A találmány tárgya fluidizációs tüzelőrendszer gőzfejlesztéssel szilárd tüzelőanyagok elégetésére és vízgőz fejlesztésére.
Ilyen, mindenekelőtt kisebb teljesítményekre előnyös rendszerek például az EP-B-0365723 számú, az EP-A-0416238 számú szabadalmi iratból, valamint a DE-A-3107356 számú és DE-A-4135582 számú szabadalmi iratból ismertek. Az ismert berendezésekben egy hőcserélő kamrához mindig csak egy fluidizációs égőkamra van hozzárendelve. Az ismert rendszerek nem alkalmasak nagy mennyiségű gőzt fejlesztő, nagy berendezésekhez, amelyeknek a gőzét 250 MW-nál nagyobb villamos teljesítményű erőművekben hasznosítják.
A találmányunk elé kitűzött feladat a bevezetésben leírt jellegű fluidizációs tüzelőrendszer kompakt felépítése, hogy kis helyigényű blokként lehessen megépíteni.
Ezt a feladatot úgy oldjuk meg, hogy a fluidizációs tüzelőrendszerben - amely tartalmaz hőcserélő kamrát, amelyben hőcserélő elemek vannak elhelyezve, amelyeken hűtőközeg áramlik át, és a hőcserélő kamrának négy függőleges külső fala van, amelyek vízszintes keresztmetszetben téglalap alakú teret zárnak körül; egy első fluidizációs égőkamrát, amely a hőcserélő kamra első külső fala előtt van elhelyezve, és egy második fluidizációs égőkamrát, amely a hőcserélő kamrának az első külső fallal szemben lévő második külső fala előtt van elhelyezve; mindkét fluidizációs égőkamra vezetékekkel van ellátva tüzelőanyag és égési levegő bevezetésére; a tüzelőrendszer tartalmaz továbbá legalább egy szeparátort, amely egy gázáramból a szilárd anyagokat leválasztja és mindkét fluidizációs égőkamra felső részével össze van kötve, továbbá el van látva legalább egy gázelvezető csővel, amely össze van kötve a hőcserélő kamra felső részével - a találmány értelmében mindkét fluidizációs égőkamrához hozzá van rendelve legalább egy fluid ágyas hűtő, amely egy szeparátor alatt van elhelyezve és azzal szilárd anyagokat vezető vezeték köti össze; mindegyik fluid ágyas hűtőt legalább egy, szilárd anyagokat és/vagy gázt vezető vezeték köti össze a hozzárendelt fluidizációs égőkamrával; a hőcserélő kamra belső magassága legalább 10 m és a fluidizációs égőkamrák belső magassága 10-60 m.
A találmány szerinti berendezést kompakt blokként lehet tervezni és megépíteni. Ugyanakkor egy blokkot vagy további blokkokat minden további nélkül helytakarékosan, egymás mellett, fizikailag elválasztva vagy el nem választva lehet elhelyezni. A blokkon belül a hőcserélő kamrák középen való elhelyezése lehetővé teszi az olcsó építést, mivel rövid vezetékeken halad át a fluidizációs égőkamrákba vezetett égési levegő, amelyet a hőcserélő kamrában előmelegítenek. Minden fluidizációs égőkamrát a hozzá tartozó fluid ágyas hűtővel sztatikus egységgé lehet összekötni, és a fluid ágyas hűtő készülhet felállított vagy a fluidizációs égőkamrára felakasztott kivitelben. A tüzelőrendszer különösen helytakarékos kialakítása úgy valósítható meg, hogy az első fluidizációs égőkamra és a hőcserélő kamra első külső fala közötti távolság, valamint a második fluidizációs égőkamra és a hőcserélő kamra második külső fala közötti távolság 0 és 2 m között van.
A találmány szerinti tüzelőrendszert nagyberendezésekhez szánjuk. A két fluidizációs égőkamra keresztmetszeti területe vízszintesen és a kamrák magasságának felén mérve 50 és 300 m2 között van, előnyös módon legalább 70 m2. Az első és második fluidizációs égőkamra belső tere vízszintes keresztmetszetben rendszerint téglalap alakú. Nagyon nagy berendezések esetén két vagy több hőcserélő kamrát és legalább három fluidizációs égőkamrát lehet váltakozó elrendezésben egymás mellett felállítani.
Találmányunkat annak példaképpen! kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük részletesebben ábráink segítségével, amelyek közül az
1. ábra a tüzelőrendszer első változatának vázlatos hosszmetszete a 2. ábra l-l metszési vonala mentén, a
2. ábra keresztmetszet az 1. ábra ll-ll metszési vonala mentén, a
3. ábra a tüzelőrendszer második változata az
1. ábrával megegyező ábrázolásban, és a
4. ábra egy nagyberendezés két hőcserélő kamrával a 2. ábrával megegyező ábrázolásban.
Az 1. és 2. ábra szerinti berendezés közepén van egy téglalap alakú keresztmetszetű 1 hőcserélő kamra (lásd a 2. ábrát). Az 1 hőcserélő kamrának négy függőleges, 1a, 1b, 1c és 1d külső fala van. Az 1a külső falhoz csatlakozik egy első, 2 fluidizációs égőkamra. A szemben lévő 1 c külső falon egy második, 3 fluidizációs égőkamra van. A bal oldali első, 2 fluidizációs égőkamrához két, 5 és 6 szeparátor csatlakozik. Ugyanígy a jobb oldali második, 3 fluidizációs égőkamrához két, 7 és 8 szeparátor tartozik. Mindegyik szeparátornak van egy gázelvezető 9 vezetéke, amely az 1 hőcserélő kamra felső részébe torkollik (lásd az 1. ábrát). A szeparátorok száma az ábráktól eltérően tetszőleges lehet. Szeparátorokként például az önmagukban ismert ciklonokat vagy akár terelőlapokat lehet alkalmazni.
Az 5-8 szeparátorban leválasztott szilárd anyagok egy 11 vezetéken át egy önmagában ismert 12 vagy 12a fluid ágyas hűtőbe kerülnek. A fluid ágyas hűtő részleteit például az EP-B-0365723 számú szabadalmi iratból és a DE-A-4135582 számú szabadalmi iratból lehet megismerni. Kívánat esetén egy 11a megkerülővezeték a szeparátorban leválasztott szilárd anyagokat közvetlenül a legközelebbi fluidizációs égőkamrába vezetheti. Ezt az ábrákon a jobb áttekinthetőség érdekében csak a második, 3 fluidizációs égőkamra esetében ábrázoltuk. Ha a 12 és 12a fluid ágyas hűtőt kiiktatjuk, akkor a szeparátoroktól jövő szilárd anyagokat ilyen jellegű megkerülővezetékeken vezetjük a 2, 3 fluidizációs égőkamrákba.
Mindegyik fluidizációs égőkamra el van látva legalább egy 13 vezetékkel fluidizáló gáz, például levegő bevezetésére, továbbá tartalmaz 14 hűtőelemeket és egy 15 vezetéket a hűtött szilárd anyagok elvezetésére. A hűtött szilárd anyagok egy részét gázzal együtt a 16 csatornán át az első, 2 fluidizációs égőkamrába vezetjük. Egy másik változatot a 12a fluid ágyas hűtővel
HU 225 365 Β1 (hőcserélővel) és a második, 3 fluidizációs égőkamrával együtt ábrázoltunk. Itt a 16 csatorna hűtött szilárd anyagokat, a 17 vezeték melegített fluidizációs gázt vezet a második, 3 fluidizációs égőkamrába. A szilárd, szemcsés tüzelőanyagokat a 18 vezetékeken át vezetjük be az első, 2 fluidizációs égőkamrába és a második, 3 fluidizációs égőkamrába, és oxigéntartalmú fluidizációs gázt, például levegőt a 19 vezetéken át vezetünk be. Ez először egy 20 elosztókamrába lép be, majd egy 21 rostélyon át felfelé áramlik az első, 2 fluidizációs égőkamrába. Minden további nélkül lehetnek további bevezetési helyek a gázok és szilárd anyagok számára.
Tüzelőanyagként elsősorban antracit, kőszén, barnaszén, fa vagy olajpala kerül tekintetbe. A szilárd tüzelőanyag mellett pépes, folyékony vagy gáz alakú tüzelőanyagokat, például finomítási maradékokat és különböző hulladékokat is alkalmazni lehet. Az égetési hőmérséklet az első, 2 és a második, 3 fluidizációs égőkamrában 700 és 950 °C között van.
Forró gáz-szilárd anyag szuszpenzió hagyja el az első, 2 vagy a második, 3 fluidizációs égökamrát a felső részében lévő 23 nyíláson át, és a hozzárendelt szeparátorba jut, amely a szilárd anyagokat messzemenően leválasztja. A forró gázok a 9 vezetéken át elhagyják a szeparátort és az 1 hőcserélő kamrában lehűlnek. Az 1 hőcserélő kamra a forró gáz közvetett hűtése végett számos 24 hőcserélő elemmel van ellátva. Ezeket az ábrákon csak vázlatosan ábrázoltuk. A 24 hőcserélő elemek többek között arra szolgálnak, hogy vízgőzt fejlesszenek a kazán tápvízéből. Ennek során egyidejűleg vagy váltakozva 70-350 bar nyomású nagynyomású gőzt és 20-80 bar nyomású középnyomású gőzt lehet fejleszteni. Egy vagy több 24 hőcserélő elem levegő előmelegítésére is szolgálhat. Az előmelegített levegőt égési levegőként az egyik, 2 vagy 3 fluidizációs égőkamrába vezetjük.
A berendezés nagy teljesítőképességű alkalmazásra szolgál. Ennek megfelelően a berendezés egyes részei nagy méretűek. Az 1 hőcserélő kamra belső terének keresztmetszeti területe vízszintesen és a kamra magasságának felén mérve 150 és 500 m2 között van. A két, 2 vagy 3 fluidizációs égőkamra belső vízszintes keresztmetszeti területe a 21 rostély felett a magasság felén mérve 50 és 300 m2 között van. A 2 vagy 3 fluidizációs égőkamra magassága a 21 rostély felett mérve 20 és 60 m között van. A közös 1a és 1c külső fal a vízszintes szélessége (lásd a 2. ábrát) 10 és 40 m között van.
A tüzelőrendszerhez 200 MW vagy ennél nagyobb villamos teljesítményű erőművet lehet csatlakoztatni. Ahhoz, hogy a tüzelőrendszerben a fizikai hő lehetőség szerint maximálisan ki legyen használva, valamennyi forró falat membráncsőfalként lehet kialakítani, amelyen hűtőközeg folyik át. A hűtött gázt, amely az 1 hőcserélő kamrát a 25 kiömlőnyíláson át elhagyja, egy nem ábrázolt gáztisztítóba vezetjük.
A 3. ábra szerinti berendezés, mint ezt az 1. és
2. ábra kapcsán már taglaltuk, tartalmaz egy középső 1 hőcserélő kamrát, két, 2 és 3 fluidizációs égőkamrát, valamint 5 és 7 szeparátort. Az első, 2 fluidizációs égőkamrát, illetőleg a második, 3 fluidizációs égőkamrát
23a vezetékek kötik össze az 5, illetőleg 7 szeparátorral. Az alkalmazott hivatkozási jelek jelentése megegyezik az 1. és 2. ábra szerintiekével. A 3. ábra szerinti fluidizációs égőkamrák lefelé ék alakúak.
A 3. ábra szerinti berendezésben az 1 hőcserélő kamra 1a külső fala és az első, 2 fluidizációs égőkamra között a távolság legfeljebb 2 m. Itt van átvezetve a 11 vezeték a 12 fluid ágyas hűtőhöz. Ugyanekkora távolság van az 1c külső fal és a második, 3 fluidizációs égőkamra között is. Az 5 és 7 szeparátornak az első, 2 fluidizációs égőkamra és a második, 3 fluidizációs égőkamra feletti elhelyezése következtében a blokk magas felépítésű, és kevés alapterületet igényel.
A 4. ábrán vízszintes metszetben vázlatosan ábrázolt nagyberendezésben két 1 hőcserélő kamra és három, 2, 3 és 4 fluidizációs égőkamra van váltakozóan egymás mellé felállítva. A szeparátorok 5-8 hivatkozási jellel vannak ellátva. A 4. ábrán látható soros elrendezéstől eltérően a kamrákat úgy is össze lehet állítani és további hőcserélő kamrákkal és/vagy fluidizációs égőkamrákkal úgy lehet kiegészíteni, hogy az elrendezés egésze vízszintes metszetben kereszt alakú, L alakú vagy T alakú lesz.