HU217336B - Pulzáló atmoszferikus fluidizált ágyas égetőberendezés és eljárás - Google Patents

Pulzáló atmoszferikus fluidizált ágyas égetőberendezés és eljárás Download PDF

Info

Publication number
HU217336B
HU217336B HU9302974A HU9302974A HU217336B HU 217336 B HU217336 B HU 217336B HU 9302974 A HU9302974 A HU 9302974A HU 9302974 A HU9302974 A HU 9302974A HU 217336 B HU217336 B HU 217336B
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
fluidized bed
reactor vessel
combustion
pulsed
fuel
Prior art date
Application number
HU9302974A
Other languages
English (en)
Other versions
HUT66064A (en
HU9302974D0 (en
Inventor
Momtaz N. Mansour
Original Assignee
Momtaz N. Mansour
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Momtaz N. Mansour filed Critical Momtaz N. Mansour
Publication of HU9302974D0 publication Critical patent/HU9302974D0/hu
Publication of HUT66064A publication Critical patent/HUT66064A/hu
Publication of HU217336B publication Critical patent/HU217336B/hu

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C15/00—Apparatus in which combustion takes place in pulses influenced by acoustic resonance in a gas mass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/40—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed subjected to vibrations or pulsations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F22B31/0015—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed for boilers of the water tube type
    • F22B31/0023—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed for boilers of the water tube type with tubes in the bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/002—Fluidised bed combustion apparatus for pulverulent solid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/30—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a fluidised bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/02—Heating arrangements using combustion heating
    • F26B23/026—Heating arrangements using combustion heating with pulse combustion, e.g. pulse jet combustion drying of particulate materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/06—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried
    • F26B3/08—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried so as to loosen them, e.g. to form a fluidised bed
    • F26B3/092—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried so as to loosen them, e.g. to form a fluidised bed agitating the fluidised bed, e.g. by vibrating or pulsating
    • F26B3/0926—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried so as to loosen them, e.g. to form a fluidised bed agitating the fluidised bed, e.g. by vibrating or pulsating by pneumatic means, e.g. spouted beds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/60—Separating
    • F23G2201/602—Separating different sizes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2202/00—Combustion
    • F23G2202/40—Combustion in a pulsed combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/20—Medical materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/50001—Combination of two or more furnaces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

A pűlzáló flűidizált ágyas berendezés egy reaktőr, amelynek van egyreaktőrtartálya (10), a flűidizálható szilárd anyagőt areaktőrtartályba (10), annak középmagasságáig betápláló rendszere(70), a szilárd anyagőt flűidizáló közeget a szilárd anyagreaktőrtartályba (10) való bevezetésének helye alatt betápláló és aflűid ágyat kialakító elősztója (13), a reaktőrtartályban (10)elhelyezett, a flűidizált ágyból hőt elvőnó, hőcserélő csöve (60),valamint a reaktőrtartállyal (10) közlekedő, az égéstermékeketeltávőlító füstgázelvezetője (80). Jellemzője, hőgy a reaktőrtartályba(10) benyúló, pűlzáló égője (30, 130) van, amelyben egy égetőkamra(34) található, van tővábbá az égetőkamrával (34) összeköttetésbenlévő és őda tüzelőanyag-levegő keveréket bejűttató szelepe (32), végülaz égetőkamrával (34) közlekedő és abból kinyúló rezőnanciakamrája(36), amely rezőnanciakamra (36) külső szabad vége arezőnanciakamrából (36) távőzó gáz alakú termékeknek a flűidizáltágyra közvetlenül hatóan van elrendezve, a flűidizált ágyhőzviszőnyítva. Az eljárás sőrán a szilárd tüzelőanyag flűidizált ágyátalakítják ki és tartják fenn egy reaktőrtartályban egy hőcserélő csőkörül, amely hőcserélő csövön át hőátadó közeget keringetnek a közegelőre meghatárőzőtt kezeléshez szükséges hőjének felvételére. Azégéstermékeket elvezetik a reaktőrtartályból, a magával ragadőttszilárd anyagők leválasztása űtán. Az eljárás jellemzője, hőgy atüzelőanyag-levegő keverékét pűlzáló égetésnek vetik alá egy pűlzálóégőben, amikőr is a képződő égéstermékek pűlzáló áramlását ésakűsztikűs nyőmáshűllámőt hőznak létre, majd ezt a pűlzálóégésterméket és az akűsztikűs nyőmáshűllámőt áramlásirányban lefelé atüzelőanyag flűidizált ágyára irányítják, miáltal a szilárdtüzelőanyagőt a flűidizált ágyra való közvetlen hatással elégetik. ŕ

Description

KIVONAT
A pulzáló fluidizált ágyas berendezés egy reaktor, amelynek van egy reaktortartálya (10), a fluidizálható szilárd anyagot a reaktortartályba (10), annak középmagasságáig betápláló rendszere (70), a szilárd anyagot fluidizáló közeget a szilárd anyag reaktortartályba (10) való bevezetésének helye alatt betápláló és a fluid ágyat kialakító elosztója (13), a reaktortartályban (10) elhelyezett, a fluidizált ágyból hőt elvonó, hőcserélő csöve (60), valamint a reaktortartállyal (10) közlekedő, az égéstermékeket eltávolító fustgázelvezetője (80). Jellemzője, hogy a reaktortartályba (10) benyúló, pulzáló égője (30, 130) van, amelyben egy égetőkamra (34) található, van továbbá az égetőkamrával (34) összeköttetésben lévő és oda tüzelőanyag-levegő keveréket bejuttató szelepe (32), végül az égetőkamrával (34) közlekedő és abból kinyúló rezonanciakamrája (36), amely rezonanciakamra (36) külső szabad vége a rezonanciakamrából (36) távozó gáz alakú termékeknek a fluidizált ágyra közvetlenül hatóan van elrendezve, a fluidizált ágyhoz viszonyítva. Az eljárás során a szilárd tüzelőanyag fluidizált ágyát alakítják ki és tartják fenn egy reaktortartályban egy hőcserélő cső körül, amely hőcserélő csövön át hőátadó közeget keringetnek a közeg előre meghatározott kezeléshez szükséges hőjének felvételére. Az égéstermékeket elvezetik a reaktortartályból, a magával ragadott szilárd anyagok leválasztása után. Az eljárás jellemzője, hogy a tüzelőanyaglevegő keverékét pulzáló égetésnek vetik alá egy pulzáló égőben, amikor is a képződő égéstermékek pulzáló áramlását és akusztikus nyomáshullámot hoznak létre, majd ezt a pulzáló égésterméket és az akusztikus nyomáshullámot áramlásirányban lefelé a tüzelőanyag fluidizált ágyára irányítják, miáltal a szilárd tüzelőanyagot a fluidizált ágyra való közvetlen hatással elégetik.
A leírás terjedelme 20 oldal (ezen belül 9 lap ábra)
HU 217 336 B
HU 217 336 Β
A találmány tárgya eljárás szilárd tüzelőanyagok elégetésére, amelynek során a szilárd tüzelőanyag fluidizált ágyát alakítják ki és tartják fenn egy reaktortartályban lévő hőcserélő cső körül, amely hőcserélő csövön át hőátadó közeget keringtetnek a közeg előre meghatározott kezeléséhez szükséges hő felvételére, majd az égéstermékeket elvezetik a reaktortartályból, a magával ragadott szilárd anyagok leválasztása után. A találmány tárgya továbbá olyan pulzáló fluidizált ágyas reaktor, amelynek van egy reaktortartálya, van a fluidizálható szilárd anyagot a reaktortartályba, annak középmagasságáig betápláló rendszere, a szilárd anyagot fluidizáló közeget a szilárd anyag reaktortartályba való bevezetésének helye alatt betápláló és a fluid ágyat kialakító elosztója, a reaktortartályban elhelyezett, a fluidizált ágyból hőt elvonó hőcserélő csöve, valamint a reaktortartállyal közlekedő, az égéstermékeket eltávolító füstgázelvezetője.
Magas kéntartalmú tüzelőanyagok, különösen szénféleségek hasznosítására sok technológiát fejlesztettek ki és mutattak be. A teljesítmény, kibocsátás (emisszió) és gazdaságosság szempontjából magas kéntartalmú tüzelőanyagok hasznosítása esetén a fluidizált ágyas elégetőtechnológia különösen eredményesnek bizonyult. Sokfajta fluidizált ágyas égetőberendezést dolgoztak ki és hoztak forgalomba. Ezek a rendszerek az üzemelési nyomás (atmoszferikus vagy nyomás alatt) és a fluidizálás módja (buborékoltató vagy keringető) szempontjából osztályozhatók. Valamennyi fluidizált ágyas rendszer különböző jellegzetességekkel rendelkezik (például in situ kénmegkötés, a hőátadó felületek elsalakosodásának és elkormozódásának kiküszöbölése, a hőcserélő felületek fűtéséhez magas hőátadási tényező, az égetőzónában kialakított közel egységes hőmérséklet és a tüzelőanyagfelhasználással szemben mutatott rugalmasság). A fenti jellemző tulajdonságok révén a fluidizált ágyas égetőtechnológiák a nagyméretű ipari bojler piacon (6,3-37,8 kg/s vagy 22 680-136 100 kg/óra gőz) versenyképesnek bizonyultak. Nagyméretű (70-150 MW) modellekkel történő bemutatások a közszolgáltatási szektorban történő kereskedelmi bevezetés megkönnyítése céljából folyamatban vannak. A fluidizált ágyas égetési technológiák és különösen az atmoszferikus fluidizált ágyas égetők kis méretekben (>6,3 kg/s vagy 22 680 kg/óra gőz) történő kihasználására azonban csupán a közelmúltban történtek kísérletek.
Az atmoszferikus fluidizált ágyas égetőtechnológiák nagy lehetőséget jelentenek az olaj és gáz helyettesítésére kisméretű berendezésekben, amelyek kapacitása 6,3 kg/s (22 680 kg/óra gőz) egyenértéknél kisebb. Ezek a kisméretű egységek a hőfeldolgozással szemben támasztott követelményeket kielégítik, és lakóházakban, valamint a kereskedelmi és ipari szektorban forró vízzel és gőzzel történő fűtésre alkalmasak. Ezekre a célokra jelenleg csaknem kizárólag olaj- és földgáztüzelésű berendezéseket alkalmaznak. A fenti tüzelőanyagok és a szén ára közötti nagy különbség miatt szénfűtésű atmoszferikus fluidizált ágyas tüzelőtechnológiák kisméretű berendezésekben történő felhasználása rendkívül ígéretes és nagyon versenyképes, minthogy a gazdaságossági szempontok alakulása miatt az árkülönbözet felülmúlja a szénalapú rendszerek kezdeti beruházási költségeit. A sikeres széntüzelésű rendszer nem csupán gazdaságosabb, hanem a nemzetgazdaságnak külföldi eredetű olajoktól való függőségét csökkenti, továbbá a szén és széntüzelésű fluid ágyas technológiák számára új piacokat nyit meg.
Piaci elemzések szerint a beruházás, működtetés, fenntartási költségek és teljesítmény terén versenyképes, 0,126-1,26 kg/s (454-4540 kg/óra) gőzfejlesztés mellett megbízhatóan működő szénalapú rendszerek a lakóházi, kereskedelmi és könnyűipari szektorban 2,64 EJ (2,5 quad Btu) gáz és olaj lecserélésére alkalmasak. Az ipari szektorban 1,26-6,3 kg/s (4 540-22 680 kg/óra) gőz tovább évi 1,16 EJ (1,1 quad Btu) energia helyettesítésére képes.
Ismeretes a DE 31 09685 Al számú szabadalmi leírásból utánégetési eljáráshoz szolgáló fluid ágyas égetőberendezés, amely örvényréteges tüzelés füstgázaiból az éghető lebegő részecskék utánégetését végzi. Van egy leválasztója a füstgázáramban elrendezve, továbbá van egy, a leválasztott lebegő részecskékkel és járulékos égési levegővel táplált porégetője az 1000 °C feletti égetési hőmérséklet létrehozásához.
Ugyancsak ismert a JP 1-80437 számú leírásból egy olyan eljárás, amelynek során a fluid ágyból származó szuperfinom részecskéket összegyűjtik és bevonattal látják el. A szuperfinom részecskék agglomerátumait alacsony frekvenciás hanghullámokkal szétbontják, ezen részecskéket diszpergálják és fluidizálják, majd előírt bevonattal látják el, termokémiai gőzlecsapódási eljárással. Az említett leírásból megismerhető berendezés keramikus termékek előállítására szolgál.
Ugyancsak ismert az SU 879 146 számú leírásból egy olyan berendezés, melynek van egy pulzáló fluidizált ágya, amely alatt pulzáló égetőegység található, a fluidizálóközeg terében. A pulzáló égő pulzáló égéstermékeket küld egy perforált cső felé, melyek azután a csövön kívül felfelé haladnak egy kilépési füvókán át, és hatást fejtenek ki a fluidizált réteges kamrára. A pulzáló égetőberendezés egy légüstben elrendezett pulzáló égővel rendelkezik, amely elősegíti az égési levegő oszcillálással való felfelé áramlását a fluidizált rétegű kamrához. A pulzáló égő által eredetileg létrehozott hangnyomás-szint azonban nagyrészt elvész a légüstben, mielőtt a részecskék elérnek és fluidizálódnak a fluidizált réteges kamrában. Emiatt a berendezés nem kellően hatékony.
Mint arra a korábbiakban már rámutattunk, az atmoszferikus fluidizált ágyas égetőrendszerek buborékágyas és keringetőágyas rendszerekre osztályozhatók. Széntüzelésű buborékágyas rendszerek esetén a részecskeáthordás csökkentése és az égetésre, kénmegkötő teljesítményre, kibocsátásra és a szilárd anyagokat összegyűjtő berendezés méreteire kifejtett káros hatások korlátozása miatt döntő jelentőségű, hogy a finom részecskék (kiülepíthető részecskék) arányát a betáplált szénben és a szorbensben megfelelően ellenőrizzük. Ezenkívül a buborékoltatásos fluidizált égetőberendezésekben általában előírt magas kalcium/kén beadagolás! arány a
HU 217 336 Β szorbens és meddő anyag eltávolitási költségeit növeli, és ez a kapacitás korlátozott. A keringetéses fluidizált ágyas égetőrendszer a többszörös levegőátvezetés és a tüzelőanyaggal szemben mutatott nagyobb rugalmasság révén a buborékoltató típusú rendszerekhez viszonyítva nagyobb égetési hatékonyságot, szorbens hasznosítást és alacsonyabb NOx-kibocsátást eredményez. A keringető típusú rendszerek azonban megfelelő hőcserélő felületek kialakítása céljából magas égetőberendezést igényelnek. Ezért a keringetőágyas égetőberendezések 12,6 kg/s (45 360 kg/óra) gőzegyenértéknél lényegesen kisebb méretű berendezésekre történő méretcsökkentése gyakorlati szempontból kedvezőtlen és költséges.
A fluid ágyas rendszerek hőtehetetlensége általában nagy. A nagyméretű fluid ágyas rendszerek beindítása általában hosszabb ideig tart, és az ágyak szabályozott módon történő előmelegítése kisegítő alrendszereket igényel. Fenti tényezők a rendszerek összköltségét növelik és bonyolultságát fokozzák. A kisméretű berendezésekkel szemben támasztott elengedhetetlen követelmény, hogy alacsony költségű hardver segítségével gyorsan beindíthatók legyenek, és üzemeltetésük egyszerű legyen. A fluid ágyas rendszerek hőtehetetlensége bizonyos mértékben a terhelést követő rugalmasságot is befolyásolja, és ez a kis végső felhasználók részére történő méretcsökkentésnél komoly hátrányt jelent. A rendszereknek a terhelésváltozásra gyorsan kell reagálniuk, különösen kisegítő tüzelőalrendszereken és az ágy fűtésére szolgáló módszereken keresztül. További követelmény, hogy e berendezések a forgalomban levő olaj- és gáztüzelésű készülékekkel való kedvező versenyképesség céljából alacsony beruházásigényűek legyenek, és ezért további hardvert, valamint szabályozórendszereket ne igényeljenek. Ezenkívül adott égőnagyság mellett magasabb teljesítménnyel üzemelő új rendszerek az időegység alatt elégetett tüzelőanyagra vonatkoztatott tőkeráfordítást csökkentik. A felsorolt feltételek teljesítésénél azonban a számos végső felhasználó esetében előírt rendkívül szigorú feltételek miatt a berendezés környezetvédelmi alkalmasságát figyelembe kell venni, és ezen a téren kompromisszum nem lehetséges.
A forgalomban levő nagy atmoszferikus fluidizált ágyas égetőrendszereknek a kis végső felhasználószektor által megkívánt méretekre történő méretcsökkentése olyan komplex és költséges rendszerek kialakításához vezet, amelyek a jelenleg forgalomban levő olaj- és gáztüzelésű berendezésekkel nem versenyképesek. A költségek csökkentése és a teljesítmény növelése új innovatív megközelítéseket tesz szükségessé.
A fenti követelményeknek megfelelő új rendszerek számos jellemző ismérvvel rendelkeznek, például magas égetőhatékonyság; nagy kénmegkötő kapacitás; alacsony NOx-kibocsátás. További követelmény, hogy a berendezések gyorsan beindíthatók legyenek és a terhelésváltozásra megfelelően reagáljanak. A fenti rendszerekkel - mint a legtöbb rendszerrel - szemben támasztott további követelmény, hogy egyszerű felépítésűek, olcsón és könnyen szabályozhatók legyenek, és megbízható, biztonságos üzemeltetést tegyenek lehetővé. Végül, de nem utolsósorban, a rendszernek technológiai és gazdaságossági szempontból az olaj- és gáztüzelésű rendszerekkel legalább egyenértékűeknek kell lenniük.
A jelen találmány szerinti berendezés és eljárás a technika állásához tartozó megoldások fentiekben vázolt problémáit sikeresen megoldja és a kívánt jellemző ismérvekkel rendelkezik.
A találmány célkitűzése javított tulajdonságokkal rendelkező égetőberendezés létrehozása.
A találmány további célkitűzése nagy kéntartalmú tüzelőanyagok (például szén) elégetésére alkalmas, a nemkívánatos kibocsátásokat kiküszöbölő, javított tulajdonságokkal rendelkező égetőberendezés létrehozása.
A találmány egy további célkitűzése javított tulajdonságokkal rendelkező fluidizált ágyas égetőberendezés létrehozása.
A találmány még további célkitűzése magas kéntartalmú tüzelőanyagok gazdaságos felhasználására képes pulzáló fluidizált ágyas égetőberendezés létrehozása.
A találmány célkitűzése továbbá pulzáló atmoszferikus fluidizált ágyas reaktor létrehozása.
A találmány egy még további célkitűzése olyan pulzáló fluidizált ágyas égetőberendezés létrehozása, amely megfelelő méretcsökkentéssel 22 680 kg/óra gőzzel egyenértékű vagy ennél kisebb teljesítményű berendezéssé alakítható.
A találmány célkitűzése ezenkívül javított eljárás kidolgozása magas kéntartalmú tüzelőanyagok elégetésére.
A találmány célkitűzése továbbá javított eljárás kidolgozása szilárd tüzelőanyagok fluidizált ágyas környezetben történő elégetésére.
A találmány értelmében a bevezetőben ismertetett pulzáló fluidizált ágyas égetőberendezést úgy alakítjuk ki, hogy a reaktortartályba benyúló pulzáló égővel látjuk el, amelyben egy égetőkamra található, van továbbá az égetőkamrával összeköttetésben lévő és oda tüzelőanyag-levegő keveréket bejuttató szelepe, végül az égetőkamrával közlekedő és abból kinyúló rezonanciakamrája, amely rezonanciakamra külső szabad vége a rezonanciakamrából távozó gáz alakú termékeknek a fluidizált ágyra közvetlenül hatóan van elrendezve, a fluidizált ágyhoz viszonyítva.
A találmány szerint a bevezetőben ismertetett eljárás során a tüzelőanyag-levegő keverékét pulzáló égetésnek vetjük alá egy pulzáló égőben, amikor is a képződő égéstermékek pulzáló áramlását és akusztikus nyomáshullámot hozunk létre, majd ezt a pulzáló égésterméket és az akusztikus nyomáshullámot áramlásirányban lefelé a tüzelőanyag fluidizált ágyára irányítjuk, miáltal a szilárd tüzelőanyagot a fluidizált ágyra való közvetlen hatással elégetjük.
A továbbiakban a találmány megvalósítását szolgáló berendezést és annak műszaki jellemzőit részletesen ismertetjük. A találmányt a szabadalmi leírás segítségével a rajzokra hivatkozva tárgyaljuk. Találmányunk egyik kiviteli alakját az alábbi rajzokon mutatjuk be:
Az 1. ábrán a találmány szerinti pulzáló atmoszferikus fluidizált ágyas reaktort vázlatosan tüntetjük fel.
HU 217 336 Β
A 2. ábrán az 1. ábra szerinti pulzáló atmoszferikus fluidizált ágyas reaktort széntüzelésű környezetben vázlatosan mutatjuk be.
A 3. ábrán a találmány szerinti pulzáló atmoszferikus fluidizált ágyas reaktor gőzfejlesztésre tervezett kiviteli alakját vázlatosan tüntetjük fel.
A 4. ábrán a 3. ábra szerinti pulzáló atmoszferikus fluidizált ágyas reaktort gőzfejlesztő rendszerben vázlatosan láthatjuk.
Az 5. ábrán a találmány szerinti pulzáló atmoszferikus fluidizált ágyas reaktor levegő melegítésére vagy anyagok szárítására szolgáló kiviteli alakját vázlatosan tüntetjük fel.
A 6. ábrán az 5. ábra szerinti pulzáló atmoszferikus fluidizált ágyas reaktort anyagok szárítására vagy levegő melegítésére szolgáló rendszerben vázlatosan szemléltetjük.
A 7. ábrán a találmány szerinti pulzáló atmoszferikus fluidizált ágyas reaktor hulladék anyagok elhamvasztására szolgáló kiviteli alakját vázlatosan tüntetjük fel.
A 8. ábrán a 7. ábra szerinti pulzáló atmoszferikus fluidizált ágyas reaktort hulladékok hamvasztására szolgáló rendszerben látjuk; végül a 9. ábrán a találmány szerinti pulzáló atmoszferikus fluidizált ágyas reaktor endoterm reakciók (például elgázosítás vagy kalcinálás) végrehajtására szolgáló kiviteli alakját vázlatosan mutatjuk be.
A találmány szerinti előnyös rendszerben a pulzáló égetőt egy atmoszferikus buborékolóágyas típusú fluidizált ágyas égetőberendezésbe építjük be. A berendezést az 1. ábrán tüntetjük fel. Ennél a modellnél a pulzáló égő 30 szitaméretnél vagy 600 mikronnál kisebb finom tüzelőanyag-részecskéket éget el, míg a durvább szilárd tüzelőanyag-részecskék elégetése a fluidizált ágyban történik.
Az 1. ábrán látható, hogy a találmány szerinti pulzáló atmoszferikus fluidizált ágyas berendezésnek 10 tűzálló bélésű tartálya van, amelyben a fluidizált ágyat kialakítjuk.
A találmány előnyeinek biztosítása céljából a 10 tartályhoz 30 pulzáló égető kapcsolódik.
A 10 reaktortartálynak 12 alsó szakasza, 14 közbenső szakasza és 16 felső szakasza van. A 10 reaktortartály 12 alsó szakaszában 13 folyadékelosztó helyezkedik el, amelyen keresztül a 12 alsó szakaszban levő szilárd anyagok fluidizálásához szükséges sebességgel gázt vezetünk be. Azt találtuk, hogy a szilárd anyag fluidizálásához általában körülbelül 1,2-3,9 m/s sebesség szükséges és elegendő. A 12 alsó szakaszban tömör fluidizált ágyat alakítunk ki, és ebben a szakaszban számos 60 hőcserélő cső vagy vezeték helyezkedik el, amelyeken keresztül a hőnek a fluidizált ágyból történő eltávolítása céljából hőcserélő közeget vezetünk. A 60 hőcserélő csöveken keresztül általában levegőt vagy vizet vezetünk, és ily módon a kívánt cél eléréséhez meleg levegőt, forró vizet vagy gőzt nyerünk.
A 14 közbenső szakasz kifelé kitágul, és összeköti a 12 alsó szakaszt a 16 felső szakasszal. A 14 közbenső szakasz és a 16 felső szakasz a fluidizált ágyas rendszer úgynevezett „szabad oldalsó” területét képezi, amelyben a gáz sebessége csökken, a gáz tartózkodási ideje megnő és a kiülepedés csökken. Ezzel szemben a 12 alsó szakaszban a tömör fluidizált ágy buborékoló, örvénylő üzemmódban működik.
A 30 pulzáló égőnek 32 szelepe van, amely aerodinamikus szelep vagy fluid dióda, mechanikus szelep vagy más hasonló lehet. A 30 pulzáló égőben továbbá 34 égetőkamra és 36 szívócső helyezkedik el. Ezenkívül a 30 pulzáló égetőben a 38 levegőszellőztető és nyomásnövelő helyezkedik el. A szívócső vagy rezonátorcső - 36 rezonanciakamra - a feltüntetett módon egyetlen cső lehet, vagy több csőből állhat, és a találmány előnyös kiviteli alakja szerint a szabad végén diffúziós szakaszt foglal magában. Hasonlóképpen, a találmány előnyös kiviteli alakjánál a 36 rezonanciakamrának 41 vízköpenye van, amely ennek legalább egy részét körülveszi.
A 36 rezonanciakamra végén levő 40 diffúziós szakasz kitáguló szakaszt képez, amely a 36 rezonanciakamrából távozó gáz sebességét csökkenti, és megakadályozza a fluidizált ágyban járatok, csatornák kialakulását. A 30 pulzáló égőből a 36 rezonanciakamrán keresztül távozó füstgáz a 40 diffúziós szakaszba lép be, amely a finom részecskék keringtetését biztosítja, és lehetővé teszi a részecskék hosszabb időn át történő tartózkodását az ágyban. A 36 rezonanciakamra 40 diffúziós szakasza és/vagy nyitott vége a reaktorágyba nyúlhat, vagy a reaktorágy felett helyezkedhet el (lásd 7. és 8. ábra). A 10 reaktortartályban továbbá a durva tüzelőanyag-részecskék és a szorbens betáplálására szolgáló betáplálórendszer - előnyösen szállítócsiga - és a betáplált tüzelőanyagot durva és finom frakcióra szétválasztó 71 tüzelőanyag-osztályozó helyezkedik el.
A finom részecskéket a 71 tüzelőanyag-osztályozóból a 72 vezetéken keresztül a 30 pulzáló égőbe vezetjük, míg a durva részecskéjű tüzelőanyag-komponenseket a tüzelőanyag-osztályozóból a 70 betáplálórendszerbe juttatjuk. A szorbenst (például zúzott mészkő) a 76 adagolótartályból a 70 betáplálórendszeren keresztül juttatjuk a 10 reaktortartályba. A tüzelőanyag/szorbens keverék változtatható, azonban szorbenstartalmát előnyösen a szilárd tüzelőanyag (például szén) kéntartalma kétszeresének-háromszorosának megfelelő értéken tartjuk.
A 10 reaktortartályban továbbá a 80 füstgázelvezető vezeték helyezkedik el, amelyben a gázban levő szilárd anyagok elválasztására szolgáló 82 szeparátor található; ez utóbbi előnyösen a berendezés bejáratánál elhelyezett, a tehetetlenségen alapuló szeparátor, amely a kiülepedett finom komponenseket a távozó gázáramból elkülöníti és a 16 felső szakaszba visszajuttatja. A hulladéktörmelék, hamu és más hasonló anyagok a 10 reaktortartályból az alul elhelyezett 17 ajtón keresztül távoznak. A rendszer biztonságos működtetése és beindítása céljából a 10 reaktortartályban egy 19 égő helyezkedik el, amely előnyösen földgáztüzelésű lehet.
A találmány szerinti pulzáló égetőberendezés tipikus kiviteli alakja egy áramló diódát, egy égetőkamrát és egy rezonanciakamrát tartalmaz. A tüzelőanyag és a levegő az égetőkamrába lép be. A robbanó keveréket az égetőkamrában egy gyújtóberendezés berobbantja. A gyors hőmérséklet-emelkedés és éghető termékek
HU 217 336 Β képződése miatt bekövetkező hirtelen térfogat-növekedés a kamrát nyomás alá helyezi. A forró gáz kitágulásakor a szelep - előnyösen fluidizált dióda - a rezonanciakamra irányában történő kedvező áramlást tesz lehetővé. Az égetőkamrából és a rezonanciakamrából távozó gázok jelentős nyomatékkai rendelkeznek. A gázoknak a rezonanciakamrában mutatott tehetetlensége miatt az égőkamrában vákuum jön létre. A gázoknak a rezonanciakamrában mutatott tehetetlensége következtében a füstgázoknak csak kis hányada jut vissza az égőkamrába, a rezonanciakamrából kilépő gázzal egyensúlyt tartva. Minthogy a kamrában uralkodó nyomás az atmoszferikus értéknél kisebb, a levegő és tüzelőanyag a kamrába szívódik be, ahol öngyulladás játszódik le. A szelep a fordított irányú áramlást ismét megakadályozza és a ciklus újra megkezdődik. A berendezés üzemelése az első ciklus beindítása után önfenntartó.
A számos más pulzáló égetőnél felhasznált áramlási dióda egy mechanikus „visszacsapó szelep”. Ez a viszszacsapó szelep a kamrába irányuló áramlást megengedi, ugyanakkor a fordított irányú áramlást mechanikai felépítése révén megakadályozza. Ez a visszacsapó szelep találmányunk céljainak megfelel. A jelen találmány szerinti rendszernél mechanikus szelepek felhasználhatók, azonban előnyös a mozgó részeket nem tartalmazó aerodinamikus szelepek alkalmazása. Az aerodinamikus szelepek alkalmazásakor a kiürítő löket során a szelepben háttérréteg alakul ki, és az örvényáramok az ellentétes irányú áramlás nagy részét letompítják. Ezenkívül a füstgázok hőmérséklete a belépő gázok hőmérsékleténél lényegesen magasabb. Ezért a gáz viszkozitása sokkal nagyobb és a belépő átmérő fordított ellenállása sokkal magasabb, mint az ugyanezen nyíláson keresztül jelentkező előreirányuló áramlással szemben mutatott érték. Ez a jelenség a füstgázoknak a rezonanciakamrában mutatott nagyfokú tehetetlenségével együtt a beszívástól a kiürítésig igen kedvező áramlást tesz lehetővé. Ennek megfelelően az előnyös pulzáló égetőberendezés egy önszívó készülék, amely a saját levegőt és a tüzelőanyagot az égetőkamrába beszívja és az égéstermékeket önmagától kilövelli.
Az égetőkamrában fellépő gyors nyomásoszcillációk intenzíven hullámzó áramlást hoznak létre. Szén elégetése esetén a fluktuáló áramlás az égéstermékeket a reagáló szilárd anyagoktól elsodorja, ezáltal az oxigén jobban hozzáfér, diffúziós korlátok nem, vagy csak kismértékben jelentkeznek. Ezenkívül a pulzáló égetőberendezések az égőzónában nagyon nagy anyagátadást és hőátadást biztosítanak. Ezek az égetőberendezések nagyon magas hőfelszabadítással üzemelnek (a hőfelszabadulás mértéke a szokásos égetőknél mért érték tízszerese), ugyanakkor az égetőzónában jelentkező erőteljes anyagátadás és magas hőátadás egységes hőmérséklet kialakulását teszi lehetővé, így a csúcshőmérséklet alacsonyabb, mint a szokásos rendszerek esetében. Ennek eredményeként a nitrogén-oxidok (NOX) képződése csökken. A nagyobb hőfelszabadulás adott tüzelési szint eléréséhez kisebb égetőberendezés-méreteket tesz szükségessé, és a tartózkodási idő is csökken.
Az atmoszferikus fluidizált ágyas égetőberendezések teljesítményét a szén elégésének mértéke befolyásolja, amely a felhasznált szén tulajdonságaitól (illékonyság, duzzadás, töredezés és faszénelégés), a betáplált szén részecskenagyság-eloszlásától, a betápláló rendszer és az égés által előidézett mechanikus kopástól, a hő- és anyagátadás mértékétől és a berendezés üzemelési körülményeitől függ. Ezenkívül az ilyen berendezésekben a tüzelőanyag finom részecskéinek az égetőben való korlátozott tartózkodási ideje miatt az elsődleges részecskeelválasztóba rendszerint nagyobb mennyiségű szén kerül át. Nagyfokú szénhasznosítás elérése céljából a finom részecskéket gyakran az ágyban keringették. Ezek a visszakeringető műveletek a rendszer bonyolultságát és költségességét növelik, és eltömődéseket okozhatnak. Találmányunk szerint az elégetés hatékonyságát fokozzuk, minthogy a tüzelőanyag finom részecskéi a pulzáló égetőben elégnek, és a fluid ágyban csupán az osztályozóból kikerülő durva szénrészecskék égnek el.
Az égetés szempontjából igen fontos üzemi jellemzők (hőmérséklet, turbulencia és tartózkodási idő) a pulzáló égetőberendezés és buborékoló folyadékágyas berendezés esetében különböző értékeket mutatnak. Az adatokat az alábbi táblázatban foglaljuk össze:
Jellemzők Pulzáló égető Atmoszferikus fluidizált ágyas zóna
Hőmérséklet >1092 °C (magas) 843 °C (alacsony)
Turbulencia nagyon magas (oszcillál) mérsékelt (eltömődik, visszakeveredik)
Gáz tartózkodási ideje 10-100 millimásodperc 2-3 másodperc
Minthogy a találmánynál pulzáló égetőt és atmoszferikus fluidizált ágyas égetőt egyaránt alkalmazunk, ezért a durva és finom részecskeméretű tüzelőanyagok széles körének elégetésére felhasználható. A pulzáló égetőben levő oszcilláló áramlás a fázisok között és a részecskéken belül magas tömegátadást tesz lehetővé. Ezért a tüzelőanyag finom részecskéi lényegében kinetikus szabályozás mellett égnek el. A megfelelően magas hőmérséklet miatt (>1093 °C, azonban a salakosodás megakadályozása céljából a hamu-összetapadás hőmérsékleténél alacsonyabb) a tüzelőanyag finom részecskéinek elégése a pulzáló égetőberendezés kimeneteli részénél lényegében teljes. A fluidizált ágy „szabad oldalsó zónájában” levő 1-2 mp-es további tartózkodási idő magas szénkonverziót és ezáltal nagyfokú elégési hatékonyságot biztosit.
A tüzelőanyag finom részecskéinek a pulzáló égetőben történő elpárolgása és elégése következtében a kén nagy része már akkor felszabadul, amikor a tüzelőanyag finom részecskéi a szívócsövet vagy a rezonanciazónát elhagyják. Ez a kén a pulzáló égetőberendezés működése következtében a tömör fluid ágyban nagy valószínűséggel megkötődik. A fluid ágyba besugárzó akusztikus mező a tömegátadást elősegíti, és a szorbens, valamint a kén-dioxid között lejátszódó reakció mértékét növeli. A fluidizált ágyban lejátszódó anyagátadási folyamatokra kifejtett akusztikus hatás és a finom részecskék körfo5
HU 217 336 Β lyamatban vezetése a kén hatékony megkötését alacsony kalcium/kén moláris betáplálási arány mellett elősegíti, és ez a mészkő, valamint a hulladék eltávolítási költségeinek csökkenéséhez vezet.
A pulzáló égetőberendezések inherens módon alacsony NOx-készülékek. A pulzáló áramlásban a hőátadás mértéke nagyobb, mint a hagyományos állandó áramlás esetében, és ez az égetőkamrában alacsony hőmérsékletet alakít ki. A forró égéstermékek és az előző ciklusból származó hidegebb maradék anyagok, valamint a belépő hideg reagensek közötti intenzív keveredés következtében a tartózkodási idő magas hőmérsékleten rövid, és ez a NOX termelését visszaszorítja. Ezek a kiegészítő mechanizmusok olyan környezetet hoznak létre, amely viszonylag alacsony hőmérsékleten alapos keverést biztosít és alacsony NOx-termelést eredményez. A 10 reaktortartály 12 alsó szakaszában levő tömör fluid ágy az alacsony hőmérsékleten durva tüzelőanyag-részecskékkel történő működése következtében ugyancsak az alacsonyabb NOx-termelésnek kedvez. Ennek következtében a találmány szerinti rendszerek NOx-kibocsátása alacsonyabb, mint a hagyományos fluid ágyas égetőberendezések esetében.
A vízköpenyes, pulzáló égető szívócsőben az összhőátadási koefficiens a tömör fluidizált ágyba merülő csöveknél mért értékekkel azonos nagyságrendű. A hagyományos buborékoló fluidizált ágyas égetőberendezés „szabad oldalsó zónájában” levő nem hatékony hőcserélőnek a vízköpenyes pulzáló égető szívócsővel történő helyettesítése a hőátadási felülettel kapcsolatos követelményeket és költségeket jelentős mértékben csökkenti.
A találmány szerinti technológia műszaki előnyeinek bemutatása céljából laboratóriumi méretű rendszert (1,58 GJ/óra szénégetés mértéke) terveztünk, építettünk és teszteltünk. Az egységet a 2. ábrán vázlatosan tüntetjük fel. A kísérletek fő célja a pulzáló égetőberendezésnek a kemence fluidizált ágyas részével történő összeépítése. Konvenciós szakaszt nem iktattunk be, minthogy ezt a további költségek nem indokolják. Ezért az egység gőztermelése és termikus hatékonysága a szokásos gyakorlatban várt értékeknél valamivel alacsonyabb.
A 2. ábrán az 1. ábra szerinti berendezést tüntetjük fel működés közben, azonos hivatkozási jelek megadásával. A szilárd anyagok (például szén) finom és durva részecskékre történő, az ábrán fel nem tüntetett osztályozása után a durva részecskéket 73 széntartályban tároljuk, ahonnan a 75 szállítószalag segítségével a szorbens 76 adagolótartályba visszük át, ahonnan a szorbenst a szénadagolóba juttatjuk. A szén-szorbens keveréket ezután a 70 betápláló rendszer a 10 reaktortartályba szállítja, és a keverék a 10 reaktortartály 12 alsó szakaszában elhelyezett tömör ágyra hull. Ezt az ágyat a 13 eloszlatón keresztül alulról betáplált gáz segítségével buborékoló fluid állapotban tartjuk. Más megoldás szerint a szénszorbens keveréket közvetlenül a fluidizált ágyba juttatjuk ahelyett, hogy az ágy tetejére hullana (lásd 7. ábra, ahol is a betáplálás mindkét helyen a 214 és 215 betáplálóeszköz segítségével történik).
A széntől elválasztott finom részecskéket a 74 tartályban tároljuk és a 77 ejektorba adagoljuk, ahonnan a vezetéken keresztül a 30 pulzáló égőbe szállítjuk. A 30 pulzáló égő működése közben az aerodinamikus 32 szelep a levegő-tüzelőanyag keveréket kívánság szerint a berendezésbe juttatja. Mint azt a 2. ábrán bemutatjuk, a pulzáló égő 32 szelepébe földgázt is betáplálunk, ahol az a tüzelőanyag szerepét is betölti. A 30 pulzáló égőből távozó égéstermékek ezután az oszcilláló akusztikus nyomáshullámmal együtt a 36 rezonanciakamrán vagy szívóésövön, majd a 40 diffúziós szakaszon keresztül a fluidizált ágyba jutnak. A 30 pulzáló égőberendezésben a hőfelszabadulás mértéke általában körülbelül 74 és 224 MJ/m3/óra közötti érték, és a termékgáz hőmérséklete körülbelül 760 °C és körülbelül 1900 °C közötti tartományban van. A gáz sebessége a rezonanciacsőben körülbelül 55 m/s és körülbelül 500 m/s közötti érték, és a sebességoszcillálás mértéke körülbelül 20 és körülbelül 150 Hz közötti érték.
A 10 reaktortartályban körülbelül 100 és körülbelül 185 dB közötti akusztikus nyomáshullámértékek érhetők el. Hasonlóképpen a 10 reaktortartályban körülbelül 1093 °C értékig terjedő hőmérséklet érhető el, a pulzáló égőből körülbelül 3 726-7 453 Mj/m3/óra tartományba eső volumetrikus hőfelszabadulásra alapozva. A 10 reaktortartály „szabad oldalsó” zónájában levő hőmérséklet az 1093 °C értéket meghaladhatja, és ez a szerves anyagok elbontásához vezethet. A fluidizált ágyban a nitrogén-oxid képződésének minimumra csökkentése céljából körülbelül 816 °C és körülbelül 927 °C közötti hőmérséklet kívánatos.
A 40 diffúziós szakaszt elhagyó és a fluidizált ágyba ütköző akusztikus hullám fokozott keveredést és hőátadást idéz elő. A szilárd tüzelőanyag fluidizált állapotban ég el, míg az ágyban levő hőmérséklet a fluidizált ágyba merülő 60 hőcserélő csöveken áthaladó hőátadó közeg segítségével szabályozható. Az ágyból a közegbe irányuló hőátadás nyilvánvalóan a fluidizált ágy hőmérsékletének szabályozására és/vagy gőztermelésre, vagy más célból a közeg kívánatos átalakítására (például víz vagy levegő melegítése) egyaránt felhasználható.
Az égéstermékek ezután a fluidizált ágy fölé kerülnek és a „szabad oldalsó” zónába jutnak, ahol további hőátadás vagy reakció játszódhat le. A „szabad oldalsó” zónát elhagyó égéstermékekből a magával ragadott szilárd anyagokat a 82 szeparátorban elválasztjuk, majd az égéstermékek a 80 fustgázelvezetőn keresztül a 90 ciklonba jutnak. Minthogy a tüzelőanyagot betáplálás előtt osztályoztuk, minimális mennyiségű finom részecske kerül a „szabad oldalsó zónába”, és ez a kénkibocsátást tovább csökkenti.
A működést bemutató ábrából kitűnik, hogy a fluidizált közeg (például levegő vagy gőz) a 92 előmelegítőben előmelegíthető. A fluidizált közeget az elsődleges 94 légfúvó juttatja a 92 előmelegítőbe, és/vagy a 30 pulzáló égőből fölös mennyiségű levegőt vagy más folyadékot vezetünk vissza. Hasonlóképpen, a 60 hőcserélő csövekben fejlődő gőz a 96 gőzgyűjtőbe kerül.
Magas kéntartalmú szenek elégetésekor a 10 reaktortartályban levő fluidizált ágyba mészkövet és durva osztályozott szenet vezetünk, míg a finom részecskéket mint már említettük - tüzelőanyag-forrásként a 30 pulzá6
HU 217 336 Β ló égőbe tápláljuk be. A finom részecskék kéntartalmát általában a 30 pulzáló égetőben távolítjuk el és fluidizált ágyban levő mészkővel kötjük meg. Hasonlóképpen, a durva szénrészecskékben levő ként az ágyban levő mészkő hatékonyabban köti meg, mint a korábban ismert rendszerek. Fentiek biztosítása céljából a fluid ágy hőmérsékletét előnyösen 760 °C és körülbelül 954 °C közötti értéken tartjuk. Ezen a hőmérsékleten továbbá kevesebb nitrogén-oxid melléktermék képződik.
A 2. ábrán feltüntetett berendezésben összesen 28 kísérletet végeztünk, terheléses és a jellemző ismérveket meghatározó teszteket. Az egységet a pulzáló égővel együtt és anélkül próbáltuk ki, és a tesztparamétereket az 1. táblázatban foglaltuk össze. A rendszert több mint 200 órán át üzemeltettük és közel 9 tonna szenet égettünk el. A N2O-kibocsátás mérését dr. L. J. Muzióval és Pr. G. Shiomotóval (Fossil Energy Research Corporation, Lagúna Hills, Califomia) együttműködve végeztük el.
1. táblázat Tesztparaméterek
Szén típusa: Pittsburgh No. 8, W. Kentucky Nos. 9 és 11
Szénnagyságeloszlás: 9,5 mm (3/8”) 0,15-40 tö-
Mészkő: meg% finomrészecske-tartalom Shasta
Mészkőnagyság eloszlása: 3,2 mm, 1,52-2,13 m/mp
Fürdőhőmérséklet: 815-871°C
Ca/S arány: 2,5-2,7
Ágyterület: 0,61 mx0,61 m
Kemencemagasság: 3,05 m
Pulzáló égő tüzelőanyaga: szén, gáz
A találmány szerinti, 0,61 mx0,61 m méretű berendezés és egy hagyományos buborékoló fluidizált ágyas égetőberendezés (magasabb „szabad oldal” és keringetőműködtetés) teljesítményét és kibocsátási adatait a 2. táblázatban hasonlítjuk össze. Az összehasonlító vizsgálathoz tipikus nagy illékonyságú bitumenszerű szeneket és átlagos reakcióképességű szorbenseket alkalmaztunk. A technika állásához tartozó ismert fluid ágyas égetőberendezések értékei a szak10 irodalomban leírt adatokon alapulnak. Az összehasonlításból kitűnik, hogy a találmány szerinti rendszer felülmúlja az ismert berendezések teljesítményét. A nagyobb elégetési hatékonyság kisebb szénfogyasztást és alacsonyabb üzemelési költségeket eredményez.
A kénmegkötés terén elért javulás a szorbensszükségletet és hulladékregenerálást csökkenti, és ez a működési költségek csökkenésével jár. Az alacsonyabb NOX- és CO-kibocsátás a telepítést könnyíti meg. A nagyobb gőzfejlesztés révén kisebb hőcserélő felü20 letre van szükség, és ez a beruházási költségeket csökkenti. Bár látható, hogy a pulzáló fluid ágyas technológia esetén a N2O-kibocsátás nem jelentéktelen, ezek az értékek a N2O-kibocsátásra leírt értékekkel összemérhetők, és ez azt jelenti, hogy az üzemelés módja a
N2O-kibocsátást jelentősen nem befolyásolja. Összefoglalva, a találmány szerinti rendszer az alábbi előnyökkel rendelkezik:
1. teljesítménye a hagyományos rendszerekét felülmúlja;
2. elégetés és N2O-kibocsátás terén a keringetéses fluid ágyas égetőberendezésekkel összehasonlítható; és
3. kénmegkötés, valamint CO- és NOx-kibocsátás tekintetében a keringetéses fluid ágyas égetőberendezé35 seknél jobb eredményeket ad.
2. táblázat
Fluid ágyas égetőberendezések teljesítményének jellemző adatai
Atmoszferikus buborckoltató Pulzáló atmoszferikus buborékoltató Buborckoltatóx Keringctcsesx
Elégetés hatékonysága, % 89-93 92-97 90-97 93-99
SOj-megkötés hatékonysága (%) 70-85 90-98 70-85 75-95
NOx-kibocsátás (ppmv)+ 155-620 110-265 400-500 100-300
N20-kibocsátás (ppmv>+ 70-100 70-100 10-220 10-220
CO-kibocsátás (ppmv)+ 400-1600 180-800 400-1200 500-1500
Gőzfejlesztés kg/mp 227-317 363-372
Tesztparaméterek
Fürdőhőmérséklet 815-871 °C
Ca/S arány 2,5-2,7
Szén bitumenes (magas illékonyság)
x=irodalmi adatok alapján + =3% O2 mellett
A fenti adatokból kitűnik, hogy a találmány szerinti berendezés bármely méretben kedvezően üzemeltethető. Egy keringetéses fluid ágyas égetőberendezés 0,126-6,3 kg/s (330-15 000 kg/óra) gőz egyenértéktartományra történő méretcsökkentése gyakorlati okokból célszerűtlen és költséges.
A fentiekben leírt berendezést elsősorban magas kéntartalmú szenek elégetésére terveztük. Az ilyen tí7
HU 217 336 Β pusú berendezések - különösen az 1. ábrán feltüntetett berendezés - azonban más termékek (például biomassza, hulladékok, mint például orvosi hulladékok, ipari hulladékok, szerves anyagok stb.) javított elégetésére és endoterm reakciók (például szárítás, kalcinálás stb.) kedvezőbb végrehajtására is felhasználhatók.
A találmány szerinti berendezés gőzfejlesztésre felhasználható kiviteli alakját a 3. ábrán tüntetjük fel. A gőzfejlesztő berendezés a korábbiakban leírthoz hasonló kiviteli alakot mutat. A 130 pulzáló égőt tűzálló bevonattal ellátott 110 reaktortartállyal építettük össze. A 110 reaktortartálynak 112 alsó szakasza, 114 közbenső szakasza és 116 felső szakasza van, mimellett a 114 közbenső szakasz és a 116 felső szakasz a korábbiakban leírt „szabad oldalsó zónát” alakítja ki.
A 112 alsó szakaszban helyezkedik el a 113 fluidizálóeszköz, amelyen keresztül gázt vezetünk be olyan sebességgel, hogy az ágyban levő szilárd anyagokat fluidizálja és az ágy hőmérsékletét szabályozza. A gőzfejlesztő berendezés egyik kiviteli alakja szerint a 113 fluidizálóeszközben vízzel hűtött elosztólemezt alkalmaztunk. A 112 alsó szakaszban több 160 csővezeték helyezkedik el, amelyeken keresztül vizet vagy más hőcserélő közeget vezetünk be, és a 112 alsó szakaszban az éghető anyagok tömör fluidizált ágya alakul ki. Ezek a vezetékek szolgálnak a fluidizált ágyban történő hőátadásra vagy a hő elvezetésére. Mint azt a továbbiakban részletesebben kifejtjük, a 160 csővezetékek „D” típusú víz/gőz keringetési konfigurációt képezhetnek.
A 114 közbenső szakasz - mint azt a korábbiakban leírtuk - kifelé kiszélesedik, és a 112 alsó szakaszt a 116 felső szakasszal köti össze. A 112 alsó szakaszban lévő tömör fluidizált ágy buborékoló, turbulens módon működik.
A 130 pulzáló égőben a korábbiakban leírt szelep helyezkedhet el; a szelep egy vagy több nyílásán keresztül a 133 égetőkamrába, a 138 levegőszellőztetőbe és a 139 nyomásnövelőbe tüzelőanyag-levegő keveréket vezethetünk. A 136 rezonanciacső a feltüntetett módon egyetlen cső lehet, vagy több csőből állhat, és az egyik végén előnyösen 140 diffúziós szakaszt tartalmazhat. A 140 diffúziós szakasz a finom részecskék keringetését és a fluidizált ágyban hosszabb ideig tartó részecsketartózkodást biztosít, és ezáltal az égetést javítja, valamint a kénmegkötést tökéletesebbé teszi.
A fentiekben leírt kiviteli alakokhoz hasonlóan az égetőkamra a 110 reaktortartállyal összeépíthető, és a 130 pulzáló égő egy része (például a 3. ábrán feltüntetett 140 diffúziós szakasz) a fluidizált ágyba benyúlhat. Más kiviteli alakok szerint a teljes pulzáló égetőberendezés (beleértve az égetőkamrát, a rezonanciacsövet vagy csöveket és a diffúziós szakaszt) a reakció helyéül szolgáló 110 reaktortartályon kívül helyezkedhet el. A pulzáló égetőberendezés az ilyen rendszerekben az endoterm reakcióhőnek a tartályba történő bejuttatására képes.
A 136 rezonanciacső előnyösen 141 vízköpenyt tartalmaz, amely hosszának legalább egy részét körülveszi. Hasonlóképpen a 140 diffúziós szakasznak is lehet a hossza egy részét körülvevő vízköpenye, ily módon a köpenyben gőz termelhető, és ezáltal az ágyban elhelyezett 160 csővezetékek alkalmazása minimumra csökkenthető vagy teljesen kiküszöbölhető.
A 110 reaktortartályban továbbá a tüzelőanyag durva részecskéi és a szorbens betáplálására szolgáló 170 adagolórendszer helyezkedik el, amely előnyösen szállítócsiga lehet. A 170 adagolórendszer a 130 pulzáló égőbe betáplálandó tüzelőanyag finom részecskéinek elválasztására 171 tüzelőanyag-osztályozót foglal magában. A finom részecskék a 190 vezetéken keresztül jutnak az égőbe. A durva tüzelőanyag-részecskéket a
191 adagolótartályban tároljuk, majd a 192 szorbens adagolóból betáplált szorbenssel összekeverjük, és a 170 adagolórendszeren keresztül a 110 reaktortartályba kerülve a fluidizált ágyat kialakítjuk. Szorbensként például zúzott mészkő alkalmazható, amely az égéskor keletkező kéntartalmú anyagokat megköti.
A 110 reaktortartályban továbbá az égéstermékek vagy füstgázok eltávolítására szolgáló 180 vezeték helyezkedik el, amely a szilárd anyagot elválasztó/levegőmelegítő 182 berendezést foglalja magában. A távozó gázáram szabályozása céljából e helyen egy vagy több terelőeszköz vagy fojtószelep helyezkedhet el. A szilárd anyagok további felfogása, valamint a gáz és szilárd anyagok hőmérsékletének szabályozása céljából a fenti elválasztó eszköz részeként egy 183 ciklont alkalmazhatunk.
A kibocsátások (emisszió) további csökkentése céljából a szilárdanyag-elválasztó/levegő-előmelegítő 182 berendezésből a levegőt a 195 és 196 vezetékek segítségével több úton vezethetjük vissza a 110 reaktortartályba.
A szilárd maradványokat, hulladékokat, hamut stb. a 110 reaktortartályból a 112 alsó szakaszban elhelyezkedő 117 ajtón keresztül távolítjuk el. A rendszer begyújtása és a biztonságos működtetés céljából a 110 reaktortartályban az ábrán fel nem tüntetett gyújtórendszert is elhelyezhetünk.
A vizes kezelés kiküszöbölése céljából egy gőzdobot és egy iszapdobot tartalmazó kétdobos 101 gőzfejlesztő rendszert alkalmazunk. A 4. ábrán feltüntetett módon a 160 csővezetékeket gőzfejlesztés céljából a kétdobos 101 gőzfejlesztő rendszerrel kapcsoljuk össze. A gőzfejlesztésre szolgáló fluidizált rendszer általában a fentiekben leírt berendezéshez hasonlóan működik.
A 4. ábrán a 3. ábra szerinti gőzfejlesztő berendezés működését mutatjuk be. A hivatkozási számok a korábban megadottakkal azonosak. A szilárd éghető és fluidizálható anyagot a 171 tüzelőanyag-osztályozóban finom és durva részecskékre választjuk szét, majd a durva részecskéket a durva tüzelőanyag 191 adagolójába szállítjuk, és a finom részecskéket a 195 vezetéken keresztül a 130 pulzáló égőberendezésbe juttatjuk. A szorbenst a
192 szorbensadagoló rendszer segítségével a durva tüzelőanyag-részecskékhez adjuk, majd az egyesített tüzelőanyag-keveréket a 170 adagolórendszer (például szállítócsiga) segítségével a 4. ábrán feltüntetett 110 reaktortartályba adagoljuk. A tüzelőanyag-szorbens keverék a 110 reaktortartályban elhelyezkedő tömör ágyra hull, amelyet a 113 fluidizálóeszközön keresztül alulról betáplált gáz buborékoló fluidizált állapotban tart. A 113 flui8
HU 217 336 Β dizálóeszköz a 4. ábrán feltüntetett módon lejtős kiképzésű lehet, és ez megakadályozza a holt szilárdanyag-zónák kialakulását. A lejtős kiképzés a 117 ajtóval kombinálva a törmelék és agglomerátumok eltávolítását megkönnyíti.
A 130 pulzáló égőberendezés működése közben a 132 aerodinamikus szelep a szükségletnek megfelelően levegő-tápanyag keveréket szív be. A 130 pulzáló égőberendezésben képződő égéstermékek egy oszcilláló akusztikus nyomáshullámmal együtt a 136 rezonanciacsövön, majd a 140 diffúziós szakaszon keresztül a fluidizált ágyba jutnak. A 140 diffúziós szakaszból kilépő és a fluidizált ágyba ütköző akusztikus hullám a keveredést és hőátadást megkönnyíti. A fluidizált állapotban levő szilárd tüzelőanyagot elégetjük, míg az ágyban a hőmérsékletet a fluidizált ágyba merülő 160 csővezetéken áthaladó hőátadó közeggel történő hőeltávolítással szabályozzuk.
A fluidizált ágyba merülő 160 csővezetékekben áramló hőcserélő közeget „D” konfigurációban elrendezett több csövön keresztül a kétdobos 101 gőzfejlesztő rendszerrel kapcsoljuk össze. A kétdobos 101 gőzfejlesztő rendszer egy 111 gőzdobot, egy iszapdobot és egy vagy több kazántagot foglal magában. A 110 reaktortartályban megfelelő mértékben felmelegített hőcserélő közeg a kétdobos 101 gőzfejlesztő rendszerbe kerül, és körülveszi a 111 gőzdobot, az iszapdobot és a kazántagokat. Alii gőzdobba beszivattyúzott víz ezután gőzzé alakul, és az ily módon fejlesztett gőzt szabadon bocsátjuk vagy felhasználjuk.
Az égéstermékek előbb a fluidizált ágy fölé, majd a „szabad oldalsó zónába” kerülnek, és itt további hőátadás vagy reakció játszódik le. A felmelegített gázok a 110 reaktortartály alsó szakasza felett levő „szabad oldalsó zónából” a magával ragadott szilárd anyagot elválasztó/levegő-előmelegítő 182 berendezésbe kerülnek, majd a füstgázt elvezető 180 vezetékből a kétdobos 101 gőzfejlesztő rendszerbejutnak. A füstgázt elvezető 180 vezetékben áramló hő a 111 gőzdobban levő vizet tovább melegíti és gőzzé alakítja.
A fluidizált közeget - a korábbi kiviteli alakhoz hasonlóan - a szilárd anyagot elválasztó/levegő-előmelegítő 182 berendezésben előmelegíthetjük. Ezenkívül a rendszer beindítására a korábbi kiviteli alakokhoz hasonlóan az ábrán fel nem tüntetett módon segéd-tüzelőanyagot (például földgázt) alkalmazhatunk. A 101 gőzfejlesztő rendszerben továbbá az ágyban elhelyezkedő 160 csővezetékek el is hagyhatók, és a szükséges hőátadás a füstgázelvezető 180 vezetékből, vízköpenyes 136 rezonanciacsőből és/vagy 140 diffúziós szakaszból származó hő segítségével teljes mértékben biztosítható.
A találmány szerinti berendezés anyagok szárítására vagy levegő melegítésére is felhasználható. így például a rendszert szén termikus úton történő szárítása során széntüzelésű egység helyett alkalmazhatjuk. A fenti felhasználási területen a rendszer több változata alkalmazható, például vízköpenyes fluidizált ágy, a fluidizált ágyba merülő, levegővel hűtött csövek és adiabatikus fluidizált ágy. Ez a három változat egymástól főként a fluidizált ágy hűtési módszerében különbözik.
A találmány szerinti berendezés anyagok szárítására vagy levegő melegítésére felhasználható kiviteli alakját az 5. ábrán tüntetjük fel. A hivatkozási számok a 3. ábrán megadottakkal azonosak. Ennél a kiviteli alaknál a találmány szerinti berendezés közel adiabatikus üzemelési módban nagy levegőfelesleget alkalmaz. Ennél a kiviteli alaknál a 3. ábrán feltüntetett és tárgyalt gőzfejlesztő berendezés jellemző ismérveit alkalmazzuk, a 3. és 4. ábrán szereplő kétdobos 101 gőzfejlesztő rendszer kivételével. Ezenkívül a szárítást és a levegő felmelegítését a 3. ábrán feltüntetett, az ágyban elhelyezett 160 csővezetékek vagy csövek nélkül is elvégezhetjük.
A tűzálló anyaggal bélelt 110 reaktortartály a hőveszteségeket minimumra csökkenti, és a kitágult „szabad oldalsó szakasz” a gázsebességet csökkenti, a gázrezonanciaidőt növeli és a finom részecskék kiülepedését csökkenti. A 141 vízköpennyel körülvett 136 rezonanciacső kiküszöböli költséges ötvözetek alkalmazását. Ezenkívül ennél a kiviteli alaknál a termikus igénybevétel minimumra csökkentése céljából vízzel hűtött elosztót, és a törmelék eltávolítására, valamint megfelelő ágymagasság fenntartása céljából ágylevezető 117 ajtót alkalmazunk.
A találmány szerinti berendezés levegő melegítésére vagy anyagok szárítására történő felhasználását a 6. ábrán tüntetjük fel. A rendszer lényegében a 4. ábrán feltüntetett, gőzfejlesztésre szolgáló berendezéshez hasonló azzal a különbséggel, hogy a 4. ábrán feltüntetett kétdobos 101 gőzfejlesztő rendszert elhagytuk. Ezenkívül a 4. ábrán feltüntetett, az ágyban elhelyezett 160 csővezetékeket szintén elhagytuk.
A találmány szerinti berendezés hulladékok elhamvasztására is felhasználható. A találmány ezen kiviteli alakját a 7. ábrán tüntetjük fel. A hulladék anyagok beadagolására szolgáló 220 eszköz a hulladékokat a fluidizált ágy tetejére vezető 214 betáplálóeszközt és/vagy a hulladék anyagokat közvetlenül a fluidizált ágyba irányító 215 betáplálóeszközt foglalja magában. A hulladék betáplálásának módját a felhasznált hulladék anyag jellemző tulajdonságai alapján választjuk meg. A 230 pulzáló égetőegység 236 rezonanciacsövét a 210 reaktortartály felett helyezhetjük el ahelyett, hogy a 210 reaktortartályba teljesen beépítenénk. A 240 diffúziós szakasz a 7. ábrán feltüntetett módon a folyékony ágy felett helyezkedhet el. A 239 nyomásnövelő és a 236 rezonanciacsőnek a 210 reaktortartály feletti része közötti áramláskört a 260 vezeték egészíti ki, és ezáltal a 239 nyomásnövelőben a nyomást növelhetjük. Ez a 210 reaktortartály „szabad oldalsó szakaszában” hatékonyabb keveredést tesz lehetővé.
A találmány szerinti berendezés ezen kiviteli alakja a korábban leírt kiviteli alakokhoz hasonlóan az alábbi részeket foglalja magában: 213 elosztó a fluidizált ágy örvénylő állapotban tartására; 217 ágyelvezető rendszer a hamu és törmelékek eltávolítására; 282 szilárdanyagelválasztó/levegő-előmelegítő eszköz a szilárd anyagoknak az égéstermékektől történő elválasztására és a termékeknek a tartályba történő visszavezetésére; ez a 282 eszköz 280 füstgáz-eltávolító vezetéket és a szilárd anyagok befogása, valamint a gáz és szilárd anyag hő9
HU 217 336 Β mérsékletének szabályozása és ezáltal a fémgőzök felfogása céljából 283 vízhűtésű ciklont foglal magában.
A 7. ábra szerinti hulladékanyag-elhamvasztó berendezés felhasználásán alapuló eljárást és rendszert sematikusan a 8. ábrán tüntetjük fel. A hulladék anyagok által a rezonanciacsőben és a diffúziós szakaszban okozott erózió és korrózió miatt a rezonanciacsövet és a diffúzort a fluidizált ágy fölött helyeztük el. Ezenkívül a fent említett eróziós és korróziós problémák miatt ennél a berendezésnél nem alkalmaztunk ágyba merülő csővezetéket. A 4. és 6. ábrán bemutatott berendezéshez hasonlóan a holt szilárd zónák kialakulásának megakadályozása, valamint a törmelék és agglomerátum ágyból történő eltávolításának megkönnyítése céljából, lejtős kialakítású elosztószerveket alkalmazunk.
A találmány továbbá endoterm reakciók (például elgázosítás, kalcinálás, pirolízis és részleges oxidációs reakciók) elvégzésére is felhasználható. Az e célra tervezett berendezést és eljárást a 9. ábrán tüntetjük fel. A berendezés lényegében az 5. ábrán látható, levegő melegítésére vagy anyagok szárítására szolgáló berendezéssel azonos, és ugyanazokat a hivatkozási számokat alkalmaztuk. Az 5. ábrán feltüntetett 139 nyomásnövelő vagy a 136 rezonanciacsövet körülvevő 141 vízköpeny azonban elhagyható. Ezenkívül a 7. ábrán feltüntetett, hulladék anyagok elhamvasztására szolgáló berendezéshez hasonlóan, az endoterm reakciók végrehajtására szolgáló berendezés a fluidizált ágy felülről történő táplálására szolgáló 314 eszközt, vagy az ágy közvetlen táplálására alkalmas 315 eszközt tartalmazhat.
A fenti eljárásoknál az ágy szilárd tüzelőanyagokból áll, és a pulzáló égetőberendezés közvetlen endoterm reakcióhőt szolgáltat a kívánt termékek (például szintetikus tüzelőgázok, kalcinált termékek stb.) képzése céljából. A korábbi kiviteli alakoknál leírtakhoz hasonlóan a pulzáló égetőberendezés végrésze - a rezonanciacső vagy a diffúziós szakasz szabad vége - az ágyba benyúlhat, vagy az ágyon kívül helyezkedhet el.
Bár a fentiekben a találmány előnyös kiviteli alakjait részletesen ismertettük, az alkalmazott specifikus kifejezések, készülékek, koncentrációk és módszerek alapján azonban ezek csupán példálódzó jellegűek. A szakember számára nyilvánvaló, hogy az egyes leírt kiviteli alakok részletei és komponensei a leírástól és a kívánt funkciótól függően egymással felcserélhetők. A szabadalmi leírásban használt szavak és kifejezések inkább leíró, mint korlátozó jellegűek. Hangsúlyozni kívánjuk, hogy különböző változtatások és variációk a találmány lényegétől és szellemétől való eltérés nélkül foganatosíthatók, és ezek is az igényelt találmány oltalmi körébe tartoznak.

Claims (33)

  1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK
    1. Pulzáló fluidizált ágyas reaktor, amelynek van egy reaktortartálya (10), a fluidizálható szilárd anyagot a reaktortartályba (10), annak középmagasságáig betápláló rendszere (70), a szilárd anyagot fluidizáló közeget a szilárd anyag reaktortartályba (10) való bevezetésének helye alatt betápláló és a fluid ágyat kialakító elosztója (13), a reaktortartályban (10) elhelyezett, a fluidizált ágyból hőt elvonó hőcserélő csöve (60), valamint a reaktortartállyal (10) közlekedő, az égéstermékeket eltávolító füstgázéi vezetője (80), azzal jellemezve, hogy a reaktortartályba (10) benyúló, pulzáló égetője (30, 130) van, amelyben egy égetőkamra (34) található, van továbbá az égetőkamrával (34) összeköttetésben lévő és oda tüzelőanyag-levegő keveréket bejuttató szelepe (32), végül az égetőkamrával (34) közlekedő és abból kinyúló rezonanciakamrája (36), amely rezonanciakamra (36) külső szabad vége a rezonanciakamrából (36) távozó gáz alakú termékeknek a fluidizált ágyra közvetlenül hatóan van elrendezve, a fluidizált ágyhoz viszonyítva.
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a rezonanciakamra (36) szabad végén a képződő gáz alakú termékeket elosztó diffúziós szakasz (40) van.
  3. 3. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a diffúziós szakasz (40) a fluidizált ágy helyéül szolgáló reaktortartályban (10) helyezkedik el.
  4. 4. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a diffúziós szakasz (40) a reaktortartályban (10), a fluidizált ágy felett helyezkedik el.
  5. 5. A 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a diffúziós szakasz (40) a reaktortartályba (10) úgy nyúlik be, hogy közvetlen kapcsolatban van az anyag fluidizált ágyával.
  6. 6. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szilárd anyagot durva és finom részecskékre szétválasztó osztályozója (71), a durva, szilárd részecskéket a reaktortartályba (10) betápláló rendszere (70) és a finom részecskéknek a pulzáló égőbe tápláló vezetéke (72) van.
  7. 7. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a pulzáló égő (30) legalább egy részét vízköpeny (41) veszi körül.
  8. 8. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a pulzáló égő (30) rezonanciakamrája legalább egy hosszúkás szívócső (36).
  9. 9. A 8. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az említett hosszúkás szívócső (36) hosszának legalább egy részét vízköpeny (41) veszi körül.
  10. 10. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a rezonanciakamra (36) úgy nyúlik be a reaktortartályba (10), hogy a reaktorkamra (36) közvetlen kapcsolatban van az anyag fluidizált ágyával.
  11. 11. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a reaktortartálynak (10) a fluidizált ágyat befogadó alsó szakasza (12) és egy kitágult felső szakasza (14) van.
  12. 12. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy füstgázelvezetőjében (80) tehetetlenségi erővel működő szilárdanyag-elválasztó szeparátor (82) található.
  13. 13. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy hőátadó szerve a reaktortartályon (10) belül, fluidizált ágyban elhelyezkedő hőátadó közeget szállító vezeték.
    HU 217 336 Β
  14. 14. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a pulzáló égő (30) az általa termelt gáz alakú termékek nyomását fokozó nyomásnövelővel (39) van ellátva.
  15. 15. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az elszívóvezeték (180) egy gőzfejlesztő rendszerrel (101) van összeköttetésben.
  16. 16. A 15. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a gőzfejlesztő rendszer (101) egy gőzdobba (111) vizet tápláló eszközzel rendelkezik, a gőzdob (111) pedig egy iszapdobbal van összeköttetésben.
  17. 17. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy egy levegő melegítésére szolgáló rendszernek hőt átadó, hőcserélő csöve (60) van.
  18. 18. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy egy anyagszárító rendszernek a melegítésére szolgáló hőcserélő csöve (60) van.
  19. 19. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hőcserélő cső (60) egy gőzfejlesztő rendszerrel (101) van közlekedőkapcsolatban.
  20. 20. Pulzáló fluidizált ágyas berendezés, amelynek van egy reaktortartálya (210), éghető és fluidizálható anyagot a reaktortartályba (210) betápláló eszközei (214, 215, 220), a betáplált anyagot fluidizáló eszközei, beleértve egy elosztót (213), amely a reaktortartályban (210) az említett anyagot fluidizált állapotba hozóan van elhelyezve, azzal jellemezve, hogy van egy, a reaktortartályba (210) benyúló pulzáló égetőegysége (230), melynek égetőkamrája és legalább egy, ezen égetőkamrába egy, vagy több tüzelőanyaglevegő keveréket beengedő nyílása van, továbbá hogy a pulzáló égetőegység (230) rendelkezik egy, az égetőkamrával közlekedő rezonanciakamrával (236), amely a reaktortartályban (210) lévő anyag felé nyúlik, a rezonanciakamra (236) az egyik végénél diffúziós szakasszal (240) rendelkezik, mely a rezonanciakamrából kilépő gáz alakú termékek sebességét csökkentőén helyezkedik el a reaktortartályban (210), éspedig a fluidizált anyaghoz képest áramlásiránnyal szemben, az említett anyagra hatást kifejtően, végül, hogy van a reaktortartállyal (210) közlekedő füstgázeltávolító vezetéke (280), amely el van látva az égéstermékben lévő szilárd anyagokat a gázoktól leválasztó és a reaktortartályba (210) további reakcióhoz viszszajuttató ciklonnal (283).
  21. 21. Eljárás szilárd tüzelőanyagok elégetésére, amelynek során a szilárd tüzelőanyag fluidizált ágyát alakítjuk ki és tartjuk fenn egy reaktortartályban (210) egy hőcserélő cső (60) körül, amely hőcserélő csövön át hőátadó közeget keringetünk a közeg előre meghatározott kezeléshez szükséges hőjének felvételére, majd az égéstermékeket elvezetjük a reaktortartályból (210), a magával ragadott szilárd anyagok leválasztása után, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyag-levegő keverékét pulzáló égetésnek vetjük alá egy pulzáló égőben (30), amikor is a képződő égéstermékek pulzáló áramlását és akusztikus nyomáshullámot hozunk létre, majd ezt a pulzáló égésterméket és az akusztikus nyomáshullámot áramlásirányban lefelé a tüzelőanyag fluidizált ágyára irányítjuk, miáltal a szilárd tüzelőanyagot a fluidizált ágyra való közvetlen hatással elégetjük.
  22. 22. A 21. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy fluidizált szilárd tüzelőanyagként szenet alkalmazunk, a pulzáló égetéshez tüzelőanyagként legalább részben finom szénrészecskéket használunk.
  23. 23. A 22. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy magas kéntartalmú szenet alkalmazunk, és a kén szorbenséül a szilárd tüzelőanyaggal képezett keveréket használjuk.
  24. 24. A 23. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy szorbensként mészkövet alkalmazunk, a szénben lévő kén mennyiségére vonatkoztatva körülbelül két-háromszoros mennyiségben.
  25. 25. A 21. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy 100 dB és 185 dB közötti tartományba eső akusztikus nyomáshullámot alkalmazunk.
  26. 26. A 21. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a pulzáló égetéssel 10,3-103 MW/m3 közötti hőmennyiséget fejlesztünk, miközben a termékgáz hőmérséklete 760 °C és 1927 °C közötti értékű, a gáz áramlási sebessége pedig 45,7 és 488 m/s között van.
  27. 27. A 21. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szilárd tüzelőanyag fluidizált ágyának kialakításához felhasznált gáz áramlási sebessége 1,2 és 4 m/s közötti értékű.
  28. 28. A 21. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reaktortartályból (10) távozó égéstermékeket gőzfejlesztő rendszerbe (101) tápláljuk be.
  29. 29. A 21. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy további műveleti lépésként valamely hőátadó közeget keringetünk a fluidizált ágyba beépített hőátadó vezetékben (180), miáltal hőt vonunk el a fluidizált ágyból.
  30. 30. A 29. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hőátadó közeget egy gőzfejlesztő rendszerbe (101) tápláljuk be, és ezzel gőzt fejlesztünk.
  31. 31. A 21. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az égetéskor keletkezett hőt anyagszárító rendszerbe juttatjuk.
  32. 32. A 21. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az égetéskor keletkezett hőt levegőmelegítő rendszerbe vezetjük.
  33. 33. A 21. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy szilárd tüzelőanyagként hulladék anyagot használunk, és az eljárás során ezt a hulladék anyagot elhamvasztjuk.
    HU217336B Int. Cl.6: F23 C 11/04
HU9302974A 1991-04-22 1992-04-22 Pulzáló atmoszferikus fluidizált ágyas égetőberendezés és eljárás HU217336B (hu)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/689,336 US5133297A (en) 1991-04-22 1991-04-22 Pulsed atmospheric fluidized bed combustor apparatus and process

Publications (3)

Publication Number Publication Date
HU9302974D0 HU9302974D0 (en) 1994-01-28
HUT66064A HUT66064A (en) 1994-09-28
HU217336B true HU217336B (hu) 1999-12-28

Family

ID=24768017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU9302974A HU217336B (hu) 1991-04-22 1992-04-22 Pulzáló atmoszferikus fluidizált ágyas égetőberendezés és eljárás

Country Status (20)

Country Link
US (1) US5133297A (hu)
EP (1) EP0581869B1 (hu)
JP (1) JP3149135B2 (hu)
KR (1) KR100234782B1 (hu)
AT (1) ATE128539T1 (hu)
AU (1) AU661692B2 (hu)
BG (1) BG60725B1 (hu)
CA (1) CA2108893C (hu)
CZ (1) CZ284843B6 (hu)
DE (1) DE69205161T2 (hu)
DK (1) DK0581869T3 (hu)
ES (1) ES2079868T3 (hu)
GR (1) GR3017987T3 (hu)
HU (1) HU217336B (hu)
MX (1) MX9201854A (hu)
PL (1) PL169798B1 (hu)
RO (1) RO115380B1 (hu)
RU (1) RU2105241C1 (hu)
SK (1) SK116493A3 (hu)
WO (1) WO1992018809A1 (hu)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5255634A (en) * 1991-04-22 1993-10-26 Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. Pulsed atmospheric fluidized bed combustor apparatus
US5353721A (en) * 1991-07-15 1994-10-11 Manufacturing And Technology Conversion International Pulse combusted acoustic agglomeration apparatus and process
US5419877A (en) * 1993-09-17 1995-05-30 General Atomics Acoustic barrier separator
US5909654A (en) * 1995-03-17 1999-06-01 Hesboel; Rolf Method for the volume reduction and processing of nuclear waste
DE19702202A1 (de) * 1997-01-23 1998-08-13 Ebara Germany Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung des Wärme- und/oder Stoffaustauschs mittels eines Pulsators
WO1999032217A1 (en) * 1997-12-19 1999-07-01 Foster Wheeler Energia Oy Method and apparatus for controlling heat transfer from solid particles in a fluidized bed
EP1216287B1 (en) 1999-08-19 2005-11-23 Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. System integration of a steam reformer and fuel cell
TR200201283T2 (tr) 1999-08-19 2002-09-23 Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. Dolaylı olarak ısıtılan buhar yeniden yapılandırıcı sistemli gaz türbini.
WO2003069043A1 (en) * 2002-02-13 2003-08-21 The Procter & Gamble Company Sequential dispensing of laundry additives during automatic machine laundering of fabrics
MXPA04011590A (es) * 2002-05-22 2005-07-05 Mfg & Tech Conversion Int Inc Proceso y aparato de gasificacion pulsada y de limpieza mediante gas caliente.
US7842110B2 (en) * 2002-09-10 2010-11-30 Thermochem Recovery International, Inc. Steam reforming process and apparatus
WO2004094023A2 (en) * 2003-04-21 2004-11-04 Manufacturing And Technology Conversion, Inc. Process for the treatment of waste or gaseous streams
US20050050759A1 (en) * 2003-08-11 2005-03-10 Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. Efficient and cost-effective biomass drying
CN100419338C (zh) * 2005-09-22 2008-09-17 浙江大学 脉动流化床燃烧装置
DE102006017353A1 (de) * 2006-04-11 2007-10-18 Spot Spirit Of Technology Ag Verfahren und Vorrichtung zur prozessintegrierten heißen Gasreinigung von Staub- und gasförmigen Inhaltsstoffen eines Synthesegases
US20070245628A1 (en) * 2006-04-24 2007-10-25 Thermochem Recovery International, Inc. Fluid bed reactor having a pulse combustor-type heat transfer module separated from the compartment of a reaction vessel
US7569086B2 (en) * 2006-04-24 2009-08-04 Thermochem Recovery International, Inc. Fluid bed reactor having vertically spaced apart clusters of heating conduits
DE102006022265A1 (de) * 2006-04-26 2007-10-31 Spot Spirit Of Technology Ag Verfahren und Vorrichtung zur optimierten Wirbelschichtvergasung
US8037620B2 (en) * 2007-07-20 2011-10-18 Pulse Holdings LLC Pulse combustion dryer apparatus and methods
WO2012061742A1 (en) 2010-11-05 2012-05-10 ThermoChem Recovery International Solids circulation system and method for capture and conversion of reactive solids
RU2465008C1 (ru) * 2011-03-22 2012-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Способ получения железоуглеродных наночастиц
CN105584991B (zh) 2011-09-27 2019-05-14 国际热化学恢复股份有限公司 合成气净化系统和方法
CN103966425B (zh) * 2013-01-28 2015-11-18 长沙高新开发区大沅能源科技有限公司 高效炼钒脱碳焙烧锅炉
CZ305044B6 (cs) * 2013-08-20 2015-04-08 Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i. Zařízení pro fluidní spalování pevných paliv či suspenzí
US10253974B1 (en) * 2015-02-27 2019-04-09 Morgan State University System and method for biomass combustion
RU2637551C2 (ru) * 2015-10-09 2017-12-05 Общество с ограниченной ответственностью "Сибирский научно-исследовательский институт углеобогащения" (ООО "Сибнииуглеобогащение) Способ термического обогащения углей
CN105403043A (zh) * 2015-11-24 2016-03-16 伍蔚恒 一种煤矸石循环流化床焙烧炉装置
MX2018009906A (es) 2016-02-16 2018-09-07 Thermochem Recovery Int Inc Sistema y metodo de generacion de gas producto de energia integrada de dos etapas.
WO2017164888A1 (en) 2016-03-25 2017-09-28 Thermochem Recovery International, Inc. Three-stage energy-integrated product gas generation system and method
US10364398B2 (en) 2016-08-30 2019-07-30 Thermochem Recovery International, Inc. Method of producing product gas from multiple carbonaceous feedstock streams mixed with a reduced-pressure mixing gas
US9920926B1 (en) 2017-07-10 2018-03-20 Thermochem Recovery International, Inc. Pulse combustion heat exchanger system and method
US10099200B1 (en) 2017-10-24 2018-10-16 Thermochem Recovery International, Inc. Liquid fuel production system having parallel product gas generation
CZ308666B6 (cs) * 2018-10-22 2021-02-03 Kovosta - fluid a.s. Sestava fluidního kotle a způsob spalování alespoň dvou druhů paliv ve fluidním kotli
US11555157B2 (en) 2020-03-10 2023-01-17 Thermochem Recovery International, Inc. System and method for liquid fuel production from carbonaceous materials using recycled conditioned syngas
US11466223B2 (en) 2020-09-04 2022-10-11 Thermochem Recovery International, Inc. Two-stage syngas production with separate char and product gas inputs into the second stage

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2539466A (en) * 1945-04-20 1951-01-30 Vernon F Parry Process for carrying out endothermic chemical reactions
US2623815A (en) * 1945-11-23 1952-12-30 Standard Oil Dev Co Apparatus for gasifying carbonaceous fuel
US2619415A (en) * 1946-08-15 1952-11-25 Standard Oil Dev Co Supply of heat to fluidized solids beds for the production of fuel gas
GB644013A (en) * 1946-08-15 1950-10-04 Standard Oil Dev Co Improvements in or relating to the supply of heat to fluidized solid systems
US2680065A (en) * 1948-05-26 1954-06-01 Texas Co Gasification of carbonaceous solids
US2683657A (en) * 1948-05-29 1954-07-13 Hydrocarbon Research Inc Gasification of carbonaceous solids
US2979390A (en) * 1956-11-19 1961-04-11 Hydrocarbon Research Inc Process for carrying out endothermic reactions
US2937500A (en) * 1957-10-02 1960-05-24 Jr Albert G Bodine Resonant combustion products generator with heat exchanger
FR1226568A (fr) * 1959-02-21 1960-07-13 Siderurgie Fse Inst Rech Brûleur à flamme stable et à forte concentration calorifique obtenue par onde de choc
US3246842A (en) * 1963-08-02 1966-04-19 Huber Ludwig Apparatus for the production of hot gas currents for heating purposes
GB1275461A (en) * 1969-02-17 1972-05-24 Shell Int Research Pulsating combustion system
US3966634A (en) * 1974-09-23 1976-06-29 Cogas Development Company Gasification method
FR2301633A1 (fr) * 1975-02-21 1976-09-17 Babcock & Wilcox Co Recuperation de produits residuaires de la liqueur noire p
SU879146A1 (ru) * 1980-02-29 1981-11-07 Белорусское Отделение Всесоюзного Государственного Научно-Исследовательского И Проектно-Конструкторского Института Энергетики Промышленности Устройство пульсирующего горени
US4314444A (en) * 1980-06-23 1982-02-09 Battelle Memorial Institute Heating apparatus
DE3109685A1 (de) * 1981-03-13 1982-09-30 Buderus Ag, 6330 Wetzlar Vorrichtung zum nachverbrennen von brennbaren schwebebestandteilen aus den rauchgasen einer wirbelschichtfeuerung
US4368677A (en) * 1981-04-07 1983-01-18 Kline Michael J Pulse combustion system for boilers
US4529377A (en) * 1983-02-28 1985-07-16 Georgia Tech Research Institute Pulse combustor apparatus
US4682985A (en) * 1983-04-21 1987-07-28 Rockwell International Corporation Gasification of black liquor
US4655146A (en) * 1984-08-01 1987-04-07 Lemelson Jerome H Reaction apparatus and method
US4773918A (en) * 1984-11-02 1988-09-27 Rockwell International Corporation Black liquor gasification process
US4699588A (en) * 1986-03-06 1987-10-13 Sonotech, Inc. Method and apparatus for conducting a process in a pulsating environment
US4909731A (en) * 1986-03-06 1990-03-20 Sonotech, Inc. Method and apparatus for conducting a process in a pulsating environment
US4708159A (en) * 1986-04-16 1987-11-24 Nea Technologies, Inc. Pulse combustion energy system
US4951613A (en) * 1988-11-09 1990-08-28 Mobil Oil Corp. Heat transfer to endothermic reaction zone
US5205728A (en) * 1991-11-18 1993-04-27 Manufacturing And Technology Conversion International Process and apparatus utilizing a pulse combustor for atomizing liquids and slurries
GB9202329D0 (en) * 1992-02-04 1992-03-18 Chato John D Improvements in pulse blade system for pulsating combustors

Also Published As

Publication number Publication date
BG98166A (bg) 1994-08-30
DK0581869T3 (da) 1995-12-04
JP3149135B2 (ja) 2001-03-26
EP0581869B1 (en) 1995-09-27
RO115380B1 (ro) 2000-01-28
ES2079868T3 (es) 1996-01-16
HUT66064A (en) 1994-09-28
CZ222493A3 (en) 1994-04-13
MX9201854A (es) 1992-10-01
BG60725B1 (en) 1996-01-31
AU1910492A (en) 1992-11-17
PL169798B1 (pl) 1996-08-30
RU2105241C1 (ru) 1998-02-20
HU9302974D0 (en) 1994-01-28
AU661692B2 (en) 1995-08-03
JPH06510113A (ja) 1994-11-10
EP0581869A1 (en) 1994-02-09
ATE128539T1 (de) 1995-10-15
WO1992018809A1 (en) 1992-10-29
US5133297A (en) 1992-07-28
GR3017987T3 (en) 1996-02-29
CZ284843B6 (cs) 1999-03-17
CA2108893C (en) 1997-09-30
KR100234782B1 (ko) 1999-12-15
SK116493A3 (en) 1994-03-09
DE69205161T2 (de) 1996-05-15
DE69205161D1 (de) 1995-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HU217336B (hu) Pulzáló atmoszferikus fluidizált ágyas égetőberendezés és eljárás
US5255634A (en) Pulsed atmospheric fluidized bed combustor apparatus
CA1207597A (en) Waste material incineration system and method
CA2389660C (en) Method and apparatus for combustion of residual carbon in fly ash
EP0597683A2 (en) Fluidized bed reactor and system and method utilizing same
SK281396B6 (sk) Spôsob spaľovania pevných látok
AU628510B2 (en) Ash classifier-cooler-combustor
CA1271945A (en) Fines recirculating fluid bed combustor method and apparatus
EP0605041B1 (en) Arrangement and method for thermal destruction of acid substances in flue gases
JP2000510942A (ja) 煙道ガス中のｎｏ▲下ｘ▼含量を最小にする方法
HU220428B (hu) Fluidágyas reaktor hulladék hőkezelésére
JP2000509136A (ja) 吸収剤を再生する燃焼方法および燃焼プラント
JP2000283434A (ja) 廃棄物処理方法及び廃棄物処理システム
JP2000508750A (ja) 燃焼方法および高圧流動層のフリーボードにおいて補助燃料を燃焼する燃焼プラント
JP4056233B2 (ja) 二段旋回流動層式焼却炉によって発生した燃焼ガス中のダイオキシン類の合成を抑制する燃焼方法。
SU1719781A1 (ru) Аппарат с кип щим слоем
JPH0370124B2 (hu)
SU808780A1 (ru) Способ сжигани пылеобразных отхо-дОВ и уСТРОйСТВО дл ЕгО ОСущЕСТВлЕНи
JP2898198B2 (ja) 流動床炉
FI86767B (fi) Foerfarande foer foerbraenning av braensle i en fluidiserad baedd samt fluidiserad baeddanordning foer utfoerande av foerfarandet.
JPH10300019A (ja) 流動層熱分解炉及び被燃焼物処理装置
Lundberg The Future of Fluidized Bed Incineration
JPH085039A (ja) ごみ焼却処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of definitive patent protection due to non-payment of fees