FI92955B - Pyörrekerroslaitos - Google Patents

Description

92955

Pyörrekerroslaitos Tämän keksinnön kohteena on pyörrekerrosreaktori, kiinteän polttoaineen erotin ja paluujohdosta muodostettu 5 pyörrekerroslaitos eksotermisten prosessien suorittamiseksi kiertoliikkeessä olevassa pyörrekerroksessa, jossa on johtoja happipitoisten primaarikaasujen syöttämiseksi pyörrekerrosreaktorin pohjan kautta ja johtoja happipi-toisten sekundaarikaasujen syöttämiseksi vähintään 1 m 10 korkeudella reaktorin pohjan yläpuolella, kuitenkin enintään 30 % reaktorin korkeudesta, sekä primaari- ja sekun-daarikaasusyötön väliin pyörrekerrosreaktoriin ulkoseinä-mästä avautuva polttoainejohto, jolloin yhdellä tai useammalla syrjäytyskappaleella, jonka (joiden) enimmäiskorkeus 15 on yhtä suuri kuin pyörrekerrosreaktorin korkeuden puolikas, on peitetty pyörrekerrosreaktorin pohjapinnasta 40...75 %.

Kiertoliikkeessä olevilla pyörrekerroksilla toimivat menetelmät ja laitteet ovat osoittautuneet erityisesti 20 hiilipitoisten materiaalien polttamiseksi erittäin edullisiksi. Ne ovat monista syistä parempia verrattuina sellaisiin, joita käytetään niin kutsutuilla klassisilla tai tavanomaisilla pyörrekerroksilla.

Erityisesti palamisprosesseja varten on perusmene-25 telmä kuvattu julkaisussa DE-AS 25 39 546 (vastaa USA-pa-tenttijulkaisua 4 165 717). Siinä menetellään niin, että palaminen tapahtuu kahdessa vaiheessa ja palamislämpö johdetaan pois jäähdytyspintojen avulla, jotka on sovitettu sekundaarikaasun syötön yläpuolelle pyörrekerrosreakto-30 riin. Menetelmän erityinen etu on siinä, että palamisprosessi voidaan teknisesti yksinkertaisella tavalla sovittaa tehontarpeeseen, samalla kun ylemmässä reaktoritilassa säädetään suspensiotiheyttä ja siten lämmön siirtymistä j äähdytyspintoihin.

35 Kiertoliikkeessä olevan pyörrekerroksen käsittävän, julkaisun DE-OS 26 24 302 (vastaa USA-patenttijulkaisua • .

2 92955 4 111 158) mukaisen palamisprosessin yhteydessä on tehty niin, että palamislämpö osaksi tai kokonaan poistetaan polttoaineen pyörreliikkeessä pitävän reaktorin jälkeen kytketyssä pyörrekerrosjäähdyttimessä ja jäähdytetty kiin-5 teä polttoaine johdetaan lämpötilan pitämiseksi vakiona takaisin pyörrekerrosreaktoriin. Sovitus tehontarpeeseen tapahtuu tällöin suurentamalla tai pienentämällä pyörre-kerros jäähdyttimen kautta ja sen jälkeen jälleen pyörrekerrosreaktoriin johdettua kiinteän polttoaineen virtaa.

10 Vaikka edellä luonnosteltu menetelmä on suuressa määrin osoittautunut käyttökelpoiseksi, esiintyy nykyisessä suuntauksessa yhä suuremmalla lämpöteholla varustettuihin laitosyksikköihin tiettyjä vaikeuksia menetelmän ohjaamisessa. Ne muodostuvat olennaisesti siitä, että suu-15 remmat lämpötehot vaativat suurempia reaktorimittoja, erityisesti suurempia reaktoripoikkileikkauksia, joiden yhteydessä kemiallista vaihtoreaktiota varten tarpeellista polttoaineen ja vastaavan tai happipitoisen sekundaarikaa-sun moitteeton poikittaissekoittuminen pyörrekerrosreak-20 torin koko pinnan yli syöttöpaikan alueella ei enää ole taattu. Seurauksena on, että kemiallinen vaihtoreaktio huomattavaksi osaksi tapahtuu ylemmässä reaktoritilassa, mahdollisesti jälkipalaminen kiinteän polttoaineen ja kaasun erottamisen jälkeen kiinteän polttoaineen erottimessa.

25 Edellä kuvattu tilanne esiintyy laitoksissa, joiden pala-misteho on noin yli 300 MW (terminen) ja polttoaineen pyörretilassa pitävän reaktorin pohjapintojen ollessa noin 50 m2.

Erään aikaisemman ehdotuksen mukaan ongelma pois-30 tetaan siten, että yhdellä tai usealla syrjäytyskappaleel-la, jonka tai joiden enimmäiskorkeus on yhtä suuri kuin pyörrekerrosreaktorin korkeuden puolikas, peitetään 40 -75 % pyörrekerrosreaktorin pöhjapinnasta. Tällöin voi syr-jäytyskappaleen geometrinen muoto olla laajalti mielival-35 täinen. Esimerkiksi pyörrekerrosreaktorin ympyrän muotoisen poikkileikkauksen yhteydessä sillä voi olla sylinterin 3 92955 tai katkaistun kartion muoto, jolloin alemman ympyräpinnan keskipiste on suunnilleen pohjapinnan keskipisteessä. Suorakulmaisen reaktoripoikkileikkauksen yhteydessä syrjäy-tyskappaleella voi olla padon muoto, joka mahdollisesti 5 päistään liittyy samansuuntaisesti kulkeviin reaktorisei- niin ja siten jakaa reaktoritilan kahteen erotettuun kammioon. Myös kaksi käytännössä suorakulmaisesti toistensa suhteen kulkevaa patoa ovat mahdolliset, jotka - sikäli kuin ne liittyvät reaktoriseiniin - jakavat alemman reak-10 toritilan neljään erilliseen kammioon.

Kuten on osoittautunut, pyörrekerroslaitoksen edellä mainitun muodostamisen yhteydessä voi esiintyä käyttöön haitallisia vaikutuksia silloin, kun syrjäytyskappale jakaa alemman reaktoritilan erotettuihin kammioihin. Sil-15 loin nimittäin voi tapahtua, että primaari-ilmavirta vetää ulos alustamateriaalia, ja pyörrekerrosreaktorissa aina olevan kiinteän polttoaineen sisäisen kiertoliikkeen seurauksena materiaalia pääsee toiseen kammioon tai toisiin kammioihin. Taaksepäin olevaa tai tasaavaa materiaalivir-20 taa ei tapahdu käytännössä ilman huomattavaa säätötyötä, koska fluidisointi-ilman läpimenoa "tyhjennetyn" kammion kautta edistetään ja "täytetyn" kammion kautta vaikeutetaan (erilainen hydrostaattinen paine kulloistenkin kam-miopohjien yläpuolella).

25 Keksinnön tehtävänä on valmistaa pyörrekerrosreak- torista, kiinteän polttoaineen erottimesta ja paluujohdosta muodostuva pyörrekerroslaitos eksotermisten prosessien suorittamiseksi kiertoliikkeessä olevassa pyörreker-roksessa, joka laitos myös korkean palamistehon yhteydessä 30 takaa moitteettoman ja varman käytön ilman huomattavaa säätötyötä.

Tämä päämäärä saavutetaan keksinnön mukaisella pyörrekerroslaitoksella, jolle on tunnusomaista, että syrjäytyskappale tai -kappaleet peittävät pyörrekerros-35 reaktorin pohjapinnan siten, että jäljelle jäävä pohjapin-ta muodostaa yhtenäisen pinnan, ja että syrjäytyskappale- 4 92955 tai kappaleet käsittävät laitteita polttoaineen sisään-syöttämiseksi, jotka laitteet edullisesti on sovitettu useisiin tasoihin.

Yksi ainoa yhtenäinen pinta muodostetaan siten, 5 että syrjäytyskappale tai syrjäytyskappaleet muodostetaan sillä tavoin, että reaktoripohjan yksittäiset segmentit ovat yhteydessä keskenään. Tämä saavutetaan esimerkiksi siten, että syrjäytyskappaleiden ja reaktoriseinämän väliin jää säilymään kaasua läpäisevää pohjapintaa tai vain 10 - jos syrjäytyskappale kulkee seinästä seinään - aukon avulla, joka voi olla muodostettu ylöspäin avoimeksi tai tunnelimaiseksi, yksittäisten pöhjasegmenttien väliin jää säilymään yhteys. Syrjäytyskappaleiden muodostamisen sillä tavalla, että syntyy erilliset pohjasegmentit ja siten 15 toisistaan erotetut pyörrekammiot, täytyy säilyä. Syrjäy-tyskappaleella tai -kappaleilla muodostetut yhdistyspinnat voidaan fluidisoida mahdollisesti vähäisemmällä nopeudella kuin arinan pääpinnat. Keksinnön mukaan syrjäytyskappale tai -kappaleet on varustettu laitteilla polttoaineen syöt-20 tämiseksi. Ne voivat sijaita mahdollisesti useissa tasoissa. Täten on taattu polttoaineen hyvä jakautuminen.

Syrjäytyskappaleen geometrinen muoto voi olla pitkälle mielivaltainen. Sillä voi esimerkiksi olla pyörre-kerrosreaktorin ympyrämäisen poikkileikkauksen yhteydessä 25 sylinterin tai katkaistun kartion muoto, jolloin alemman ympyräpinnan keskipiste on suunnilleen pohjapinnan keskipisteen päällä. Suorakulmaisen reaktoripoikkileikkauksen yhteydessä syrjäytyskappaleilla voi olla padon muoto. Myöskin kaksi käytännössä suorakulmaisesti toistensa suh-30 teen olevaa patoa ovat mahdolliset.

Kuitenkin on erityisen edullista muodostaa syrjäy-tyskappaleille neliömäinen tai suorakulmainen poikkileikkaus. Tällöin tietyt poikkeamat tarkasta geometrisesta muodosta ovat mahdollisia esimerkiksi nurkkia pyöristä-‘ 35 mällä.

5 92955

Syrjäytyskappale voidaan valmistaa uunirakentamisen yhteydessä tavanomaisesta tulenkestävästä materiaalista. Se voidaan valmistaa myös kalvo- tai eväseinistä, jotka on suojaamista varten on päällystetty reaktoritilaan päin 5 olevalta sivulta sullomassalla. Syrjäytyskappale tai -kappaleet on yhdistetty reaktoriin kiinteästi ja ne muodostavat sen kanssa rakenteellisen yksikön.

Eksotermistä kemiallista vaihtoreaktiota varten käyttökelpoisen materiaalin syöttö tapahtuu useiden syötit) tölaitteiden välityksellä, niin että yksittäisiin reaktoritilaan muodostettuihin segmentteihin syöstetään materiaalia erikseen.

Keksinnön toisen edullisen sovellutuksen mukaan pyörrekerroslaitoksessa on syrjäytyskappale, jossa on mah-15 dollisesti useisiin tasoihin sovitettuja laitteita happi-pitoisen sekundaarikaasun syöttämiseksi. Tämä luo mahdollisuuden syöttää sekä seinämässä että myös pyörrekerros-reaktorin sisällä olevien syöttöelinten kautta sekundaari-kaasua. Täten on taattu optimaalinen sekundaarikaasun 20 kanssa tapahtuva perinpohjainen sekoittuminen.

Mikäli sekundaarikaasu syötetään pyörrekerrosreak-torin seinämässä sijaitsevien johtojen kautta, syrjäytys-kappaleen nokan tulisi olla näiden johtojen yläpuolella. Sekundaarikaasun syöttämisen yhteydessä useissa päällek-25 käisissä tasoissa syrjäytyskappaleen täytyy ulottua ainakin alimman syöttöjohdon korkeuden yläpuolelle.

Keksinnön toisessa edullisessa sovellutusmuodossa tehdään syrjäytyskappale tai -kappaleet siten, että sen tai niiden poikkileikkauspinta pienenee ylöspäin. Tämän 30 johdosta ja edellä mainitun sovellutusmuodon yhteydessä on saavutettavissa, että virtausnopeus syrjäytyskappaleen käsittävällä reaktorialueella huolimatta sekundaarikaasun syötöstä vaihtelee vain tietyissä rajoissa.

Pyörrekerroslaitoksessa käytetylle kiertoliikkeessä 35 olevan pyörrekerroksen periaatteelle on tunnusomaista, että - erona "klassiseen" pyörrekerrokseen, jossa tiheä 6 92955 faasi on erotettu selvällä tiheyden hyppäyksellä sen yläpuolella sijaitsevasta kaasutilasta - jakamisolosuhteet ovat ilman määrättyä rajakerrosta. Tiheän faasin ja sen yläpuolella olevan pölytilan välillä olevaa tiheyden hyp-5 päystä ei ole; kuitenkin reaktorin sisäpuolella kiinteän polttoaineen pitoisuus pienenee jatkuvasti alhaalta ylöspäin.

Käyttöedellytysten määrittelyn yhteydessä Frouden ja Arkimedeen tunnuslukujen avulla esiintyvät alueet: 10 0,1 < 3/4 · Fr2 ·__< 10,

Pk - Pg tai 0,01 < Ar < 100, 15 jolloin dk3 · 9<Pk - Pg)

Ar =---- ja 20 u2

Fr2 = - g · dk Näissä tarkoittaa: 25 '· u suhteellista kaasun nopeutta m/s

Ar Arkimedeen lukua

Fr Froude-lukua pg kaasun tiheyttä kg/m3 30 Pk kiinteän polttoaineen tiheyttä kg/m3 dk pallon muotoisen osasen halkaisijaa m '!*. t kinemaattista sitkeyttä m2/s g painovoimavakiota m/s2 35 Eksoterminen reaktio suoritetaan kaksiportaisesti erilaiseen korkeuteen syötetyillä happipitoisilla kaasuil- « il 7 92955 la. Niiden etuna on "pehmeä" kemiallinen vaihtoreaktio, jossa paikalliset ylikuumenemisilmiöt vältetään ja laajalti syrjäytetään NOx-muodostus. Tällöin tulisi ylemmän syöt-töpaikan happipitoista kaasua varten olla niin kaukana 5 alemman yläpuolella, että alempaan kohtaan tuodun kaasun happisisältö jo on pitkälle kulunut.

Jos prosessilämpönä toivotaan höyryä, keksinnön edullinen sovellutusmuoto muodostuu siitä, että sekundaa-rikaasunsyötön yläpuolelle luodaan 15 - 100 kg/m3:n keski-10 määräinen suspensiotiheys säätämällä fluidisointi- ja se-kundaarikaasuja ja poistamalla reaktiolämpöä polttoaineen pyörreliikkeessä pitävän reaktorin vapaaseen tilaan sekun-daarikaasusyötön yläpuolelle ja/tai pyörrekerrosreaktorin seinään sovitetuilla kuumennuspinnoilla. Tällainen työtapa 15 on kuvattu lähemmin julkaisussa DE-AS 25 39 546 tai vastaavassa US-patenttijulkaisussa 4 165 717.

Pyörrekerrosreaktorissa sekundaarikaasusyötön yläpuolella vallitsevat kaasunnopeudet ovat normaalipaineessa yleisessä tapauksessa yli 5 m/s ja ne voivat olla 15 m/s 20 saakka, ja pyörrekerrosreaktorin halkaisijan suhde korkeuteen tulisi valita sillä tavoin, että kaasun viipymis-ajoiksi saadaan 0,5 - 8,9 sekuntia, edullisesti 1-4 sekuntia .

Jokaisen syöttötason sisäpuolella on edullisesti 25 useita syöttöaukkoja sekundaarikaasua varten.

Tämän työtavan etuna on erityisesti se, että yksinkertaisimmalle tavalla on mahdollista muutos prosessiläm-pömäärän saannissa muuttamalla suspensiotiheyttä sekundaarikaasusyötön yläpuolella sijaitsevassa pyörrekerrosreak-30 torin uunitilassa.

Vallitsevaan käyttötilaan edeltä käsin annettujen fluidisointikaasu- ja sekundaarikaasutilavuuksien yhteydessä ja siitä tuloksena olevan määrätyn, keskimääräisen suspensiotiheyden yhteydessä liittyy tietty lämmön siir-35 tyminen, siten että korottamalla fluidisointikaasumäärää ja mahdollisesti myös sekundaarikaasumäärää suurennetaan 8 92955 suspensiotiheyttä. Lisätyn lämmön siirtymisen yhteydessä on annettu käytännössä vakiona pysyvän palamislämpötilan yhteydessä mahdollisuus korotetun palamistehon yhteydessä syntyvien lämpömäärien poistamiseen. Korkeamman palamis-5 tehon perusteella tarvittava korotettu hapentarve on tällöin suspensiotiheyden korottamiseksi käytettyjen suurempien fluidisointikaasu- ja mahdollisesti sekundaarikaasu-määrien kautta näennäisesti automaattisesti käsillä.

Analogisesti on pienennettyyn prosessilämmöntarpee-10 seen sovittamiseksi palamisteho säädettävissä pienentämällä suspensiotiheyttä sekundaarikaasujohdon yläpuolella sijaitsevassa pyörrekerrosreaktorin uunitilassa. Suspensiotiheyden laskemisen kautta pienennetään myös lämmön siirtymistä, niin että pyörrekerrosreaktorista johdetaan 15 pois vähemmän lämpöä. Olennaisesti ilman lämpötilan muuttamista on siten palamisteho palautettavissa aikaisempaan arvoon.

Keksinnön toinen tarkoituksenmukainen universaali-sesti käytettävissä oleva sovellutus muodostuu pyörreker-20 roksen sovittamisesta siten, että siinä on ainakin yksi kiinteän polttoaineen syöttö- ja kiinteän polttoaineen paluujohtojen kautta liitetty pyörrekerros jäähdy tin. Pyör-rekerrosreaktoriin säädetään sekundaarikaasusyötön yläpuolelle keskimääräinen suspensiotiheys 10 - 40 kg/m3 flui-25 disointi- ja sekundaarikaasumäärien sopivalla säätämisellä, kiertoliikkeessä,olevan pyörrekerroksen kuuma kiinteä polttoaine poistetaan, pyörretilassa jäähdytetään suoralla ja epäsuoralla lämmönvaihtamisella ja jäähdytetyn kiinteän • polttoaineen ainakin osavirta johdetaan takaisin kierto- 30 liikkeessä olevaan pyörrekerrokseen.

Tätä sovellutusmuotoa on kuvattu lähemmin julkaisussa DE-OS 26 24 302 tai vastaavassa USA-patenttijulkaisussa 4 111 158.

Tällöin on lämpötilavakio saavutettavissa käytän-35 nössä muuttamatta pyörrekerrosreaktorissa vallitsevia käyttöolosuhteita, siis mahdollisesti muuttamatta mm. sus- 9 92955 pensiotiheyttä, yksistään kuuman kiinteän polttoaineen säädetyn poistamisen ja jäähdytetyn kiinteän polttoaineen säädetyn palauttamisen avulla. Kulloinkin tehon ja säädetyn reaktiolämpötilan mukaan uudelleenkiertämisaste on 5 suurempi tai pienempi. Lämpötilat on säädettävissä mielivaltaisesti hyvin alhaisista lämpötiloista, jotka ovat lähellä syttymisrajaa, hyvin korkeisiin lämpötiloihin, jotka ovat mahdollisesti reaktiojäännösten pehmenemisen rajoittamat. Ne voivat olla suunnilleen 450 ja 950 °C vä-10 Iillä.

Koska tällöin eksotermisessa kemiallisessa vaihto-reaktiossa muodostuvan lämmön poistaminen tapahtuu pääpai-noisesti kiinteän polttoaineen puolelle jälkeen kytketyssä pyörrekerrosjäähdyttimessä ja lämmön siirtymisellä poltto-15 aineen pyörreliikkeessä pitävässä reaktorissa sijaitsevaan jäähdytyksen ohjauslaitteeseen, jolla on edellytyksenä riittävän korkea suspensiotiheys, on toissijainen merkitys, saadaan tämän menetelmän toisena etuna, että suspensiotiheys pyörrekerrosreaktorin alueella sekundaarikaasu-20 syötön yläpuolella voidaan pitää alhaisena ja siten pai- nehäviö koko pyörrekerrosreaktorin alueella on suhteellisen vähäinen. Tämän sijasta tapahtuu lämmön poistamista pyörrekerrosjäähdyttimessä edellytyksissä, jotka aiheuttavat erittäin suuren lämmönsiirtymisen, suunnilleen alueel-25 la 300 ...500 W/m2 · °C.

Lämpötilaa pyörrekerrosreaktorissa säädetään siten, että ainakin yksi jäähdytetyn kiinteän polttoaineen osa-virta johdetaan takaisin pyörrekerrosjäähdyttimestä. Esimerkiksi voidaan jäähdytetyn kiinteän polttoaineen tarvit-30 tava osavirta ottaa suoraan pyörrekerrosreaktorin sisään. Lisäksi voidaan myös poistokaasua jäähdyttää jäähdytetyn kiinteän polttoaineen syöttämisellä, joka panostetaan esimerkiksi pneumaattiselle kuljetusmatkalle tai suspension vaihtovaiheeseen, jolloin poistokaasusta myöhemmin jälleen 35 erotettu kiinteä polttoaine sitten johdetaan takaisin pyörrekerrosjäähdyttimeen. Sen johdosta myös poistokaasun 10 92955 lämpö pääsee lopuksi pyörrekerrosjäähdyttimeen. Erittäin edullista on syöttää jäähdytetty kiinteä polttoaine yhtenä osavirtana suoraan ja toisena osavirtana epäsuorasti poistokaasun jäähdyttämisen jälkeen pyörrekerrosreaktoriin.

5 Myös tässä keksinnön sovellutuksessa ovat kaasun viipymisajat, kaasun nopeudet sekundaarikaasujohdon yläpuolella fluidisointi- tai sekundaarikaasunsyötön normaalipaineessa ja tavassa yhtäpitäviä aikaisemmin käsitellyn sovellutusmuodon samojen parametrien kanssa.

10 Pyörrekerrosreaktorin kuuman kiinteän polttoaineen paluujäähdyttämisen tulisi tapahtua usealla läpivirratta-valla jäähdytyskammiolla varustetussa pyörrekerrosjäähdyt-timessä, joiden sisään toisiinsa yhdistetyt jäähdytysoh-jauslaitteet menevät, vastavirrassa jäähdytysaineen suh-15 teen. Täten onnistuu palamislämmön sitominen suhteellisen pieneen j äähdytysainemäärään.

Toinen pyörrekerrosjäähdyttimellä varustetun pyör-rekerroslaitoksen sovellutus muodostuu siitä, että jäähdytin yhdistetään pyörrekerrosreaktorin kanssa yhdeksi 20 rakenteelliseksi yksiköksi. Tässä tapauksessa pyörreker-rosreaktorilla ja pyörrekerrosjäähdyttimellä on yhteinen, tarkoituksenmukaisesti jäähdytetty seinä, jossa on jäähdytettyä kiinteää polttoainetta varten läpivirtausaukko pyörrekerrosreaktoriin. Tällöin pyörrekerrosjäähdyttimessä 25 - kuten aikaisemmin selvitettiin - on useita jäähdytyskam- mioita, se voi kuitenkin myös muodostua useista jäähdytys-pinnoilla varustetuista yksiköistä, joissa kulloinkin on pyörrekerrosreaktorin kanssa yhteinen seinä ja yksi oma • kiinteän polttoaineen syöttöjohto. Tällainen laite on ku- 30 vattu julkaisussa EP - A - 206 066.

Pyörrekerrosjäähdyttimen kanssa muodostamisen universaalisuus saadaan erityisesti siten, että pyörrekerrosjäähdyttimessä annetaan likimain mielivaltaisten lämmön-kanninaineiden kuumentua. Teknisestä näkökulmasta on eri-.· 35 tyisestä merkityksestä mitä erilaisimpia muotoja olevan höyryn tuottaminen ja lämmönkanninsuolan kuumentaminen.

11 92955

Keksinnössä voidaan happipitoisena kaasuna käyttää ilmaa tai hapella rikastettua ilmaa tai teknisesti puhdasta happea. Lopuksi voidaan saavuttaa tehon nousu, jos kemiallinen vaihtoreaktio suoritetaan paineenalaisena, suun-5 nilleen 20 bariin saakka.

Keksinnön mukaisessa pyörrekerroslaitteessa voidaan periaatteessa käyttää kaikkia itsetoimisesti palavia materiaaleja. Esimerkkejä ovat kaiken lajiset hiilet, erityisesti alhaisehkoa laatua olevat kuten hiilimärkärikas-10 tuksen jätekasat, pesty kivihiili, suolapitoisuudeltaan korkea hiili mutta myös ruskohiili ja öljyliuske. Ne voivat toimia myös sulfidimalmien tai malmikonsentraattien pasuttamiseksi.

Keksinnön mukaisen pyörrekerroslaitoksen edulliset 15 suoritusmuodot ilmenevät oheisista epäitsenäisistä patent tivaatimuksista 2-6.

Keksintöä selostetaan oheisten kuvien ja esimerkin avulla esimerkinomaisesti ja lähemmin.

Niissä havainnollistaa: 20 kuva 1 erilaisia esimerkkejä syrjäytyskappaleen muodostamiseksi pyörrekerrosreaktoreissa, joilla on ympyrämäinen tai suorakulmainen poikkileikkaus, päältä katsotun kuvan muodossa, kuva 2 pyörrekerrosreaktorin ala-aluetta syrjäytys-25 kappaleen ollessa perspektiivisessä kuvauksessa, kuva 3 pituusleikkausta pyörrekerrosreaktorista.

Kuvassa 2 on esitetty kaavamaisesti pyörrekerros-reaktori, ja sitä on merkitty viitemerkinnällä 1. Sen poh-• japinta on osittain peitetty särmiömäisillä syrjäytyskap- 30 paleilla 7, niin että muodostetaan useita fluidisointiseg-menttejä 6. Syrjäytyskappaleissa 7 on ylemmällä alueella sekundaarikaasuaukkoja 11 ja alemmalla alueella polttoaineen syöttöaukkoja 3.

Kuvan 3 mukaisessa pyörrekerrosreaktorissa on kuu-.· 35 mennuspintoja, jotka on merkitty kalvoseininä. Alempaan reaktorikammioon 8 syöttäminen, joka on jaettu patomaisel- 12 92955 la syrjäytyskappaleella 7 neljään segmenttiin (kaksi segmenttiä padon suuntaisena, kulloinkin yksi segmentti padon edessä ja takana), tapahtuu johdon 5 ja fluidisointiarinan 6 kautta happipitoisella fluidisointikaasulla, johtojen 3 5 kautta polttoaineella ja johtojen 9 kautta happipitoisella sekundaarikaasulla. Johdon 10 ja sekundaarikaasuaukkojen 11 kautta syötetään lisää polttoainetta. Kaasu/kiinteä polttoaine-suspension ulosmeno tapahtuu johdon 4 kautta.

Esimerkki 10 Poltettiin hiiltä ilmalla tuottaen kyllästettyä höyryä.

Pyörrekerroslaitoksen pyörrekerrosreaktorilla 1 oli 12,5 x 10,1 m pohjapinta ja 30,5 m korkeus. Sen pohjapinta oli sillä tavoin peitettynä pohjapinnaltaan 8,5 x 8,1 m 15 syrjäytyskappaleella 7, että tuloksena oli neljä fluidi- sointiarinoilla 6 varustettua segmenttiä. Kaksi 2 m levyistä olivat pitemmän reaktoriseinän suuntaisia, kaksi 1 m levyistä olivat syrjäytyskappaleen 7 ja reaktoriseinän välissä. Syrjäytyskappaleella 7 oli särmiön muoto, jonka 20 korkeus oli 6,8 m.

Pyörrekerrosreaktorin 1 seinäpinta oli täydellisesti vedellä jäähdytettyjen kalvoseinien verhoama. Myöskin syrjäytyskappaleen 7 seinät oli muodostettu vedellä jäähdytettyinä kalvoseininä, jotka reaktorin puolelta oli suo-25 jattu tulenkestävällä materiaalilla.

Pyörrekerrosreaktoriin 1 syötettiin kaikkiaan 110,4 t/h hiiltä, jonka lämpöarvo oli Hu = 15,9 MJ/kg ja keskimääräinen raesuuruus 0,2 mm, sekä 10,4 t/h kalkkikiveä, jonka raekoko oli suunnilleen yhtä suuri, noin 100 °C il-30 man 11 040 Nm3/h virtauksen avulla kaikkiaan kuuden johdon 3 kautta. Fluidisointikaasuna toimi 260 °C ilma, jota syötettiin 280 000 Nm3/h määrässä fluidisointiarinojen 6 läpi. Sekundaarijohtojen 9 ja 11 kautta tapahtui 260 eC ilman lisäsyöttö kaikkiaan 206 000 Nm3/h määrässä. Syöttö tapah-35 tui kolmessa tasossa, 2 m kohdalla (51 500 Nm3/h), 4,6 m II: 92955 13 kohdalla (51 500 Nm3/h) ja 7,3 m kohdalla (103 000 Nm3/h) fluidlsointlarlnan 6 yläpuolella.

Valittujen käyttöolosuhteiden perusteella pyörre-kerrosreaktorissa 1 vallitsi 850 eC lämpötila. Kuumennus-5 pintojen 2 ja syrjäytyskappaleen 7 kalvoseinien kautta tuotettiin 140 barin kyllästettyä höyryä ja vastaavasti 102 MW terminen teho.

Claims (6)

92955 14

1. Pyörrekerrosreaktorista (1), kiinteän polttoaineen erottimesta ja paluujohdosta muodostettu pyörreker- 5 roslaitos eksotermisten prosessien suorittamiseksi kiertoliikkeessä olevassa pyörrekerroksessa, jossa on johtoja happipitoisten primaarikaasujen (5) syöttämiseksi pyörre-kerrosreaktorin (1) pohjan (6) kautta ja johtoja happipi-toisten sekundaarikaasujen (9) syöttämiseksi vähintään 1 m 10 korkeudella reaktorin pohjan (6) yläpuolella, kuitenkin enintään 30 % reaktorin korkeudesta, sekä primaari- ja sekundaarikaasusyötön väliin pyörrekerrosreaktoriin ulko-seinämästä avautuva polttoainejohto (3), jolloin yhdellä tai useammalla syrjäytyskappaleella (7), jonka (joiden) 15 enimmäiskorkeus on yhtä suuri kuin pyörrekerrosreaktorin (1) korkeuden puolikas, on peitetty pyörrekerrosreaktorin (1) pohjapinnasta (6) 40...75 %, tunnettu siitä, että syrjäytyskappale (7) tai -kappaleet peittävät pyörrekerrosreaktorin pohjapinnan (6) siten, että jäljelle jäävä 20 pohjapinta (6) muodostaa yhtenäisen pinnan, ja että syrjäytyskappale- tai kappaleet käsittävät laitteita (3) polttoaineen sisäänsyöttämiseksi, jotka laitteet edullisesti on sovitettu useisiin tasoihin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pyörrekerroslai-25 tos, tunnettu yhdestä tai useammasta syrjäytys- kappaleesta (7), jolla tai joilla on neliömäinen tai suorakulmainen poikkileikkaus.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen pyörreker-roslaitos, tunnettu yhdestä tai useammasta syrjäy- 30 tyskappaleesta (7), jossa tai joissa on laitteita (11) happipitoisten sekundaarikaasujen sisäänsyöttämiseksi, jotka laitteet on mahdollisesti sovitettu useaan tasoon.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukainen pyörreker-roslaitos, tunnettu yhdestä tai useammasta syrjäy- 35 tyskappaleesta (7), jonka tai joiden poikkileikkauspinta pienenee ylöspäin. Il 15 92955

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen pyör-rekerroslaitos, tunnettu pyörrekerrosreaktorin (1) vapaaseen tilaan ylimmän sekundaarikaasusyötön (9) yläpuolelle ja/tai pyörrekerrosreaktorin (1) seinään sovitetuis- 5 ta kuumennuspinnoista (2).

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen pyör-rekerroslaitos, tunnettu ainakin yhdestä, kiinteän polttoaineen syöttö- ja kiinteän polttoaineen paluujohto-jen yläpuolelle liitetystä pyörrekerrosjäähdyttimestä. 16 92955