mixing chamber.

Kartion muotoisen kappaleen voi sovittaa lähelle sisääntulo- 10 87148 aukkoa, jossa se toisaalta "sammuttaa" kaasusuihkun, toisaalta ohjaa kaasua sekoituskammion seinämien suuntaan. Sekoituskammion seinämät voidaan suojata massauksella 48, joka suojaa seinät likaisten kuumien kaasujen aiheuttamalta 5 eroosiolta.The conical body can be arranged close to the inlet opening, where it on the one hand "switches off" the gas jet and on the other hand directs the gas in the direction of the walls of the mixing chamber. The walls of the mixing chamber can be protected by a mass 48 which protects the walls from erosion by dirty hot gases.

Kuvion 3 sovellutusmuodossa keksinnön mukainen elin 50 on sovitettu suhteellisen korkealle sekoituskammioon, jolloin sen vaikutus rajoittuu lähinnä kaasusuihkun "sammuttamiseen" 10 eikä sillä niinkään ole vaikutusta sekoituskammiossa vallitsevaan sisäiseen kiertoon ja sitä kautta suspensioti-heyteen nousuosassa. Elin on vaakasusoran levyn muotoinen ja sen halkaisija on n. puolet kaasun sisääntulokanavan halkasisijasta. Elin on kiinnityselimillä 52 kiinnitetty 15 nousuosan lämpöpintoihin.In the embodiment of Figure 3, the member 50 according to the invention is arranged relatively high in the mixing chamber, the effect of which is mainly limited to "extinguishing" the gas jet 10 and has less effect on the internal circulation in the mixing chamber and thus on the suspension density in the riser. The member is in the shape of a horizontal plate and has a diameter of about half the diameter of the gas inlet duct. The member is attached to the heating surfaces of the 15 risers by fastening members 52.

IlIl

Claims (15)

1. Förfarande för behandling av heta processgaser som alstras i högtemperaturprocesser i med cirkulerande bädd-5 material fungerande virvelbäddsreaktorer, varvid virvel-bäddsreaktorn innefattar - organ för matande av heta gaser tili virvelbäddsreak-torn; - en blandningskammare, tili vilken de heta gaserna leds 10 som fluidiseringsgas genom en inloppskanal i blandnings- kammarens nedre del och i vilken gaserna inblandas i den cirkulerande massan; - en i samband med blandningskammaren ovanpä denna anordnad stigdel eller kanal för ledande av gassuspensionen in- 15 nehällande fast material frän blandningskammaren tili partikelavskilj aren; - konvektionsvärmeytor anordnade i stigdelen eller kanien; - en partikelavskiljare för avskiljande av det fasta materialet, som bildar den cirkulerande massan, frän 20 gassuspensionen innehällande fast material; - en gasutloppskanal för bortförande av gaserna frän partikelavskiljaren; - ett äterföringsrör för fast material för äterföring av det avskilda fasta materialet frän partikelavskiljaren 25 tili blandningskammaren och - matnings- och utloppsanslutningar för fast material, kännetecknat därav, att de frän inloppsöppningen kommande heta gaserna ätminstone delvis hindras frän att tränga okylda rätt igenom bland-30 ningskammaren för kontakt med konvektionsvärmeytorna genom att i inloppsöppningen för gasen eller i blandningskammaren ovanför öppningen pä inloppsöppningens axel anordna ett organ, som befrämjar tvärfördelningen av gasströmningen i blandningskammaren. -35A process for treating hot process gases generated in high temperature processes in fluidized bed reactors, wherein the fluidized bed reactor comprises - means for supplying hot gases to the fluidized bed reactor; - a mixing chamber into which the hot gases are conducted as fluidizing gas through an inlet channel in the lower part of the mixing chamber and in which the gases are mixed into the circulating mass; - a ladder portion or channel arranged in conjunction with the mixing chamber above this conduit for conducting the gas suspension containing solid material from the mixing chamber to the particle separator; - convection heating surfaces arranged in the riser or rabbit; a particle separator for separating the solid material forming the circulating mass from the gas suspension containing solid material; - a gas outlet duct for removing the gases from the particle separator; - a solid material return pipe for returning the separated solid from the particulate separator to the mixing chamber; and - solid and feed supply and outlet connections, characterized in that the hot gases coming from the inlet opening are at least partially prevented from penetrating unmixed mixes. the contact chamber for contact with the convection heat surfaces by arranging in the inlet opening for the gas or in the mixing chamber above the opening on the inlet opening shaft an element which promotes the transverse distribution of the gas flow in the mixing chamber. -35 2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att fast material, exempelvis slig behandlas med heta processgaser i virvelbäddsreaktorn. li 871482. A process according to claim 1, characterized in that solid material, for example, is treated with hot process gases in the fluidized bed reactor. li 87148 3. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att heta gaser kyls i virvelbäddsreaktorn för kondensering av smälta och/eller förängade komponenter. 53. A process according to claim 1, characterized in that hot gases are cooled in the fluidized bed reactor for condensing melt and / or diluted components. 5 4. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att heta gaser behandlas för avskiljning av partiklar, som gaserna innehäller, ur gaserna. 104. A method according to claim 1, characterized in that hot gases are treated to separate particles containing the gases from the gases. 10 5. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att strömningshastigheten i mittpartiet av gasströmmen som kommer in i blandningskammaren retarderas.5. A method according to claim 1, characterized in that the flow rate in the middle portion of the gas stream entering the mixing chamber is retarded. 6. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, 15 att den heta gasströmmen fördelas medelst organ sä att en frän mittpartiet radiellt utät riktad strömning uppstär.6. A method according to claim 1, characterized in that the hot gas stream is distributed by means such that a radially leaking directional flow from a central portion disturbs. 7. Anordning för behandling av heta gaser som alstras i högtemperaturprocesser i en med cirkulerande bäddmaterial 20 fungerande virvelbäddsreaktor (10), som innefattar - en blandningskammare (12), tili vilken de heta gaserna leds som fluidiseringsgas genom en inloppskanal (18) belägen i blandningskammarens nedre del och i vilken gaserna inblandas i den cirkulerande massan; . .25 - en i samband med blandningskammaren ovanpä denna anordnad stigdel (14) eller kanal för ledande av gassuspensionen innehällande fast material frän blandningskammaren tili partikelavskiljaren (16); - konvektionsvärmeytor (30) anordnade i stigdelen eller 30 kanalen för sänkande av gassuspensionens temperatur; - en partikelavskiljare (16) för avskiljande av det fasta materialet, som bildar den cirkulerande massan, frän gassuspensionen innehällande fast material; - en gasutloppskanal (34) för bortförande av gaserna frän 35 partikelavskiljaren; - ett äterföringsrör (36) för fast material för äterföring av det avskilda fasta materialet frän partikelavskiljaren tili blandningskammaren och 87148 - matnings- och utloppsanslutningar (20,38) för fast material, kannetecknat därav, att i inloppsöppningen (28) för gasen eller i blandningskammaren 5 ovanför blandningskammarens öppning pä inloppsöppningens axel har anordnats ett organ (40,46, 50), som befrämjar tvärfördelning av gasströmningen i blandningskammaren och sälunda ätminstone delvis hindrar de frän inloppsöppningen kommande heta gaserna frän att tränga okylda rätt igenom 10 blandningskammaren för kontakt med konvektionsvärmeytorna.Apparatus for treating hot gases generated in high temperature processes in a fluidized bed reactor (10) comprising circulating bed material, comprising: lower portion and in which the gases are mixed into the circulating mass; . .25 - a ladder portion (14) or duct for conducting the gas suspension containing solid material in conjunction with the mixing chamber from the mixing chamber to the particle separator (16); - convection heating surfaces (30) arranged in the riser or channel for lowering the temperature of the gas suspension; a particle separator (16) for separating the solid material forming the circulating mass from the gas suspension containing solid material; a gas outlet duct (34) for removing the gases from the particulate separator; - a solid feed tube (36) for returning the separated solid material from the particulate separator to the mixing chamber and 87148 - solids supply and outlet connections (20,38), characterized in that in the gas inlet port (28) or in the mixing chamber A member (40, 46, 50) has been arranged above the opening of the mixing chamber on the axis of the inlet opening, which promotes cross-distribution of the gas flow in the mixing chamber, and thus at least partially prevents the hot gases coming from the inlet opening from the contact surface of the mixing chamber through the noncooling chamber through the cold chamber. 8. Anordning enligt patentkravet 7, kännetecknad därav, att undre delen av organet (40) är sfärisk.Device according to claim 7, characterized in that the lower part of the member (40) is spherical. 9. Anordning enligt patentkravet 7, kännetecknad därav, att organet (46) har formen av en pyramid.9. Device according to claim 7, characterized in that the member (46) is in the form of a pyramid. 10. Anordning enligt patentkravet 7, kännetecknad därav, att undre delen av organet (46) är konisk. 2010. Device according to claim 7, characterized in that the lower part of the member (46) is tapered. 20 11. Anordning enligt patentkravet 7, kännetecknad därav, att organet (50) är platt och är anordnat vinkelrätt mot gasens strömningsriktning.Device according to claim 7, characterized in that the means (50) is flat and arranged perpendicular to the direction of flow of the gas. 12. Anordning enligt patentkravet 7, kännetecknad därav, att organet (40,50) är anordnat pä blandningskammarens eller inloppsöppningens centrumaxel upphängt uppifrän.Device according to claim 7, characterized in that the means (40, 50) is arranged on the center axis of the mixing chamber or inlet opening suspended from above. 13. Anordning enligt patentkravet 7, kännetecknad därav, 30 att organet är anordnat reglerbart i vertikalriktningen.Device according to Claim 7, characterized in that the means is arranged in a vertical direction. 14. Anordning enligt patentkravet 7, kännetecknad därav, att organet (40,46,50) är anordnat pä centrumaxeln av blandningskammarens cylindriska mittparti. 35Device according to claim 7, characterized in that the means (40,46,50) is arranged on the center axis of the cylindrical central portion of the mixing chamber. 35 15. Anordning enligt patentkravet 7, kännetecknad därav, att organet (40) är anordnat i blandningskammaren medelst fästanordningar stödda i dess väggar. I;Device according to claim 7, characterized in that the means (40) is arranged in the mixing chamber by means of fasteners supported in its walls. IN;
FI903579A 1990-07-16 1990-07-16 Method and apparatus for treating hot gases in a circulating fluidized bed reactor FI87148C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI903579A FI87148C (en) 1990-07-16 1990-07-16 Method and apparatus for treating hot gases in a circulating fluidized bed reactor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI903579A FI87148C (en) 1990-07-16 1990-07-16 Method and apparatus for treating hot gases in a circulating fluidized bed reactor
FI903579 1990-07-16

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI903579A0 FI903579A0 (en) 1990-07-16
FI903579A FI903579A (en) 1992-01-17
FI87148B FI87148B (en) 1992-08-31
FI87148C true FI87148C (en) 1992-12-10

Family

ID=8530810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI903579A FI87148C (en) 1990-07-16 1990-07-16 Method and apparatus for treating hot gases in a circulating fluidized bed reactor

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI87148C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI87148B (en) 1992-08-31
FI903579A (en) 1992-01-17
FI903579A0 (en) 1990-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI92099B (en) Circulating fluidized bed reactor
US9890341B2 (en) Gasification reactor and process for entrained-flow gasification
FI93274B (en) Method and apparatus for treating or utilizing a hot gas stream
RU2300415C2 (en) Method and the device for the heat recovery in the reactor with the fluidized layer
FI97081C (en) Method for cooling hot process gases
US5634516A (en) Method and apparatus for treating or utilizing a hot gas flow
FI93701B (en) Method and apparatus for treating hot gases
EP1791632B1 (en) Improved particle treatment in an expanded toroidal bed reactor
RU2060433C1 (en) Method of cooling gases and cooler of circulating fluidized bed
CS199622B2 (en) Method of forming of turbulent layer in the heterogenous systems and equipment for execution of this method
FI87148C (en) Method and apparatus for treating hot gases in a circulating fluidized bed reactor
FI87147B (en) REFERENCE FOUNDATION FOER BEHANDLING AV GASER OCH / ELLER FAST MATERIAL I EN REACTOR WITH CIRCULAR FLUIDISERAD BAEDD.
US5156659A (en) Cooler and particulate separator for an off-gas stack
FI85185C (en) Method and apparatus in a circulating fluidized bed reactor

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: FOSTER WHEELER ENERGIA OY

MM Patent lapsed

Owner name: FOSTER WHEELER ENERGIA OY