FI92157B - Pyörrekerroslaitteisto - Google Patents

Pyörrekerroslaitteisto Download PDF

Info

Publication number
FI92157B
FI92157B FI880717A FI880717A FI92157B FI 92157 B FI92157 B FI 92157B FI 880717 A FI880717 A FI 880717A FI 880717 A FI880717 A FI 880717A FI 92157 B FI92157 B FI 92157B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
vortex
reactor
vortex bed
bed reactor
fluidized bed
Prior art date
Application number
FI880717A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI92157C (fi
FI880717A0 (fi
FI880717A (fi
Inventor
Hans Beisswenger
Wolfgang Frank
Ronald Knoche
Original Assignee
Metallgesellschaft Ag
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6322018&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=FI92157(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Metallgesellschaft Ag filed Critical Metallgesellschaft Ag
Publication of FI880717A0 publication Critical patent/FI880717A0/fi
Publication of FI880717A publication Critical patent/FI880717A/fi
Publication of FI92157B publication Critical patent/FI92157B/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI92157C publication Critical patent/FI92157C/fi

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/34Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with stationary packing material in the fluidised bed, e.g. bricks, wire rings, baffles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48Apparatus; Plants
    • C10J3/482Gasifiers with stationary fluidised bed
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/54Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
    • C10J3/56Apparatus; Plants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/02Dust removal
    • C10K1/026Dust removal by centrifugal forces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F22B31/0061Constructional features of bed cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18Details; Accessories
    • F23C10/20Inlets for fluidisation air, e.g. grids; Bottoms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L9/00Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel 
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093Coal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0959Oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/18Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1807Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/18Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1861Heat exchange between at least two process streams
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2206/00Fluidised bed combustion
    • F23C2206/10Circulating fluidised bed
    • F23C2206/101Entrained or fast fluidised bed

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Platform Screen Doors And Railroad Systems (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Description

92157
Pyörrekerroslaitteisto
Keksinnön kohteena on pyörrekerrosreaktori, kiinteän aineen erottimesta ja paluujohdosta muodostettu pyör-5 rekerroslaitteisto, eksotermisten prosessien suorittamiseksi kiertoliikkeessä olevassa pyörrekerroksessa, käsittäen johdot happipitoisten primaarikaasujen syöttämiseksi pyörrekerrosreaktorin pohjan läpi, johdot happipitoisten sekundaarikaasujen syöttämiseksi vähintään 1 m:n korkeu-10 teen reaktorinpohjan (6) yläpuolelle, kuitenkin enintään 30 % reaktorin korkeudesta, primaari- ja sekundaarikaasun tuontikohdan välissä pyörrekerrosreaktoriin aukeavan polttoaine johdon ja yhden tai useamman syrjäytyskappaleen, joka osittain peittää pyörrekerrossektorin pohjapinnan. 15 Kiertoliikkeessä olevilla pyörrekerroksilla työs kentelevät menetelmät ja laitteet, erityisesti myös hii-lipitoisten materiaalien polttamiseksi tarkoitetut, ovat osoittautuneet erittäin edullisiksi. Ne ovat monesta syystä ylivoimaisia sellaisiin verrattuna, joita käytetään 20 klassisilla tai tavanomaisilla pyörrekerroksilla.
Erityisesti polttoprosessien osalta perusmenetelmä on selitetty DE-julkaisussa 2 539 546 (vastaava US-patent-tijulkaisu 4 165 717). Poltto suoritetaan kaksivaiheisesti ja palamislämpö johdetaan pois jäähdytyspintojen avulla, 25 jotka on sovitettu sekundaarikaasun syöttökohdan yläpuolelle pyörrekerrosreaktoriin. Menetelmän erityisenä etuna on, että polttoprosessi voidaan teknisesti yksinkertaisella tavalla mukauttaa tehontarpeeseen säätämällä yläreakto-ritilassa suspension tiehyttä ja siten lämmönsiirtoa jääh-30 dytyspinnoi1le.
DE-hakemusjulkaisun 2 624 302 mukaisen, kiertämällä pyörrekerroksella työskentelevän polttoprosessin yhteydessä (vastaava US-patenttijulkaisu 4 111 158) on ehdotettu palamislämmön ottamista osittain tai kokonaan pyörre-35 kerrosreaktorin perään kytketystä pyörrekerrosjäähdytti-mestä ja jäähdytetyn kiinteän aineen johtamista takaisin pyörrekerrosreaktoriin lämpötilan pitämiseksi vakiona.
92157 2
Tehontarpeeseen mukauttaminen tapahtuu tällöin suurentamalla tai pienentämällä pyörrekerrosjäähdyttimen kautta ja sen jälkeen jälleen pyörrekerrosreaktoriin johdetun kiinteän aineen virtaa.
5 Vaikka edellä hahmotellut menetelmät ovat pääpiir teissään osoittautuneet hyviksi, esiintyy pyrittäessä lisääntyvästi suuremman lämpötehon omaaviin laiteyksiköihin tiettyjä vaikeuksia menetelmän suorittamisessa. Vaikeudet ovat oleellisesti siinä, että suurehkot lämpötehot vaati-10 vat reaktorin suurempia mitoituksia, erityisesti suurempia reaktorin poikkileikkauksia, joiden yhteydessä ei enää ole taattu reaktioon vaadittava polttoaineen ja sentapaisen esim. happipitoisen sekundaarikaasun moitteeton poikit-taissekoitus pyörrekerrosreaktorin koko pinnan yli syöttö-15 kohdan alueella. Seurauksena on, että reaktio siirtyy huomattavaksi osaksi yläreaktiotilaan, mahdollisesti tapahtuu jälkipalamista kiinteän aineen ja kaasun erottumisen jälkeen kiinteän aineen erottamisessa.
Keksinnön tehtävänä on saada aikaan pyörrekerros-20 reaktorista, kiinteän aineen erottimesta ja paluujohdosta muodostettu pyörrekerroslaitteisto eksotermisten prosessien suorittamiseksi kiertävässä pyörrekerroksessa, joka takaa moitteettoman käytön myös suuren palamistehon yhteydessä.
25 Tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisella pyörrekerros- reaktorilla, jolle on tunnusomaista se, että mainittu yksi tai useampi syrjäytyskappale peittää 40 - 75 % pyörrekerrosreaktorin pohjapinnasta, ja syrjäytyskappaleen suurin korkeus on puolet pyörrekerrosreaktorin korkeudesta, ja 30 syrjäytyskappale käsittää välineet lisättävien happipi- toisten sekundaarikaasujen syöttämiseksi. Keksinnön mukaisen pyörrekerroslaitteiston suositeltavat suoritusmuo- ' dot on esitetty oheistetuissa patenttivaatimuksissa 2-5.
JP-patenttijulkaisusta 5 819 614 tunnetaan perin-35 teisellä pyörrekerrosperiaatteella toimiva polttolaite, jonka suutinarinalle on sovitettu syrjäytyskappaleita.
. Tämän avulla estetään arinalla olevien kiinteiden partik- 92157 3 keleiden ja kerrostumien muodostuminen. Porrastetun palamisen puuttumisen vuoksi tunnetuissa laitteissa ei ole mitään ongelmia polttoaineen ja sekundaarikaasujen poikit-taissekoittumisessa reaktorin koko poikkipinnalle.
5 Syrjäytyskappaleen geometrinen muoto on suuressa määrin mielivaltainen. Sillä voi olla esimerkiksi pyörre-kerrosreaktorin ympyrän muotoisen poikkileikkausmuodon yhteydessä sylinterin tai katkokartion muoto, jolloin alemman ympäryspinnan keskipiste lepää suunnilleen pohja-10 pinnan keskipisteellä. Suorakulmaisen reaktorin poikkileikkauksen yhteydessä syrjäytyskappaleella voi olla padon muoto, joka päistään liittyy mahdollisesti samansuuntaisesti sijaitseviin reaktorinseiniin ja siten jakaa alemman reaktoritilan kahteen erilliseen kammioon. On myös mahdol-15 lista sovittaa kaksi oleellisesti suorakulmaisesti toistensa suhteen suuntautuvaa patoa, jotka - mikäli ne liittyvät reaktorinseiniin - jakavat alemman reaktoritilan neljään erilliseen kammioon.
Syrjäytyskappale voidaan valmistaa uuninrakennuk-20 sessa tavanomaisesta tulenkestävästä materiaalista. Se voi olla valmistettu myös jäähdytysaineen läpivirtaamista kalvo- tai kelluseinistä, jotka on suojaksi pyörrekerrosreak-toriin osoittavalta sivulta päällystetty sullomassalla. Seinämässä ja pyörrekerrosreaktorin sisäosassa olevien 25 sekundaarikaasun syöttöelinten avulla varmistetaan sekun-' daarikaasun optimaalinen sekoittuminen yksittäisissä kam mioissa ja kammioalueilla.
Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti pyörrekerroslaitteisto tunnistetaan yhdestä tai useammasta 30 syrjäytyskappaleesta, jotka käsittävät useisiin tasoihin sovitettuja välineitä happipitoisten sekundaarikaasujen syöttämiseksi. Keksinnön tämä suoritusmuoto luo mahdollisuuden yksittäisten kammioiden tai kammionalueiden panostamiseen sekundaarikaasulla sekä seinämässä että myös 35 pyörrekerrosreaktorin sisällä sijaitsevien syöttöelimien kautta. Täten on taattu optimaalinen sekoittuminen sekun-daarikaasuun.
92157 4
Keksinnön edelleen erään edullisen suoritusmuodon tunnistaa yhdestä tai useammasta syrjäytyskappaleesta, joilla on ylöspäin pienenevä poikkileikkauspinta. Täten ja edellä mainitun suoritusmuodon yhteydessä on saavutetta-5 vissa se etu, että virtausnopeus heilahtelee ainoastaan tietyissä rajoissa syrjäytyskappaleeseen päin osoittavalla reaktorinalueella sekundaarikaasun syötöstä huolimatta.
Kiertoliikkeessä olevan pyörrekerroksen pyörreker-roslaitteistossa käytetylle periaatteelle on tunnusomais-10 ta, että - erotuksena klassiselle pyörrekerrokselle, jossa tiheä faasi on selvällä tiheyserolla erotettu sen yläpuolella olevasta kaasutilasta - jako-olotiloilla ei ole selvää rajakerrosta. Tiheän faasin ja sen yläpuolella sijaitsevan pölytilan välissä ei ole tiheyseroa; kuitenkin 15 reaktorin sisällä kiinteäainepitoisuus vähenee alhaalta ylöspäin jatkuvasti.
Määrittelemällä käyttöedellytykset Frouden ja Ark-himedeen tunnuslukujen välityksellä, saadaan tulokseksi alueet: 20
Pq 0,1 < 3/4 · Fr2 _ “ 10, 25 · "g tai 0,01 < Ar < 100, 30 jolloin dk3 * g(pk " pa) 35 Ar = ___9 . γ2 ja ... ✓ 2 .
40 rr ~^T
92157 5 Tällöin merkitsee: u suhteellinen kaasunopeus m/s Ar Arkhimedes-luku Fr Froude-luku 5 p kaasun tiheys kg/m3 "... 3
Pk kunteäaineosasen tiheys kg/m d^ pallon muotoisen osasen halkaisija metreinä y kinemaattinen sitkeys m2/s g vetovoimavakio m/s2 10 Eksoterminen reaktio suoritetaan kaksivaiheisesti eri korkeudelle syötettyjen happipitoisten kaasujen avulla. Sen etuna on pehmeä reaktio, jonka yhteydessä paikalliset ylikuumenemisilmiöt vältetään ja NOx-muodostus estetään pääpiirteissään. Tällöin pitäisi happipitoisen kaasun 15 ylemmän syöttökohdan sijaita niin kaukana alemman yläpuolella, että alemmasta kohdasta syötetyn kaasun happipitoisuus on jo suuressa määrin kulutettu.
Kun prosessilämmöksi halutaan höyry, on keksinnön edullisen suoritusmuodon tarkoituksena saada ylemmän kaa-20 sunsyöttökohdan yläpuolelle aikaan keskimääräinen suspen-siotiheys 15 - 200 kg/m3 säätämällä fluidisointi- ja sekun-daarikaasumääriä ja johtaa reaktiolämpö pois pyörrekerros-reaktorin vapaaseen tilaan ylemmän sekundaarikaasun syöttökohdan yläpuolelle ja/tai pyörrekerrosreaktorin seinälle ’.· 25 sovitettujen kuumennuspintojen läpi. Keksinnön mukaisen pyörrekerroslaitteiston tunnistaa näin ollen pyörrekerrosreaktorin vapaaseen tilaan ylimmän sekundaarikaasun syöttökohdan yläpuolelle ja/tai pyörrekerrosreaktorin seinälle sovitetuista kuumennuspinnoista.
30 Sellainen työtapa on lähemmin selitetty DE-kuulu- tusjulkaisussa 2 539 546 ja vastaavassa US-patenttijul-kaisussa 4 165 717.
Pyörrekerrosreaktorissa sekundaarikaasun syöttö-kohdan yläpuolella vallitsevat kaasunnopeudet ovat nor-35 maalipaineella normaalitapauksessa yli 5 m/s ja voivat 6 921 57 kohota jopa arvoon 15 m/s ja halkaisijan suhde pyörreker-rosreaktorin korkeuteen tulisi valita siten, että kaasun viipymisajoiksi saadaan 0,5 - 8,0 sekuntia, edullisesti 1-4 sekuntia.
5 Jokaisen syöttötason sisällä on edullisesti useita sekundaarikaasun syöttöaukkoja.
Tämän työtavan etuna on erityisesti, että muutos prosessilämpömäärän tuotannossa on mahdollinen erittäin yksinkertaisella tavalla muuttamalla suspension tiheyttä 10 sekundaarikaasun syöttökohdan yläpuolella sijaitsevassa pyörrekerrosreaktorin uunitilassa.
Vallitsevaan käyttötilaan ennalta määrättyjen flui-disointikaasu- ja sekundaarikaasutilavuuksien ja niistä tuloksena olevan määrätyn, keskimääräisen suspension ti-15 heyden yhteydessä liittyy tietty lämmönsiirtyminen. Läm-mönsiirtymistä jäähdytyspinnoille voidaan lisätä, samalla kun fluidisointikaasun määrää ja mahdollisesti myös sekundaarikaasun määrää kohottamalla lisätään suspension tiheyttä. Lisätyllä lämmönsiirrolla on käytännöllisesti ot-20 taen vakion palamislämpötilan yhteydessä annettu mahdollisuus kohonneen palamistehon yhteydessä syntyneiden lämpö-määrien poistoon. Kohonneen palamistehon vuoksi tarvittava suurempi hapentarve tyydyttyy tällöin melkein automaattisesti suspension tiheyden kohottamiseksi käytettyjen suu-25 rempien fluidisointikaasu- ja mahdollisesti sekundaarikaa- sumäärien avulla.
Yhdenmukaisesti voidaan pienempään prosessilämmön tarpeeseen mukauttamiseksi säätää polttotehoa vähentämällä suspension tiheyttä sekundaarikaasujohdon yläpuolella 30 olevassa pyörrekerrosreaktorin uunitilassa. Suspension ., tiheyttä alentamalla vähennetään myös lämmön siirtymistä, niin että pyörrekerrosreaktorista johdetaan pois vähemmän lämpöä. Oleellisesti ilman lämpötilanmuutosta voidaan siten vähentää palamistehoa. Eksotermiseen reaktioon kykene-35 vän materiaalin syöttö tapahtuu tarkoituksenmukaisesti yh den tai useamman syöttöjärjestelmän avulla, esim. paineil-” mapuhalluksella.
7 92157
Keksinnön edelleen eräs tarkoituksenmukainen, yleisesti käyttökelpoinen suoritusmuoto muodostuu pyörreker-roslaitteistosta, jonka tunnistaa ainakin yhdestä kiinteän aineen syöttöjohtojen ja kiinteän aineen paluujohtojen 5 välityksellä liitetystä pyörrekerrosjäähdyttimestä. Pyör- rekerrosreaktoriin säädetään sekundaarikaasun syöttökohdan yläpuolelle keskimääräinen suspension tiheys 10 - 40 kg/m3 fluidisointi- ja sekundaarikaasumäärien sopivalla säädöllä, kuumaa kiinteää ainetta poistetaan kiertoliikkeessä 10 olevasta pyörrekerroksesta, jäähdytetään pyörretilassa välittömällä ja välillisellä lämmönvaihdolla ja ainakin jäähdytetyn kiinteän aineen osavirta syötetään takaisin kiertoliikkeessä olevaan pyörrekerrokseen.
Tämä suoritusmuoto on selitetty lähemmin DE-hake-15 musjulkaisussa 2 624 302 ja vastaavassa US-patenttijulkaisussa 4 111 158.
Tällöin voidaan lämpötilavakio saavuttaa käytännöllisesti ottaen pyörrekerrosreaktorissa vallitsevia käyttö-olotiloja muuttamatta, siis muuttamatta suspension tiheyt-20 tä mm., ainoastaan kuuman kiinteän aineen säädetyllä pois-johtamisella ja jäähdytetyn kiinteän aineen säädetyllä takaisinsyötöllä. Tehon ja säädetyn reaktiolämpötilan mukaisesti takaisinkierrätysnopeus on suurempi tai pienempi. Lämpötilat voidaan säätää mielivaltaisesti hyvin alhaisis-,25 ta lämpötiloista, jotka ovat lähellä sytytysrajan yläpuolella, hyvin korkeisiin lämpötiloihin saakka, jotka ovat esimerkiksi reaktiojätteiden pehmenemisen rajoittamat. Ne voivat olla esimerkiksi välillä 450 ja 950° C.
Koska eksotermisessä reaktiossa muodostuneen lämmön 30 poisto tapahtuu tällöin suurimmaksi osaksi kiinteäainesi-vulle perään kytketyssä pyörrekerrosjäähdyttimessä ja lämmön siirtymisellä pyörrekerrosreaktorissa olevaan jäähdy-tysrekisteriin, jonka edellytyksenä on riittävän suuri suspension tiheys, on toissijainen merkitys, tämä menetel-35 mä antaa edelleen sen edun, että suspension tiheys voidaan • 1 92157 8 pitää pyörrekerrosreaktorin alueella sekundaarikaasun syöttökohdan yläpuolella alhaisena ja painehäviö on siis koko pyörrekerrosreaktorissa suhteellisen vähäinen. Sen asemesta tapahtuu lämmönpoistoa pyörrekerrosjäähdyttiroessä 5 olosuhteissa, jotka saavat aikaan erittäin voimakkaan lämmön siirtymisen, joka on alueella noin 300 - 500 wattia/ m2 · °C.
Pyörrekerrosreaktorissa vallitsevaa lämpötilaa säädetään johtamalla ainakin jäähdytetyn kiinteän aineen osa-10 virta takaisin pyörrekerrosjäähdyttimestä. Esimerkiksi voidaan jäähdytetyn kiinteän aineen vaadittava osavirta syöttää välittömästi pyörrekerrosreaktoriin. Lisäksi voidaan poistokaasu jäähdyttää myös syöttämällä jäähdytettyä kiinteää ainetta, jota tuodaan esimerkiksi pneumaattisel-15 le kuljetusmatkalle tai leijuvaihdinasteeseen, jolloin poistokaasusta myöhemmin edelleen erotettu kiinteä aine johdetaan takaisin pyörrekerrosjäähdyttimeen. Siten myös poistolämpö pääsee lopuksi pyörrekerrosjäähdyttimeen. Erityisen edullista on syöttää jäähdytetty kiinteä aine yh-20 tenä osavirtana suoraan ja toisena välillisesti poisto-kaasujen jäähdyttämisen jälkeen pyörrekerrosreaktoriin.
Myös keksinnön tämän suoritusmuodon yhteydessä vastaavat kaasun viipymisajat, kaasun nopeudet sekundaarikaa-sujohdon yläpuolella fluidisointi- ja vastaavasti sekun-. 25 daarikaasunsyötön normaalipaineen ja tavan yhteydessä aikaisemmin käsitellyn suoritusmuodon samoja parametrejä.
Pyörrekerrosreaktorin kuuman kiinteän aineen takaisin jäähdytyksen tulisi tapahtua vastavirtaan jäähdytys-väliaineeseen nähden pyörrekerrosjäähdyttimessä, joka kä-30 sittää useita jäähdytyskammioita, joiden läpi peräkkäin aine virtaa ja joihin keskenään yhdistetyt jäähdytysre-kisterit uppoavat. Täten onnistuu palamislämmön sitominen suhteellisen pieneen jäähdytysainemäärään.
Eräässä toisessa pyörrekerroslaitteiston suoritus-35 muodossa, johon on liitetty pyörrekerrosjäähdytin, tämä on 9 92157 yhdistetty pyörrekerrosreaktoriin yhdeksi rakenteelliseksi yksiköksi. Tässä tapauksessa pyörrekerrosreaktorilla ja pyörrekerrosjäähdyttimellä on yhteinen, tarkoituksenmukaisesti jäähdytetty seinä, jossa on läpivirtausaukko jäähdy-5 tetyn kiinteän aineen pääsemiseksi pyörrekerrosreaktoriin. Tällöin voi pyörrekerrosjäähdyttimessä olla - kuten edellä mainittiin - useita jäähdytyskammioita, mutta se voi muodostua myös useista jäähdytyspinnoilla varustetuista yksiköistä, joilla kullakin on pyörrekerrosreaktorin kanssa 10 yhteinen seinä, jossa on kiinteän aineen läpivirtausaukko ja oma kiinteän aineen syöttöjohto. Sellainen laite on selitetty julkaisussa EP-A-206 066.
Pyörrekerrosjäähdyttimellä varustetun suoritusmuodon monipuolisuus on saatu aikaan erityisesti sillä, että 15 pyörrekerrosjäähdyttimessä voidaan kuumentaa lähes mitä tahansa lämmönkantoväliaineita. Erityisen merkityksellistä tekniseltä kannalta on mitä erilaisimman muodon omaavan höyryn tuotto ja lämmönkantosuolan kuumentaminen.
Keksinnön puitteissa voidaan happipitoisina kaa-20 suina käyttää ilmaa tai hapella rikastettua ilmaa tai teknisesti puhdasta happea. Lopuksi voidaan saada aikaan tehon kohoaminen, kun reaktio suoritetaan arvoon noin 20 baaria kohoavan paineen alaisena.
Keksinnön mukaiseen pyörrekerroslaitteistoon voi-25 daan periaatteessa syöttää kaikkia itsetoimivasti palavia materiaaleja. Esimerkiksi kaikenlaatuiset hiilet, erityisesti sellaiset laadultaan heikommat, kuten märkärikastus-jätehiili, lietetty kivihiili, korkean suolapitoisuuden omaava hiili sekä myös ruskohiili ja öljyliuske ovat sopi-30 via. Sitä voidaan käyttää myös sulfidimalmien tai malmiri-kasteiden pasuttamiseen.
Keksintöä selitetään lähemmin oheisten kuvioiden ja esimerkkien avulla.
Tällöin esittää 35 kuvio 1 syrjäytyskappaleen suoritusmuodon erilai- • 92157 10 siä esimerkkejä pyörrekerrosreaktoreiden yhteydessä, joilla on ympyrän muotoinen tai suorakulmainen poikkileikkaus-muoto, päällyskuvantona, kuvio 2 syrjäytyskappaleella varustetun pyörreker-5 rosreaktorin ala-aluetta perspektiivisenä esityksenä, ja kuvio 3 pyörrekerrosreaktorin pitkittäisleikkausta.
Kuviossa 2 pyörrekerrosreaktori on esitetty kaavamaisesti ja sitä on merkitty numerolla 1. Sen pohjapinta on osittain patomaisen syrjäytyskappaleen 7 peittämä, niin 10 että muodostuu kaksi fluidisointiarinaa 6. Syrjäytyskappa-leessa on yläalueella sekundaarikaasuaukkoja li.
Kuvion 3 mukaisessa pyörrekerrosreaktorissa 1 on kuumennuspintoja 2, jotka on esitetty kalvoseinänä. Alemman reaktorikammion 8 syöttö, jonka syrjäytyskappale 7 on 15 jakanut kahteen alueeseen, tapahtuu johdon 5 ja fluidi-sointiarinan 6 välityksellä happipitoisella kaasulla, johtojen 3 kautta polttoaineella ja johtojen 9 kautta happipitoisella sekundaarikaasulla. Johdon 10 ja sekundaari-kaasuaukkojen li kautta tuodaan lisäksi sekundaarikaasua.
20 Kaasu/kiinteäainesuspensio poistuu johdon 4 kautta.
Esimerkki
Hiiltä poltettiin ilman avulla kyllästetyn höyryn tuottamiseksi. Pyörrekerroslaitteiston pyörrekerrosreaktorin 1 pohjapinta oli 12,8 x 10 m ja korkeus 40 m. Sen 25 pohjapinta oli syrjäytyskappaleen 7 peittämä, jonka pohjapinta oli 7,6 x 10 m, niin että tuloksena oli kaksi kammiota fluidisointiarinoineen 6, joiden mitat olivat 2,6 x 10 m. Syrjäytyskappaleella 7 oli padon muoto, jonka kyljet olivat 75° kallistetut vaakatasoon verrattuna. Padonharja 30 sijaitsi 1,5 m sekundaarikaasun syöttökohdan 9 yläpuolella, joka puolestaan oli sovitettu 8,5 m fluidisointiarinan 6 yläpuolelle.
Pyörrekerrosreaktorin 1 seinäpinta oli täysin verhottu vedellä jäähdytetyillä kalvoseinillä. Myös syrjäy-35 tyskappaleen 7 seinät oli tehty vedellä jäähdytetyiksi 92157 11 kalvoseiniksi, jotka reaktorin puolelta oli suojattu tulenkestävällä materiaalilla.
Pyörrekerrosreaktoriin 1 syötettiin 88 t/h hiiltä, jonka lämpöarvo oli Hu = 24,6 MJ/kg ja keskimääräinen rae-5 koko 0,2 mm, johtojen 3 kautta ilman avulla, jota syötettiin 8 800 Nm3/h ja jonka lämpötila oli 100° C. Fluidisoin-tikaasuna käytettiin ilmaa, jonka lämpötila oli 255° C ja jota tuotiin kaksi kertaa 144 000 Nm3/h f lu id i sointi arinoiden 6 läpi. Sekundaarikaasujohtojen 9 välityksellä tapah-10 tui lämpötilassa 260° C olevan ilman syöttö, jota syötettiin 250 000 Nm3/h. Lopuksi tuotiin vielä 90 000 Nm3/h ilmaa, jonka lämpötila oli 260° C, sekundaarikaasuaukkojen 11 kautta, jotka sijaitsivat 7 m fluidisointiarinan 6 yläpuolella.
15 Valittujen käyttöolosuhteiden johdosta pyörreker- rosreaktorissa 1 vallitsi lämpötila 850° C. Suspension tiheys sekundaarikaasun syöttökohtien 9 ja 11 alapuolella oli 100 kg/reaktorin tilavuuden m3. Kuumennuspintojen 2 päälle syntyi kyllästettyä höyryä, jonka paine oli 140 20 baaria vastaten lämpötehoa 120 MW. Edelleen saatiin kyllästettyä höyryä, jonka paine oli 140 baaria ja joka vastasi lämpötehoa 6 MW, syrjäytyskappaleen 7 kalvoseinien avulla.

Claims (5)

92157 12
1. Pyörrekerrosreaktorista (1), kiinteän aineen erottimesta ja paluujohdosta muodostettu pyörrekerroslait- 5 teisto, eksotermisten prosessien suorittamiseksi kierto liikkeessä olevassa pyörrekerroksessa, käsittäen johdot (5) happipitoisten primaarikaasujen syöttämiseksi pyörre-kerrosreaktorin (1) pohjan (6) läpi, johdot (9) happipitoisten sekundaarikaasujen syöttämiseksi vähintään 1 m:n 10 korkeuteen reaktorinpohjan (6) yläpuolelle, kuitenkin enintään 30 % reaktorin korkeudesta, primaari- ja sekun-daarikaasun (5, 9) tuontikohdan välissä pyörrekerrosreak-toriin (1) aukeavan polttoainejohdon (3) ja yhden tai useamman syrjäytyskappaleen (7), joka osittain peittää 15 pyörrekerrossektorin (1) pohjapinnan, tunnettu siitä, että mainittu yksi tai useampi syrjäytyskappale (7) peittää 40 - 75 % pyörrekerrosreaktorin (1) pohjapinnasta, ja syrjäytyskappaleen suurin korkeus on puolet pyörrekerrosreaktorin (1) korkeudesta, ja syrjäytyskappale käsittää 20 välineet (10, 11) lisättävien happipitoisten sekundaari-kaasujen syöttämiseksi.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pyörrekerroslait-teisto, tunnettu yhdestä tai useammasta syrjäytys-kappaleesta (7), jotka käsittävät useisiin tasoihin sovi- . 25 tettuja välineitä (11) happipitoisten sekundaarikaasujen •* syöttämiseksi.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen pyörreker-roslaitteisto, tunnettu yhdestä tai useammasta syrjäytyskappaleesta (7), joilla on ylöspäin pienenevä 30 poikkileikkauspinta.
4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen pyör- • rekerroslaitteisto, tunnettu pyörrekerrosreaktorin (1) vapaaseen tilaan ylimmän sekundaarikaasun syöttökohdan (9) yläpuolelle ja/tai pyörrekerrosreaktorin (1) seinälle 35 sovitetuista kuumennuspinnoista (2). » • « 92157 13
5. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen pyör-rekerroslaitteisto, tunnettu ainakin yhdestä kiinteän aineen syöttöjohtojen ja kiinteän aineen paluujohto-jen välityksellä liitetystä pyörrekerrosjäähdyttimestä. 92)57 14
FI880717A 1987-02-28 1988-02-16 Pyörrekerroslaitteisto FI92157C (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3706538 1987-02-28
DE19873706538 DE3706538A1 (de) 1987-02-28 1987-02-28 Wirbelschichtanlage

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI880717A0 FI880717A0 (fi) 1988-02-16
FI880717A FI880717A (fi) 1988-08-29
FI92157B true FI92157B (fi) 1994-06-30
FI92157C FI92157C (fi) 1994-10-10

Family

ID=6322018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI880717A FI92157C (fi) 1987-02-28 1988-02-16 Pyörrekerroslaitteisto

Country Status (13)

Country Link
US (1) US4817563A (fi)
EP (1) EP0281165B1 (fi)
JP (1) JP2564163B2 (fi)
AT (1) ATE68577T1 (fi)
AU (1) AU589108B2 (fi)
CA (1) CA1324881C (fi)
DD (1) DD269430A5 (fi)
DE (2) DE3706538A1 (fi)
ES (1) ES2026631T3 (fi)
FI (1) FI92157C (fi)
GR (1) GR3002903T3 (fi)
IN (1) IN165700B (fi)
ZA (1) ZA881385B (fi)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1291322C (en) * 1987-12-17 1991-10-29 John V. Allen Fluidized bed reactor with two zone combustion
US5245934A (en) * 1988-06-08 1993-09-21 Mortimer Technology Holdings Ltd. Heating matter
IN170802B (fi) * 1988-06-25 1992-05-23 Metallgesellschaft Ag
US5230868A (en) * 1989-04-04 1993-07-27 A. Ahlstrom Corporation Fluidized bed reactor with protected fluid distributor
EP0405211A1 (de) * 1989-06-24 1991-01-02 Beteiligungen Sorg GmbH & Co. KG Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Überführung von festen, weitgehend wasserfreien Abfallstoffen in Glasform
US4974531A (en) * 1990-05-22 1990-12-04 Donlee Technologies, Inc. Method and apparatus for incinerating hazardous waste
US5343631A (en) * 1991-04-01 1994-09-06 Amax Coal West, Inc. Treatment of friable materials in fluid bed reactors
US5243770A (en) * 1991-07-12 1993-09-14 The Babcock & Wilcox Company Fluid bed material transfer apparatus
SE469043B (sv) * 1991-09-05 1993-05-03 Abb Carbon Ab Foerfarande och anordning foer varmhaallning av baeddmassa i pfbc-anlaeggningar
FI91971C (fi) * 1992-04-10 1994-09-12 Borealis Holding As Leijupetireaktori
FR2757930B1 (fr) * 1997-01-02 1999-02-26 Gec Alsthom Stein Ind Foyer pour chaudiere a lfc a sole amelioree
US6029612A (en) * 1997-07-07 2000-02-29 Foster Wheeler Energia Oy Fluidized bed reactor
FI105236B (fi) * 1998-06-15 2000-06-30 Outokumpu Oy Syöttölaitteisto sulatusuuniin syötettävän syöttöseoksen esivalmistamiseksi
US5967098A (en) * 1998-06-22 1999-10-19 Tanca; Michael C. Oil shale fluidized bed
DE19840627A1 (de) * 1998-09-05 2000-03-09 Steinmueller Gmbh L & C Wirbelschichtanlage zur Durchführung exothermer Prozesse in einer zirkulierenden Wirbelschicht
AU2377701A (en) * 1999-12-16 2001-06-25 Livite Oy Method for burning material in a fluidized bed boiler
DE10260734B4 (de) * 2002-12-23 2005-05-04 Outokumpu Oyj Verfahren und Anlage zur Herstellung von Schwelkoks
DE10260737B4 (de) * 2002-12-23 2005-06-30 Outokumpu Oyj Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung von titanhaltigen Feststoffen
DE10260738A1 (de) * 2002-12-23 2004-07-15 Outokumpu Oyj Verfahren und Anlage zur Förderung von feinkörnigen Feststoffen
DE10260733B4 (de) * 2002-12-23 2010-08-12 Outokumpu Oyj Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung von eisenoxidhaltigen Feststoffen
DE10260745A1 (de) * 2002-12-23 2004-07-01 Outokumpu Oyj Verfahren und Anlage zur thermischen Behandlung von körnigen Feststoffen
DE10260741A1 (de) * 2002-12-23 2004-07-08 Outokumpu Oyj Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigen Feststoffen
DE10260731B4 (de) 2002-12-23 2005-04-14 Outokumpu Oyj Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung von eisenoxidhaltigen Feststoffen
DE10260736A1 (de) * 2002-12-23 2004-09-02 Outokumpu Oyj Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigen Feststoffen
DE10260739B3 (de) * 2002-12-23 2004-09-16 Outokumpu Oy Verfahren und Anlage zur Herstellung von Metalloxid aus Metallverbindungen
EE05298B1 (et) 2004-04-29 2010-04-15 Foster Wheeler Energia Oy Meetod p?levkivi v?i oma omadustelt p?levkiviga sarnase kütuse p?letamiseks tsirkuleeriva keevkihiga katlas
DE102004042430A1 (de) * 2004-08-31 2006-03-16 Outokumpu Oyj Wirbelschichtreaktor zum thermischen Behandeln von wirbelfähigen Substanzen in einem mikrowellenbeheizten Wirbelbett
DE102004049364A1 (de) * 2004-10-08 2006-04-20 Kerr-Mcgee Pigments Gmbh Wirbelschichtreaktor und Verfahren zur Durchführung von Wilbelschichtreaktionen
DE102008055957B4 (de) * 2008-11-05 2010-09-02 Highterm Research Gmbh Wirbelschichtreaktor
FI129147B (fi) * 2017-12-19 2021-08-13 Valmet Technologies Oy Kaasulukon lämmönvaihtimella varustettu leijupetikattila

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CS162093B3 (fi) * 1971-09-29 1975-07-15
DE2539546C3 (de) * 1975-09-05 1985-10-24 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur Verbrennung kohlenstoffhaltiger Materialien
US4165717A (en) * 1975-09-05 1979-08-28 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Process for burning carbonaceous materials
SE438028B (sv) * 1980-06-05 1985-03-25 Asea Stal Ab Virvelbeddsbrennkammare
US4330502A (en) * 1980-06-16 1982-05-18 A. Ahlstrom Osakeyhtio Fluidized bed reactor
FI84855C (fi) * 1986-04-30 1992-01-27 Ahlstroem Oy Virvelbaeddsreaktor.

Also Published As

Publication number Publication date
US4817563A (en) 1989-04-04
DE3706538A1 (de) 1988-09-08
DD269430A5 (de) 1989-06-28
EP0281165A1 (de) 1988-09-07
IN165700B (fi) 1989-12-16
ZA881385B (en) 1989-10-25
GR3002903T3 (en) 1993-01-25
FI92157C (fi) 1994-10-10
ATE68577T1 (de) 1991-11-15
EP0281165B1 (de) 1991-10-16
FI880717A0 (fi) 1988-02-16
AU589108B2 (en) 1989-09-28
JP2564163B2 (ja) 1996-12-18
FI880717A (fi) 1988-08-29
ES2026631T3 (es) 1992-05-01
DE3865460D1 (de) 1991-11-21
JPS63233204A (ja) 1988-09-28
AU1234088A (en) 1988-09-01
CA1324881C (en) 1993-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI92157B (fi) Pyörrekerroslaitteisto
KR100291353B1 (ko) 유동층 반응기 시스템
FI104213B (fi) Menetelmä ja laite kiertomassaperiaatteella toimivan leijukerrossysteemin käyttämiseksi
EP0630683B1 (en) Method and apparatus for treating or ultilizing a hot gas flow
CA1154335A (en) Fluidized bed heat exchanger with water cooled air distributor and dust hopper
KR20030007169A (ko) 내부에 제어가능한 열교환기를 갖춘 순환유동상
IE890702L (en) A fluid-bed combustion reactor and a method for the operation of such fluid-bed combustion reactor
US6139805A (en) Fluidized-bed reactor
US5005528A (en) Bubbling fluid bed boiler with recycle
EP0630684B1 (en) Method and apparatus for treating or utilizing a hot gas flow
JP2693864B2 (ja) エンクロージャ内で気体と粉粒体を反応させる装置
KR890003701B1 (ko) 유동상 반응 장치 및 그 제어 방법
JP3913229B2 (ja) 循環流動炉
JPH01203801A (ja) 垂直伝熱管を有した流動床ボイラおよび該ボイラを用いた流動床温水ボイラ
JP2785041B2 (ja) 流動層プラント
JP2775586B2 (ja) 流動物質の混合促進方法及び装置
CN100353116C (zh) 调节循环流化床锅炉炉膛温度的冷灰器和方法
JP2004093058A (ja) 流動床焼却炉
JPH0587757B2 (fi)
JPS62196522A (ja) 流動床からの熱回収装置
JP2905082B2 (ja) 流動物質循環方法及び装置
JP2767546B2 (ja) 流動層内伝熱管の補強方法及び装置
JP2721872B2 (ja) 流動層から熱を回収する方法及び装置
JPH0756362B2 (ja) 流動層ボイラの蒸気温度昇温装置
JP2019158229A (ja) 流動層熱回収装置

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application
FG Patent granted

Owner name: METALLGESELLSCHAFT AKTIENGESELLSCHAFT

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: LENTJES GMBH

Free format text: LENTJES GMBH