FI87950B - Kraftanlaeggning med foerbraenning av ett braensle i en fluidiserad baedd - Google Patents

Description

1 37950

Voimala, jossa poltetaan polttoainetta leijukerroksessa

Keksinnön kohteena on voimala, lähinnä PPCB-voimala, jossa poltetaan rikkipitoista polttoainetta lei jukerroksessa, joka sisältää hiukkasmaista rikkiä absorboivaa ainetta kerrosastiassa. Kerrosainetta ja tuhkaa varten tarkoitettu poistolaite sisältää määrää säätelevän murskaimen. Tämä hienontaa kuonamöykyt siten, että aine voidaan kuljettaa pois painetta-alentavan pneumaattisen kuljetus-laitteen kautta tai jauhaa kerrosaineen niin hienoksi, että kerrosaineessa oleva käyttämätön absorbointiaine vapautuu ja käytetään hyväksi sen jälkeen kun se on uudelleen syötetty kerrokseen.

Absorbointiainetta on jatkuvasti lisättävä kerrokseen riippuen polttoaineen rikkipitoisuudesta. Kerrosainetta ja polttoaineesta muodostunutta tuhkaa tai kuonahiukka-sia, jotka eivät seuraa polttokaasujen mukana on jatkuvasti tai jaksoittain poistettava, jotta kerroksen taso ei nousisi. Hienorakeinen aine, kuten tuhkan hienommat hiukkaset ja kulunutta kerrosainetta seuraavat polttokaasujen mukana, erotetaan puhdistuslaitoksessa ja kuljetetaan pois tästä. Kerroeaine, tuhka ja kuona on poistettava juoksuttamalla kerrosastiasta säädettävän poisto-laitteen kautta.

SE-patenttihakemus 8504961-7 esittää voimalan, jossa on leijukerroe, jossa kerroksen tasoa säädetään jauhamalla kerrosaine hienoksi ja palauttamalla hienoksi jauhettu kerrosaine suoraan kerrokseen. Jauhatus tehdään niin hienoon hiukkaskokoon, että jauhettu kerrosaine poistuu kerrosastiasta yhdessä polttokaasujen kanssa, erotetaan puh-distuslaitoksesssa ja poistetaan edullisesti sellaisen 2 87950 pneumaattisen painetta alentavan poistolaitteen kautta, joka kuvataan EP-patentissa 0 108 505. SE-patenttihake-muksessa 8602486-6 esitetään PFBC-voimala, jossa on ker-rosaineen poistolaite, joka käsittää kuonamurskaimen, jossa tietyn koon ylittävät kuonamöykyt murskataan sellaisen kokoisiksi, että ne voidaan kuljettaa keräilysäi-liöön pneumaattisen painetta alentavan kuljetuslaitteen kautta, joka on EP-patentissa 0 108 505 kuvatunlainen. PFBC tarkoittaa ensimmäisiä kirjaimia englanninkielisessä ilmaisussa Pressurized Fluidized Bed Combustion.

Keksinnön mukaisesti laitoksen poistolaitteeseen sisältyy kerrosastian alle sijoitettu murskain, jossa on pystyakseli. Tähän murskaimeen syötetään kerrosainetta kerrosas-tiasta tästä lähtevän putken kautta. Murskain käsittää pesän, jossa on murskaimen kiinteän jauhatusosan muodostava rengas. Pesään laakeroitu pystyakseli kannattaa kar-tiomaista, ympyränmuotoista kappaletta, joka muodostaa murskaimen pyörivän jauhatusosan, ja pääasiallisesti vaakatasoisen lautasen. Lautanen ja jauhatusosa voivat olla muodostettu yksiköksi. Pesän yläosassa oleva kerros-massan syöttöputki on liitetty poistoputkeen ja aukeaa mainitun lautasen yläpuolelle epäkeskisesti suhteessa murskaimen pyörimisakseliin. Pesässä on akselin kannattaman lautasen yläpuolella joukko kiinteitä kaapimia, jotka jakavat poistoputkesta tulevan kerrosaineen siten, että murskaimen jauhatusosien väliin putoava kerrosaine jakautuu tasaisesti lautasen kehälle. Täten saavutetaan tasainen kuluminen kiinteän jauhatusosan ympärillä.

Kaapimet voidaan muotoilla ja sovittaa eri tavoin. Ne sijoitetaan edullisesti eri tasoille lautasen yläpuolelle ja niillä on säteen suunnasta poikkeava suuntaus, ne ovat edullisesti kaarenmuotoisia tai spiraalinmuotoi- 3 87950 siä kuten keskipakoispumpun pumppupyörien siivet. Koska lautasen ja kunkin kaapimen välinen väli pienenee pyörimissuunnassa poistaa kukin kaapimista ainekerroksen levyn pyöriessä. Tällä tavoin saadaan pääasiallisesti tasainen aineen jakavana kehälle ja tasainen kuluminen murskaimessa. On myös mahdollista käyttää kaapimia, jotka ovat samalla tasolla mutta säteen suunnassa eri pituisia.

Keksintöä selitetään lähemmin viitaten oheisiin kuvioihin. Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti keksintöä PFBC-voimalassa sovellettuna, kuvio 2 esittää keksintöön kuuluvaa murskainta ja kuvio 3 murskaimeen sisältyvien kaapimien muotoa leikkauksena A-A kuviossa 2.

Kuviossa 1 viitenumerolla 10 on merkitty paineastia. Tähän on sovitettu kerrosastia 12 ja kaasunpuhdistuslaitos, jota symbolisoi sykloni 14. Todellisuudessa puhdistuslaitos voi käsittää sarjaankytkettyjen syklonien rinnan kytkettyjä ryhmiä. Kerrosastian 12 alaosassa on ilmanjakaja 16, joka jakaa kerrosastian polttotilaan 18 ja tuhkati-laan 20. Ilmanjakaja 16 muodostuu useista pitkänomaisista . . ilmanjakokammioista 22, joissa on ilmasuuttimet 24.

;;· · Kammiot 22 ovat yhteydessä paineastian 10 ja kerrosastian : ” 12 väliseen tilaan 25. Mainittu tila 25 sisältää paineen- : alaista polttoilmaa. Tilan 25 ja kammioiden 22 välissä on ei-esitettyjä elimiä ilmansyötön säätämiseksi.

: : : Suuttimien 24 kautta syötetään ilmaa polttotilaan 18 rik- : : : kiabsortointiainetta sisältävästä hiukkasaineestakoostu van kerroksen 26 fluidisoimiseksi ja polttoaineen polt-.·. : tamiseksi, jotka syötetään kerrokseen 26 ei-esitetystä kerrosainevarastosta johdon 30 kautta. Kerrospinnan 32 yläpuolella on varatila 34 palamiskaasujen keräämiseksi. Tästä palamiskaasut johdetaan johdon 36 kautta puhdistus-laitokseen 14 ja puhdistetut kaasut johdon 38 kautta 4 87950 turbiiniin 40. Tämä käyttää generaattoria 41 ja kompressoria 42. Kompressorissa 42 paineistettua polttoilmaa syötetään tilaan 25 johdon 44 kautta. Puhdistuslaitoksessa 14 erotettu pöly kuljetetaan pois ei-esitettyyn keräilysäiliöön johdon 37 kautta.

Kerroksessa 26 on putkia 46 höyryn kehittämiseksi ei-esitetyn höyryturbiinin käyttämiseksi ja kerroksen 26 jäähdyttämiseksi. Pitkänomaisten ilmanjakomammioiden 22 välissä on aukot 48, joista kerroksesta 26 tuleva kerros-aine voi kulkea tuhkatilaan 20. Aine 50 tuhkatilassa 20 koostuu tuhkasta, kuonasta ja kuluneesta ja kulumattomasta rikin absorbointiaineesta. Tuhkatilassa 20 on putket 52 aineen 50 jäähdyttämiseksi. Jäähdytyväliaineena näissä putkissa 52 voi olla esim. palamisilma, höyry tai vesi. Aine 50 voidaan poistaa tuhkatilasta 20 poistoputken 54 ja murskaimen 56 kautta. Putkessa 54 voi olla venttiili 55.

Keksinnön eräässä sovellutusmuodossa voi murskain 56 olla toteutettu siten, että se murskaa ainoastaan kuonamöykyt noin 7-10 mm hiukkaskokoon ja muu aine, jonka hiukkaskoko on n. 3-6 mm, saa vapaasti kulkea läpi. Tässä tapauksessa kuona hienonnetaan siten, että murskaimesta 56 syötetty aine saa pneumaattiselle kuljetukselle sopivan suurimman hiukkaskoon. PFCB-voimalassa tulee murskaimessa 56 vallitsevan paineen olla suunnilleen yhtä kuin kerrosasti-assa 12 vallitseva paine. Murskaimen 56 ulostulo 58 on joko suoraan tai ejektorin 60 välityksellä liitetty EP-julkaisussa 0 108 505 esitetynlaiseen painetta alentavaan poistolaitteeseen 64. Mainittuun ejektoriin 60 voidaan syöttää käyttökaasua suoraan tilasta 25 tai vahvistin-kompressorin kautta, joka imupuoleltaan on liitetty paineastian 10 tilaan 25. Keksinnön toisessa sovellutus- 5 87950 muodossa voi murskain 56 olla toteutettu siten, että se murskaa sekä kuonamöykyt että muun ulossyötetyn kerros-aineen. Kerrosainehiukkasiin sisältyvä kulumaton absor-bointiaine vapautuu tällöin ja murskattu aine palautetaan kerrokseen 26. Tällöin murskaimen 56 ulostulo 58 on ejektorin 60 ja katkoviivalla esitetyn palautusjohdon 62 kautta liitetty polttotilaan 18.

Kerroksen 26 korkeuden mittaamiseksi on differentiaali-paineanturit 75, 77, jotka toiselta puoleltaan johtojen 74, 76 kautta on liitetty kerrosastiaan 12 eri korkeudella kohdissa 70, 72, ja toiselta puoleltaan yhteisen johdon 78 kautta on liitetty paineastiaan 12 kohdassa 80 suunnilleen samalla korkeudella ilmanjakajan 16 kanssa. Todellisuudessa differentiaalipaineantureita on enemmän kuin kaksi. Kyseiset paineanturit 70, 72 on liitetty signaalikäsittelylaitteeseen 82 johtojen 84, 86 kautta. Lämpötila-anturi 88 kylvyssä 26 on johdon 90 kautta myös liittetty signaalinkäsittelylaitteeseen. 82. Tehotason määrittämä ohjearvo syötetään signaalinkäsittelylaitteeseen 82 ei-esitetystä tehonsäätelylaitteistosta johdon 92 kautta. Säätölaite 96 ei-esitettyä tuoreen kerrosai-neen syöttölaitetta varten on liitetty signaalinkäsittelylaitteeseen 82 johdolla 94 ja syöttölaitteeseen johdolla 98. Säätölaite 100 on liitetty signaalinkäsittelylait-teeseen 82 johdolla 102 ja murskaimen 56 käyttömoottoriin : - *: 106 johdolla 104. Vakiona pysyvällä tehonotolla säädetään aineen 50 syöttöä tuhkatilasta 20 säätelemällä moottorin 106 ja täten murskaimen 56 kierroslukua siten, että ker-: rostaso 32 pysyy vakiona. Poistettu ainemäärä on yhtä kuin lisätty määrä kerrosmassaa ja muodostunut hiili-tuhka, joka ei seuraa polttokaasujen kanssa varatliasta "...: 34. Tehoa vähennettäessä alennetaan kerroksen tasoa li- säämällä murskaimen 56 kierroslukua ja tehoa nostettaessa 6 87950 pysäyttämällä murskain tai pienentämällä sen kierroslukua ja lisätä tuoreen kerrosmassan syöttöä.

Keksintöön kuuluvan mukaisen pystymurskaimen 56 osa esitetään kuviossa 2. Murskain 56 käsittää pesän 110, jossa on kiinteä jauhatusosa 112 ja roottori 114, pyörivine jauhatusosineen 116. Pesä 110 koostuu alaosasta 110a ja sisäosasta 110b,joihin osiin on muodostettu laipat 110c sekä HOd ja joita yhdistää pulttiliitos 118. Tuhkatilas-sa tapahtuneesta jäähdytyksestä huolimatta aineen 50 lämpötila on suhteellisen korkea, jopa 400°C sen poistuessa tuhkatilasta 20. Täten murskaimen osiin kohdistuu korkea lämpötila, mikä on otettava huomioon rakenteessa. Kiinteä jauhatusosa 112 on tehty vaihdettavaksi renkaaksi, joka lepää laipalla 120 pesän 110 alaosassa 110a siten, että se pystyy laajenemaan säteensuuntaisesti. Sen pitää paikallaan joustava keskitysrengas 122, jossa on laippa 122a, joka on kiristetty laippojen 110c ja HOd väliin. Kiinteän jauhatusosan 112 ja pesän 110 välinen tila on täytetty lämpöäeristävällä aineella 124.

Murskaimen 56 roottori 114 on laakeroitu ylä laakeri in 126 hoikissa 128, joka työntyy sisään murskainpesän 110 alaosaan 110a, ja alalaakeriin käyttömoottorissa 106. Ylä-laakeri 126 on edullisesti sijoitettu samalle tasolle jauhatusosien 112 ja 116 kanssa. Roottori 114 koostuu akselista 130, joka alaosastaan on liitetty moottorin 106 ulostulevaan akseliin, akselin 130 kannattamasta, edullisesti renkaanmuotoisesta pyörivästä jauhatusosasta 116 ja jauhatusosaan 116 liitetystä, edullisesti tasomaisesta lautasesta 132. Yhdessä muodostavat jauhatusosa 116, akseli 130 ja lautanen 132 tilan, joka on täytetty lämpöäeristävällä aineella 134. Akseli 130 ja jauhatusosa 116 on yhdistetty pulttiliitoksella 133. Akseli 130 7 87950 on sisäpuolelta vesijäähdytteinen. Jäähdytysvettä syötetään ja poistetaan keinukaran 136 kautta. Akseli 130 on varustettu porauksella 138. Jäähdytysvesi johdetaan keskeiseen putkeen 140 tässä porauksessa 138 siten, että akselin 130 yläosa ja laakeri 126 saadaan hyvin jäähdytettyä. Jäähdytysvesi johdetaan takaisin porauksen 138 seinän ja putken 140 välisen raon 142 kautta. Akselin 130 ja hoikin 128 väliin muodostuu rengasmainen rako 144. Hoikin 128 alaosassa on tiivistyslaite 147 hoikin 128 ja akselin 130 välissä. Liitännän 146 kautta rakoon 144 syötetään ilmaa tai muuta kaasua toisaalta hoikin 128 jäähdyttämiseksi ja toisaalta pyörivän jauhatusosan 116 ja hoikkiin 128 pultttiliitoksella 150 liitetyn levyn 152 välisen tilan 148 pitämiseksi puhtaana. Kaasu virtaa nuolien osoittamalla tavalla raon 144, aukkojen 154, raon 156, tilan 148 ja raon 158 läpi murskatun aineen keräily-tilaan 160. Holkki 128 on ulkopuolelta varustettu lämpö-eristyksellä 162. Pesän 110 alaosa 110a on sisäpuolelta varustettu kerroksella kulutusta kestävää, lämpöäeristä-vää ainetta 164.

Murekainpesän 110 yläosa 110b on sisäpuolelta varustettu levyllä 168, joka on pulttiliitoksella 170 yhdistetty laippaan 172. Levyn 168 yläpuolella olevassa tilassa on eristysainetta 174. Murskainpesän 110 yläosan 110a läpi kulkee syöttöputki 176. Se on laipalla 178 ja pulttiliitoksella yhdistetty poistoputken 54 laippaan. Syöttöputki 176 on sijoitettu epäkeskisesti suhteessa murskaimen 56 pystyakseliin C-C. Mainittu putki 176 aukeaa sellaisella korkeudella roottorin 114 lautasen 132 yläpuolella, että suurimmat kuonamöykyt, 40-60 mm, jotka pystyvät kulkemaan raosta 48 tai ilmanjakajan kammioiden 22 välissä sijaitsevien suorakaiteenmuotoisista aukoista, voivat kulkea suuaukon 180 ja lautasen 132 välistä. Välimatka lautasen 8 87950 132 reunasta 182 on niin suuri, että putkesta 176 alas-syöksyvä kerrosmassa ei itsestään valu lautasen 132 reunan 182 yli.

Levy 168 on alapuoleltaan varustettu joukolla kaapimia 184a-184g, joiden suuntaus poikkeaa säteestä. Ne ovat edullisesti kaarenmuotoisia, kuten kuviossa 3 esitetään. Kaapimet 184a-184g ulottuvat eri lailla pystysuunnassa siten, että niiden ja lautasen 132 väliin muodostuu välit 186a-186d, joilla on asteettain pienenevä koko.

Roottorin 114 pyöriessä nuolen 188 kuviossa 3 esittämällä tavalla kaapivat kaapimet 184a-184g ainetta lautaselta 132. Ensimmäinen kaavin 1884a kaapii pois ensimmäisen ainekerroksen, toinen kaavin 184b toisen ainekerroksen jne. koska välit 186a-d kaavinten 184a-184g välissä asteettain pienenevät. Täten aine jakautuu suhteellisen tasaisesti lautasen 132 kehälle 182 kartionmuotoiseen aukkoon 190 murskaimen 56 kummankin jauhatusosan 112 ja 116 välissä. Kartionmuotoisesea aukossa 190 murskataan kuonamöykyt. Silloin kun murskaimen 56 tarkoitus on ainoastaan varmistaa, että suuremmat ainekappaleet murskataan sellaisen kokoisiksi, edullisesti 7-10 mm, että ne esteettömästi pystyvät kulkemaan painetta-alentavan pneumaattisen poistokuljetuslaitteen läpi, on jauhatus-osien 112, 116 välissä oleva väli 192 sen kokoinen, että suurin osa kerrosaineesta, joka on n. 3-6 mm kokoista, pystyy vapaasti putoamaan raosta 192 tilaan 160 eikä tällöin aiheuta kulumista. Poistoaukko 194 on liitetty poistoputkeen 58. Jos murskainta 56 käytetään myös ker-roeainehiukkaeten murskaamiseen siten, että niiden sisältämä käyttämätön absorbointiaine vapautuu, on rako 192 sen kokoinen, että saadaan hienojakoinen aine, jolla on käyttämättömään absorbointiaineeseen nähden suuri te- 9 87950 hollinen absorptiopinta.

Claims (8)

10 87950

1. Voimala, jossa poltetaan polttoainetta leijukerrok-sessa, joka laitos käsittää - korroenstinn (12), jossa on suuttimet (24) käsittävä ilmanjakaja (16) ilman syöttämiseksi kerroksen/arinan (26) fluidisoimiseksi, joka kerros käsittää hiukkasmaista rikkiä absorboivaa ainetta, ja kerrokseen (26) syötettävän polttoaineen polttamiseksi, - syöttölaitteet absorbointiaineen, murskatun aineen ja polttoaineen syöttämiseksi kerrokseen (26), - kompressorin (42) ilman syöttämiseksi kerros/arina-astiaan (12) kerroksen (26) fluidisoimiseksi ja polttoaineen polttamiseksi, - poistolaitteen, jossa on säädettävä poistokapasiteetti arina/kerrosaineen kuljettamiseksi pois kerrosastiasta siitä johtavan poistoputken (54) kautta, tunnettu siitä, että poistolaitteessa on murskain (56), joka käsittää - pesän (110) ja pesään (110) sovitetun renkaan, joka muodostaa murskaimen kiinteän jauhatusoean (112), - pesään (110) laakeroidun pystyakselin (130), - tämän akselin (130) kannattaman olennaisesti vaakasuoran lautasen (132), - saman akselin (130) kannattaman pyörivän jauhatusoean (116), - syöttöputken (176) pesän yläosassa (110b), joka putki on liitetty kerrosastiasta (12) johtavaan poistoputkeen (54), mikä syöttöputki (176) aukeaa mainitun lautasen (132) yläpuolelle epäkeskisesti suhteessa murskaimen pyörimisakseliin (C-C), - useampia pesään (110) mainitun lautasen (132) yläpuolelle sovitettuja kiinteitä kaapimia (184a-184g), jotka jakavat alas putoavan kerrosaineen lautasen (132) kehälle (182) jauhatusosien (112, 116) väliin.

11 B7 950

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimala, tunnet-t u siitä, että kaapimet (184a-184g) on sovitettu eri korkeuksille mainitun lautasen (132) yläpuolelle.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimala, tunnet-t u siitä, että kaapimet (184a-184g) ulottuvat eri pitkälle säteen suunnassa.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen voimala, tunnet-t u siitä, että kaapimet (184a-184g) ovat kaarenmuotoi-sia.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen voimala, tunnettu siitä, että murskaimen (56) poistoaukko on liitetty kerrosastiaan (12) johdolla (62) murskatun aineen syöttämiseksi takaisin kerrosastiaan (12).

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen voimala, tunnettu siitä, että poltto kerrosastiassa (12) tapahtuu ilmanpaineen huomattavasti ylittävässä paineessa (PFBC-laitos) ja, että murskain poistopuoleltaan on liitetty pneumaattiseen, painetta-alentavaan kuljetus-laitteeseen (64), jossa paineenalennus aikaansaadaan kaasu/ainevirtauksen toistuvalla suunnan kääntämisellä sarjaan kytkettyjen putkiosien välissä sijaitsevissa kääntökammioissa.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen voimala, tunnettu siitä, että kerrosastia (12) on sisällytetty paineastiaan (10), jossa on tila (25) paineastian (10) ja kerrosaetian (12) välissä puristettua palamisil-maa varten, josta tilasta (25) kerros-astiaan (12) syötetään ilmaa kerroksen (26) fluidisoimiseksi ja polttoaineen polttamiseksi, ja että murskain (56) on poistopuo- i2 87950 leitaan liitetty pneumaattiseen, painetta-alentavaan kuljetuslaitteeseen (64), jossa paineenalennus aikaansaadaan kaasu/ainevirtauksen toistuvalla suunnan kääntämisellä sarjaan kytkettyjen putkiosien välissä sijaitsevissa kääntökammioissa.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen voimala, tunnettu siitä, että kerrosastia (12) on sisällytetty paineastiaan (10), jossa on tila (25) paineastian (10) ja kerrosastian (12) välissä puristettua palamisil-maa varten, josta kerrosasstiaan (12) syötetään ilmaa kerroksen fluidisoimiseksi ja polttoaineen polttamiseksi, ja että murskain (56) poistopuoleltaan on liitetty ker-rosastiaan (12) pneumaattisella kuljetusjohdolla (62) murskatun kerrosaineen palauttamiseksi kerrokseen (26). i3 87950