FI91104B - Paineistetulla leijukerrospalamisella toimiva voimala - Google Patents

Description

91104

Paineistetulla leijukerrospalamisella toimiva voimala

Esillä olevan keksinnön kohteena on voimala, jossa polttoai-5 neen palaminen tapahtuu huomattavasti ilmanpaineen ylittävässä paineessa pyörrekerroksessa, ja joka sisältää syöttö-vesilämmittimen muodostavan polttokammion, jossa on vesijäähdytteiset seinät, polttokammioon sijoitetun höyrystimen, jossa on polttokammioon sijoitetut putket, jotka johtavat 10 lämpöä pois pyörrekerroksesta ja jäähdyttävät sitä, ja ainakin yhden polttokammioon sijoitetun tulistimen. Tällaisessa PFBC-voimalassa on siis ilmanpaineen ylittävässä paineessa toimiva polttokammio ja palamiskaasut käyttävät kaasuturbii-nia, joka käyttää vuorostaan palamisilmaa puristavaa komp-15 ressoria. Polttokammion seinät ovat vesijäähdytteiset ja muodostavat ainakin osan syöttöveden lämmittimestä poltto-kammioon sijoitettua höyrystintä ja syntyvälle höyrylle tarkoitettua tulistinta varten (PFBC ovat alkukirjaimet englanninkielisestä termistä Pressurized Fluidized Bed Combustion; 20 paineistettu leijukerrospalaminen).

PFBC-voimalassa tuottaa syöttövesilämmittimen, höyrystimen ja tulistimen optimimitoitus erityisiä ongelmia kuormituksen ollessa erittäin alhainen. On edullista käyttää hyväksi 25 polttokammion jäähdytettyjä seiniä syöttöveden lämmittämiseksi. Ne voivat muodostaa koko syöttöveden lämmittimen tai sen osan. Erittäin alhaisissa kuormituksissa voi polttokammion seinien jäähdytystä varten tarvittava vedenvirtaus ylittää laitoksen höyrystimen vedentarpeen. Tämä merkitsee, 30 että aivan liian pieni osa tuotetusta vedestä höyrystyy höyrystimessä. Höyrynvirtaus tulistimen lävitse voi olla riittämätöntä siten, että sen kattilaputkien lämpötila kohoaa liian korkeaksi ja putket vahingoittuvat. Kuormituksen laskiessa ja kaasuturbiinin toiminnan häiriintyessä tuottaa 35 polttokammion kerrosmassan lämpö erityisiä ongelmia. Poltto-kammion seinien jäähdytykseen tarvittava vedenvirtaus on niin suuri, että samanlainen virtaus seuraavan höyrystimen lävitse saa aikaan aivan liian vähäisen höyrynmuodostumisen, 2 jolloin tulistimen putket eivät vastaanota niiden jäähdytykseen tarvittavaa höyryvirtaa, ja ne ovat vaarassa vahingoittua.

5 Edellä kuvattujen ongelmien ratkaisemiseksi on keksinnön voimalalle tunnusomaista se, mitä on määritelty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Ohitusjohdossa olevan venttiilin avulla säädellään höyrystimeen tulevan veden virtausta siten, että kuormituksen laskiessa tai ollessa alhainen 10 saadaan höyrystimeen ja tulistimeen aikaan sopiva vedenvirtaus .

Esillä olevaa keksintöä kuvataan seuraavaksi yksityiskohtaisemmin viitaten liitteenä oleviin piirroksiin.

15

Kuvio 1 kuvaa erittäin kaaviomaisesti esillä olevan keksinnön mukaista PFBC-voimalaa, ja kuvio 2 on lohkokaavio tällaisesta laitoksesta.

20 Kuvioissa on paineastia kuvattu numerolla 10. Siihen on sijoitettu polttokammio 12, joka sisältää jäähdytysputket 16 sisältävät jäähdytettävät paneeliseinät 14. Palamisilmaa varten oleva jakaja 18 jakaa polttokammion 12 palamistilaan 20 ja tuhkatilaan 22. Paineastian 10 ja polttokammion 12 25 välinen tila 24 sisältää puristettua palamisilmaa, ja se on yhteydessä jakajan 18 putkiin 26 ja suuttimiin 28. Mainittujen suutinten 28 kautta tuodaan palamistilaan 20 ilmaa aineen fluidisoimiseksi kerroksessa 30 ja kuvioissa kuvaamatta jätetystä polttoainevarastosta johdon 32 kautta tuodun polt-30 toaineen polttamiseksi. Uutta kerrosainetta voidaan tuoda polttoaineen yhteydessä. Ilmanjakoputkien 26 välissä sijaitsevat raot 34, joiden kautta kerroksen 30 käytetty aine ja muodostunut tuhka johdetaan pois palamistilasta 20 tuhkatilaan 22. Täältä aine poistetaan johdon 36 ja kennosyöttimen 35 38 kautta.

Palamisen aikana syntyneet palamiskaasut kerätään palamisti-lan varatilaan ja johdetaan johdon 40 kautta puhdistuslai-

II

91104 3 tokseen, jota kuvaa pyörrepuhdistin 42. Täältä puhdistettu kaasu johdetaan johtoa 44 pitkin kaasuturbiiniin 46 ja sieltä edelleen johdon 48 kautta esilämmittimeen 50, josta se johdetaan edelleen savupiippuun (ei kuvattu). Kaasuturbiini 5 46 käyttää kompressoria 52, joka johdon 54 kautta syöttää tilaan 24 puristettua palamisilmaa; lisäksi se käyttää generaattoria 56, jota voidaan myös käyttää käynnistysmoottori-na. Johtojen 44 ja 54 välissä sijaitsee oikosulkujohto 58. Johdoissa 44, 54 ja 58 sijaitsevat venttiilit 60, 62 ja 64.

10 Käytön aikana venttiilit 60 ja 62 ovat avoimina ja venttiili 64 suljettuna. Kuormituksen laskun ja kaasuturbiinin käyttö-häiriön johdosta sattuvan toimintahäiriön aikana venttiili 64 avataan oikosulkujohdossa 58 ja venttiilit 60 ja 62 suljetaan.

15

Polttokammion 12 palamistilassa 20 sijaitsevat höyrystin 66 ja tulistin 68, jotka syöttävät höyryä höyryturbiiniin 70 ja jäähdyttävät kerroksen 30. Turbiini 70 käyttää generaattoria 72. Tulistin 68 voi kuvion 2 lohkokaaviossa kuvatun mukai-20 sesti olla jaettu ensimmäiseen osaan 68a ja toiseen osaan 68b. Näiden osien välissä voi sijaita vedenruiskutuslaite 75 höyryn lämpötilan säätelemiseksi.

Syöttövesisäiliöstä 74 vesi pumpataan pumpun 76 avulla joh-25 don 78, esilämmittimen 50 ja johdon 80 kautta polttokammion seinien 14 putkiin 16, jotka muodostavat syöttöveden lämmit-timen. Seinien 14 putkissa 16 lämmitetty syöttövesi johdetaan edelleen höyrystimeen 66. Höyrystimen ja tulistimen 68 välissä sijaitsee vedenerotin 84. Tulistimesta 68 höyry joh-30 detaan säätöventtiilin 88 sisältävän johdon 86 kautta turbiiniin 70. Turbiinista 70 höyry johdetaan lauhduttimeen 90. Lauhde pumpataan pumpulla 92 johdon 94 kautta syöttövesisäi-liöön 74. Höyryjohdon 86 ja lauhduttimen 90 välissä sijaitsee venttiilin 98 sisältävä ohitusjohto 96, jonka kautta 35 höyry voidaan siirtää lauhduttimeen 90 generaattorin 72 kuormituksen laskiessa ja suljettaessa höyrynsäätöventtiili 88. Vedenerotin on yhdessä säätöventtiilin 102 sisältävän johdon 100 kanssa liitetty syöttövesisäiliöön 74 erotetun 4 veden poisjohtamiseksi. Säätöventtiilin 106 sisältävä johto 104 yhdistää lämmitettyä syöttövettä varten olevan siirto-johdon 82 polttokammion seinien 14 putkista 16 höyrystimeen 66. Antureita lämpötilan, vedenvirtauksen, höyrynvirtauksen 5 jne. mittaamiseksi ja laitokseen johtavien venttiilien ohjaamiseksi on liitetty signaalinkäsittely- ja säätölaitteis-toon (ei kuvassa).

Turbiinin käyttöhäiriön aiheuttaman kuormituksen laskemises-10 ta johtuvan toimintahäiriön aikana ryhdytään säätötoimiin, jotka vähentävät energian kehittymistä polttokammiossa. Polttoaineen syöttö katkaistaan, kerroksen korkeutta lasketaan, ilmanvirtausta vähennetään, typpikaasua voidaan lisätä jne. Tämä merkitsee sitä, että lämmön otto höyrystimessä 15 hidastuu. Polttokammion seinien jäähdyttämiseen tarvittavan veden virtaus hidastuu samassa tahdissa ja laajuudessa. Vedenvirtaus, joka estää osittaisen kiehumisen ja höyryn muodostumisen polttokammion seinissä 14, aiheuttaa sen, että höyryn muodostuminen höyrystimessä 66 lakkaa. Polttokammion 20 seinien 14 tarvittava jäähdytys ja riittävä höyryn muodostus höyrystimessä 66 saadaan aikaan siten, että seinissä 14 lämmitetty syöttövesi juoksutetaan pois yhteysjohdosta 82 säätöventtiilin 106 sisältävän ohitusjohdon 104 kautta. Jopa käytettäessä alhaisia kuormituksia voidaan saada aikaan so-25 piva tasapaino polttokammion seinien 14 jäähdyttämiseen tarvittavan vedenvirtauksen ja höyrystimen 66 vedenvirtauksen sekä höyrystimen 68 kautta kulkevan höyrynvirtauksen välille laskemalla syöttövesi pois johdon 104 ja venttiilin 106 kautta syöttövesisäiliöön. Kaasuturbiinin käyttöhäiriön ai-30 kana poistetaan jopa 60 % polttokammion seinien 14 vedenvirtauksesta ohitusjohdon 104 kautta.

Il

Claims (2)

91104 5

1. Voimala, jossa polttoaineen palaminen tapahtuu huomattavasti ilmanpaineen ylittävässä paineessa pyörrekerroksessa (30) ja joka sisältää 5 syöttövesilämmittimen muodostavan polttokammion (12), jossa on vesijäähdytteiset seinät (14) , polttokammioon (12) sijoitetun höyrystimen (66), jossa on polttokammioon sijoitetut putket, jotka johtavat lämpöä pois pyörrekerroksesta (30) ja jäähdyttävät sitä, ja 10 ainakin yhden polttokammioon (12) sijoitetun tulistimen (68) , tunnettu siitä, että ohitusjohto (104) on liitetty syöttö-vesilämmittimen ja höyrystimen (66) välissä sijaitsevaan syöttövesijohtoon (82); ja ohitusjohtoon (104) on sijoitettu 15 säätöventtiili (106) syöttövesivirran osan johtamiseksi siten, että höyrystimessä (68) pidetään yllä höyryn muodostumista kaikissa käyttöoloissa ja myös kuormituksen laskiessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimala, tunnettu siitä, 20 että höyrystimen (66) ja tulistimen (68) välissä sijaitsee vedenerotin (84). l. Kraftanläggning med förbränning av ett bränsle vid ett 25 tryck avsevärt överstigande atmosfärstrycket i en virvelbädd (30) innefattande en brännkammare (12) med vattenkylda väggar (14) vilka bil-dar en matarvattenförvärmare, en i brännkammaren (12) anordnad förängare (66) med i bränn-30 kammaren anordnade tuber som upptar värme frän virvelbädden (30) och kyler denna, och minst en i brännkammaren (12) anordnad överhettare (68), kännetecknad av att en by-pass ledning (104) är ansluten tili en matarvattenledning (82) anordnad mellan matarvatten-35 förvärmaren och förängaren (66); och en reglerventil (106) är anordnad i by-pass ledningen (104) för avledning av en del av ett matarvattenflöde sä att äng- 6 bildning upprätthailes i förängaren (66) vid alla driftför-hallanden och vid lastbortfall.

2. Kraftanläggning enligt patentkravet 1, kännetecknad av 5 att mellan förangaren (66) och överhettaren (68) finnes en vattenavskiljare (84). li