FI94170C - Sisäisellä kierrolla varustettu leijukerroskattila ja menetelmä tämän ohjaamiseksi - Google Patents

Description

94170

Sisäisellä kierrolla varustettu leijukerroskattila ja menetelmä tämän ohjaamiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on laite kivihii-5 Ien, antrasiitin, kivihiilen rikastusliejun, kiviöljykok-sin, kaarnan, bagassin, teollisuusjätteiden, yhdyskuntajätteiden ja muiden palavien aineiden polttamista varten käyttäen ns. kiertotyyppistä leijukerrosta, sekä lämpö-energian ottamiseksi talteen tästä leijukerroksesta, ja 10 menetelmä lämpöenergiakammioon puhallettavan diffuusiokaa-sun määrän sekä talteenotetun lämpöenergian määrän valvomista ja vakiolämpötilan ylläpitämistä varten leijukerrok-sen primaarisessa polttokammiossa.

Aikaisemmin tunnetaan kiertävällä leijukerroksella 15 varustettu polttouuni, joita on selostettu esimerkiksi japanilaisissa patenttijulkaisuissa N:ot 46988/76 ja 5242/68.

Eräs esimerkki edellä mainitusta kiertotyyppisestä leijukerrospolttouunista selostetaan kuvioon 1 viitaten. 20 Hajotinlevy 2 on asetettu polttouunin 1 pohjaan fluidaa-tioväliaineen fluidaatiota varten. Hajotinlevy 2 on asetettu kaltevasti, niin että sen jätteensyöttölaitteella 3 varustettu sivuseinä on vastakkaista sivua korkeammalla, tämän vastakkaisen sivun alaosan ollessa liitettynä pala-. 25 mattomien materiaalien poistoaukkoon 4.

Puhaltimesta 8 syötetty fluidaatioilma puhalletaan ylöspäin hajotinlevystä 2 ilmakammioiden 5, 6 ja 7 kautta fluidaatioväliaineen fluidaatiota varten.

Kustakin ilmakammiosta puhalletun fluidaatioilman 30 massavirtaus on riittävä leijukerroksen muodostamiseksi, kammiosta 7 puhalletun virtauksen ollessa suurin ja kammiosta 5 puhalletun virtauksen pienin.

Massavirtauksen suuruus valitaan esimerkiksi siten, että ilmakammiosta 7 puhallettu massavirtaus on suuruudel-35 taan 4-20 Gmf, tai sopivimmin 6-12 Gmf, ilmakammiosta 2 94170 6 puhallettu massavirtaus 3-10 Gmf, tai sopivimmin 4-6 Gmf, ja kammiosta 5 puhallettu ilmavirtaus 1-4 Gmf, sopivimmin 1 - 2,5 Gmf.

1 Gmf merkitsee massavirtausta, jonka avulla flui-5 daatio aloitetaan.

Fluidaatioväliaineen tila muuttuu staattisesta tilasta, jota kutsutaan staattiseksi kerrokseksi, dynaamiseen tilaan, jota kutsutaan leijukerrokseksi, edellä mainitun arvon ollessa kynnysarvona näiden kahden tilan vä-10 Iillä.

Vaikka kuvio 1 esittää kolme ilmakammiota, näiden ilmakammioiden määrä on vaihtoehtoinen ja fluidaatioilman massavirtaus tehdään suureksi lähellä poistoaukkoa 4 olevaa kammiota varten ja pieneksi tästä poistoaukosta kauka-15 na olevaa kammiota varten.

Aivan ilmakammioiden 7 ja 6 yläpuolelle on asetettu kalteva seinä 9, joka toimii poikkeutusseinänä ylöspäin virtaavan fluidaatioilman kulun keskeyttämiseksi, niin että ilma tulee johdetuksi kohti palavien materiaalien 20 syöttölaitetta 3.

Kaltevan seinän 9 yläpuolelle on muodostettu kalteva pinta 10, jonka kaltevuus on vastakkainen seinän 9 kaltevuuteen verrattuna fluidaatioväliaineen kasaantumisen estämiseksi sen päälle.

25 Hajotinlevyn kaltevuus on silloin, kun palattomia aineita sisältyy poistettaviin palaviin materiaaleihin, sopivimmin suuruusluokkaa 5 - 15°; kuitenkin silloin, kun näiden palamattomien aineiden määrä on pieni, kaltevuus voi olla olematon ja levy vaakasuorassa, koska fluidaatio-30 väliaine voidaan saattaa kiertoliikkeeseen säätämällä vas taavista ilmakammioista puhalletun ilman virtausnopeutta.

Seinän 9 pinta voi olla joko tasainen, kupera tai kovera. Polttouunin sisäkattoon 11 on asetettu polttokaa-sun poistojohto 12, syöttöjohto 13 polttouunin toiminnan 35 yhteydessä syntyneen jätenesteen syöttämiseksi, ja jäähdytysveden syöttöjohto 14 jne.

Φ I

94170 3

Polttouunin 1 toiminnan yhteydessä fluidaatioilma syötetään siihen puhaltimen 8 avulla ja suihkutetaan säännöllisinä massavirtausmäärinä, joka vähenee kammioiden 7, 6 ja 5 peräkkäisen järjestyksen mukaisesti.

5 Tavanomaisessa leijukerroksessa fluidaatioväliaine liikkuu voimakkaasti ylös ja alas kiehuvan veden tavoin fluidaatiotilan saavuttamiseksi. Palavien materiaalien syöttölaitteella 3 varustetun sivuseinän lähellä sijaitsevassa osassa oleva fluidaatioväliaine ei kuitenkaan liiku 10 voimakkaasti ylös ja alas muodostaen sen sijaan liikkuvan kerroksen 15, jossa esiintyy heikko fluidaatio. Tämän liikkuvan kerroksen leveys on pieni alaosassaan vastaavista ilmakammioista suihkutetun ilman massavirtauseron johdosta. Tämä merkitsee sitä, että sanotun liikkuvan ker-15 roksen takapää ulottuu ilmakammion 6 ja 7 päälle ja siten fluidaatioväliaine puhalletaan ylöspäin suurena massavir-tauksena näistä kammioista siirtyen niistä poispäin, jolloin liikkuvan kerroksen 15 ilmakammion 5 päällä oleva osa laskeutuu alaspäin painovoiman vaikutuksesta. Kerroksen 15 20 tällaisen alaspäinliikkeen yhteydessä fluidaatioväliainee-seen lisätään fluidaatiokerros, joka seuraa kerroksen 15 yläosaa kohti kulkevaa kiertovirtaa 16, ja kun edellä mainittu toimenpide toistetaan kokonaisuudessaan, tulee kiertävä leijukerros muodostetuksi.

25 Ilmakammioiden 6 ja 7 päälle siirtynyt fluidaatio väliaine puhalletaan ylöspäin kaltevaa seinää 9 kohti, jossa se poikkeutetaan ja saatetaan pyörivään liikkeeseen palavien materiaalien syöttölaitteella varustettua sivu-seinää kohti, tämän väliainevirtauksen laskeutuessa vähi-30 telien alaspäin tultuaan liikkuvan kerroksen 15 yläosaan, minkä jälkeen se taas puhalletaan kiertoliikkeeseen sen tultua sanotun kerroksen takapäähän.

Syöttölaitteesta 3 liikkuvan kerroksen 15 yläosaan polttouunissa 1 syötetyt palavat materiaalit, jotka ovat 35 edellä selostetussa tilassa, seuraavat alas laskeutuvaa liikkuvaa kerrosta 15 siirtyen alaspäin.

4 94170

Tavanomaisessa leijukerroksessa paperin kaltaiset palavat materiaalit, jotka ovat painoltaan kevyitä ja sisältävät paljon eksotermistä energiaa, poltetaan pelkästään leijukerroksen pinnalla kuumentamatta paljoakaan 5 fluidaatioväliainetta. Tällainen tuhlaus estetään kuiten kin kiertotyyppisessä leijukerroksessa, jossa nämä palavat materiaalit poltetaan varmasti alaslaskeutuvassa liikkuvassa kerroksessa 15 ja kiertävässä leijukerroksessa 16, mahdollistaen siten näiden palavien materiaalien fluidaa-10 tioväliaineeseen kohdistama tehokas kuumennus.

Yhdessä palavien materiaalien kanssa poistetut palamattomat aineet laskeutuvat ensin alaslaskeutuvan liikkuvan kerroksen 15 sisällä, siirtyen sitten sivusuuntai-sesti, jolloin tämän liikkeen aikana sanottuihin palamat-15 torniin aineisiin kiinnitettyinä olevat ja kiinteästi liitetyt palavat materiaalit (esimerkiksi sähköjohtimien päällysteet) poltetaan. Kerroksen takapäähän tulevat palamattomat aineet syötetään palamattomien aineiden pois-toaukkoon 4 fluidaatioväliaineen sivusuuntaisen liikkeen 20 ja ilmahajotinlevyn 2 kaltevuuden välityksellä, niiden kulkiessa pystysuoran väylän 17 ja palamattomien aineiden poistokuljettimen 18 kautta ja tullessa poistetuiksi ulospäin, kun fluidaatioväliaine on lajiteltu täryseulan 19 avulla.

: 25 Lajiteltu tai tuore fluidaatioväliaine syötetään ” polttouuniin 1 kuljetuslaitteen 20, kuten nostolaitteen, välityksellä.

Seuraavassa selostetaan eräs toinen esimerkki tavanomaisesta kiertoleijukerrostyyppisestä polttouunista 30 kuvioon 2 viitaten.

Kuten kuviosta 2 näkyy, polttouunin sisäiseen pohjaosaan on asetettu hajotinlevy 22 fluidaatioilmaa varten.

Tämän ilmahajotinlevyn 22 vastakkaiset reunaosat on asetettu alemmaksi kuin sen keskiosa, sanotun hajotinlevyn 35 ollessa muodostettuna poikkileikkaukseltaan harjamaiseksi I »H i III! I ! ! 81 - 94170 5 ("natsamaiseksi") suunnilleen symmetrisesti polttouunin keskilinjan 42 suhteen, palamattomien aineiden poistoaukon 24 ollessa liitettynä kumpaankin vastakkaiseen reunaosaan.

Puhaltimesta 28 syötetty fluidaatioilma suihkute-5 taan ylöspäin ilmahajotinlevystä 22 ilmakammioiden 25, 26 ja 27 kautta. Kummastakin ilmakammiosta 25 ja 27 vastakkaisissa reunaosissa suihkutetun fluidaatioilman massavir-taus on kyllin suuri leijukerroksen muodostamiseksi, keskellä olevasta ilmakammiosta 26 suihkutetun massavirtauk-10 sen ollessa kuitenkin sitä pienempi.

Ilmakammioista 25 ja 27 suihkutetun fluidaatioilman massavirtaus valitaan esimerkiksi arvoon 4-20 Gmf, sopi-vimmin väliltä 6-12 Gmf, kun taas ilmakammiosta 26 suihkutettu fluidaatioilma valitaan arvoon 0,5-3 Gmf, sopi-15 vimmin väliltä 1-2,5 Gmf.

Ilmakammioiden lukumääräksi voidaan valita kolme tai useampi. Lukumäärän ollessa kolmea suuremman fluidaatioilman massavirtaus muodostetaan pieneksi lähellä keskiosaa olevissa kammioissa ja suureksi lähellä vastakkaisia 20 reunaosia olevissa kammioissa.

Aivan ilmakammioiden 25 ja 27 yläpuolelle vastakkaisissa reunaosissa on muodostettu kaltevat seinät 29 poikkeutusseininä fluidaatiovirtauksen häiritsemiseksi ja ohjaamiseksi kulkemaan polttouunin keskiosaa kohti.

. 25 Kaltevien seinien 29 yläpuolelle on asetettu kal tevat pinnat 30, joiden kaltevuus on vastakkainen seinien 29 kaltevuuteen verrattuna, estämään fluidaatioväliaineen kasaantuminen niille.

Hajotinlevyn 22 kaltevuus on sopivimmin suuruus-30 luokkaa 5 - 15°, kun palaviin materiaaleihin liittyy palamattomia aineita.

Tätä kaltevuutta ei tarvita silloin, kun mitään palamattomia aineita ei liity palaviin materiaaleihin.

Kaltevien seinien 29 pinta voi olla joko tasainen, 35 kupera tai kovera.

6 94170 t

Katto-osaan 31 polttouunin sisällä on muodostettu palavien materiaalien syöttölaitteen 23 poistoaukon 33 kanssa yhteydessä oleva palavien materiaalien poistoaukko 34 keskeisen ilmakammion 26 suhteen vastakkaisessa suun-5 nassa, sekä myös poistokaasujen poistoaukko 32.

Kalteva seinä 29 voidaan tehdä metallijohdot käsittävänä seinärakenteena, joiden kautta fluidaatioilma kulkee esikuumennusta varten.

Tämän polttouunin toiminnan yhteydessä fluidaatio-10 ilmaa syötetään siihen puhaltimesta 28, ja ilma suihkutetaan suurena massavirtauksena ilmakammioista 25 ja 27 ja pienenä massavirtauksena ilmakammiosta 26.

Tavanomaisessa leijukerroksessa fluidaatioväliaine liikkuu voimakkaasti ylös ja alas kiehuvan veden tavoin 15 muodostaen fluidaatiotilan; kuitenkin kuvion 2 esitetyssä tapauksessa ilmakammion 26 yläpuolella oleva fluidaatiovä-liaine ei tee tätä voimakasta ylösalaisliikettä, vaan muodostaa liikkuvan kerroksen, jossa esiintyy heikko fluidaa-tio. Tämä liikkuva kerros on kapea yläosassaan leviten 20 ulospäin sivusuunnassa takapäissään vastakkaisiin suuntiin kohti leijukerrosten osia, ilmakammioiden 25 ja 27 päälle tulevan liikkuvan kerroksen osan ollessa puhallettuna ylöspäin, jolloin fluidaatioväliaine tulee fluidaatioil-man suuren massavirtaussuihkutuksen alaiseksi. Siten osa . 25 takapäässä olevaa fluidaatioväliainetta siirtyy siitä * ylöspäin, jolloin aivan ilmakammion 26 yläpuolella oleva kerros laskeutuu alaspäin painovoiman vaikutuksesta. Tämän liikkuvan kerroksen yläpuolella fluidaatiokerrokseen lisätään, kuten edellä on mainittu, materiaalia leijukerrok-30 sesta kiertovirran 36 seuraamana. Ottaen huomioon edelläoleva, määrätty osa ilmakammion 26 yläpuolella olevaa fluidaatioväliainetta muodostuu massaksi, joka muodostaa asteittaisesti alaspäin laskeutuvan ja hajaantuvan liikkuvan kerroksen 35.

ii mi i un i i < m i 94170 7

Ilmakammioiden 25 ja 27 yläpuolelle siirtynyt flui-daatioväliaine puhalletaan ylöspäin kaltevia seiniä 29 vasten, joissa sen suunta poikkeutetaan ja se asetetaan pyörivään liikkeeseen polttouunia kohti ylöspäin olevassa 5 suunnassa, jolloin se kuitenkin polttouunin poikkileik-kausalan äkillisen lisäyksen johdosta kadottaa ylöspäin siirtävän nopeutensa alaspäin laskeutuvan liikkuvan kerroksen 35 päälle siirtymistä varten ja laskeutuu vähitellen alaspäin, tullen taas puhalletuksi ylös kiertoliikettä 10 varten tultuaan liikkuvan kerroksen takapäähän. Osa flui-daatioväliaineesta kiertää kiertovirtauksina 36 leijuker-roksessa.

Kun palavia materiaaleja poistetaan polttouunin palavien materiaalien poistoaukosta 34 edellä selostetussa 15 fluidaatiotilassa, nämä palavat materiaalit putoavat alas-laskeutuvan liikkuvan kerroksen 35 päälle. Koska lähellä liikkuvan kerroksen yläosaa oleva fluidaatioväliaine käyttäytyy siten, että se virtaa kohti keskustaa sivuilta poispäin, palavat materiaalit seuraavat näitä virtauksia 20 ja tulevat alaspäinlaskeutuvan liikkuvan kerroksen 35 päälle. Siten kevyet materiaalit, kuten paperit, seuraa-vat varmasti alaspäin laskeutuvaa liikkuvaa kerrosta 35 ja niiden palaminen estetään pelkästään tavanomaisen leiju-kerroksen päällä, jolloin ne eivät kuumentaisi fluidaatio-25 väliainetta. Sen sijaan ne poltetaan varmasti alaslaskeu-tuvan liikkuvan kerroksen 35 ja kiertovirtausten 36 sisällä, jolloin ne kuumentavat tehokkaasti fluidaatioväliai-netta. Palavien materiaalien lämpö hajaantuu osittain liikkuvan kerroksen 35 sisällä palavan kaasun muodostami-30 seksi. Tällöin, koska syntynyt palava kaasu leviää vaakasuoriin suuntiin fluidaatioväliaineen laskeutuessa alaspäin ja hajaantuessa ja tulee poltetuksi fluidaatiokerrok-sen sisällä, kaasun palamisesta aiheutunut eksoterminen energia kuumentaa tehokkaasti fluidaatioväliaineen.

0/1170 8 yt\/yj

Silloinkin, kun raskaita ja suuria materiaaleja, kuten pulloja ja metallinkappaleita tai vastaavia, poistetaan alaslaskeutuvan kerroksen 35 pinnalta, ne eivät putoa välittömästi ilmakammion 26 päälle, vaan laskeutuvat 5 vähitellen alaspäin liikkuvan kerroksen 35 välityksellä kohti palamattomien aineiden poistoaukkoa 24 yhdessä flui-daatioväliaineen virtausten kanssa.

Siten kooltaan suhteellisen suuret palavat materiaalit kuivataan, muutetaan kaasuksi tai poltetaan alaslas-10 keutuvan liikkuvan kerroksen 35 sisällä asteittain tapahtuvan alaspäinliikkeen aikana, ja ne poltetaan lähes täysin pieneen kokoon siihen mennessä, kun ne tulevat liikkuvan kerroksen takapäähän, jolloin ne eivät häiritse leiju-kerroksen muodostumista.

15 Ei siten ole välttämätöntä repiä palavia materiaa leja ennakolta palasiksi repimislaitteen avulla, vaan on riittävää rikkoa palavia materiaaleja sisältävät säkit palavien materiaalien syöttölaitteen 23 välityksellä. Siten repimislaite tai -vaihe voidaan jättää pois, mikä yk-20 sinkertaistaa laitteistoa.

Alaslaskeutuvaan liikkuvaan kerrokseen 35 poistetut palavat materiaalit hajaantuvat fluidaatiovällaineessa ja siten polttotehokkuus lisääntyy.

Palavien materiaalien syöttölaitteen 23 kautta syö-25 tetyt keskikokoiset palamattomat materiaalit liikkuvat ’ ensin alas ja sivulle päin alaslaskeutuvan liikkuvan ker roksen 35 sisällä ja tämän liikkeen aikana näihin palamattomiin aineisiin kiinnitetyt tai liitetyt palavat materiaalit (esimerkiksi sähköjohtimien päällysteet) tulevat 30 poltetuiksi. Takapäähän tulevat palamattomat aineet syöte tään palamattomien aineiden poistoaukkoihin 24 fluidaatio-väliaineen sivusuuntaisen liikkeen ja hajotinlevyn 22 välityksellä ja poistetaan pystysuorien väylien 37 kautta.

Tämän jälkeen palamattomat aineet syötetään kuljet-35 timen 38 välityksellä seulaan (ei näy) ja fluidaatioväli-aine lajitellaan.

ii m i «lii mm t 94170 9

Kuvioiden 1 ja 2 esittämässä kiertotyyppisessä lei-jukerrospolttouunissa fluidaatioväliaine käsittää kiinteät rakeet, joiden koko on yleensä noin 1 mm, ja polttouunia käytetään fluidaatioväliaineen lämpötilassa 500 - 800 °C, 5 poistokaasun lämpötilan ollessa 750 - 950 °C.

Poistokaasu jäähdytetään suunnilleen lämpötilaan 300 °C kaasujäähdytyskammion tai ilmaesikuumentimen välityksellä ja kaasu poistetaan savupiipun kautta pienten ainesosien poistamisen tai lämpöenergian talteenoton jäl-10 keen poistokaasun poistoaukosta myötävirtaan asetetun keittimen välityksellä jätelämpöenergian käyttämiseksi hyväksi, tai kaasun kuljettua vapaaseen levyseinäosaan 21 tai 41 asetetun vedenlämmittimen U-muotoisten johtojen kautta, jolloin lämpöenergiaa otetaan talteen yhä enemmän, 15 tai kaasu jäähdytetään pölynpoiston yhteydessä.

Kun palavien materiaalien eksoterminen energia on suuri ja fluidaatioväliaine kuumennetaan ennalta määrättyä lämpötilaa korkeampaan, esimerkiksi yli 800° C:en lämpötilaan, on mahdollista sintrata fluidaatioväliaine lei-20 jukerroksen tekemiseksi tehottomaksi, jos palavat aineet sisältävät alkalimetalliseoksia. Tällaisissa tapauksissa on ollut tapana alentaa fluidaatioväliaineen lämpötila ennalta määrättyyn lämpötilaan suihkuttamalla vettä väliaineen päälle.

• 25 On siten kiinnitetty huomiota tapauksiin, joiden : yhteydessä fluidaatioväliaineen sisältämä lämpöenergia otetaan talteen asettamalla lämpöä johtavat johdot fluidaatioväliaineen sisälle; jolloin on kuitenkin esiintynyt useita ongelmia, jos useita lämpöä johtavia johtoja ase-30 tetaan leijukerrokseen, koska tällöin fluidaatio estyy : palamattomien aineiden vaikutuksesta ja fluidaatioväliaine hankautuu lämpöä johtavia johtoja vasten, ja lisäksi lämpöenergian talteenottotoimenpide on aina suoritettava lämpöä johtavien johtojen suojaamiseksi silloinkin, kun läm-35 pöenergian talteenottoa ei tarvita. Nämä haitat ovat siten esiintyneet käytännössä.

941 70 10

Toisaalta tavanomaisen leijukerrostyyppisen keittimen yhteydessä on olemassa kaksi laitejärjestelyä, jotka voidaan erottaa toisistaan tarkastelemalla lämpöä johtavan osan ja leijukerrokseen hajaantuneiden palamattomien pala-5 vien materiaalien polton käsittävää järjestelyä seuraavasti : (1) ilman uudelleenkierrätystä oleva leijukerroskeitin (jota kutsutaan tavanomaiseksi leijukerroskeittimeksi tai tyypiltään kuplivaksi keittimeksi), ja 10 (2) uudelleenkierrätyksellä varustettu leijukerroskeitin.

Ilman uudelleenkierrätystä olevassa keitintyypissä lämpöä johtavat johdot on asetettu leijukerroksen sisälle ja lämmönsiirto suoritetaan erittäin tehokkaalla tavalla näiden johtojen, korkeassa lämpötilassa olevien palavien 15 polttoaineiden ja fluidaatioväliaineen välillä. Uudelleenkierrätyksellä varustetussa keitintyypissä osa pienistä palavista materiaalihiukkasista, jotka eivät ole vielä palaneet, sekä tuhka tai fluidaatioväliaine (uudelleen-kiertävä kiinteä materiaali) sulautuvat polttokaasun vir-20 taukseen ja kulkevat kohti itsenäisesti polttouunin eteen muodostettua lämmönsiirto-osaa, polttamisen jatkuessa polttouunissa, jolloin kiinteät ainesosat palautetaan tämän lämmönsiirron jälkeen polttouuniin yhdessä polttokaasun osan kanssa, jolloin tyypiltään tällaista keitintä 25 kutsutaan edellä selostetun uudelleenkierrätysprosessin mukaisella nimellä.

(3) Sisäisellä kierrolla varustettu leijukerroskeitin

Sisäisellä kierrolla varustetun leijukerroskeitti-men yhteydessä käytetty leijukerrospolttouuni varustettuna 30 uunin seinästä ulkonevalla poikkeutusrakenteella fluidaa-tioväliaineen kierrätyksen auttamista varten sekä uunin seinien välissä olevalla ei-fluidisoivalla lämpöenergian talteenottokammiolla on selostettu U.K. patenttijulkaisussa No. 1604314. Tässä selostuksessa esitetty fluidaatiovä-35 liaineen siirto lämpöenergian talteenottokammiosta leiju- ii im i iiii i i i si i 94170 11 kerrospolttouunin uunikammioon toteutetaan kuitenkin lämpöenergian talteenottokammion pohjalle asetetun syöttöruu-vin avulla itsenäisesti tai sekoittamalla väliaine lämpö-energian talteenottokammion alaosaan asetetusta polttoai-5 neen syöttökammiosta syötetyn polttoaineen kanssa.

Pyörresintraustyyppisessä keittimessä voidaan polttaa useita eri ominaisuuksilla varustettuja polttoaineita erityisen polttoprosessin mukaisesti, jolloin kuitenkin on äskettäin havaittu monia haittoja. Tyypiltään kuplivan 10 keittimen kuormituskapasiteetin, polttoaineen syöttöjär-jestelmän monimutkaisuuden, denitraatiota varten tarvittavan sammuttamattoman kalkin suuren määrän ja lämpöä johtavien johtojen hankautumisen jne. on havaittu olevan kyseiseen keitintyyppiin liittyviä luontaisia haittoja ja on 15 oivallettu, että uudelleenkierrätyksellä varustetun keitintyypin avulla nämä luontaiset haitat voidaan poistaa. Vielä ei ole kuitenkaan kyetty teknisesti ratkaisemaan sopivien lämpötilojen säilyttämiseen polttouunin ja syklonin sisältävässä uudelleenkierrätysjärjestelmässä, keitin-20 laitteen kattilakiven poistamiseen ja pitkän ajan vaativaan kylmäkäynnistykseen liittyviä ongelmia.

Tämän patenttihakemuksen tekijät ovat tutkineet edellämainittuja ongelmia löytääkseen niihin sopivat ratkaisut, ja he ovat havainneet seuraavat toimenpiteet te-25 hokkaiksi. Kiertotyyppisessä leijukerrospolttouunissa käytetään kaltevaa väliseinää uuniseinän sisäpuolella ja ha-jotinlevyn pääteosan yläpuolella leijukerroksen primaarisen polttokammion muodostavan kaltevan seinän asemasta, lämpöenergian talteenottokammion ollessa myös asetettuna 30 kahden kaltevan väliseinän takasivujen ja uuniseinän tai . kahden kaltevan väliseinän väliin, niin että talteenotto- kammio on yhteydessä ylä- ja alaosastaan leijukerroksen primaarisen polttokammion kanssa, lämpöä johtavien johtojen, jotka ovat asetettuina siirtämään kuumennusväliaine 35 lävitseen, ollessa asetettuina lämpöenergian talteenotto- 12 94170 kammioon ja hajottimen lämpöenergian talteenottokammiota varten ollessa asetettuna talteenottokammion alaosaan väliseinän takasivua pitkin. Kuumennettu fluidaatioväliaine, joka syötetään lämpöenergian talteenottokammioon kaltevan 5 väliseinäosan yli, on hajottimesta puhalletun fluidaatio-kaasun vaikutuksen alaisena ja sitä annostellaan määrässä 0-3 Gmf tai sopivimmin 0-2 Gmf fluidaatioväliaineen staattisen tai alaslaskeutuvan kerroksen muodostamiseksi, jolloin lämpöenergia otetaan talteen fluidaatioväliainees-10 ta lämpöä johtavien johtojen välityksellä. Keksijät ovat havainneet, että edellä mainitun järjestelyn avulla on mahdollista valvoa helposti leijukerroksen primaarisen polttokammion lämpötilaa edellämainitussa polttouunissa ottaen samalla tehokkaasti talteen lämpöenergia lämpöä 15 johtavien johtojen välityksellä fluidaatiovyöhykkeellä, jossa lämpöä johtavien johtojen hankautumisaste on pieni.

Esillä olevan keksinnön tekijät ovat tutkineet ja kehittäneet edelleen kiertoleijukerrostyyppistä polttouunia, joka on varustettu kaltevaan sisäseinään liittyvällä 20 lämpöenergian talteenottokammiolla, sekä menetelmää lämpö- energian talteenottoa ja polttoaineen syöttönopeuden säätöä varten, ja havainneet mahdolliseksi muodostaa tehokas kiertoleijukerros ja syöttää riittävä määrä kuumennettua fluidaatioväliainetta, joka vaaditaan lämpöenergian tal-25 teenottokammiossa, säätämällä kaltevan väliseinän kalte vuus arvoon 10 - 60° tai sopivimmin 25 - 45° vaakasuoran tason suhteen sekä valitsemalla kaltevan väliseinän ulottuma vaakasuorassa suunnassa polttouunin pohjalla arvoon 1/6 - 1/2 tai sopivimmin 1/4 - 1/2 polttouunin pohjan vaa-30 kasuorasta pituudesta laskettuna. Keksijät ovat myös havainneet mahdolliseksi talteenotetun lämpöenergian käyttäjien esittämien vaatimusten täydellisen täyttämisen lisäksi myös lämpötilan vaihteluasteen rajoittamisen primaarisessa kammiossa pienelle alueelle valvomalla lämpöenergian 35 talteenottokammiosta talteenotetun lämpöenergian määrää 13 94170 säätämällä lämpöä johtavien johtojen kautta kulkevan kuu-mennusväliaineen lämpömäärää esimerkiksi virtausnopeuden, höyryn paineen tai lämpötilan, kuuman veden jne. lämpötilan jne. säädön avulla säätäen samalla hajottimesta puhal-5 letun ilman määrää fluidaatioväliaineen laskeutumisnopeu-den valvomiseksi lämpöenergian talteenottokammiossa käyttäjän asettamien vaihtelevien vaatimusten mukaisesti, jotka liittyvät esimerkiksi höyryn paineeseen ja lämpötilaan sekä syötetyn polttoaineen määrän säätöön, näiden tekijöi-10 den ollessa määritettyinä käyttäjien vaatimusten mukaisesti tai perustuessa primaarisen kammion lämpötilaan.

Esillä olevan keksinnön kohteena on siis leijuker-roskattila, joka käsittää: polttouunin, joka käsittää ensiöleijukerroksen, 15 ilmahajotinvälineet sekä kaltevan seinän, joka on sovitettu hajotinvälineiden yläpuolelle, hajotinvälineiden tuottaessa ylöspäin suuntautuvan massavirtauksen, joka on suurempi ainakin yhdellä sivulla kuin toisella sivulla, lämpöenergian talteenottokammion, joka käsittää 20 lämmönvaihtopintavälineet juoksevan väliaineen läpikulkua varten, lämpöenergian talteenottokammion käsittäessä lisäksi lämpöenergian talteenottokerroksen sekä lisähajotin-välineet, mainittu kalteva seinä on kalteva väliseinä, joka .. 25 erottaa ensiöleijukerroksen lämpöenergian talteenottoker- roksesta niin, että ensiöleijukerros ja lämpöenergiaa tal-teenottava kerros ovat yhteydessä toisiinsa kallistetun väliseinän ylä- ja alapäästä, jolloin osa väliaineesta on johdettavissa lämpöenergian 30 talteenottokammioon kaltevan väliseinän yläosan yläpuolel le, • · lisähajotinvälineistä lämmön talteenottokammioon syötetyn väliainekaasun määrän aiheuttaessa talteenotto-kammiossa olevan väliaineen laskeutumisen liikkuvan väli- 35 ainekerroksen tilassa, • · 14 94170 kaltevan väliseinän ollessa kallistettu 10 - 60° vaakatasoon nähden. Keksinnön mukaiselle leijukerroskatti-lalle on tunnusomaista, että kalteva väliseinä on muotoiltu siten, että sen vaa-5 kasuoran suuntaisen projektion pituus on 1/6 - 1/2 polttouunin pohjan vaakasuoran suuntaisesta pituudesta.

Keksinnön kohteena on lisäksi menetelmä leijuker-roskattilan ohjaamiseksi, joka kattila käsittää: polttouunin, joka käsittää ensiöleijukerroksen ja 10 ilmahajotinvälineet, lämpöenergian talteenottokammion, jossa on lämpö-energian talteenottokerros sekä lisähajotinvälineet, kaltevan väliseinän, joka erottaa ensiöleijukerroksen lämpöenergian talteenottokerroksesta niin, että ensiö-15 leijukerros ja lämpöenergiaa talteenottava kerros ovat yhteydessä toisiinsa ylä- ja alapäästä, lämmönvaihtopintavälineet, jotka on sovitettu lämpöenergian talteenottokerrokseen juoksevan väliaineen läpikulkua varten, ja jossa menetelmässä: 20 kaltevan väliseinän alapuolelle syötetään väliaine- kaasua korkeammalla massavirtauksella kuin sen alueen alapuolelle, joka sijaitsee väliseinää vastapäätä, jolloin kaltevan väliseinän kohdalle syntyy nouseva kerros ja kaltevaa väliseinää vastapäätä syntyy laskeva kerros, jolloin 25 nouseva ja laskeva kerros muodostavat kiertävän kerroksen, hajotinvälineiden syöttämä väliainekaasu johdetaan kaltevan väliseinän alueelle, kyseisen massavirtauksen ollessa sellainen, että osa kiertävän kerroksen väliaineesta nousee ylöspäin päätyen lämpöenergian tal-30 teenottokammioon, lisähajotinvälineiden lämpöenergian talteenottokerrokseen syöttämä kaasuvirtaus säädetään niin, että koko-naislämmönsiirtokerroin on ohjattavissa siirtyneen lämpöenergian määrän ohjaamiseksi. Keksinnön mukaiselle oh-35 jausmenetelmälle on tunnusomaista, että menetelmässä ohja taan polttoaineen syöttöastetta.

• 1 15 94170

Keksinnön mukaisen leijukerroskattilan ja ohjausmenetelmän edulliset suoritusmuodot ilmenevät oheisista epäitsenäisistä patenttivaatimuksista 2 - 4 ja 6.

Kuviot 1 ja 2 esittävät leikkauskuvantoja näyttäen 5 tavanomaisen kiertotyyppisen leijukerrospolttouunin; kuvio 3 esittää kaavamaisesti esillä olevan keksinnön mukaista periaatetta; kuvio 4 esittää leikkauskuvantoa sisäisellä uudelleenkierrätyksellä varustetusta leijukerroskeittimes-tä näyttäen pääpiirteittäin esillä olevan keksinnön mukaili) sen rakenteen; kuvio 5 esittää graafisesti primaarisessa leijukerrospolttokammiossa olevan kaltevan väliseinän alla sijaitsevassa osassa olevan fluidaatioilmamäärän (Gmf) ja uudelleenkierrätetyn fluidaatioväliaineen määrän välisen suhteen; kuvio 6 esittää graafisesti lämpöenergian tal-15 teenottokammiossa olevan diffuusioilman määrän (Gmf) ja tässä kammiossa olevan alaspäin liikkuvan kerroksen las-keutumisnopeuden välisen suhteen; kuvio 7 esittää graafisesti fluidaatiomassavirtauksen (Gmf) ja kokonaislämmön-johtavuuskertoimen välistä suhdetta tavanomaisessa kupli-20 vassa keittimessä; kuvio 8 esittää graafisesti lämpöenergian taiteenottokammiossa tapahtuvan diffuusiomassavir-tauksen (Gmf) ja esillä olevan keksinnön mukaisessa sisäisellä uudelleenkierrätyksellä varustetussa leijukerros-keittimessä esiintyvän kokonaislämmönjohtavuuskerroksen .. 25 välistä suhdetta; kuvio 9 esittää graafisesti fluidaatio- 1 massavirtauksen ja lämpöä johtavan johdon hankautumis- nopeuden välistä suhdetta; kuviot 10 ja 11 esittävät muutoksia polttoaineen syöttömäärässä, höyrynpaineessa ja leijukerroksen lämpötilassa ajan kuluessa lämpöenergian 30 talteenottokammiota varten tarkoitetun fluidaatiomassavir-tauksen ollessa säädettynä höyryn virtausnopeuden vaiheittaisen muutoksen mukaisesti; kuvio 12 esittää samanlaisia muutoksia ajan kuluessa höyryn virtausnopeuden kertakaikkisen muutoksen yhteydessä; kuviot 13 ja 14 esittävät 35 leikkauskuvantoja näyttäen esillä olevan keksinnön mukai- • 4 16 94Ί70 sen sisäisellä uudelleehkierrätyksellä varustetun leiju-kerroksen multa sovellutusmuotoja; kuvio 15 esittää leikattua sivukuvantoa sisäisellä uudelleenkierrätyksellä varustetusta leijukerroskeittimestä näyttäen esillä olevan 5 keksinnön erään toisen sovellutusmuodon, joka sopii erityisen hyvin käytettäväksi pienenä keittimenä; kuvio 16 esittää päälliskuvantona kuvion 15 mukaisen sovellutusmuodon nuolien A - A suunnassa otettua leikkausta näyttäen erityisesti ympyränmuotoisena keittimenä käytettävän si-10 säisellä kierrätyksellä varustetun leijukerroskeittimen; ja kuviot 17 - 19 esittävät fluidaatiokuvioita primaarisessa leijukerrospolttokammiossa näyttäen polttouunin pohjan vaakasuoran pituuden L ja kaltevan väliseinän vaakasuorassa suunnassa olevan ulottuman 1 välisen suhteen.

15 Esillä olevaa keksintöä selostetaan seuraavassa oheisiin piirustuksiin viitaten.

Kuviossa 3 näkyvä hajotinlevy 52 on asetettu polttouunin 51 pohjalle puhaltimen 57 syöttämän fluidaatioil-man johtamiseksi kulkemaan fluidaatioilman syöttöjohdon 53 20 kautta, hajotinlevyn 52 ollessa tehtynä harjamaiseksi ("natsamaiseksi") suunnilleen symmetrisesti polttouunin keskilinjan ympärille, jolloin sen vastakkaiset pääteosat ovat sen keskiosaa alempana. Puhaltimesta 57 syötetty fluidaatioilma suihkutetaan ylöspäin ilmadiffuusiolevystä 25 52 ilmakammioiden 54, 55 ja 56 kautta, vastakkaisissa päissä olevista ilmakammioista 54 ja 56 suihkutetun fluidaatioilman massavirtauksen ollessa riittävä fluidaatiovä-liaineen käsittävän leijukerroksen muodostamiseksi polttouunin 51 sisälle, keskikammiosta 55 suihkutetun fluidaa-30 tioilman massavirtauksen ollessa valittuna sitä pienemmäk-. si, kuten edellä on selostettu aikaisemmin tunnettujen sovellutusesimerkkien yhteydessä.

Kaltevat väliseinät 58 on asetettu vastakkaisissa päissä olevien ilmakammioiden 54 ja 56 yläpuolelle poik-35 keutusseininä, joiden tarkoituksena on häiritä fluidaatio- 0 94170 17 ilman ylöspäin suuntautuvaa kulkua ja ohjata ilma virtaamaan polttouunin keskiosaa kohti, jolloin nuolien suuntaan kulkevat kiertovirrat syntyvät kaltevien väliseinien 58 olemassaolon ja suihkutetun fluidaatioilman massavirtauk-5 sen ansiosta. Toisaalta lämpöenergian talteenottokammiot 59 on muodostettu kaltevien väliseinien 59 takasivupinto-jen ja polttouunin sivuseinien väliin fluidaatioväliaineen osan johtamiseksi toiminnan aikana kaltevien sivuseinien 58 yläpäiden yli.

10 Esillä olevan keksinnön yhteydessä kaltevan väli seinän kalteva osa on asetettu 10 - 60°, tai sopivimmin 25 - 45° kaltevuuteen vaakasuoran tason suhteen, sen ulottuman 1 vaakasuorassa suunnassa uunilaitteen pohjan suhteen ollessa 1/6 - 1/2, tai sopivimmin 1/4 - 1/2 polttouunin poh-15 jän vaakasuorasta pituudesta L.

Kaltevan sivuseinän kaltevuuskulma vaakasuoran tason suhteen ja ulottuma vaakasuorassa suunnassa ovat molemmat fluidaatioväliaineen fluidaatiotilaan vaikuttavia tekijöitä primaarisessa leijukerrospolttokammiossa, niiden 20 vaikuttaessa myös lämpöenergian talteenottokammioihin syötettyjen rakeiden määrään. Mittojen "L" ja "1" vaikutus sekä fluidaatioväliaineen virtaustavat on esitetty kuviossa 17.

Kaltevan osan kaltevuuskulman ollessa pienempi kuin 25 10° ja suurempi kuin 60° vaakasuoran tason suhteen ei tyy- • dyttävää kiertovirtausta saavuteta ja olosuhteet, joiden alaisina polttoaine poltetaan, huononevat. Tämä kulma on sopivimmin välillä 25 - 45° ja se voidaan erityisen edullisesti asettaa arvoon 35°.

30 Kun kaltevan väliseinäosan ulottuma 1 vaakasuorassa suunnassa polttouunin pohjan suhteen on yli 1/2 polttouunin pohjan pituudesta L, kuten kuviosta 18 näkyy, kaltevista väliseinistä poikkeutettu ja polttouunin keskiosaan putoava fluidaatioväliaineen määrä tulee pienemmäksi vai-35 kuttaen siten haitallisesti liikkuvan kerroksen muodostu- 18 94170 miseen polttouunin keskiosassa sekä myös polttouunin keskiosaan syötetyn polttoaineen laskeutumis- ja hajaantumis-tapaan.

Toisaalta tilanteen ollessa kuvion 19 esittämän 5 kaltainen, jolloin kaltevan väliseinän ulottuma 1 polttouunin pohjan suhteen on alle 1/6 polttouunin pohjan pituudesta L, kiertovirran muodostuminen primaarisessa leiju-kerrospolttokammiossa ja erityisesti liikkuvan kerroksen muodostumistapa polttouunin keskiosassa huononee, jolloin 10 polttoaineen seuraamis- ja hajaantumistoimintoon vaikutetaan myös haitallisesti, fluidaatioväliaineen poikkeutetun virtauksen talteenottokammioon tullessa riittämättömäksi.

Lämpöenergian talteenottokammion 59 alaosaan ja kaltevan väliseinän 58 takasivulle on asetettu hajotinlai-15 te 62 lämpöenergian talteenottokammiota varten kaasun, kuten ilman, johtamiseksi puhaltimesta 60 syöttöjohdon 61 kautta. Lämpöenergian talteenottokammion 59 osaan, joka on lähellä hajotinlaitteen 62 asetuskohtaa, on muodostettu aukkotila 63, jolloin lämpöenergian talteenottokammioon 59 20 johdettu fluidaatioväliaine saatetaan jatkuvasti tai jaksottaisesti laskeutumaan alas muodostettavan liikkuvan kerroksen mukana käyttötavasta riippuen, minkä jälkeen se kierrätetään uudelleen polttouuniosaan aukkotilan 63 kautta.

25 Kuvio 4 esittää kuvion 3 mukaiseen periaatteeseen perustuvaa sovellutusmuotoa.

Fluidaatioväliaineen alaslaskeutuvaa määrää lämpö-energian talteenottokammiossa uudelleenkierrätystä varten säädetään lämpöenergian talteenottokammiota varten tarkoi-30 tetun diffuusioilmamäärän ja poltto-osaa varten tarkoitetun fluidaatioilmamäärän välityksellä. Tämä merkitsee sitä, että lämpöenergian talteenottokammioon syötetyn fluidaatioväliaineen määrä (Gl) lisääntyy kuvion 5 esittämällä tavalla hajotinlevystä 52 suihkutetun, erityisesti pääte-35 ilmakammioista 54 ja 56 tulevan fluidaatioilman määrän, 94170 19 jonka tarkoituksena on aiheuttaa fluidaatio poltto-osassa, lisääntyessä. Edelleen, kuten kuviosta 6 näkyy, lämpöenergian talteenottokammioon laskeutuvan fluidaatioväliaineen määrä muuttuu suunnilleen suoraan verrannollisena lämpö-5 energian talteenottokammioon puhalletun diffuusioilmamää-rän muutoksen suhteen, kun tämä muutos on suuruusluokkaa 0 - 1 Gmf, tullen suunnilleen vakioksi, jos lämpöenergian talteenottokammiota varten tarkoitettu diffuusioilman määrä lisääntyy yli 1 Gmf olevaan arvoon. Tämä fluidaatio-10 väliaineen vakiomäärä on miltei sama kuin lämpöenergian talteenottokammioon syötetty fluidaatioväliaineen määrä (Gl) ja siten lämpöenergian talteenottokammiossa laskeutuvan fluidaatioväliaineen määrä tulee arvoa Gl vastaavaan arvoon. Valvomalla sekä poltto-osaa että talteenottokam-15 miota varten tarkoitetun ilman määrää, fluidaatioväliai neen alaslaskeutuvaa määrää lämpöenergian talteenottokammiossa 59 voidaan säätää.

Fluidaatioväliaineen laskeutumismäärä staattisessa kerroksessa, sen ollessa suuruusluokkaa 0-1 Gmf, johtuu 20 fluidaatioväliaineen painoerosta (leijukerroksen korkeuserosta) lämpöenergian talteenottokammion ja primaarisen leijukerrospolttokammion välillä, ja tämän massavirtauksen ollessa arvoltaan yli 1 Gmf, liikkuvan kerrososan korkeus tulee hieman suuremmaksi tai samaksi kuin staattisessa 25 kerroksessa. Fluidaatioväliaineen uudelleenkierrätystä ' auttaa poikkeutusvirtaus, jonka yhteydessä riittävä määrä fluidaatioväliainetta kulkee kaltevan väliseinän kautta.

Seuraavassa selostetaan yksityiskohtaisesti leijukerroksen korkeuden ja fluidaatioväliaineen uudelleenkier-30 rätysmäärän (alaslaskeutuva virtaus) välistä suhdetta.

Tapauksessa, jolloin leijukerroksen pinta on kaltevan väliseinän yläpäätä alempana, kaltevaa väliseinää pitkin ylöspäin liikkuva ilmavirtaus saa suuntansa tämän seinän välityksellä tullen suihkutetuksi kaltevaa väliseinää 35 pitkin leijukerroksesta fluidaatioväliaineen seuraamana.

20 94170

Suihkutettu ilmavirtaus saatetaan erilaiseen tilaan leiju-kerrokseen verrattuna ja vapautetaan fluidaatioväliainees-ta, jolla leijukerros on täytetty, ilmavirtausväylän poik-kileikkausalan laajentuessa äkillisesti, jolloin suihku-5 tettu ilmavirtaus hajaantuu ja sen nopeus vähenee muutamiin metreihin sekunnissa, niin että siitä tulee hidas virtaus, joka poistetaan ylöspäin olevassa suunnassa. Siten suihkutettua ilmavirtausta seuraava fluidaatioväliaine kadottaa liike-energiansa pudoten alas painovoiman vaiku-10 tuksesta, jolloin poistokaasun yhteydessä esiintyy kitkaa ilmavirtauksen mukana kulkevan fluidaatioväliaineen raekoon ollessa liian suuri (noin 1 mm).

Kun leijukerroksen pinta on kaltevan väliseinän yläpäätä ylempänä, väliseinien keräämän fluidaatioväliai-15 neen osa suihkutetaan poikkeutusväliseinää pitkin suuntaan, joka määräytyy samalla tavoin kuin kiertotyyppisen leijukerrospolttouunin yhteydessä, kun taas sanotun väliaineen toinen osa tulee siirretyksi kiehutettuna ylöspäin kuplien rikkoutumisen aiheuttaman äkillisen kiehumisilmiön 20 johdosta raketin tavoin aivan kaltevan väliseinän yläpään yläpuolelle pudoten kaikkialle ympäriinsä. Siten osa flui-daatioväliainetta syötetään suurena määränä väliseinän takasivua, so. lämmön talteenottokammiota kohti.

Siten suihkutetun fluidaatioväliaineen liikesuunta 25 lähestyy pystysuoraa suuntaa pinnan tullessa korkeammalle kaltevan väliseinän yläpään yläpuolelle. Lämpöenergian talteenottokammioon syötetyn fluidaatioväliaineen määrä tulee täten suureksi silloin, kun sanottu pinta on hieman kaltevan väliseinän yläpään yläpuolella.

30 Kuvio 5 esittää kaltevan väliseinän alapuolella sijaitsevassa osassa primaarisessa leijukerrospolttokammi-ossa olevan fluidaatioilman määrän ja lämpöenergian tal-teenottokammion kautta uuudelleenkierrätetyn fluidaatioväliaineen määrän välistä suhdetta.

35 Esimerkiksi tilan Lx alaisena suoritetun toimenpi teen aikana, jos leijukerroksen korkeus alenee poishankau- 941 70 21 tuneen fluidaatioväliaineen hajaantumisen johdosta, flui-daatioväliaineen uudelleenkierrätysmäärä vähenee äkillisesti esimerkiksi alle 1/10:an aikaisemmasta määrästä eikä lämpöenergiaa voida ottaa talteen. Fluidaatioilman määrä 5 on siis tärkeä ja jos se saatetaan arvoon yli 4 Gmf ja sopivimmin yli 6 Gmf, pysyy suhteen Gj/G,, arvo suurempana kuin 1, jolloin vaadittu ja riittävä määrä uudelleenkier-rätettävää fluidaatioväliainetta voidaan saada käyttöön silloinkin, kun leijukerroksen korkeus muuttuu.

10 Edelleen saattamalla lämpöenergian talteenottokam- mion pohjassa olevasta hajotinlaitteesta suihkutettu ilma-massavirtaus arvoon 0-3 Gmf, tai sopivimmin 0-2 Gmf, ja kaltevan väliseinän alapuolelle asetetusta hajotinle-vystä suihkutetun fluidaatioilman massavirtaus arvoon 4 -15 20 Gmf, tai sopivimmin 6-12 Gmf, eli siis pitämällä aina sanottu massavirtaus suurempana polttokammion puolella kuin lämpöenergian talteenottokammion puolella, lämpöenergian talteenottokammiosta takaisin primaariseen leijuker-rospolttokammioon syötetyn fluidaatioväliaineen määrää 20 voidaan riittävällä tavalla varmistaa.

Lämpöenergian talteenottokammiossa olevaa liikkuvaa kerrosta kutsutaan teoreettisessa mielessä staattiseksi kerrokseksi silloin, kun massavirtauksen suuruus on 0 - 1 Gmf, ja leijukerrokseksi massavirtauksen ollessa yli 1 25 Gmf, ja on yleisesti tunnettua, että määrältään 2 Gmf oleva minimaalinen massavirtaus vaaditaan kiinteän leijukerroksen synnyttämiseksi. Toisaalta kysymyksen ollessa esillä olevan keksinnön mukaisesta liikkuvasta kerroksesta, joka liikkuu ja laskeutuu aina alaspäin, tämä alaslaskeu-30 tuva kerros tulee tyydyttävällä tavalla muodostetuksi, kunnes massavirtaus lisääntyy noin 1,5 - 2 Gmf:ään ilman että liikkuva kerros tuhoutuisi kuplimisilmiön johdosta. Tällöin oletetaan, että fluidaatioväliaineen rakeet laskeutuvat vähitellen alaspäin ja liikkuvat värähtelevällä 35 tavalla, jolloin fluidaatioilma muunnetaan pieniksi ilma-kupliksi, jotka virtaavat yhtenäisesti ylöspäin kohti liikkuvan kerroksen yläosaa.

22 94170 Lämpöenergian talteenottokammion 59 sisään on asetettu lämpöä johtavat johdot 65, joiden kautta juokseva lämpönieluväliaine, kuten höyry tai vesi jne., kulkee, jolloin lämpöenergia otetaan talteen fluidaatioväliainees-5 ta aiheuttamalla lämmönsiirto lämpöenergian talteenotto-kammiossa alaspäin siirtyvän fluidaatioväliaineen kanssa. Lämpöenergian talteenotto-osan lämmönjohtavuuskerroin vaihtelee suuresti, kuten kuviosta 8 näkyy, diffuusioil-mamäärän muuttuessa lämpöenergian talteenottokammiossa 10 välillä 0-2 Gmf.

Seuraavassa selostetaan lämpöenergian taltteenotto-kammiossa muodostuvan liikkuvan kerroksen aiheuttamia kuormituksesta riippuvia ominaisuuksia.

Kokonaislämmönjohtavuuskertoimen ja fluidaatiomas-15 savirtauksen välinen suhde on esitetty kuviossa 7. Massa-virtauksen arvon ollessa välillä 0-1 Gmf lisäys lämmön-johtavuuskerroksessa on pieni, sen äkkiä kasvaessa, kun massavirtaus ylittää arvon 1 Gmf. Menetelmänä leijukerros-keittimen toiminnan muuttamista varten edellä mainittua 20 ilmiötä käyttäen on DOE-raportissa, 6021 (2), 655 - 633 (1985) selostettu "siipipanelityyppi", jolloin fluidaatio-massavirtauksen muutokseen reagoivan lämmönjohtavuusker-toimen todetaan oleva epäherkkä (staattinen kerros) tai yliherkkä (leijukerros).

25 Eräitä ulkomaisia patenttijulkaisuja tarkasteltaes sa voidaan löytää useita tapauksia, jotka näyttävät olevan esillä olevan teknologian kaltaisia siinä suhteessa, että polttokammio ja lämpöenergian talteenottokammio on asetettu erilleen toisistaan; kuitenkin kaikki tässä yhteydessä 30 selostetut väliseinät on asetettu pystysuoriksi, lämpö-energian talteenottokammiossa olevan fluidaatioväliaineen ollessa muutettavissa staattiseksi kerrokseksi ja leiju-kerrokseksi, sen ollessa staattisena kerroksena talteenotetun lämpöenergiamäärän ollessa pieni ja leijukerroksena 35 talteenotetun lämpöenergian määrän ollessa suuri, jolloin 23 941 70 väliaine puhalletaan ylöspäin sen alaosasta. Tämä johtuu siitä, että on vaikeaa saada aikaan poikkeutettu virtaus pystysuoran väliseinän yhteydessä siihen tapaukseen verrattuna, jossa väliseinä on kalteva. Pystysuoran välisei-5 nän yhteydessä on siten välttämätöntä, että fluidaatiovä-liainetta järjestetään fluidisoidussa tilassa (joka on veden kaltainen) sekä poltto- että lämpöenergian talteen-ottokammioon, jolloin fluidaatioväliaine saatetaan virtaamaan näiden molempien kammioiden välillä.

10 Kokonaislämmönjohtavuuskertoimen ja fluidaatiota varten tarkoitetun massavirtauksen välinen suhde on esitetty kuviossa 8. Kuten kuviosta 8 näkyy, tämä suhde muuttuu lähes suoraviivaisesti ja siten talteenotetun lämpö-energian määrää ja primaarisen leijukerrospolttokammion 15 lämpötilaa voidaan vaihtoehtoisesti valvoa. Lisäksi tällainen valvonta voidaan suorittaa helposti ja yksinkertaisesti säätämällä diffuusioilman määrää lämpöenergian tal-teenottokammiossa.

On myös sanottu, että lämpöä johtavien johtojen 20 hankautumisnopeus leijukerroksessa on suoraan verrannollinen fluidaatiota varten tarkoitetun massavirtauksen kolmanteen potenssiin, tämän suhteen ollessa esitettynä kuviossa 9. Siten lämpöä johtavien johtojen hankautumisongelma voidaan ratkaista säätämällä lämpöenergian talteenottokam-. 25 miossa olevaan liikkuvaan kerrokseen puhalletun diffuusio- ilman määrä arvoon 0-3 Gmf, tai sopivimmin 0-2 Gmf.

Talteenotetun lämpöenergian määrän säätämiseksi säädetään uudelleenkierrätetyn fluidaatioväliaineen määrää, kuten edellä on selostettu, säätämällä myös samalla 30 lämmönjohtavuuskerrointa. Tällöin, jos fluidaatiokaasun määrä primaarista leijukerrospolttouunia varten tarkoitetuissa ilmakammioissa 54 ja 56 pidetään vakiona ja diffuu-sioilman määrää lämpöenergian talteenottokammiossa lisätään, uudelleenkierrätetyn fluidaatioväliaineen määrä li-35 sääntyy kuten myös samanaikaisesti lämmönjohtavuuskerroin, i 24 94170 jolloin talteenotetun lämpöenergian määrä kasvaa suuresti näiden kummankin tekijän yhteisvaikutuksen ansiosta. Lei-jukerroksessa olevan fluidaatioväliaineen kannalta katsottuna edellä oleva vastaa sitä vaikutusta, joka saavutetaan 5 estämällä fluidaatioväliaineen lämpötilan nouseminen ennalta määrätyn lämpötilan yläpuolelle.

Diffuusiokaasun johtamista varten lämpöenergian talteenottokammioon 59 voidaan käyttää useita eri laitteita, jotka kuitenkin asetetaan yleensä siten, että ne ovat 10 kaltevassa asennossa kaltevan väliseinän takasivua pitkin (joka on lämpöenergian talteenottokammiota vastassa) lämpöenergian talteenottokammion tehokasta käyttämistä varten.

Hajotinlaitteessa olevat aukkotilat diffuusioilman 15 syöttämiseksi tehdään myös pienemmiksi niiden sijainnin lähestyessä hajotinlaitteen kärkipäätä (kerroskorkeuden vähentyessä), jolloin diffuusioilman suihkuttaminen suurina määrinä kärkipääteosassa tulee estetyksi.

Aukkotilojen vastaavat koot määritetään sopivimmin 20 siten, että suunnilleen yhtenäinen diffuusiomäärä suihkutetaan hajotinlaitteen 52 koko pituudelta, tämän diffuu-sioilmamäärän ollessa 2 Gmf. Tämä merkitsee sitä, että edelläolevien ehtojen ollessa täytettyinä on mahdollista saavuttaa kaikkien lämpöenergian talteenottokammiossa ole-25 vien lämpöä johtavien pintojen avulla talteenotetun lämpö-energian maksimimäärä, ja näiden lämpöä johtavien pintojen hankautumisnopeus voidaan pitää pienenä kaikissa pinnoissa.

Kuviossa 4 numerolla 66 merkitty palavien materiaa-30 lien syöttölaite polttouunin 51 ja 67 yläosassa käsittää höyryrummun, joka muodostaa kierrätysväylän (ei näy) yhdessä lämpöenergian talteenottokammioissa 59 olevien lämpöä johtavien johtojen 65 kanssa. Numerolla 69 on merkitty palamattomien aineiden poistoväyliä, jotka on liitetty 35 polttouunin 51 pohjassa olevan ilmahajotinlevyn 52 vastak- 94170 25 kaisille päätesivuille, numeron 70 merkitessä ruuveilla 71 varustettua ruuvikuljetinta, kummankin ruuvin 71 sisältäessä toistensa suhteen vastakkaisen kierreviivan. Palavien materiaalien syöttölaitteen sijainti ei ole käytännössä 5 rajoittunut keittimen yläosaan, vaan se voidaan asettaa myös keittimen sivulle levittimenä 66' kivihiilen jne. syöttämiseksi sen kautta.

Palavien materiaalien syöttölaitteen 66 tai 66’ kautta syötetyt palavat materiaalit F kierrätetään ja polio tetaan fluidaatiovällaineessa, joka kiertää fluidaatio- ilman aiheuttaman kiertovirran vaikutuksesta. Tällöin ylä-keskiosassa ilmakammion 55 päällä oleva fluidaatioväli-aine ei seuraa sen voimakasta ylösalasliikettä, vaan muodostaa alaslaskeutuvan liikkuvan kerroksen, joka on hei-15 kossa fluidaatiotilassa. Tämä liikkuva kerros on kapea yläosassaan ja sen takapäät ulottuvat vastakkaisiin suuntiin vastakkaisissa sivupäissä olevien ilmakammioiden 54 ja 56 yläpuolella sijaitsevien osien saavuttamiseksi, jolloin se joutuu molemmista ilmakammioista suihkutetun flui-20 daatioilman suuremman massavirtauksen alaiseksi ja puhalletuksi ylöspäin. Siten kummankin takapään osa siirtyy ja aivan ilmakammion 55 yläpuolella oleva kerros laskeutuu alaspäin painovoiman alaisena. Fluidaatioväliainetta kerääntyy tämän kerroksen yläpuolelle saatuaan lisämateriaa-l 25 lia leijukerroksesta myöhemmin selostettavalla tavalla, ilmakammion 55 yläpuolella olevan fluidaatioväliaineen muodostaessa asteittaisesti ja jatkuvasti alaslaskeutuvan liikkuvan kerroksen edellä mainittujen toimenpiteiden toistamisen yhteydessä.

30 Ilmakammioiden 54 ja 56 yläpuolelle siirtynyt flui- daatioväliaine puhalletaan ylöspäin, poikkeutetaan ja pyörteitetään kaltevien väliseinien 58 avulla virtaamaan polttouunin 51 keskiosaa kohti, sen pudotessa keskellä olevan liikkuvan kerroksen päälle, minkä jälkeen se taas 35 kierrätetään edellä selostetulla tavalla, fluidaatioväli- 94170 26 aineen osan tullessa johdetuksi lämpöenergian talteenotto-kammioihin 59 kaltevien väliseinien yläosien yli. Kun fluidaatioväliaineen laskeutumisnopeus lämpöenergian tal-teenottokammiossa 59 on pieni, muodostuu lepokulma flui-5 daatioväliainetta varten lämpöenergian talteenottokammion yläosassa, ylimääräisen fluidaatioväliaineen pudotessa kaltevan väliseinän yläosasta primaariseen leijukerros-polttokammioon.

Lämpöenergian talteenottokammioon 59 syötetty flui-10 daatioväliaine muodostaa asteittaisesti laskeutuvan liikkuvan kerroksen hajotinlaitteesta 62 suihkutetun kaasun ansiosta, ja se palautetaan primaariseen leijukerrospolt-tokammioon aukko-osasta 63 sen jälkeen kun lämmönsiirto on suoritettu yhdessä lämpöä johtavien johtojen kanssa.

15 Hajotinlaitteesta 62 lämpöenergian talteenottokam- miossa 59 syötetyn diffuusioilman massavirtaus valitaan arvoltaan välille 0-3 Gmf tai sopivimmin 0-2 Gmf.

Syynä edelläolevaan on se, että, kuten kuviosta 8 näkyy, lämmönjohtavuuskerroin vaihtelee minimistä maksi-20 miin arvon 2 Gmf alapuolella ja hankautumisnopeutta voidaan valvoa, kuten kuviosta 9 näkyy, pienellä vaihtelualu-eella.

Lisäksi lämpöenergian talteenottokammio on primaarisen leijukerrospolttokammion voimakkaasti syövyttävän 25 vyöhykkeen ulkopuolella pelkistävien ilmakehien alaisena, ja siten lämpöä johtavat johdot 65 ovat vähäisemmän syöpy-misen kohteina tavanomaisiin johtoihin verrattuina, lämpöä johtavien johtojen 65 hankautumisasteen ollessa sangen pieni, koska fluidaationopeus tässä osassa on edellä se-30 lostetun mukaisesti vähäinen. Ilmavirtauksen nopeus flui-daatioilman massavirtauksella 0-2 Gmf on sangen alhainen, esimerkiksi 0 - 0,4 m/s (pintanopeus) lämpötilassa 800 °C, sen riippuessa käytännössä fluidaatioväliaineen lämpötilasta ja raekoosta.

Il au i 111> I I ! »I I

94170 27

Kun palaviin materiaaleihin sekoitetaan palamattomia aineita, joiden koko on fluidaatioväliaineen raekokoa suurempi, polttojätteet poistetaan yhdessä fluidaatioväliaineen osan kanssa polttouunin pohjalle asetetun ruuvikul-5 jettimen 70 välityksellä.

Lämmönjohtumisen suhteen lämpöenergian talteenotto-kammiossa 59 sen lämmönjohtumisen lisäksi, joka tapahtuu fluidaatioväliaineen ja lämpöä johtavien johtojen 65 välisen suoran kosketuksen ansiosta, esiintyy toinen lämmön-10 johtumismuoto, jonka yhteydessä käytetään lämpöä johtavana väliaineena toimivaa ylöspäin liikkuvaa kaasua, joka nousee ylöspäin epäsäännöllisin värähtelyin fluidaatioväliaineen liikkuessa. Jälkimmäisessä tapauksessa mitään huomattavampaa rajakerrosta ei esiinny lämmönjohtavuutta estävi-15 en kiinteiden ainesosien välillä toisin kuin tavanomaisen lämmönjohtavuuskosketuksen esiintyessä kaasun ja kiinteiden ainesosien välillä, fluidaatioväliaineen tullessa hyvin sekoitetuksi, jolloin fluidaatioväliaineen rakeiden sisällä tapahtuva lämmönjohtuminen voi olla mitätön. Tätä 20 tosiasiaa ei sovi jättää ottamatta huomioon väliaineen pysyessä paikoillaan, jolloin sangen hyvät lämmönjohta-vuusominaisuudet voidaan saavuttaa. Siten esillä olevan keksinnön lämpöenergian talteenottokammiossa on mahdollista saavuttaa suuri lämmönjohtavuuskerroin, joka on lähes . 25 kymmenkertainen tavanomaisessa polttokaasukeittimessä saa- • vutettuun lämmönjohtavuuskertoimeen verrattuna.

Kuten edellä on selostettu, fluidaatioväliaineen ja lämpöä johtavien pintojen välillä tapahtuva lämmönjohtu-misilmiö on suuressa määrin riippuvainen fluidaation voi-30 makkuudesta tai heikkoudesta, jolloin uudelleenkierrätetyn fluidaatioväliaineen määrää voidaan valvoa säätämällä ha-jotinlaitteesta 62 syötetyn kaasun määrää. Asettamalla myös lämpöenergian talteenottokammio 59 siten, että sen liikkuva kerros on riippumaton primaarisesta polttokammi-35 osta polttouunin sisällä, on mahdollista valmistaa tiivis- 4 « 28 94170 rakenteinen lämpöenergian talteenottolaite, jonka hyötysuhde on suuri ja jonka leijukerrosta voidaan helposti valvoa.

Polttonopeudeltaan hitaita palavia materiaaleja, 5 kuten kivihiiltä tai öljykoksia, polttoaineenaan käyttävässä keittimessä on mahdotonta useimmissa tapauksissa muuttaa nopeasti höyrystymismäärää muuten kuin muuttamalla sitä vain polttonopeutta vastaavalla tavalla. Kuplivassa keittimessä tilanne tulee vielä huonommaksi edellä mainit-10 tuun keittimeen verrattuna, koska lämpöenergia otetaan tällöin talteen leijukerroksen lämpötilan perusteella.

Esillä olevan keksinnön yhteydessä lämmönjohtumis-määrää muutetaan äkillisesti useiden ajanjaksojen ja fraktioiden välillä muuttamalla diffuusioilman määrää lämpö-15 energian talteenottokammiossa. Siten muutos leijukerrok-seen syötetyn lämpöenergian määrässä palavien materiaalien syöttömäärän muutoksen perusteella on riippuvainen poltto-nopeudesta ja aiheuttaa aikaviiveen; kuitenkin keksinnön mukaisessa lämpöenergian talteenottokammiossa tapahtuvan 20 lämpöenergian talteenottomäärää voidaan nopeasti vaihdella muuttamalla diffuusioilman määrää tässä lämpöenergian talteenottokammiossa sekä reagointieroa lämmön syötön ja talteenoton välillä voidaan vaimentaa väliaikaisena muutoksena fluidaatioväliaineen lämpötilassa leijukerroksen muo-... 25 dostaman fluidaatioväliaineen lämpönieluherkkyyskapasitee- * tin ansiosta. Siten lämpöenergiaa voidaan käyttää sitä tuhlaamatta ja hyvillä reagointiominaisuuksilla varustettu höyrymäärän säätö voidaan saavuttaa, mikä ei ole ollut mahdollista esimerkiksi kivihiiltä polttavan tavanomaisen 30 keittimen yhteydessä.

Palamattomien materiaalien poistoaukkojen 69 si-" jainti, joka on esitetty esimerkiksi piirustuksessa, mää ritetään sopivimmin aukkotilojen 63 lähellä oleviin kohtiin ja ilmahajotinlevyn vastakkaisiin sivupäihin poltto-35 uunissa 51, jolloin tämä sijainti ei ole kuitenkaan rajoittunut edellä mainittuun ratkaisuun.

ia ib > mi »i i m i 94170 29

Kuvio 4 esittää muodoltaan harjainaista ilmahajotin-levyä 52; kuitenkin jos ilmakammioista 54 ja 56 suihkutetun fluidaatioilman määrä asetetaan suuremmaksi kuin 4 Gmf, kiertovirtaus muodostuu primaariseen leijukerrospolt-5 tokammioon kaltevien väliseinien vaikutuksesta, ja siten ilmahajotinlevy 52 voidaan tehdä vaakasuorana levynä palavia materiaaleja, kuten hieman palamattomia ainesosia sisältävää kivihiiltä poltettaessa. Tällöin voidaan myös palamattomien aineiden poistoaukko jättää pois.

10 Kuten edellä on selostettu, esillä olevan keksinnön mukaisen leijukerroskeittimen kyky ottaa talteen lämpö-energiaa on sangen ylivoimainen. Seuraavassa selostetaan menetelmää tämän esillä olevan keksinnön keittimen toiminnan valvomista varten.

15 Esillä olevan keksinnön yhteydessä lämpöenergian talteenottokammiosta talteen otetun lämpöenergian määrää valvotaan tätä talteenotettua lämpöenergiaa käyttävän asiakkaan vaatimusten mukaisesti säätämällä hajotinlaitteesta lämpöenergian talteenottokammioon suihkutetun kaasun mää-20 rää. Myös lämpötilaa primaarisessa leijukerrospolttokammi-ossa säädetään valvomalla polttoaineen syöttömäärää sanotun primaarisessa leijukerrospolttokammiossa esiintyvän lämpötilan tai höyrynpaineen perusteella, ja lisäksi esillä olevan keksinnön mukaisessa keittimessä voidaan lämmön-25 johtavuuskerrointa vaihtoehtoisesti säätää ja esillä olevan keksinnön mukaisesti talteenotetun lämpötilan määrän vaihtelua vaimentaa fluidaatioväliaineen havaitun lämpö-muutoksen perusteella, jolloin keitin voidaan säätää heti käyttäjän vaatimusten mukaisesti ja sitä voidaan käyttää 30 kiinteissä olosuhteissa.

Kuvioon 4 viitaten, jos esimerkiksi lämpöä johtavista johdoista 65 saadun höyryn lämpötila on riittämätön, diffuusioilman säätöventtiiliä 93 säädetään avaussuunnas-saan venttiilin 93 säätimen 92 välityksellä höyrynpoisto-35 johdossa 90 olevan lämpöilmaisimen 91 havaitseman lämpö- t 30 94170 tilan perusteella suihkutetun diffuusioilmamäärän lisäämiseksi, jolloin talteenotetun lämpöenergian määrä lisääntyy ja höyryn lämpötila nousee käyttäjän vaatimaan arvoon asti.

5 Primaarisen leijukerrospolttokammion lämpötilaa valvotaan tietyissä rajoissa säätämällä siihen syötetyn polttoaineen syöttömäärää ja/tai ilmakammioihin 54, 55 ja 56 syötetyn ilman määrää lämpöilmaisimen 94 havaitseman leijukerroksen lämpötilan perusteella.

10 On olemassa myös toinen menetelmä, jossa primaari seen leijukerroskammioon syötetyn polttoaineen määrää valvotaan painesignaalin avulla, esimerkiksi tapauksessa, jolloin vaadittu höyryn määrä vaihtelee käyttäjän toimesta tehdyn kuormitusvaihtelun johdosta, koska höyrynpaine on 15 kaikkein nopeimmin muuttuva tekijä vaadittuun muutokseen reagoimista ajatellen.

Nämä reagointiominaisuudet on esitetty kuvioissa 10 ja 11, joissa höyryn virtausnopeus muuttuu + 30 % asteittain välillä 70 - 100 %.

20 Kuvio 10 esittää koetuloksia, jotka on saatu pitä mällä hajotinlaitteesta lämpöenergian talteenottokerrok-sessa saatu ilmamäärä vakiosuuruisena höyryn virtausnopeuden vaihdellessa asteittain + 30 %, kuvion 11 esittäessä koetuloksia, jotka on saatu tapauksessa, jossa diffuusio-25 ilman määrää säädetään reaktiona höyryn virtausnopeuden * + 30 % asteittaiseen muutokseen. Vertaamalla keskenään näitä kahta tapausta on havaittu, että leijukerroksen lämpötila ja höyryn virtausnopeus rajoittuvat ennalta määrättyihin arvoihin lyhyen ajan kuluessa, vaihtelualueen ol-30 lessa myös pieni tapauksessa (kuvio 11), jossa diffuusio-. ilman määrää säädetään esillä olevan keksinnön mukaisesti höyryn virtausnopeuden muutoksen perusteella, kuviossa 10 esitettyyn tavanomaisen menetelmän yhteydessä saatuihin tuloksiin verrattuna.

il i>ä . 111. i i i =1 « 94170 31

Leijukerroksen lämpötilan vaihtelualue oli suunnilleen ± 12 °C ja höyrynpaineen vaihtelualue noin alle ± 0,3 kg/cm2 (0,029 MPa) tapauksessa, jossa säätö suoritettiin esillä olevan keksinnön mukaisesti kuviossa 11 näkyvällä 5 tavalla.

Kuvio 12 esittää myös reagoimisominaisuuksia tapauksessa, jossa höyryn virtausnopeutta muutetaan yhtäkkiä -60 %, jolloin lämpöenergian talteenottokammiossa olevan diffuusioilman määrää säädetään edellä mainitun muutoksen 10 perusteella esillä olevan keksinnön mukaisesti. Tässä tapauksessa on myös havaittu, että leijukerroksen lämpötila on miltei vakiosuuruinen ja höyrynpaineen vaihtelualue pieni.

Seuraavassa selostetaan eräs toinen esillä olevan 15 keksinnön mukainen sovellutusmuoto. Kuvion 13 esittämä sovellutusmuoto vastaa tapausta, jossa esillä olevaa keksintöä sovelletaan kuvion 1 mukaiseen, yhden ainoan kiertävän leijukerroksen sisältävään polttouuniin, viitenume-roiden ollessa samoja kuin kuviossa 3 käytetyt numerot 20 merkitykseltään ja toiminnoiltaan.

Kuvio 14 esittää sovellutusmuotoa, jota käytetään kooltaan suurta keitintä vaadittaessa. Kuvion 14 mukaisessa sovellutusmuodossa on yhdistetty keskenään kaksi kuvion 4 esittämää sisäisellä uudelleenkierrätyksellä varustettua 25 leijukerroskeitintä.

Kuten kuvioista 4 ja 14 näkyy, toiminta suoritetaan vaikeuksitta syöttämällä polttoaineita kattoon muodostetun syöttöaukon kautta. Kiinteitä polttoaineita, kuten raekooltaan alle useita senttimetrejä olevaa kivihiiltä, pol-30 tettaessa on suotavaa syöttää polttoaine poltto-osaan suh teellisen alhaalla olevasta asennosta katon sijasta, mutta kuitenkin leijukerroksen pintaa korkeammalta tasolta käyttämällä sopivaa laitteistoa, kuten esimerkiksi levitintä, joka on asetettu hajottamaan polttoaine kiertävän terän 35 avulla.

32 t 94170

Siten, kun laitetta käytetään pelkästään kiinteiden polttoaineiden, kuten kivihiilen, polttamiseen, on mahdollista käyttää pelkästään kuvatunlaista levitintä ilman katossa olevaa syöttöaukkoa. On myös mahdollista syöttää 5 suurikokoisia kappaleita sisältäviä palavia materiaaleja katosta käsin ja kiinteitä polttoaineita edellä mainitun levittimen välityksellä näiden molempien materiaalityyppien polttamiseksi yhteen sekoitettuina.

Edellä selostettuja sisäisellä kierrätyksellä va-10 rustettuja leijukerroskeittimiä voidaan sopivimmin käyttää keskikokoisten ja suurten keittimien yhteydessä. Pieninä keittiminä käyttöä varten on edullista tehdä ne rakenteeltaan tiiviimmiksi, tällaisen sovellutusmuodon ollessa esitettynä kuviossa 15. Kuvion 15 mukaisessa sovellutusmuo-15 dossa kuvion 4 esittämään kerrokseen sisältyvät lämpöä johtavat johdot 65 on asetettu lähes pystysuoraan suuntaan, niiden ulottuessa lämpöenergian talteenottokammion yläpuolelle muodostettuun poistokaasun lämpöä johtavaan osaan asti, tämän lämpöä johtavien johtojen muodostaman 20 ryhmän toimiessa myös välineenä ylävesikammion 91 ja poh-javesikammion 92 keskinäistä liitäntää varten.

Asettamalla useat suunnilleen pystysuorat höyrystymis johdot primaarisen leijukerrospolttokammion yläosassa ja lämpöenergian talteenottokammion ympärillä olevaan va- ... 25 paaseen levyyn on mahdollista käyttää näitä johtoja keit- » 1 : timen runkoa vahvistavina eliminä sekä eliminoida apulait teiden, kuten pakko-ohjattujen kiertopumppujen ja niihin liittyvien johtojen jne., käyttötarve, koska lämpöä johtavissa johdoissa virtaava juokseva väliaine, kerroksen si-30 säilä olevissa johdoissa virtaava väliaine mukaanlukien on , automaattisesti kierrätettynä.

Lisäksi leijukerroskeitin ja poistokaasukeitin voidaan liittää yhdeksi ainoaksi rakenneyksiköksi, jolloin sisäisellä uudelleenkierrätyksellä varustettu leijukerros-35 keitin voidaan tehdä pienikokoiseksi ja taloudellisesti edulliseksi sovellutusmuodoksi.

94170 33

Esillä olevan keksinnön rakennetta ja toimintaa selostetaan yksityiskohtaisesti vielä seuraavassa. Primaarisessa leijukerrospolttokammiossa tapahtuvan polton jälkeen syntyvä poistokaasu johdetaan virtaamaan ylöspäin 5 polttokammion yläpuolella olevassa osassa sijaitsevan vapaan levyn kautta ja syötetään siitä laitteen kehälle muodostettuun lämpöä johtavien johtojen ryhmään, tämän ryhmän yläosasta käsin. Kaasu johdetaan sitten kulkemaan alaspäin virtauksena, joka liikkuu lähes kohtisuorassa sanottujen 10 lämpöä johtavien johtojen suhteen olevassa suunnassa, samalla kun lämmönsiirto suoritetaan. Tällöin ohjauslevyjen 93 inertiapainovoiman avulla keräämän palamattoman tuhkan osa saatetaan putoamaan kohti lämpöenergian talteenotto-kammiossa olevaa liikkuvaa kerrosta, minkä jälkeen tämä 15 palamaton tuhka tulee täysin poltetuksi pitkän viipymisai-kansa johdosta sanotussa liikkuvassa kerroksessa, jolloin polttotehokkuus paranee.

Edellä selostettu prosessi on erityisen tehokas kivihiiltä käytettäessä, jonka sisältämä palamaton hiili 20 tarvitsee pitkän ajan tullakseen poltetuksi. Kuitenkin toisissa tapauksissa, joiden yhteydessä käytetään muuta polttoainetta kuin kivihiiltä ja jolloin tällaisen polttoaineen palamaton tuhka ei ehkä hajaannu laajalle alueelle, ei sanotun palamattoman tuhkan uudelleenkierrätyslaitetta 25 mahdollisesti tarvita.

Jos polttoaineen syöttöaukko on muodostettu esimerkiksi ylhäältäpäin tapahtuvan syötön mahdollistavana kuvatunlaisena syöttöaukkona, on suotavaa puhaltaa sekundaarinen polttoilma kohti primaarista leijukerrospolttokammio-30 ta. Tällaisen järjestelyn yhteydessä sekundaarisen ilman ympärille aiheutettu ilmaverhovaikutus on odotettavissa hienojakoisten polttoainehiukkasten, kuten pienten jauhemaisten hiilirakeiden, estämiseksi leviämästä polton yhteydessä syntyvään poistokaasuun sekä tehokkaan hämmennys-35 ja sekoitustoimenpiteen suorittamiseksi vapaassa levy- 34 94170 k osassa, jolloin saavutetaan myös riittävä kosketus sekundaarisessa ilmassa olevan hapen ja poistokaasun sisältämän palamattoman tuhkan välillä, parantaen siten polttotehok-kuutta ja vähentäen NOx- ja CO-tiheyttä jne.

5 Kuvio 16 esittää päällisleikkauskuvantoa kuvion 15 nuolen A - A suunnassa olevaa linjaa pitkin otettuna, sen esittäessä erityisesti pyöreän keittimen erästä esimerkillistä sovellutusmuotoa. Tätä keitintä ei tarvitse erityisesti tehdä ympyrän muotoiseksi kuvion 16 esittämään talo paan, lämpöä johtavien johtojen asetuksen ollessa kuitenkin helppoa keittimen ollessa pyöreä.

Kuvioiden 4, 13 ja 14 jne. esittämät sovellutus- muodot on edullista tehdä muodoltaan suorakulmaisiksi rakenteellisista syistä johtuen.

15 Esillä olevan keksinnön vaikutukset ja edut voidaan esittää yhteenvetona seuraavalla tavalla.

1. Väliseinän kaltevuudesta johtuen on mahdollista lämpöenergian talteenottokammion väliseinän takaosaan asetetusta ilmahajottimesta (62) suihkutettua ilmamäärää val- 20 vomalla saada fluidaatioväliaine laskeutumaan ja kiertämään liikkuvan kerroksen tilassa lämpöenergian talteenot-tokammiossa sekä myös valvoa tällä tavoin kiertävän flui-daatioväliaineen määrää talteenotetun lämpöenergian määrän lisäsäätöä varten.

25 On myös mahdollista saattaa lämpöenergian talteen ottokammion sisällä oleva fluidaatioväliaine kiinteään tilaan säätämällä lämpöenergian talteenottokammion ilmahajottimesta (62) suihkutettu ilmamäärä nollaan.

2. Sen tosiasian johdosta, että lämpöenergian talteenot- 30 tokammion ja primaarisen leijukerrospolttokammion toisistaan erottava väliseinä on kalteva ja tämän kaltevan väliseinän alla olevasta osasta suihkutetun fluidaatioilman massavirtaus on suuri, on mahdollista tehdä primaarisesta lei jukerrospolttokammiosta lämpöenergian talteenottokammi- 35 oon syötetyn fluidaatioväliaineen määrä suureksi.

ia iu.i un i i i ui e 941 70 35 3. Verrattuna lämpöenergian talteenottokammion ilmahajot-timesta lämpöenergian talteenottokammioon suihkutetun ilman Gmf-arvoon primaariseen polttokammioon lämpöenergian talteenottokammion alemman aukon viereisessä osassa suih- 5 kutetun ilman Gmf-arvo on suuri, jolloin lämpöenergian talteenottokammioon kiertävän fluidaatioväliaineen määrä tulee riittävällä tavalla varmistetuksi. On myös mahdollista valvoa helposti lämpöenergian talteenottokammiossa kiertävän fluidaatioväliaineen määrää säätämällä lämpö- 10 energian talteenottokammion ilmahajottimesta tulevan hajo tetun ilman määrää.

4. Koska lämpöenergian talteenottokammion ilmahajotin on asetettu kaltevan väliseinän takaosaan, tulee fluidaatioväliaineen kierto riittävällä tavalla varmistetuksi ja 15 helposti valvotuksi.

5. Koska primaarinen leijukerrospolttouuni sisältää sisä-kierrolla varustetun leijukerroksen, tulee lämpöenergian talteenottokerroksesta primaariseen leijukerrospolttokam-mioon syötetty fluidaatioväliaine siitä tapahtuvan lämpö- 20 energian talteenoton jälkeen tasaisesti hajotetuksi pri maariseen polttokammioon, kuumeten siten välittömästi.

6. Lämpöenergian talteenottokammiossa oleva fluidaatioväliaine saatetaan laskeutumaan alaspäin ja kiertämään liikkuvan kerroksen tilassa hajotusilman massavirtauksen 25 ollessa 0-2 Gmf, jolloin lämpöä johtavan pinnan hankau-tumisaste tulee sangen pieneksi, kuten kuviosta 9 näkyy, verrattuna tapaukseen, jolloin lämpöä johtava pinta, jonka alla lämpönieluneste virtaa, on asetettu suoraan tyypiltään kuplivan keittimen fluidaatioväliaineen sisälle.

30 7. Koska lämpöenergian talteenottokammiossa olevan läm- pöväliaineen laskeutumisnopeus on säädetty arvoon 0-2 Gmf lämpöenergian talteenottokammiossa olevan hajotusilman massavirtauksen suhteen, lämpöenergian kokonaissiirtoker-roin muuttuu suoraviivaisesti kuvion 8 esittämällä taval- 35 la, jolloin lämpöenergian talteenottoa on helppo valvoa.

Claims (6)

36 94170

1. Leijukerroskattila, joka käsittää: a) polttouunin (51), joka käsittää ensiöleijuker-5 roksen, ilmahajotinvälineet (52) sekä kaltevan seinän, joka on sovitettu hajotinvälineiden yläpuolelle, hajotin-välineiden tuottaessa ylöspäin suuntautuvan massavirtauk-sen, joka on suurempi ainakin yhdellä sivulla kuin toisella sivulla, 10 b) lämpöenergian talteenottokammion (59), joka kä sittää lämmönvaihtopintavälineet (65) juoksevan väliaineen läpikulkua varten, lämpöenergian talteenottokammion (59) käsittäessä lisäksi lämpöenergian talteenottokerrok-sen sekä lisähajotinvälineet (62), 15 c) mainittu kalteva seinä on kalteva väliseinä (58), joka erottaa ensiöleijukerroksen lämpöenergian tal-teenottokerroksesta niin, että ensiöleijukerros ja lämpö-energiaa talteenottava kerros ovat yhteydessä toisiinsa kallistetun väliseinän (58) ylä- ja alapäästä, jolloin 20 d) osa väliaineesta on johdettavissa lämpöenergian talteenottokammioon (59) kaltevan väliseinän (58) yläosan yläpuolelle, e) lisähajotinvälineistä (62) lämmön talteenotto-kammioon (59) syötetyn väliainekaasun määrän aiheuttaessa 25 talteenottokammiossa (59) olevan väliaineen laskeutumisen liikkuvan väliainekerroksen tilassa, f) kaltevan väliseinän ollessa kallistettu 10 - 60° vaakatasoon nähden, tunnettu siitä, että g) kalteva väliseinä (58) on muotoiltu siten, että 30 sen vaakasuoran suuntaisen projektion pituus on 1/6 - 1/2 polttouunin pohjan vaakasuoran suuntaisesta pituudesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen leijukerroskattila, tunnettu siitä, että kaltevan väliseinän (58) kaltevuus on 25 - 45° vaakasuoran tason suhteen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen leijukerroskatti la, tunnettu siitä, että kaltevan väliseinän (58) ·. kaltevuus on 35° vaakasuoran tason suhteen. Il UK l Hl· i M Hl · 941 70 37

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen leiju-kerroskattila, tunnettu siitä, että kalteva väliseinä (58) on muodostettu siten, että sen ulottuma vaakasuorassa suunnassa on 1/4 - 1/2 sanotun polttouunin pohjan 5 vaakasuorasta pituudesta.

5. Menetelmä leijukerroskattilan ohjaamiseksi, joka kattila käsittää: a) polttouunin (51), joka käsittää ensiöleijuker-roksen ja ilmahajotinvälineet (52), 10 b) lämpöenergian talteenottokammion (59), jossa on lämpöenergian talteenottokerros sekä lisähajotinvälineet (62), c) kaltevan väliseinän (58), joka erottaa ensiölei-jukerroksen lämpöenergian talteenottokerroksesta niin, 15 että ensiöleijukerros ja lämpöenergiaa talteenottava ker ros ovat yhteydessä toisiinsa ylä- ja alapäästä, d) lämmönvaihtopintavälineet (65), jotka on sovitettu lämpöenergian talteenottokerrokseen juoksevan väliaineen läpikulkua varten, ja jossa menetelmässä: 20 kaltevan väliseinän (58) alapuolelle syötetään vä- liainekaasua korkeammalla massavirtauksella kuin sen alueen alapuolelle, joka sijaitsee väliseinää vastapäätä, jolloin kaltevan väliseinän (58) kohdalle syntyy nouseva kerros ja kaltevaa väliseinää vastapäätä syntyy laskeva 25 kerros, jolloin nouseva ja laskeva kerros muodostavat * kiertävän kerroksen, hajotinvälineiden (52) syöttämä väliainekaasu johdetaan kaltevan väliseinän (58) alueelle, kyseisen massa-virtauksen ollessa sellainen, että osa kiertävän kerroksen 30 väliaineesta nousee ylöspäin päätyen lämpöenergian tal- teenottokammioon (59), : lisähajotinvälineiden (62) lämpöenergian talteen ottokerrokseen syöttämä kaasuvirtaus säädetään niin, että kokonaislämmönsiirtokerroin on ohjattavissa siirtyneen 35 lämpöenergian määrän ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että menetelmässä ohjataan polttoaineen syöttöastetta. ♦ . 38 94170

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpöenergian talteenottokammion (59) pohjassa olevasta lisähajotinvälineestä (62) suihkutetun kaasun massavirtaus on suuruusluokkaa 0-3 Gmf, 5 kaltevan väliseinän (58) alapuolella olevasta hajotinväli-neestä (52) suihkutetun fluidaatioilman massavirtauksen ollessa suuruusluokkaa 4-20 Gmf. Il tl IMI! tlt il i 94170 39