FI90138C - Foerfarande foer styrning av en virvelbaeddreaktor samt en virvelbaeddspanna - Google Patents

Description

1 90138

Menetelmä leijukerrosreaktorin ohjaamiseksi sekä leijuker-roskattila

Esillä oleva keksintö liittyy lämpöreaktoriin ja 5 erityisesti parannukseen lämpöenergian talteenottamiseen leijukerrosreaktorityyppisessä tai jätteidenpolttouuni-tyyppisessä lämpöreaktorissa.

Leijukerrostyyppiset lämpöreaktorit ovat tulleet laajasti tunnetuiksi, koska ne ovat sopivia yhdyskuntajät-10 teen tai vastaavan poistoon sekä usean tyyppisten polttoaineiden polttamiseen, kuten hiili, petrolikoksi, jne., jotka polttoaineet omaavat suhteellisen alhaiset tuhkaksi palamisasteet.

Monien tällaisten reaktoreiden versioiden joukossa 15 tiedetään myös se, että reaktori joka sisältää kiertävän leijukerroksen, on melko tehokas yllä viitatuissa käytöissä. Esimerkiksi tämän tyyppinen reaktori, jossa fluidisoi-tuvaa väliainetta kierrätetään fluidisoivassa kammiossa, on selostettu US-patenttijulkaisuissa 4 419 330 ja 4 452 155. 20 Yllä olevien kaltaisissa reaktoreissa on diffuusio- väline järjestetty tuottamaan ero fluidisoivaan kaasuun, joka puhalletaan ylöspäin kohti väliainetta, jolloin väliaine yhdessä osassa diffuusiovälineen yläpuolella on altistettu voimakkaammalle fluidisaatiolle kuin toinen osa. Täl-25 lä tavoin väliaine on kokonaisuutena saatettu kiertävään tai pyörretilaan fluidisoivan kammion sisällä. Toisin sanoen yllä selostetussa leijukerroksessa on vyöhyke, jossa fluidisaatio on suhteellisen voimakas ja väliaine pyrkii liikkumaan ylöspäin, toinen vyöhyke, jossa fluidisaatio on 30 suhteellisen heikko ja väliaine pyrkii laskeutumaan suhteessa toiseen vyöhykkeeseen, jossa fluidisaatio on voimakkaampi, ja, näiden vyöhykkeiden ylä- ja alaosissa, vastaavissa osissa oleva väliaine pyrkii liikkumaan sivusuunnassa toiseen vyöhykkeeseen. Tällä tavoin aikaansaadaan ker-35 roksen kierrättäminen täydellisesti. Tätä kierrätystä suoritetaan myös poikkeutusvälineellä, joka on sijoitettu ir- 2 9Π138 tolevyn ja reaktorin fluidisoivan kammion väliin.

Yllä viitatun tyyppisellä reaktorilla on erinomaisia vaikutuksia. Esimerkiksi esihajotustoiminta on tehty tarpeettomaksi tapauksessa, jossa hävitetään yhdyskuntajät-5 teitä tai vastaavaa, ja jopa suhteellisen kevyitä materiaaleja voi kulkeutua mukana leijukerroksen sisässä johtuen laskeutuvan vyöhykkeen olemassaolosta, niin että tällaiset kevyet materiaalit voivat tehokkaasti palaa kerroksen sisässä ilman että ne palaisivat vain kerroksen pinnalla.

10 Kuitenkin tapauksessa, jossa hävitettävien tai tuhkaksi poltettavien ainesten tilavuus tai näistä saatava lämpöarvo vaihtelee, voi fluidisoituva väliaine joskus tulla kuumennetuksi yli ennalta määrätyn lämpötilarajän, kuten esimerkiksi 800°C. Mikäli tällainen ylikuumeneminen tapahtui-15 si, väliaine sintrautuisi silloin yhteen alkalimetallien tai vastaavien mahdollisen olemassaolon vuoksi, synnyttäen tällä tavoin kuonaa tai kasautumia tai saattaen ne tukkimaan osia reaktorista, niin että reaktorin toiminta heikentyy tai saavuttaa tilan, jossa se täytyy pysäyttää.

20 Siten on ollut käytäntönä tällaisissa tilanteissa suihkuttaa vettä väliaineelle, jotta alennetaan sen lämpötilaa. Siten tässä tapauksessa synnytetty lämpöenergia yksinkertaisesti menetetään, ilman että sitä käytetään hyödyllisesti hyväksi. Jos yritettäisiin talteenottaa tätä lämpöener-25 giaa asentamalla lämmönvaihdin, kuten sellainen, joka muodostuu useista putkista, joiden sisässä kierrätetään ilmaa tai vettä, fluidisaatio estettäisiin tällä tavoin ja putket altistuisivat kulutukselle tai ruostuisivat helposti.

Joitakin yrityksiä on tehty tämän lämpöenergian tal-30 teenottamiseksi, kuten on selostettu japanilaisessa kuulutus julkaisussa 183937/83, jossa energiaa talteenottava kammio on sijoitettu fluidisoivan pääkammion viereen. Tässä julkaisussa selostettua laitetta käytetään syöttämään osa fluidisoituvasta väliaineesta energiaa vastaanottavaan kam-35 mioon; kuitenkaan lämpötila siinä väliaineen osassa, joka syötetään kohti talteenottokammiota, ei tehokkaasti nouse, koska tällä väliaineen osalla ei ole sivuttaista liikettä 11 3 Q Π 1 3 3 ja se siten liikkuu ylöspäin fluidisoivassa kammiossa, ilman että se sekoittuu missään oleellisessa määrin väliaineeseen, joka on leijukerroksen suurilämpötilaisessa vyöhykkeessä, ja se syötetään sitten talteenottokammioon, jos-5 sa sen lämpötila laskee. Kun tällainen väliaine palautetaan pääleijukerrokseen, sen lämpötila ei ole yllä kuvatusta ilmiöstä johtuen riittävästi noussut.

Lisäksi perinteisiä leijukerrosreaktoreita on ohjattu vain ajoittaisilla käytöillä.

10 Täten on ollut toivottua saada reaktori, jossa ei tule vastaan sellaisia tekniikan tason laitteiden haittoja, joita yllä selostettiin, ja joka sen sijaan hyvin tehokkaasti käyttää hyväksi reaktorissa synnytetyn lämpö-energian .

15 Esillä olevan keksinnön päämääränä on aikaansaada lämpöreaktori, joka on vapaa yllä kuvatuista haitoista.

Esillä olevan keksinnön lisäpäämääränä on sen vuoksi aikaansaada lämpöreaktori, jossa fluidisoituvan väliaineen ylikuumeneminen on tehokkaasti estetty ja jossa läm-20 pöenergia otetaan tehokkaasti talteen ilman sakkojen synnyttämistä.

Yllä olevat tavoitteet on toteutettu keksinnön mukaisesti, leijukerrosreaktorin ohjausmenetelmällä, jolloin mainittu reaktori käsittää: a) polttouunin, joka sisältää 25 ensiökiertoleijukerroksen, joka käsittää nousevan kerroksen ja laskeutuvan kerroksen, sekä hajotinvälineet, joissa on useampi kaasukammio erilaisten leijukaasumäärien syöttämiseksi, b) lämpöenergian talteenottokammion, jossa on lämpöenergiaa talteenottava kerros ja lisähajotin, c) kallis-30 tetun väliseinävälineen, joka erottaa ensiökiertoleijukerroksen lämpöenergiaa talteenottavasta kerroksesta siten, että ensiökiertoleijukerros ja lämpöenergiaa talteenottava kerros ovat ylä- ja alaosasta yhteydessä toisiinsa, d) läm-mönvaihtopintavä1Lneen, joka on sijoitettu lämpöenergiaa 35 talteenottavaan kerrokseen, jotta virtaava aine voi kulkea sen läpi, e) lisähajottimen ollessa sijoitettu mainitun lämpöenergiaa talteenottavan kammion alaosaan jättäen tilaa 4 90133 kerroksen aineelle liikkua alaspäin mainitun tilan läpi lämpöenergiaa talteenottavasta kammiosta mainittuun polttouuniin. Menetelmälle on tunnusomaista, että f) hajotinväli-neen syöttämän leijukerroskaasun massavirta on suurempi 5 kallistetun väliseinävälineen lähistöllä kuin mainitun ha-jotinvälineen toimittama massavirta kallistetun väliseinä-välineen vastakkaiselle alueelle siten, että mainittu nouseva kerros sijaitsee kallistetun väliseinävälineen kohdalla, g) hajotinvälineen syöttämän leijukerroskaasun massa-10 virta kallistetun väliseinän alueelle on sellainen, että osa leijutetusta väliaineesta mainitussa ensiökiertoker-roksessa nousee ylöspäin ja saavuttaa lämpöenergian tal-teenottokammioon, h) lisähajottimen lämpöenergian talteen-ottokerrokseen syöttämän kaasun virtaus on säädetty siten, 15 että säädetään lämmönvaihdon kokonaiskerrointa ja sitä kautta talteenotetun lämpöenergian määrää.

Keksinnön kohteena on myös leijukerroskattila, joka käsittää: a) polttouunin, joka sisältää ensiökiertoleiju-kerroksen, joka käsittää nousevan kerroksen ja laskeutuvan 20 kerroksen sekä hajotinvälineen, jossa on useampi kaasukammio erilaisten leijukerroskaasumäärien syöttämiseksi, b) lämpöenergian talteenottokammion, jossa on lämpöenergian talteenottokerros ja lisähajotin, c) kallistetun väliseinä-välineen, joka erottaa ensiökiertoleijukerroksen lämpöener-25 gian talteenottokerroksesta siten, että ensiökiertoleiju-kerros ja lämpöenergian talteenottokerros ovat ylä- ja alaosasta yhteydessä toisiinsa, d) lämmönvaihtovälineen, joka on sijoitettu lämpöenergiaa talteenottavaan kerrokseen, jotta virtaava aine voi kulkea sen läpi, e) lisähajottimen 30 ollessa sijoitettu mainitun lämpöenergiaa talteenottavan kammion alaosaan jättäen tilaa kerroksen aineelle liikkua alaspäin mainitun tilan läpi lämpöenergiaa talteenottavasta kammiosta mainittuun polttouuniin. Leijukerroskattilal-le on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että f) kallis-35 tetun väliseinän alapuolella olevat kaasukammiot tuottavat kallistetun väliseinävälineen alueella ylöspäin suuntautuvan massavirtauksen, joka on voimakkaampi kuin muiden 5 9 P 1 3 8 kammioiden tuottama massavirtaus siten, että mainittu nouseva kerros sijaitsee kallistetun väliseinän kohdalla.

Kuvio 1 on kaavamainen kuvaus esillä olevan keksinnön mukaisesta lämpöreaktorista; 5 kuvio IA on kuviossa 1 esitetyn reaktorin muunnettu versio; kuvio 2 on kaavamainen kuvaus kuviossa 1 esitetyn reaktorin osasta katsottuna kuviossa 1 esitetyssä suunnassa II-II; 10 kuvio 3 esittää lämpöenergian talteenottokammion läpi kierrätetyn fluidisoivan väliaineen määrän fluidi-soivan kaasuvirtauksen vaihtelun funktiona; kuvio 4 esittää fluidisoivan väliaineen laskeutu-misnopeuden vaihtelun lämpöenergiaa talteenottavassa kam-15 miossa; kuvio 5 esittää käyrät, jotka edustavat lämmönvaih-toputken "kokonaislämmönsiirtokerrointa" ja "kulumisker-rointa"; kuvio 6 on suurennettu kuva kuviossa 1 esitetystä 20 lämpöenergian talteenottokammiosta; kuvio 6A on kuva, joka nähdään kuviossa 6 esitetyssä suunnassa Vla-VIa; kuvio 7 on lämpöreaktori, joka on konstruoitu esillä olevan keksinnön mukaisessa kaksoistyyppimuodossa; 25 kuvio 8 on muunnettu kaavamainen kuvaus esillä ole van keksinnön mukaisesta lämpöreaktorista, jossa erotin-seiniä tuetaan vesiputkilla; kuvio 8A on suurennettu kuva kuvion 8 osasta; kuvio 9 on kuviossa 8A esitetty vesiputkien lomi-30 tettu järjestely; kuvio 10 on lisämuunnelma siitä, mitä on esitetty kuviossa 8; kuvio 11A, 11B ja 11C esittävät hajottimen muunnelmia ; 35 kuvio 12A, 12B ja 12C esittävät fluidisoivan kaa- sunmuutostrendin vastaten kuviossa 11A, 11B ja vastaavasti 11C esitettyä järjestelyä; 6 9Π133 kuvio 13 esittää lämmönsiirron, joka tapahtuu kuvioissa 6 ja 11C esitetyissä järjestelyissä; ja kuviot 14A ja 14B esittävät suojäävien osien asentamisen vesiputkia varten.

5 Nyt viitataan kuvioon 1, jossa on kaavamaisesti kuvattu esillä olevan keksinnön mukainen lämpöreaktori 51. Tämän reaktorin 51 on esitetty olevan käytetty kattilan 67 kanssa. Reaktorin 51, jolla on suorakulmainen vaakaosa, sisässä on hajotin 52 reaktorin alaosassa ja hajotin 52 on 10 kytketty putken 53 kautta paineistettuun kaasulähteeseen, sellaiseen kuten puhallin 57, niin että fluidisoiva kaasu voi olla puhallettu ylöspäin hajottimesta 52 hajottimen 52 yläpuolella reaktorin alemmassa osassa olevan fluidisoitu-van väliaineen fluidisoimiseksi.

15 Jotta tuotetaan kiertävä leijukerros, joka säilyt tää niiden leijukerrosten ominaispiirteet, jotka on selostettu keksinnön taustaan viittaavassa osassa mainittujen US-patenttijulkaisuiden selityksissä, hajotin 52 on edullisesti varustettu useilla jaetuilla kaasukammioilla 54, 20 55 ja 56, niin että fluidisoivan kaasun massavirtausta, joka suihkutetaan ylöspäin näistä kammioista, voidaan säätää eri tavoin. Hajottimen 52 yläpuolelle on myös varustettu väliseinät, jolloin väliseinät on sijoitettu reaktorin 51 sivuseinien viereen mutta niistä erilleen ja 25 kullakin väliseinällä on osa, joka on kallistettu ylöspäin ja sisäänpäin. Kallistuskulma on edullisesti alueella 10-60° suhteessa vaakatasoon. Tässä hajottimen 52 ja väliseinien 58 järjestelyssä, kun kaasu tai ilma suihkutetaan ylöspäin sillä tavoin, että se puhalletaan ylöspäin voi-30 makkaasti vastakkaisissa päissä olevissa kammioissa 54 ja 56, kun taas sitä puhalletaan ylöspäin suhteellisen kevyesti keskikammiossa 55, fluidisoituva väliaine saatetaan aikaansaamaan oleellisesti kaksi kiertävää vyöhykettä A ja B, joilla on vastakkaissuuntaiset kiertävät 35 virtaukset, kuten on ilmaistu nuolilla. Näin on koska fluidisoituva väliaine puhalletaan ylöspäin melko rajusti

II

7 90138 kaasulla, joka suihkutetaan kammioista 54 ja 56, ja suunnataan sisäänpäin väliseinillä 58, kun taas kammion 55 yläpuolella oleva väliaine puhalletaan ylöspäin melko heikosti verrattuna osiin, jotka puhalletaan ylös kaasulla 5 kammioista 54 ja 56, ja väliaineen kokonaiskäyttäytyminen on sellainen, että kammioiden 54 ja 56 yläpuolella oleva väliaine fluidisaation alaisena ollessaan liikkuu ylöspäin muodostamalla nousevia kerroksia ja nousevien kerroksien väliaine suunnataan sisäänpäin väliseinien 58 sisäänpäin 10 kallistetuilla osilla, jolloin tämä sisäänpäin suunnattu väliaine, yhdessä kammion 55 yläpuolella olevan väliaineen kanssa, pyrkii laskeutumaan suhteellisen heikon fluidisaa-tion alaisena laskeutuvan kerroksen muodostamiseksi ja laskeutuvan kerroksen pohjalla olevan väliaineen ollessa 15 suunnattu kohti nousevien kerroksien pohjia. Siten laskeutuvassa kerroksessa olevat poltettavat materiaalit ovat kulkeutuneet sinne vastakkaisiin suuntiin kiertävien vyöhykkeiden A ja B olemassaolon vuoksi, jotka varmistavat jopa sellaisten materiaalien sinne kulkeutumisen, jotka 20 ovat kevyitä ja niitä kategorioita, jotka normaalisti vain jaetaan ulos ja poltetaan leijukerroksen yläpinnalla.

Tämän seurauksena tällaisten kevyiden materiaalien sidottua lämpöenergiaa voidaan myös käyttää hyväksi nostamaan leijukerroksen lämpötilaa. Sopivat fluidisoivan kaasun 25 massavirtaukset kustakin kammiosta 54, 55 ja 56, jotka kykenevät tehokkaasti aiheuttamaan tällaiset kiertävät leijukerrokset kahdessa vyöhykkeessä A ja B, ovat esimerkiksi 4-20 Gmf, edullisemmin 6-12 Gmf, kammioista 54 ja 56? ja 0,5-3 Gmf, edullisemmin 1-2,5 Gmf, keskimmäisestä 30 kammiosta 55 (missä 1 Gmf on ilmaisu fluidisoivan kaasun massavirtauksesta kerroksen minimaalista fluidisaatiota varten, ts. joka juuri ylittää alkuehdon). Kammioiden lukumäärä yllä selostetussa suoritusmuodossa on kolme, toisin sanoen kammiot 54, 55 ja 56; kuitenkaan kammioiden 35 lukumäärä ei ole rajoitettu kolmeen ja lisäkammioita voi olla tarvittaessa varustettu, jotta tehokkaasti synnytetään 8 90138 nousevat kerrokset reaktorin sivuseinien viereen ja laskeva kerros nousevien kerrosten väliin kiertävällä tavalla.

Yllä mainitut kiertävät virtaukset on aiheutettu myös kallistetuilla väliseinillä 58.

5 Jopa tapauksissa, joissa fluidisoiva kaasu on ta saisesti puhallettu hajottimeen 52, ylöspäin oleva kaasuvir-taus on suunnattu pitkin hajottimen yläpuolella olevia kallistettuja väliseiniä, jotta aiheutetaan samanlaiset kiertävät virtaukset fluidisoitavaan väliaineeseen. Tämä 10 aiheutetaan myös sillä tosiasialla, että kaasuvirtaus on keskitetty ja kiihdytetty ylemmässä vyöhykkeessä, jotta fluidisoitavalle väliaineelle annetaan suurempi momentti.

Kaasu, joka virtaa ylöspäin kallistettujen väliseinien 58 yläpäästä, virtaa leijukerroksen yläpinnan läpi 15 pitkin mukana kulkeutuvaa fluidisoitavaa väliainetta.

Tässä tapauksessa kaasuvirtaus kuljettaa suuremman määrän fluidisoitavaa väliainetta kuin kaasuvirtaus tekisi kallis-tamattomien väliseinien tapauksessa. Siten suurempi määrä fluidisoitavaa väliainetta kuljetetaan lämpöenergian tal-20 teenottokammioon.

Kaasuvirtauksen ja kuljetetun fluidisoitavan väliaineen välinen suhde on esimerkiksi piirrosten kuviossa 3 esitetyn mukainen. Kasvu kuljetetun fluidisoitavan väliaineen määrässä kasvattaa talteenotettavan lämpöenergian mak-25 simimäärää, ja myös avustaa lämpöenergian talteenottoa.

Toisin kuin tekniikan tason mukainen reaktori, on kammio 59 kummankin väliseinän 58 puolella ja vastapäätä vyöhykkeitä A ja B muodostettu itse väliseinällä, reaktorin sivuseinällä ja tämän kammion 59 alaosaan varuste-30 tulla suuntauslevyllä 50. Pitäisi huomata, että suuntaus-levy 50 ja väliseinän 58 alapää ovat järjestetyt pidettäväksi toisistaan erillään niiden välisen raon 63 verran, niin että fluidisoitava väliaine voi vapaasti kulkea tämän raon lävitse ja suuntauslevy 50 estää väliainetta 35 tulemasta suunnatuksi siten, että se poistuisi ulospäin. Kammion 59 olemassaolo on yksi esillä olevan keksinnön 11 9 9 Π1 3 3 ydinkohtia; sitä käytetään lämpöenergian talteenottokam-miona, johon osa fluidisaation alaisena olevasta leiju-kerroksesta suunnataan. Kammion 50 sisään on järjestetty lämmönvaihdin, joka muodostuu lämpöä johtavasta putkesta 5 65, niin että se kytketään putkien 64 kautta sellaiseen kattilan 67 ylempään kokoojaan ja alempaan kokoojaan kuin on kaavamaisesti esitetty kuviossa 2, ja lämmönvaihtaja-putki 65 ottaa talteen lämpöenergiaa kuumennetusta fluidi-soitavasta väliaineesta, joka kulkee kammion 59 kautta, 10 nesteen, kuten veden, avulla, joka saatetaan pumpun 73 avulla virtaamaan putken 65 läpi. Väliseinien 58 sijainti on järjestetty olemaan sellainen, että hajottimelta 52 suihkutettu fluidisoiva kaasu ei pääse kammioon 59 ja että estetään mahdollisuus, että kammioon 59 suunnattu 15 väliaine vain pysyisi liikkumatta kammion sisässä, mikä voisi estää tehokkaan lämmönvaihdon. Tällaisen mahdollisuuden välttämiseksi ja jotta varmistetaan väliaineen oikea liike kammion 59 sisässä, on suuntauslevyn 50 yläpuolelle sijoitettu lisähajotin 62 ja sopiva paineistettu 20 kaasulähde, sellainen kuten puhallin 60, on yhdistetty hajottimeen putken 61 kautta. Hajottimelta 62 syötetyn kaasun mukana kammioon 59 suunnattu väliaine liikkuu alaspäin, joko jaksottaisesti tai jatkuvasti, riippuen kiertävien vyöhykkeiden A ja B toimintatilasta. Tällä 25 tavoin alaspäin liikutettu väliaine kulkee suuntauslevyn 50 ja väliseinän 58 välisen raon 63 kautta ja yhdistyy kiertäviin vyöhykkeisiin A ja B, minkä avulla tietty tilavuus vyöhykkeissä A ja B kuumennettua väliainetta jatkuvasti syötetään kammioihin 59 ja kulkee niiden läpi.

30 Fluidisoitava väliaine, joka kierrätetään lämpö- energian talteenottokammioiden 59 kautta, on riippuvainen ja ohjattu lisähajottimen 62 kautta syötetyn kaasun määrällä ja massavirtauksella hajottimen 52 jaetuista kammioista, erityisesti niistä, jotka tuottavat nousevat 35 kerrokset, toisin sanoen kammiot 54 ja 56 kuviossa 1 esitetyn suoritusmuodon tapauksessa. Vaihtelu fluidisoi- 10 90133 tavan väliaineen määrässä suhteessa massavirtaukseen ha-jottimelta 52 ja lisähajottimelta 62 on kuvattu kuvioissa 3 ja 4. Kuten kuviosta 3 nähdään, fluidisoituvan väliaineen tilavuus kasvaa kun hajottimesta 52 (erityisesti kammioista 54 5 ja 56 nousevien kerrosten tuottamiseksi) ylöspuhalletun flui-disoivan kaasun massavirtaus kasvaa. Kuviossa 3 väliaineen määrä G^, joka kierrätetään lämpöenergian talteenottokammion 59 kautta, on epäsuorasti esitetty suhteella ja G^, jossa Gq edustaa vertailutilavuutta, joka vastaa kammion 59 10 kautta kierrätetyn fluidisoitavan väliaineen tilavuutta, kun reaktori 51 on täytetty fluidisoivalla väliaineella, kun se ei ole toimintatilassa, ts. ei fluidisoivassa tilassa, korkeudelle väliseinien 58 huippujen tason yläpuolelle ja altistettu kammioista 54 ja 56 tulevalla 3 Gmf kaasuvirtauk-15 sella tapahtuvalle fluidisaatiolle. Kuvateksti "L^" kuviossa 3 vastaa fluidisaatiotapausta, kun fluidisoituvan väliaineen korkeus on väliseinien 58 sisällä, kun ollaan toimintatilassa , missä vastaa väliseinien 58 huippuja.

Kuviosta 4 tullaan havaitsemaan, että fluidisoituvan 20 väliaineen määrä, joka kiertää lämpöenergian talteenottokammion 59 kautta, kasvaa verrannollisesti, kun lisähajottimes-ta 62 syötetyn kaasun massavirtaus kasvaa alueelle 0-1 Gmf, ja jos massavirtaus kasvaa yli 1 Gmf, fluidisoituvan väliaineen tilavuus pysyy oleellisesti samalla tasolla kuin tila-25 vuus 1 Gmf:n tasolla, joka vastaa G^:tä. Energiatalteenotto-kammion kautta laskeutuvan fluidisoivan väliaineen määrä riippuu G^:stä. Säätämällä oikein hajottimelta 52 syötetyn fluidisoivan kaasun ja lisähajottimen 62 kautta syötetyn kaasun massavirtaus, voidaan säätää fluidisoituvan väliaineen 30 määrää, joka kiertää lämpöenergian talteenottokammion 59 kautta.

Vyöhykkeissä A ja B kuumennetun fluidisoituvan väliaineen lämpöenergia siirretään lämpöenergian talteenottokam-miossa 59 nesteeseen, joka virtaa lämpöä johtavan putken 65 läpi lämpöenergian talteenottamiseksi. Kokonaislämmönsiirto-35 kerroin lämpöenergian talteenottokammiossa on esitetty käyränä kuviossa 5 suhteessa kammioon 59 puhalletun kaasun massavirtaukseen.

11 11 90133

Talteenotettavan lämpöenergian määrän säätämiseksi säädetään kiertävän fluidisoituvan väliaineen määrää sekä kokonaislämmönsiirtokerrointa. Toisin sanoen, olettaen että vyöhykkeitä A ja B kohti suunnattu fluidisoiva 5 kaasu ylläpidetään vakiona suhteessa niiden tilavuuteen, fluidisoituvan väliaineen määrä, joka kiertää lämpöenergian talteenottokammion 59 kautta, ja kokonaislämmönsiir-tokerroin molemmat kasvavat, kun kammioon 59 puhalletun kaasun määrä kasvaa, ja siten lämpöenergian kokonaistal-10 teenotto lisääntyy suuresti johtuen kasvaneesta kaasuvir-tauksesta kammioon 59, Kuitenkin, jos kaasuvirtaus kasvaa liian paljon, tapahtuisi käyrällä I kuviossa 5 esitetty pienenevä tendenssi ja raju kaasuvirtaus aiheuttaisi putken 65 kulumista. Putken kulumisaste on myös kuvattu ku-15 viossa 5 käyränä II. Käyristä I ja II nähdään, että kaasuvirtaus lisähajottimesta on edullisesti aina kolmeen Gmf asti. Tehokas lämpöenergian talteenotto kammiossa 59 tekee myös mahdolliseksi vaimentaa fluidisoituvan väliaineen ylikuumentamista vyöhykkeessä A ja B.

20 Nyt ennenkuin jatketaan reaktorin toiminnan selos tamiseen annetaan hieman lisäselvitystä, joka koskee reaktoriin 51 liittyvien tiettyjen osien rakennetta. Reaktorin 51 päällä on syöttöaukko poltettavien ainesten F, sellaisten kuten yhdyskuntajäte, lataamiseksi reaktoriin 25 51. Tapauksessa, jossa reaktoria 51 käytetään vain polt tamaan polttoainetta, sellaista kuten hiili tai petrolikoksi, joka syötetään suoraan vyöhykkeisiin A ja B. Myöskin reaktorin yläosassa on poistoaukko poistokaasujen poistamiseksi, jolloin poistokaasun lämpöenergiaa käytetään hyväksi tässä 30 tapauksessa kattilalle 67, joka on yhdistetty putkeen 65 lämpöenergian talteenottokammiossa 59, kuten on kuvattu kuviossa 2. Kattilan 67 pohjassa on poistoaukko tuhkan poistamiseksi. Reaktorissa 51 on tietenkin poistovälineet palamattoman jäämän poistamiseksi reaktorista. Poistokäy-35 tävä 69 on reaktorin alaosassa yhdellä sivulla hajottimen 52, tai kummallakin kahdella vastakkaisesta sivusta, niin 12 901 38 että palamaton jäämä voidaan suunnata kohti ruuvikuljetin-ta 70, joka kuljettaa jäämän akselin suunnassa poistoauk-koon 72 vastakkaisesti suunnattujen ruuvin lapojen 71 avulla .

5 Nyt palataan jälleen reaktorin fluidisointitoimin- taan, jossa kiertävät vyöhykkeet A ja B on tuotettu seurauksena väliseinien 58 järjestelystä ja erosta massavirtaukses-sa päähajottimelta 52 suhteessa vaakasuuntaan.

Kuitenkin voidaan sanoa, että toiminnan aikana tämä 10 fluidisaation tila vaihtelee riippuen leijukerroksen ylätason sijainnista. Jos leijukerroksen yläpinta on väliseinien 58 yläosan tasolla, ylöspuhallettu kaasu ja se osa fluidi-soivaa väliainetta, joka on nousevassa kerrososassa ja saatettu liikkumaan ylöspäin vastakkaiselle sivulle väliseini-15 en 58 kallistetun osan vaikutuksesta ja siten osa nousevassa kerroksessa olevasta fluidisoitavasta väliaineesta voi lentää ylöspäin leijukerroksen pinnan yläpuolelle ja tavoittaa lämpöenergian talteenottokammion 59 vastakkaisella sivulla. Kaasu voi sitten tulla hajoitetuksi nopeuttaan vä-20 hentäen vapaaseen osaan C, joka sisältyy reaktoriin 51, ja poistetaan ulospäin kattilan 67 kautta, missä kaasun lämpö-energiaa käytetään hyväksi synnyttämään höyryä kattilassa. Fluidisoituva väliaine lentää ylöspäin, kuten yllä kuvattiin, mutta johtuen sen tietyn omapainon omaavasta raekoos-25 ta kaikki väliaine, joka on puhallettu ylöspäin leijukerroksen pinnan yläpuolelle, ei itse asiassa voi tavoittaa kammiota 59 vastakkaisella sivulla ellei reaktorin leveyttä pidetä suhteellisen kapeana, sanotaanko alle 1-2 metriä. Tämän vuoksi tapauksessa, jossa leijukerroksen yläpinta on 30 väliseinien 58 yläosan tason alapuolella, ei lämpöenergian talteenottokammioihin 59 välitetyn fluidisoituvan väliaineen määrä voi olla riittävä mahdollistamaan lämpöenergian tehokasta talteenottoa, samalla kun väliaineen lämpötila ylläpidetään sopivalla tasolla.

35 Toisaalta, jos leijukerroksen yläpinta on korkeam-

II

13 9Π138 maila kuin väliseinien 58 yläosan taso, väliseinien 58 kallistettujen osien kerroksen keskiosaan keräämä fluidisoiva kaasu tulee puhalletuksi ylöspäin fluidisoituvan väliaineen osan mukana. Näin ylöspäin puhallettu fluidisoituva väliai-5 ne omaa liikkeen, joka on ilmaistu nuolilla "a" kuviossa 1, jolloin vyöhykkeissä A ja B kuumennettu fluidisoituva väliaine tulee syötetyksi lämpöenergian talteenottokammioihin 59 sellaisena määränä, joka on riittävä tehokasta energian talteenottoa varten ja joka mahdollistaa fluidisoituvan vä-10 liaineen lämpötilan pitämisen oikealla tasolla. Kun leiju-kerroksen yläpinnan sijainti tulee korkeammalle, nousten väliseinien 58 yläosan yläpuolelle, kasvaa lämpöenergian talteenottokammioihin 59 syötetyn fluidisoituvan väliaineen määrä kuten kuviossa 3 on esitetty käyrillä ja L^; kui-15 tenkin tällaisen kasvun suhde on korkea, kun kerroksen yläpinta vaihtelee alueella lähellä väliseinien 58 ylätasoa, ja pienenee, kun leijukerroksen yläpinta liikkeessä tulee kauas väliseinien 58 ylätasosta. Lämpöenergian talteenotto-kammioihin näin syötetty fluidisoituva väliaine liikkuu 20 alaspäin kammoiden 59 läpi ja yhdistyy jälleen rakojen 64 kautta vyöhykkeiden A ja B nouseviin kerroksiin, joissa väliaine kuumennetaan uudelleen. Tällä tavoin väliaineen kierrätystä kammioiden 59 kautta jatketaan, samalla kun suoritetaan lämpöenergian talteenottoa ja ylläpidetään 25 fluidisoituvan väliaineen oikea lämpötila. Jos nopeus, jolla väliaine kammioissa laskeutuu, on alhainen, saattaa väliainetta kerääntyä aina maksimiarvoon asti, joka on määritetty kammion 59 yläpuolella olevalla lepokulmalla, ja liika väliaine tämän lepokulman yläpuolella putoaa vyöhyk-30 keisiin A ja B. Väliaineen laskevaa liikettä kammion 59 sisässä avustetaan kaasulla, jota syötetään lisähajottimesta 62, kuten aikaisemmin on selostettu kuvion 4 yhteydessä, ja fluidisoituva väliaine laskeutuu, samalla kun sitä saatetaan suhteellisen hellällä fluidisaatiolla, joka tuote-35 taan kaasusyötöllä hajottimelta 62.

14 90133

Kun otetaan huomioon kokonaissiirtokerroin ja lämmönvaihtoputken 65 kulumisnopeus, kaasusyötön massa-virtaus lisähajottimesta 62 määritetään olemaan alueella 0-3 Gmf ja vielä edullisemmin 0-2 Gmf. Syy yllä olevalle 5 määritelmälle on, että kokonaislämmönsiirtokerroin on muuttuja maksimiarvon ja minimiarvon välillä, kun massa-virtaus on kolmen Gmf alapuolella ja kulumisnopeus suhteessa lämmönvaihtoputkeen on melko alhainen yllä mainitulla alueella, kuten on todistettu sillä, mikä ilmenee 10 kuviossa 5. Myöskin, jos reaktori 51 on yksinkertaisesti tarkoitettu polttamaan tuhkaksi ainekset F, jotka ladataan sen sijaan, ja kun höyryä ei tarvitse tulla tuotetuksi, massavirtaus lisähajottimelta 62 voidaan tehdä nollaksi, niin että kammiossa 59 ei ole oleellisesti lainkaan väli-15 aineen liikettä kuvion 4 mukaisesti, ja reaktori 51 voi siten toimia ainoastaan tuhkaksipolttotarkoitusta varten. On hyvin edullista kyetä säätämään massavirtaus lisähajot-timelta 62 pysymään nollassa. Tämä massavirtaustila tekee mahdolliseksi pysäyttää lämpöenergian talteenottopiste.

20 Tällaista tilaa voidaan tarvita reaktorin toiminnan käynnistysvaiheessa tai reaktorin sulkemisen jälkeen, kun lei-juvyöhykkeiden lämpötila täytyy nostaa. Myöskin, mikäli tarve synnyttää höyryä pienenisi huomattavasti, lämmön talteenotto tulisi tarpeettomaksi.

25 Lämpöenergian talteenottokammion 59 järjestely aikaansaa lisäedun siinä, että lämmönvaihtoputken 65 pinta voidaan sijoittaa tuhkaksipolton päävyöhykkeiden A ja B ulkopuolelle. Tämä tarkoittaa, että tämän putken pintaa ei altistettaisi hyvin syövyttävälle ympäristölle, sel-30 laiselle kuten pelkistävä ympäristö, ja sitä ei myöskään altistettaisi sille vakavalle kulutusilmiölle, joka esiintyy pääleijukerrosvyöhykkeessä A ja B.

Itse asiassa kaasun nopeus lämpöenergian talteen-ottokammiossa 59 on suhteellisen alhainen, kuten luokkaa 35 0,1-0,4 m/s pintanopeutena olosuhteessa, jossa fluidisoi- tuvan väliaineen lämpötila on noin 800°C ja massavirtaus lisähajottimelta on alueella 0,5-2 Gmf.

Il is 9Π1 33 Lämmönsiirto lämpöenergian talteenottokammiossa 59 ei ole suoritettu ainoastaan fluidisoituvan väliaineen ja lämmönvaihtoputken 65 välisellä suoralla kosketuksella, vaan myös lämmönsiirrolla, joka käyttää hyväksi siirto-5 väliaineena kaasua, joka liikkuu ylöspäin, kaasun liikkuessa värähtelyn alaisena ylöspäin läpi fluidisoituvan väliaineen fluidisaatiotilan. Koska tällaisessa lämmönsiirrossa kaasun kautta ei ole mitään rajakerrosta, kuten on kiinteällä pinnalla, ja joka tavallisesti estää lämmön-10 siirron esiintymisen kiinteän kappaleen pinnalla, ja koska fluidisoituva väliaine on hyvin sekoitettu, lämmönsiirron määrä, joka tapahtuu fluidisoituvan väliaineen sisällä, saavuttaa oleellisesti merkityksettömän tason, niin että esillä olevassa keksinnössä voidaan odottaa hyvin tehokas 15 lämmönsiirto. Tämän seurauksena kokonaislämmönsiirtoker-roin esillä olevan keksinnön mukaisessa lämpöenergian talteenottokammiossa voidaan tehdä niin suureksi kuin 10 kertaa se mitä on saavutettavissa tavanomaisissa kaasunpoltto-kattiloissa.

20 Kuten yllä selostettiin, lämmönsiirto lämmönvaihto- välineen, sellaisen kuten putki 65, ja fluidisoituvan väliaineen välillä riippuu suuresti fluidisaatiotilasta talteenottokammiossa, ja hyväksikäytetyn fluidisoituvan väliaineen määrää voidaan myös säätää kaasusyötöllä lisähajot-25 timelta, kuten on kuvattu kuviossa 4. (Myöskin se on muuttuja, kuten on esitetty kuviossa 3, riippuen pääfluidisaa-tiovyöhykkeiden fluidisaatiotilasta). Lämpöenergian tal-teenottokammion ollessa varustettu riippumattomasti pää-fluidisointivyöhykkeistä, tulee mahdolliseksi suunnitella 30 reaktori kompaktiksi, samalla kun varmistetaan, että lämpöenergia voidaan tehokkaasti ottaa talteen, ja tulee myös helpoksi säätää reaktoria kasvattamalla sen höyryn hylkäyssuhdetta, joka synnytetään reaktoriin liittyvällä kattilalla.

35 Lisäksi perinteisen tyyppisessä kattilassa, jossa käytetään hiiltä tai petrolikoksia polttoaineena suhteellisen 16 9Π138 alhaisella tuhkaksipalamisnopeudella, ei nopeasti suoritettu säätö tuotettavan höyryn määrässä ole helppo ja käytännössä aikaansaatu määrä riippuu vain tuhkaksipalamis-nopeudesta tai jopa pahempaa, koska lämpöenergian tal-5 teenotto suoritetaan leijukerroksen kautta sellaisen boilerin tapauksessa, joka käyttää leijukerrosta; kuitenkin esillä olevan keksinnön mukaiseen reaktoriin liittyvässä kattilassa, lämmönsiirto lämpöenergian talteenotto-kammiossa silmänräpäyksellisesti vaihdeltu/säädetty laa-10 jalla alueella vaihtelemalla lisähajottimesta syötetyn diffuusiokaasun määrää. Vaikka tietenkin on olemassa aikaviive suoritettaessa muutos lämpöenergiasisääntulossa leijukerrokseen seurauksena vaihteluista sinne ladattavien ainesten tilavuudessa, saattaa hetkellinen muutos fluidi-15 sortuvan väliaineen lämpötilassa absorboida eron lämpö-energian sisääntulovaihtelun ja talteenotetun lämpöenergian määrän välisessä vasteessa. Tämän mukaisesti on tehty mahdolliseksi säätää säiliössä tuotetun höyryn määrää nopealla vasteella, kun siihen liittyy esillä olevan kek-20 sinnön mukainen reaktori.

Edellä olevassa suoritusmuodossa, joka on esitetty kuviossa 1, on poistokäytävä 69 esitetty sijoitetuksi raon 63 viereen ja sen alapuolelle väliseinän 58 alapään ja ohjauslevyn 50 väliin. Kuitenkaan käytävän 69 sijainti 25 ei ole rajoitettu tähän, joka on kuvattu kuviossa 1.

Myöskään ohjauslevyn 50 ei tarvitse välttämättä olla tuotettu samaan muotoon kuin tämä, joka on esitetty, olettaen että fluidisoituva väliaine pidetään kammiossa 59 ilman että se suoraan poistuu kohti poistokäytävää 69. Esimer-30 kiksi levyä 50a, kuten on esitetty kuvioissa 6 ja 6A, voidaan käyttää kuviossa 1 esitetyn ohjauslevyn 50 sijasta, ohjauslevyn 50 ollessa tässä tapauksessa muodostettu reaktorin 51 seinän osasta.

Kuviossa 1 esitetty hajotin 52 on selostettu ja 35 kuvattu muodostumaan useista kammioista 54, 55 ja 56, jotka kykenevät kussakin tuottamaan erilaisia fluidisoivan ti n 90133 kaasun massavirtausmääriä, joiden avulla synnytetään nousevat leijukerrokset reaktorin väliseinien vieressä oleviin osiin, samalla kun synnytetään laskeutuva leijukerros keskelle, niin että kokonaisuudessaan on muodostettu flui-5 disoituvan väliaineen kiertävät vyöhykkeet A ja B. Kuitenkin hajottimessa 52 voi vaihtoehtoisesti olla lisä-kammioita, tai se voi olla konstruoitu käsittämään yhden kammion, olettaen kussakin tapauksessa, että saavutetaan sopiva vaihtelu fluidisoivan kaasun massavirtauksessa, 10 niin että tuotetaan kiertävät fluidisoidut vyöhykkeet A ja B. Tämä voi olla aikaansaatu hajottimella 52', jossa on vain yksi kammio, kuten kammio, joka on kaavamaisesti esitetty kuviossa 1A, jossa on otettu käyttöön samat viitenumerot kuin kuviossa 1 on käytetty selvyyden vuoksi 15 ilmaisemaan elementtejä, joilla on samat vastaavat toiminnot.

Tarvittava ero fluidisoivan kaasun massavirtauksessa voi olla tuotettu muuttamalla reikien kokoa kammion 52' yläosassa tai muuttamalla reikien jakotiheyttä. Myös ku-20 viossa 1 kuvatun hajottimen 52 ulkomuodolla on nuolimainen muoto, jonka voidaan havaita avustavan leijukerroksen kiertoa sekä palamattoman jäämän liikettä kohti poisto-käytävää 69. Sen yläpinnan kallistus voi olla 5-15° suhteessa vaakatasoon, kun tuhkaksi poltettavat ainekset F 25 sisältävät palamattomia aineksia. Kuitenkaan tällainen nuolimuoto ei ole ehdoton vaatimus ja fluidisoituva väliaine voi kiertää jopa hajottimessa 52', jossa on tasainen yläpinta, koska nousevien leijukerrosten ja keskellä olevan laskevan kerroksen olemassaolo aiheuttaa laskevan 30 kerroksen pohjalla olevan fluidisoituvan väliaineen liikkumisen sivusuunnassa kohti nousevan leijukerroksen alaosaa. Myöskin, jos reaktoria käytetään polttamaan tuhkaksi ainesta, joka ei synnytä oleellista määrää palamatonta jäämää, ei kuvattua hajottimen nuolimuotoa saateta tarvita. 35 Sen sijaan se voi olla tasainen, kuten on laita kuviossa 1A esitetyn hajottimen 52' tapauksessa, ja poistokäytävä, 18 90 1 38 kuten käytävät 69, voivat olla yksinkertaistettuja tai poistettuja, olettaen että on olemassa tarkastusvälineet fluidisoituvan väliaineen korvaamiseksi ja sisäpuolen puhdistamiseksi .

5 Kuviossa 7 on esitetty kaavamaisesti toinen esillä olevan keksinnön mukainen suoritusmuoto, jossa reaktori 151 on konstruoitu siten, että sillä on kaksi leijukerros-kammiota, joista kumpikin on oleellisesti samanlainen kuin kuviossa 1 esitetty. Selvyyden vuoksi käytetään tämän suo-10 ritusmuodon yhteydessä samoja viitenumerolta, kuin kuviossa 1 käytetyt lisättynä etunumerolla 1, ja näiden elementtien vastaavia toimintoja voidaan pitää samoina kuin vastaavilla kuviossa 1 ilman etunumeroa 1 esiintyvillä elementeillä. Tässä suoritusmuodossa kiertävät vyöhykkeet 15 A' ja B' synnytetään vastaavasti kahdessa fluidisoivassa kammiossa. Keskellä oleva lämpöenergian talteenottokammio 159 on muodostettu kahdella vierekkäisellä väliseinällä 158. Hajottimet 152 on kuvattu käsittämään jaetut kammiot 154, 155 ja 156; kuitenkin hajotin, joka käsittää yhden 20 kammion kuten kuviossa 1A esitetty hajotin 52', voi vaihtoehtoisesti olla käytössä myös kuvion 7 suoritusmuodossa .

Muut suoritusmuodot on edelleen selostettu alapuolella. Kuviossa 8 on kuvattu reaktori 51a, jossa flui-25 disaatio, joka on tuotettu hajottimella 52a, synnyttää yhden fluidisoituvan vyöhykkeen A. Niille elementeille tai osille, joilla on sama funktio kuin vastaavilla osilla kuviossa 1, on annettu samat viitenumerot kuin kuviossa 1 varustettuna loppuliitteellä "a". Kiertävä vyöhyke A^ on 30 tuotettu hajottimella 52a, joka käsittää jaetut kammiot 55a ja 56a, josta fluidisoivan kaasun erilaiset massa-virtaukset suihkutetaan ylöspäin, jolloin kaasuvirtaus kammiosta 56a on voimakkaampi kuin kaasuvirtaus kammiosta 55a. Ero ylöspäin suuntautuvassa kaasuvirtauksessa 35 tuottaa kiertävän fluidisoituvan vyöhykkeen A^, kun olemassa on väliseinä 58a, jossa on kallistettu osa. Tässä ti 19 90133 reaktorissa 51a on huomattava, että reaktorin seinät on konstruoitu niin kutsuttuna kalvoseinänä, ts. hitsattuna seinänä, joka käsittää hitsaussaumoilla yhteenliitettyjä vesiputkia. Kuten kuviossa 8 nähdään, suojakappale 85 5 on sijoitettu hitsatun seinän sisäpuolelle osaan, joka on kiertävään fluidisoituvaan vyöhykkeeseen päin, jotta suojataan hitsattua seinää fluidisoituvan väliaineen kulutukselta. Väliseinä 58a on myös tehty kulutusta kestäväksi ja tuettu paikoilleen, tässä tapauksessa vesiputkilla 80, 10 jotka liittyvät hitsattuun seinään kokoojien 81 ja 82 kautta.

Vesiputket 80 on taivutettu ainakin yhdestä osasta. Putkien lämpölaajeneminen vaimennetaan näissä taivutetuissa osissa. Putket 80 on kiinnitetty myös kokoojiin 81 15 ja 82, jotka on sovitettu kestämään liikkeessä olevan leijukerroksen rajua liikettä. Lisäksi näiden putkien suorat osat ulottuvat ylöspäin fluidisoituvan väliaineen yläpinnan läpi korkeudelle, joka on riittävä varmistamaan, että ne estävät palamatonta jäämää kasautumasta väliseinää 20 58a vasten, ja vähentämään putkien 80 välisten rakojen läpi kulkevan fluidisoituvan väliaineen vastusta. Putkien 80 suorat osat ja osat raossa 63a voi olla järjestetty lomittaisella tai polvittelevalla tavalla, kuten on kaavamaisesti esitetty kuviossa 9, jossa nuolet ilmaisevat 25 fluidisoituvan väliaineen virtausta. Tämä mahdollistaa vir-taavan fluidisoivan väliaineen määrän kasvattamisen. Vaikka hajotin 52a kuviossa 8 on selostettu käsittämään kaksi hajotinkammiota 55a ja 56a erilaisten massavirtausten tuottamiseksi ylöspäin, hajotin 52a voi tässä yhteydessä 30 olla korvattu yksikammioisella hajottimella käyttämällä samanlaista ajatusta, jota käytetään kuviossa IA kuvatussa hajottimessa 52'.

Vesiputkien 80 ja hitsattujen seinien järjestely, joka on kuvattu kuviossa 8, voi olla liitetty myös reakto-35 reihin, jotka on esitetty aikaisemmissa suoritusmuodoissa, esimerkiksi reaktoreissa 51, jotka on esitetty kuvioissa 1 ja IA, ja reaktorissa 151, joka on esitetty kuviossa 7.

20 9 Π 1 ? 3

Havainnollisuuden vuoksi on kuviossa 10 esitetty reaktorin 51b kaavamainen kuvaus. Reaktori 51b on samanlainen kuin aikaisemmin selostettu reaktori 51, paitsi että siihen sisältyy kuvion 8 yhteydessä selostettu vesi-5 putkien ja hitsattujen seinien järjestely. Tämän suoritusmuodon selostuksessa on lisätty jälkiliite "b" niihin elementteihin, joilla on sama toiminto kuin kuviossa 1 ja kuviossa 8 esitetyillä elementeillä. Sama konstruktio voitaisiin myös lisätä tandemtyyppiseen reaktoriin, sel-10 laiseen kuten kuviossa 7 esitetty, jossa tapauksessa vesi-putket, jotka ympäröivät keskellä olevaa lämpöenergian talteenottokammiota, olisivat yhdistetyt lisäkokoojiin, joita voi tukea hitsattu seinä ja/tai vesiputket, jotka on sijoitettu pystysuoraan kahden fluidisoivan kammion 15 väliin sellaisella tavalla, että kukin tuotetuista vapaista tiloista on yhteydessä toinen toisensa kanssa.

Lämpöenergian talteenottokammioon liittyvä lisä-muunnelma on esitetty kuviossa 8a, joka vastaa sitä kuvion kahdeksan osaa, jossa lämmönvaihtoputket 65a on 20 edullisesti järjestetty lomitetulla tavalla. Myös lisä-hajotin 62a on järjestetty ottamaan putken muoto ja edullisesti sijoitettu pitkin väliseinää 58a; tämän järjestelyn etu tullaan selostamaan alla.

Useita välineitä voidaan harkita fluidisoivan kaa-25 sun tuomiseksi kammioon 59. Yleensä, kuten kuviossa 6 on esitetty, hajotin 62 on sijoitettu vaakasuuntaisesti.

Jos hajottimen reiät on tehty olemaan kooltaan identtisiä, kaasu tullaan syöttämään tasaisella massavirtauksella yli koko kammion 59 vaakasuuntaisen pohjan. Tämän vuoksi tässä 30 yhteydessä fluidisoituva väliaine kammiossa 59 muuttaa tilaansa vähitellen stationäärisestä tilasta fluidisoitu-vaan tilaan, kun hajottimeen 62 syötetyn kaasun massa-virtausta vähitellen kasvatetaan. Kuten kuvion 5 yhteydessä on selostettu, on kokonaislämmönsiirtokertoimella 35 suuri vaihtelu alueella arvon 1 Gmf vieressä. Siten, jos yritetään säätää lämmönsiirron määrää kuviossa 6 esitetyn

II

21 gH 1 33 hajottimen avulla, siihen liittyisi käytännössä kolme vaihetta kuvion 5 mukaisesti, nimittäin 1,5 Gmf:n vieressä oleva piste, jossa lämmönsiirto on maksimissaan, piste yhden Gmf:n alapuolella, jossa lämmönsiirto on pieni, ja 5 piste, jossa massavirtaus on nolla, jolloin lämmönsiirto on minimaalinen.

Päinvastoin kuin yllä, tapauksessa, jossa kaasu syötetään epäyhtenäisenä massavirtauksena kammion 59 vaakasuuntaisen pohjan yli, kuten, kun hajottimen reiät 10 on tehty erilaisiksi eri osissa, tai jos se on sijoitettu kallistetulla tavalla ja reikien koossa on tai ei ole vaihtelua, fluidisaatiotila voi olla tehty sellaiseksi, että siinä on enemmän vaihtelevuutta. Esimerkiksi useita esimerkkejä on kaavamaisesti esitetty kuvioissa 11 A, 11B 15 ja 11C. Kuviossa 11 A, hajottimen 62 putki on sijoitettu vaakasuuntaisesti, ja siinä on reikäkokoja, jotka vaihto-levät suuresta (1), keskikokoiseen (m) ja pieneen (s). Kuviossa 11B putki 62 on kallistettu ja siinä on tasakokoinen rei'itys, joka vastaa kuviossa 8a esitettyä 20 tilannetta. Kuvio 11C esittää putken 62, jossa on erikokoisia rei'ityksiä (1, m, s). Selvyyden vuoksi kukin rei' ityksistä on merkitty symboleilla (T) , (5) tai (5). Sen fluidisaation vaihtelun esittämiseksi, joka on mahdollista, on kuviot 12A, 12B ja 12C, ja nämä vastaavat 25 kuvioita 11 A, 11B ja vastaavasti 11C. Kukin kuvioista 12A, 12B ja 12C on esitetty suhteessa massavirtaukseen keskimmäisestä reiästä 2. Näiden kuvausten avulla on ymmärrettävissä, että kuviossa 11C esitetty järjestely on suhteellisen edullinen. Massavirtauksen ja lämmönsiirron 30 välinen suhde on esitetty kuviossa 13 liittyen järjestelyihin kuvioissa 6 ja 11C. Tästä kuviosta 13 on ilmeistä, että kuvion 11C järjestely on parempi siinä, että arvolla 2 Gmf kaikki reiät suihkuttavat saman massavirtaus-arvon ja lämmönvaihtoputket altistuvat vain pienelle kulu-35 tukselle samalla kun tapahtuu tehokas lämmönsiirto.

22 9 Π1 3 3 Lämmönvaihtoputken 65 kokemaa kulutusta on tarkasteltu kuvion 5 yhteydessä. Jotta suojataan väliseinän 58a vieressä olevia vesiputkia 80 kulutusta vastaan, on putkelle 80 sijoitettu suojain 90 tai 91 sen vastavirtapuo-5 lelle. Tällainen suojaimen asennus on kaavamaisesti esitetty kuvioissa 14A ja 14B. Suojaimet 90 tai 91 on tehty lämpöä kestävästä teräslevystä ja ne on sopivasti taivutettu, kuten viitenumerolla 90 kuviossa 14A esitetty, tai muodostettu puolisylinterimäisenä kuorena 92, ja ne 10 on liitetty vesiputkeen 80 kiinnittimellä, tai ne on jaksottaisesti kiinnitetty lyhyellä kuorella 92, joka on hitsattu suojaimeen 91.

Mitä tulee väliseinän 58a sijaintiin (kuvio 8), tämän väliseinän alapää on edullisesti sijoitettu, kun 15 fluidisoituva väliaine vyöhykkeessä A1 ei joudu rajun fluidisaation alaiseksi, niin että tehdään helpoksi säätää fluidisoituvan väliaineen laskeutumisnopeutta talteenotto-kammiossa 59a. Tapauksessa, jossa reaktoria käytetään polttamaan hiiltä tai koksia, on edullista ladata poltto-20 aine suoraan fluidisaatiovyöhykkeeseen A^, jossa fluidisoituvan väliaineen liikesuunta on alaspäin, koska flui-disoituva väliaine kaapii poltettavat ainekset pois ja ilmavuoto lataimesta 66a on minimoitu. Lisäksi reaktorin toiminnan lopettamishetkellä reaktorissa oleva fluidisoi-25 tuva väliaine toimii tiivisteenä ilmavuodolle ja siten reaktorin sisälle jäävien ainesten ei tarvitse tulla poltetuksi tuhkaksi ladattavan osan polttamiseksi, niin että ei ole tarpeellista sulkea lataajan ja reaktorin välistä rakoa sellaisilla välineillä kuten kammio. Sattumalta, 30 edellä olevassa selityksessä vesi on vedetty pois kattilasta 67 ja kierrätetty voimakkaasti pumpulla 73 (kuvio 2) ja jälleen palautettu kattilaan 67. Reaktoria voidaan kuitenkin käyttää säästölaitteena kattilaan syötettävän veden esilämmittämiseksi, tai- sitä voidaan käyttää läm-35 mittämään itsenäistä kattilaa tai höyryntulistimena kattilan synnyttämälle höyrylle. Erityisesti, kun sitä n 23 9 Π 1 3 8 käytetään höyryntulistimena, tämä järjestely on hyvin toivottava, koska syöpymisen todennäköisyys on minimoitu. Pitäisi myös huomata, että termistä väliainetta, sellaista kuten öljy, voidaan veden tai höyryn sijasta käyttää kier-5 tävänä väliaineena lämpöenergian kuljettamiseksi.

Lämmönvaihtoputket 65 ja 65a, jne., on kuvattu kaikkien suoritusmuotojen selityksessä. Mutta itse asiassa tällaisia putkia ei saateta tarvita tapauksessa, jossa lämmön talteenotto suoritetaan vesiputkilla 80 ja/tai 10 hitsattu seinä (kalvoseinä) 51 on riittävä vaadittuun tarkoitukseen, sellaiseen kuten yhdyskuntajätteen tai matala-asteisen hiilen tuhkaksi polttamiseen.

Esillä oleva keksintö on selostettu yksityiskohtaisesti viitaten tiettyihin suoritusmuotoihin; kuitenkaan 15 esillä oleva keksintö ei ole rajoitettu selitettyihin suoritusmuotoihin ja alan ammattimiehet voivat muuttaa tai muunnella sitä esillä olevan keksinnön hengessä ja suojapiirissä, joka on määritetty oheisilla patenttivaatimuksilla. Esimerkiksi kuvioissa 11A, 11B ja 11C esitetty 20 järjestely voi olla eri lailla tehty, ei ainoastaan kallistetussa suunnassa vaan myös vaakasuunnassa, joka on kohtisuorassa sen paperin tasoa vastaan, jolle mainitut piirrokset on painettu.

Claims (25)

1. 24. n 1 ? 3
2. 1. Menetelmä leijukerrosreaktorin ohjaamiseksi, jolloin mainittu reaktori käsittää: 5 a) polttouunin, joka sisältää ensiökiertoleijuker- roksen, joka käsittää nousevan kerroksen ja laskeutuvan kerroksen, sekä hajotinvälineet (52, 152, 52a, 52b), joissa on useampi kaasukammio (54, 55, 56) erilaisten lei-jukaasumäärien syöttämiseksi, 10 b) lämpöenergian talteenottokammion (59, 159, 59a, 59b), jossa on lämpöenergiaa talteenottava kerros ja lisä-hajotin (62, 162, 62a, 62b), c) kallistetun väliseinävälineen (58, 158, 58a, 58b), joka erottaa ensiökiertoleijukerroksen lämpöenergiaa 15 talteenottavasta kerroksesta siten, että ensiökiertoleiju-kerros ja lämpöenergiaa talteenottava kerros ovat ylä- ja alaosasta yhteydessä toisiinsa, d) lämmönvaihtopintavälineen (65, 165, 65a, 65b), joka on sijoitettu lämpöenergiaa talteenottavaan kerrok- 20 seen, jotta virtaava aine voi kulkea sen läpi, e) lisähajottimen (62, 162, 62a, 62b) ollessa si joitettu mainitun lämpöenergiaa talteenottavan kammion alaosaan jättäen tilaa kerroksen aineelle liikkua alaspäin mainitun tilan läpi lämpöenergiaa talteenottavasta kam- 25 miosta mainittuun polttouuniin, tunnettu siitä, että f) hajotinvälineen (52, 152, 52a, 52b) syöttämän leijukerroskaasun massavirta on suurempi kallistetun väliseinävälineen (58, 158, 58a, 58b) lähistöllä kuin mai- 30 nitun hajotinvälineen toimittama massavirta kallistetun väliseinävälineen vastakkaiselle alueelle siten, että mainittu nouseva kerros sijaitsee kallistetun väliseinävälineen kohdalla, g) hajotinvälineen (52, 152, 52a, 52b) syöttämän 35 leijukerroskaasun massavirta kallistetun väliseinän
3. 25 Q Π 1 3 3 alueelle on sellainen, että osa leijutetusta väliaineesta mainitussa ensiökiertokerroksessa nousee ylöspäin ja saavuttaa lämpöenergian talteenottokammioon, h) lisähajottimen lämpöenergian talteenottokerrok-5 seen syöttämän kaasun virtaus on säädetty siten, että säädetään lämmönvaihdon kokonaiskerrointa ja sitä kautta talteenotetun lämpöenergian määrää.
4. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittujen kaasukammioiden 10 (54, 55, 56) lukumäärä on kolme ja keskimmäinen (55, 155, 55b) on järjestetty puhaltamaan kaasua heikosti kun kaksi muuta vastakkaisesti sijoitettua kammiota on järjestetty puhaltamaan kaasua voimakkaasti.
5. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että nousevan kerroksen tuottamiseksi tarkoitettu massavirtaus on alueella 4-20 Gmf, ja laskeutuvan virtauksen tuottamiseksi tarkoitettu massavirtaus on alueella 0.5-3 Gmf.
6. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että nousevan kerroksen tuottamiseksi tarkoitettu massavirtaus on alueella 6-12 Gmf, ja laskeutuvan kerroksen tuottamiseksi tarkoitettu massavirtaus on alueella 1 - 2.5 Gmf.
7. 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 25 menetelmä, tunnettu siitä, että massavirtaus lisä- hajottimesta (62, 162, 62a, 62b) on alueella 0-3 Gmf.
8. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massavirtaus lisähajottimesta on alueella 0.5-2 Gmf.
9. 7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasu puhalletaan talteenottokammioon (59, 159, 59a, 59b) talteenottokammion poikkileikatun pinnan yli epäyhtenäisellä massavirtauksel- la. 35 26. n 1 33
10. 8. Leijukerroskattila, joka käsittää: a) polttouunin, joka sisältää ensiökiertoleijuker-roksen, joka käsittää nousevan kerroksen ja laskeutuvan kerroksen sekä hajotinvälineen (52, 152, 52a, 52b), jossa 5 on useampi kaasukammio (54, 55, 56) erilaisten leijuker- roskaasumäärien syöttämiseksi, b) lämpöenergian talteenottokammion (59, 159, 59a, 59b), jossa on lämpöenergian talteenottokerros ja lisäha-jotin (62, 162, 62a, 62b) 10 c) kallistetun väliseinävälineen (58, 158, 58a, 58b), joka erottaa ensiökiertoleijukerroksen lämpöenergian talteenottokerroksesta siten, että ensiökiertoleijukerros ja lämpöenergian talteenottokerros ovat ylä- ja alaosasta yhteydessä toisiinsa, 15 d) lämmönvaihtovälineen (65, 165, 65a, 65b), joka on sijoitettu lämpöenergiaa talteenottavaan kerrokseen, jotta virtaava aine voi kulkea sen läpi, e) lisähajottimen (62, 162, 62a, 62b) ollessa sijoitettu mainitun lämpöenergiaa talteenottavan kammion 20 alaosaan jättäen tilaa kerroksen aineelle liikkua alaspäin mainitun tilan läpi lämpöenergiaa talteenottavasta kammiosta mainittuun polttouuniin, tunnettu siitä, että f) kallistetun väliseinän alapuolella olevat kaasu- 25 kammiot (54, 56) tuottavat kallistetun väliseinävälineen alueella ylöspäin suuntautuvan massavirtauksen, joka on voimakkaampi kuin muiden kammioiden (55) tuottama massa-virtaus siten, että mainittu nouseva kerros sijaitsee kallistetun väliseinän kohdalla.
11. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kattila, tunnettu siitä, että lisähajotin (62, 162, 62a, 62b) jatkuu riittävän pitkälle puhaltaakseen kaasun talteenot-tokammioon yli koko talteenottokammion poikkileikkauksen pinta-alan siten, että talteenottokammioon ohjattu aine 35 liikkuu alaspäin. Il
12. 27 Q Π1 ? 3
13. 10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen kattila, tunnettu siitä, että lisähajotin (62a) sijaitsee kallistetun väliseinävälineen (58a) vieressä.
14. 11. Jonkin patenttivaatimuksen 8-10 mukainen kat-5 tila, tunnettu siitä, että siinä on poistoaukko (69) palamattomalle jäännökselle mainitun uunin alaosan yhdellä puolella tai mainitun hajotinvälineen molemmilla vastakkaisilla puolilla.
15. 12. Jonkin patenttivaatimuksen 8-11 mukainen kat- 10 tila, tunnettu siitä, että siinä on kaksi kallistettua väliseinävälinettä (58, 58b) kahden lämpöenergiaa talteenottavan kammion (59, 59b) muodostamiseksi.
16. 13. Jonkin patenttivaatimuksen 8-12 mukainen kattila, tunnettu siitä, että mainittujen kaasukammi- 15 oiden (54, 55, 56) lukumäärä on kolme ja keskimmäinen (55, 155, 55b) on järjestetty puhaltamaan kaasua heikosti kun kaksi muuta vastakkaisesti sijoitettua kammiota on järjestetty puhaltamaan kaasua voimakkaasti.
17. 14. Jonkin patenttivaatimuksen 8-13 mukainen kat- 20 tila, tunnettu siitä, että mainitun hajotinvälineen (52, 152, 52a, 52b) yläpinta on kallistettu 5 - 15° suhteessa vaakatasoon.
18. 15. Jonkin patenttivaatimuksen 8-14 mukainen kattila, tunnettu siitä, että mainittu kallistettu 25 väliseinäväline on tuettu vesiputkivälineellä.
19. 16. Jonkin patenttivaatimuksen 8-15 mukainen kattila, tunnettu siitä, että leijuvan väliaineen virtaukselle altistettu vesiputkiväline (80) mainitun kallistetun väliseinävälineen (58a) vieressä on päällystetty 30 suojaavalla välineellä (90, 91) virtauksen vastavirtapuo-lella.
20. 17. Jonkin patenttivaatimuksen 8-16 mukainen kattila, tunnettu siitä, että mainittu lisähajotin (62, 162) on sijoitettu vaakasuoraan ja että siinä on 35 reiät, mainittujen reikien pinta-alan kasvaessa talteenot- 28 onus tokammioon ulottuvasta ääripäästä lähipäähän päin.
21. 18. Jonkin patenttivaatimuksen 8-16 mukainen kattila, tunnettu siitä, että lisähajotin (62, 62a, 62b) on kallistettu suhteessa vaakatasoon ja että siinä on 5 reiät, mainittujen reikien pinta-alan ollessa tasainen koko lisähajottimen alueella.
22. 19. Jonkin patenttivaatimuksen 8-16 mukainen kattila, tunnettu siitä, että lisähajotin (62, 62a, 62b) on kallistettu suhteessa vaakatasoon ja että siinä on 10 reiät, mainittujen reikien pinta-alan kasvaessa talteenot-tokammioon ulottuvasta ääripäästä lähipäähän päin.
23. 20. Jonkin patenttivaatimuksen 8-19 mukainen kattila, tunnettu siitä, että kallistettu väliseinä-väline (58, 158, 58A, 58B) on kallistettu sisäänpäin 15 10 - 60° suhteessa vaakatasoon.
24. 21. Jonkin patenttivaatimuksen 8-20 mukainen kattila, tunnettu siitä, että talteenottokammion alaosassa on suuntauslevy (50). Il
25. 29. P1 33