NL7905985A - Werkwijze voor het regelen van de werking van een ver- brandingsinrichting met gefluidiseerd bed, alsmede ver- brandingsinrichting met gefluidiseerd bed. - Google Patents

Description

7 >* > S 5597.-2 p & c

Werkwijze voor het regelen van de werking van een verbrandingsinrichting met gefluidiseerd bed, alsmede verbrandingsinrichting met gefluidiseerd bed.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en middelen voor het regelen van de werking van een verbrandingsinrichting met gefluidiseerd bed.

Bij het verbranden van brandstoffen in een verbrandingsinrichting 5 met gefluidiseerd bed, wordt de naar de inrichting gevoerde brandstof gedragen door het gefluidiseerde bedmateriaal. De verbranding van de naar het bed gevoerde brandstoffen vindt plaats in het bed (verbranding in de primaire fase) en de verbranding van gassen en fijne vaste deeltjes, die vrijkomen bij de verbranding in de primaire fase, wordt voortgezet boven 10 het bed (verbranding in de secundaire fase).

Men kan verschillende brandstoffen of mengsels van brandstoffen gebruiken voor een verbrandingsinrichting met gefluidiseerd bed, bijvoorbeeld steenkool, ligniet, turf, hout, vloeibare koolwaterstoffen, teer en organische afvalprodukten.

15 Voor het optimaal maken van de werking van een verbrandingsinrich ting met gefluidiseerd bed dienen bepaalde factoren geregeld te worden.

Een van deze factoren is de temperatuur van het bedmateriaal (de temperatuur van de verbranding in de primaire fase), en een andere factor is de verbrandingstemperatuur van gedeeltelijk verbrande, gasvormige 20 en fijne vaste produkten die vanuit het bed in de ruimte boven het bed komen (temperatuur van de verbranding in de secundaire fase). Andere factoren zijn onder meer de mate van fluidisatie van het bedmateriaal en het volume van het gas (gewoonlijk lucht) dat naar de inrichting wordt gevoerd om de verbranding in de inrichting te onderhouden. Deze factoren 25 dienen geregeld te worden ten einde een doelmatige werking van de ver brandingsinrichting met gefluidiseerd bed mogelijk te maken, welke inrichting tijdens de bedrijfstoestand geschikt moet zijn voor een variabele thermische belasting.

Volgens een bekende methode voor het snel afkoelen van een geflui-30 diseerd bed wordt water of stoom geïnjecteerd in het bedmateriaal, het geen leidt tot een endotherme reactie tussen water en gas, wat weer resulteert in een snelle afkoeling van het bed. Hoewel een dergelijke 790 5 9 8-5 - 2 - regelingsmethode een snelle afkoeling van het bed mogelijk maakt, maakt deze methode het niet mogelijk dat de temperatuur van een gefluidiseerd bed gemakkelijk geregeld wordt bij een praktisch constante temperatuur zoals gewenst is voor een optimale werking van de inrichting.

5 De temperatuur in de zone van de verbranding in de secundaire fase (boven het gefluidiseerde bed) dient zo hoog mogelijk te zijn (om een sterke mate van warmte-overdracht door straling naar de wanden van de inrichting mogelijk te maken), maar tegelijkertijd dient deze temperatuur niet zo hoog te zijn dat gevaarlijke chemische verbindingen ge-10 vormd worden of structurele beschadiging van de inrichting veroorzaakt wordt.

De stroomsnelheid van het fluidiserende gas naar het bedmateriaal dient gemakkelijk en nauwkeurig regelbaar te zijn ten einde een bevredigende fluidisatie van het bedmateriaal te waarborgen. Indien de stroom-15 snelheid van het fluidiserende gas te laag is, wordt het materiaal van het bed niet adequaat gefluidiseerd zodat naar het bed gevoerde brandstof niet in het bedmateriaal verdeeld of hiermee geschikt gemengd wordt. Indien de stroomsnelheid van het fluidiserende gas te hoog is, wordt de energiebehoefte voor de ventilatoren en/of pompen, die het gas naar het 20 bed voeren, nodeloos verhoogd en kan het bedmateriaal in extreme geval len uit het bed worden geworpen en verloren gaan. .

In tot nu toe toegepaste verbrandingsinrichtingen met gefluidiseerd bed (waaronder ook de door aanvraagster vervaardigde verbrandingsinrich-ringen) is het geschikt gebleken om het naar het gefluidiseerde bed ge-25 voerde verbrandingsgas toe te passen voor het fluidiseren van het bed materiaal. De uitvinding verschaft een uitvoeringsvorm waarin de toevoer van verbrandingsgas (gewoonlijk lucht) naar het bedmateriaal plaatsvindt via één of meer stellen blaaspijpen die zich horizontaal door het bedmateriaal uitstrekken.

30 Gebleken is dat met deze uitvoeringsvormen de juiste stroomsnelheid van het fluidiserende gas (de stroomsnelheid van het fluidiserende gas die noodzakelijk is voor het onderhouden van een juiste fluidisatie van het bedmateriaal) hoger kan zijn dan de snelheid die vereist is voor het optimaal maken van de stroomsnelheid van het verbrandingsgas (de snel-35 heid van de luchtstroom die nodig is voor het onderhouden van de ver branding van de naar de inrichting gevoerde brandstof), dat wil zeggen 790 5 9 85 • Jt «r - 3 - in bepaalde gevallen kan de toevoer van verbrandingslucht naar een ge-fluidiseerd bed met een snelheid die voldoende is om een geschikte flui-disatie van het bedmateriaal mogelijk te maken, leiden tot te hoge ver-brandingstemperaturen in de primaire en in de secundaire fase.

5 Volgens een aspect van de uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor het bedrijven van een verbrandingsinrichting met gefluidiseerd bed, waarbij het totale volume gas, dat naar de inrichting wordt gevoerd om fluidisatie van het bedmateriaal te bewerkstelligen en de verbranding van de naar de inrichting gevoerde brandstoffen te onderhouden, een hoe-10 veelheid inert gas bevat, welke hoeveelheid inert gas gevarieerd kan worden.

De hier gebruikte uitdrukking "inert gas" omvat gassen die de verbranding niet onderhouden.

Met voordeel wordt volgens de onderhavige methode afvalgas toege-15 past dat verkregen wordt uit een uitlaat van de verbrandingsinrichting, bij voorkeur een uitlaat met lage temperatuur.

Daar de verbranding in een verbrandingsinrichting met gefluidiseerd bed bijna stoechiometrisch verloopt, zijn de afvalgassen inert en onderhouden deze de verbranding niet. De aan de stroom verbrandingsgas naar 20 de inrichting toegevoegde afvalgassen geven een doelmatige verdunning van de zuurstof in deze gasstroom in het gefluidiseerde bed en fungeren als ballast-warmtedrager die warmteoverdracht uit het bed mogelijk maakt.

Bij voorkeur wordt het afvalgas met de voor de verbranding gebruikte, in het gefluidiseerde bed gevoerde lucht gemengd alvorens deze lucht 25 in het bed wordt geïnjecteerd ten einde een sub-stoechiometrische ver branding in het bed te bevorderen. De hoeveelheid van het met de voor de verbranding dienende lucht gemengde afvalgas wordt geregeld ten opzichte van de bedtemperatuur en dient als variabele warmtedrager die warmte van de verbranding in de primaire fase (in het bed) overdraagt naar de ver-30 branding in de secundaire fase (boven het bed). De hoeveelheid afvalgas, die met de toegevoerde verbrandingslucht wordt gemengd, kan geregeld worden als functie van de bedtemperatuur of als functie van de vereiste warmteopbrengst van de inrichting.

. Volgens een verder aspect verschaft de uitvinding een werkwijze 35 voor het bedrijven van een verbrandingsinrichting met gefluidiseerd bed, waarbij men de naar het bed gevoerde stroom gas voor het fluidiseren van 790 5 9 8-5 - 4 - het bed en het verbranden van de naar het bed gevoerde brandstof regelt door hiermee een hoeveelheid inert gas te mengen, waarbij de hoeveelheid inert gas variabel is, terwijl men tegelijkertijd de snelheid, waarmee brandstof naar het bed wordt gevoerd, regelt in afhankelijkheid van de 5 vereiste hoeveelheid warmte uit de inrichting.

Voor het uitvoeren van de onderhavige werkwijze verschaft de uitvinding volgens een verder aspect een met een gefluidiseerd bed werkende verbrandingsinrichting, bevattende middelen die het mogelijk maken dat de hoeveelheid naar de inrichting gevoerd gas voor het doen fluidiseren 10 van het bedmateriaal en het onderhouden van de verbranding van .naar de inrichting gevoerde brandstof verhoogd wordt door inert gas, welke middelen het mogelijk maken de hoeveelheid voor het verhogen van de hoeveelheid toegevoerd fluidiserend gas gebruikte inerte gas te variëren.

Bij voorkeur bevat de inrichting middelen voor het onttrekken van 15 afvalgas, dat uit een uitlaat van de verbrandingsinrichting stroomt, en het toevoegen van dit afvalgas aan het in de inrichting gevoerde fluidi-serende gas. Het afvalgas wordt bij voorkeur onttrokken uit een uitlaat met lage temperatuur, daar toegevoerd gas met lage temperatuur het meest geschikt is voor het afkoelen van het bed.

20 Ofschoon het afvalgas direkt in het bed geïnjecteerd kan worden, wordt het afvalgas bij voorkeur gemengd met de lucht die naar de met fluidiserend bed werkende verbrandingsinrichting wordt gevoerd alvorens de fluidiserende lucht in het bed wordt geinjecteerd ten einde de temperatuur van de verbranding in het bed te verlagen.

25 De snelheid waarmee men afvalgas met de naar de verbrandingsinrich- ring gevoerde verbrandingslucht mengt, wordt met voordeel geregeld door middelen in de inrichting die reageren op de bedtemperatuur.

Volgens weer een ander aspect verschaft de uitvinding êen met fluidiserend bed werkende verbrandingsinrichting, bevattende middelen voor 30 het mengen van de gasstroom, die naar het bed wordt gevoerd om fluidisa- tie van het bed te bewerkstelligen en de verbranding van brandstof, die naar het bed wordt gevoerd, te onderhouden, en een hoeveelheid inert gas, welke met de stroom fluidiserend gas gemengde hoeveelheid inert gas variabel is, en middelen voor het regelen van de snelheid waarmee brand-35 stof naar het bed wordt gevoerd, in afhankelijkheid van de vereiste hoe veelheid warmte uit de inrichting. De middelen voor het regelen van de 790 5 9 85 ** - 5 - toevoersnelheid van de brandstof kunnen met voordeel ook de stroomsnelheid van het verbrandingsgas naar de inrichting regelen.

De inrichting volgens de uitvinding maakt het mogelijk te voldoen aan een variabele warmtebehoefte uit de inrichting, en verschaft voor 5 de te regelen, naar de inrichting gevoerde brandstof en verbrandings lucht optimale bedrijfsomstandigheden waardoor de inrichting kan werken bij een constante bedtemperatuur met een constante mate van fluidisatie van het bedmateriaal.

De onderhavige werkwijze en inrichting worden hieronder beschreven 10 aan de hand van de bij gevoegde tekeningen.

Fig. 1 is een schematische weergave van een met gefluidiseerd bed werkende verbrandingsinrichting volgens de uitvinding.

Pig. 2 is een schematische weergave van een gemodificeerde vorm van de verbrandingsinrichting van fig. 1.

15 Fig. 3 toont op vergrote schaal een deel van de inrichting van fig. 1.

Fig. 4 toont op vergrote schaal delen van de inrichting van fig. 1 en 2.

De met gefluidiseerd bed werkende verbrandingsinrichting van fig. 1 20 bevat een met gefluidiseerd bed werkende verbrandingskamer 10; deze kamer bevat een gefluidiseerd bed 11 waarin fluidiserend gas wordt gevoerd door een reeks blaaspijpen 12 die zich horizontaal door het bedmateriaal uitstrekken. De blaaspijpen 12 kunnen zich op één niveau in het bedmate-riaal bevinden (zoals weergegeven) of op een aantal verschillende diep-25 ten in het bed. De buizen 12 zijn voorzien van openingen 13 die zich horizontaal van de hartlijn van elke buis 12 af uitstrekken. De blaaspijpen kunnen vrij zijn bevestigd aan een eindplaat 14 van de inrichting of worden gedragen door een aantal draagorganen 15 (zoals weergegeven).

Door een toevoerorgaan 16 wordt brandstof in de kamer 10 gevoerd; 30 verbranding van de toegevoerde brandstof vindt zowel plaats in het bed (waarin de brandstof gedragen wordt door het bedmateriaal) als in het volume 17 boven het bed (waarin de gasvormige en fijne vaste produkten van de verbranding in het bed gevoerd worden).

De warmteoverdracht uit de inrichting kan plaatsvinden via de wan-35 den van de kamer 10 (die omgeven kunnen zijn door een (niet-weergegeven) watermantel) of via in het bed ondergedompelde waterbuizen (niet-weerge- 790 5 9 85 t - 6 - geven), in afhankelijkheid van het betreffende type verbrandingsinrich-ting.

Lucht voor het fluidiseren van het bed en het onderhouden van de verbranding van naar het bed gevoerde brandstoffen wordt uit een primaire 5 gasinlaat in de vorm van een kamer 18 naar de reeks blaaspijpen gevoerd.

In de kamer 18 wordt lucht uit een ventilator 19 gevoerd via een gastoevoer leiding 20. De leiding 20 bevat een regelklep 21 die de stroomsnelheid van de lucht naar de kamer 18 kan regelen.

De regelklep 21 wordt geregeld in afhankelijkheid van de uit de 10 verbrandingsinrichting vereiste hoeveelheid warmte, bepaald door het schematisch weergegeven orgaan 22.

Het orgaan 22 kan zodanig zijn uitgevoerd dat het de warmte uit de inrichting meet door bepaling van de stoom-stroomsnelheid uit de inrichting (of de watertemperatuur in het geval van een heetwaterketel). Bij 15 voorkeur meet het orgaan 22 de druk van de stoom die door de verbrandings inrichting wordt geproduceerd; deze druk varieert in afhankelijkheid van de vereiste warmte uit de inrichting. Het orgaan 22 regelt tevens de snelheid waarmee de brandstoftoevoerinrichting 16 werkt en derhalve de snelheid waarmee brandstof in de verbrandingskamer 10 wordt gevoerd.

20 Men kan een orgaan 22 toepassen dat elektrische signalen uitzendt die een servomechanisme regelen, welk servomechanisme nokken bezit die zowel met de regelklep 21 als met de brandstoftoevoerinrichting 16 zijn gekoppeld. In plaats hiervan kan het orgaan 22 signalen uitzenden die de toevoerinrichting 16 en de klep 21 direkt regelen.

25 De naar de kamer 18 gevoerde verbrandingslucht kan voorverhit wor den in een (niet-weergegeven) verhitter in de leiding 20. Deze voorver-hitting kan worden toegepast om de bedtemperatuur te verhogen tot een bedrijfsniveau bij het op gang brengen van de inrichting en ter verschaffing van een geschikte hoeveelheid warmte die de temperatuur van 30 het bed verhoogt indien dit tijdens het bedrijf van de inrichting nodig mocht zijn. De voorverhittingsinrichting wordt normaliter slechts toegepast voor het verhogen van de temperatuur van het bed bij het in bedrijf stellen van de inrichting en wordt vervolgens uitgeschakeld.

De stroom lucht naar de kamer 18 wordt in een menginrichting 23 35 gemengd met inert gas. Het met de stroom verbrandingslucht gemengde inerte gas kan uit iedere bron afkomstig zijn, maar wordt bij voorkeur 790 5 9 85 - 7 - gevormd, door afvalgas uit de verbrandingsinrichting dat wordt afgenomen uit de uitlaat van een recirculatiegas-ventilator 24 die afvalgas uit de inrichting naar een schoorsteen 25 voert. Het uit de ventilator 24 afgevoerde afvalgas wordt door een gasleiding 26 naar de menginrichting 5 23 gevoerd.

De met de toevoer naar kamer 18 gemengde hoeveelheid inert gas wordt geregeld door een regelklep 27 in de leiding 26. De stand van de klep 27 (en daarmee de met de luchtstroom gemengde hoeveelheid afvalgas) wordt (via een verbinding 28) geregeld door een motor 29 die de klep 27 in een 10 stand brengt die gekozen wordt in afhankelijkheid van de temperatuur van het gefluidiseerde bed 11. De motor 29 kan bijvoorbeeld geregeld worden door een thermokoppel of een ander orgaan voor het meten van de temperatuur (30) in het bed 11.

De stand van de klep 27 wordt zodanig geregeld dat de klep geopend 15 wordt om meer afvalgas naar de menginrichting 23 te voeren indien de temperatuur van het bed stijgt (waardoor de naar het gefluidiseerde bed gevoerde verbrandingslucht doelmatig verdund wordt en een neiging tot verlaging van de bedtemperatuur optreedt), en de regelklep 27 enigszins gesloten wordt (waardoor de hoeveelheid met de lucht in de menginrich-20 ting 23 gemengd afvalgas verlaagd wordt) indien de temperatuur van het bed 11 daalt.

De verbinding 28 regelt ook een regelklep 31 in de leiding 32 die de leiding 20 op een punt tussen de regelklep 21 en de menginrichting 23 verbindt met een secundaire luchtinlaat 33 die uitmondt in het volume 17. 25 De klep 31 regelt de luchttoevoer naar het volume 17 boven het gefluidi seerde bed in de inrichting.

De door de leiding 32 naar het volume 17 boven het bed 11 gevoerde lucht onderhoudt de verbranding van gassen en fijne vaste deeltjes die door de in het bed plaatsvindende verbranding in de primaire fase in 30 bovenwaartse richting uit het bed gevoerd worden; deze luchttoevoer wordt geregeld in afhankelijkheid van de temperatuur in het bed als deel van het totale volume van de luchttoevoer naar de inrichting. De klep 27 wordt zodanig ingesteld dat indien de bedtemperatuur stijgt (zodat de hoeveelheid schoorsteengas, die met de naar de. kamer 18 gevoerde lucht 35 gemengd wordt, verhoogd wordt) de naar het volume 17 gevoerde hoeveel heid lucht eveneens verhoogd wordt. Indien anderzijds de bedtemperatuur 790 5 9 85 - 8 - daalt, wordt de stroom lucht naar de inlaat 33 verminderd en het volume lucht, dat naar de primaire luchtinlaat (kamer 18) gevoerd wordt, verhoogd (in combinatie met een vermindering in het volume schoorsteengas dat door de werking van de klep 27 naar de kamer 18 wordt gevoerd).

5 Op deze wijze kan de hoeveelheid lucht, die door de inlaten 18 en 33 in de inrichting wordt gevoerd, geregeld worden zonder dat het in de inrichting gevoerde totale volume lucht veranderd wordt.

De onderhavige inrichting maakt het dus mogelijk de brandstoftoe-voer en de luchttoevoer naar de verbrandingsinrichting te regelen in 10 afhankelijkheid van de vereiste hoeveelheid warmte uit de inrichting; verder maakt de inrichting het mogelijk de hoeveelheid inert gas, die met de naar het gefluidiseerde bed gevoerde lucht gemengd wordt, en de in het volume boven het gefluidiseerde bed gevoerde lucht te regelen in afhankelijkheid van de .temperatuur van het gefluidiseerde 15 bed. Tussen de ventilator 24 en de schoorsteen 25 is een klep 34 weergegeven die het naar de schoorsteen 25 gevoerde totale volume afvalgas regelt.

Fig. 2 toont een gemodificeerde vorm van de in fig. 1 weergegeven inrichting; de onderdelen van de gemodificeerde inrichting van fig. 2, 20 die overeenkomen met die van de inrichting van fig. 1, zijn met dezelfde nummers aangegeven.

De in de inrichting van fig. 1 toegepaste menger 23 voor het mengen van lucht en schoorsteengas is niet in de inrichting van fig. 2 aanwezig: de gasleiding 26 voert het schoorsteengas direct naar een inlaat 50 25 van een ventilator 51 met twee inlaten, waarvan de andere inlaat dient voor het toevoeren van lucht. Lucht en gas worden in de ventilator 51 gemengd en door de uiltaat 53 naar een regelklep 21P gevoerd; het verkregen mengsel van lucht en gas stroomt door de kamer 18 en de blaaspijpen 12 naar het bed 11 zoals in de inrichting van fig. 1. In 30 tegenstelling tot de uitvoeringsvorm van fig. 1 wordt bij de uitvoering van fig. 2 lucht door de leiding 32 naar het volume 17 gevoerd uit een ventilator 55, naast de hoofd-luchtstroom voor de verbranding in de primaire fase, die uit de ventilator 51 naar het bed 11 wordt gevoerd.

In de uitvoering vein fig. 2 behoeft geen recirculatiegas-ventilator 35 bij de afvalgasuitlaat te worden toegepast; deze ventilator is wel nodig bij de uitvoering van fig. 1 om te waarborgen dat de druk van het 790 5 9 85 y - 9 - _ * naar de menginrichting 23 gevoerde gas overeenkomt met de druk van het gas uit de ventilator.

Met de uitvoeringsvorm van fig. 2 is het mogelijk afvalgas toe te voegen aan de verbrandingslucht op de plaats waar deze verbrandingslucht 5 wordt meegevoerd als toevoer voor het gefluidiseerde bed in de inrichting.

De effecten van deze modificatie zijn de volgende: in de eerste plaats is geen recirculatiegas-ventilator 24 nodig om de afvalgassen uit de verbrandingskamer op te vangen, en in de tweede plaats maakt 10 de uitvoeringsvorm van fig. 2 het mogelijk het naar de inrichting gevoerde volume afvalgas te regelen in afhankelijkheid van de bed-temperatuur (deze regeling wordt tot stand gebracht door middel van de regelklep 27 voor de toevoer van afvalgas naar de ventilator 51) en door het orgaan 22 (in afhankelijkheid van de warmtebehoefte 15 uit de inrichting).

De kleppen in de leidingen 32 en 53 werken paarsgewijs, en wel zodanig dat de kleppen 21S en 213? het totale luchtvolume regelen in respons op de regelsignalen uit element 22 (en in overeenstemming - met het brandstoftoevoer aan 16) door samen open te gaan en te sluiten.

20 De twee kleppen 31S en 31P worden geregeld door het temperatuurafhanke-lijke element 29 en werken vanuit een gemeenschappelijke verbinding 28 die tevens de stroom gerecirculeerd afvalgas door de klep 27 regelt, zodat deze kleppen tegengesteld werken, dat wil zeggen wanneer de ene klep geopend wordt sluit de andere klep zich. Op deze wijze ver-25 anderen deze kleppen cfe verhouding tussen de luchtstromen die naar de inrichting worden gevoerd om de verbranding in de primaire fase en in de secundaire fase te onderhouden, zonder dat de totale luchtstroom naar de inrichting veranderd wordt, en maken het mogelijk dat het volume van de lucht voor de verbranding in de primaire fase ge-30 varieerd kan worden in afhankelijkheid van de bedtemperatuur.

Het is mogelijk een soortgelijke regeling van de warmte-opbrengst en de temperatuur van het gefluidiseerde bed te bereiken door de regelsignalen elektrisch te manipuleren en het druksignaal naar de brandstofregeling te voeren, het temperatuursignaal naar de regeling 35 van de primaire lucht en het gerecirculeerde afvalgas en het verschil naar de secundaire aSregeling, waardoor men hetzelfde doel bereikt met 790 5 9 85 - 10 - minder mechanische kleppen, hetgeen echter wel een complexer elektrisch systeem vereist.

Fig. 3 toont gedetailleerd een deel van de menginrichting 23 van de uitvoering van fig. 1.

5 Zoals uit fig. 3 blijkt, doorloopt de luehtleiding 20, waardoor ver brandingslucht stroomt, een "elleboog" 45, evenals de leiding 26, waardoor gerecirculeerd afvalgas stroomt. De leiding 26 loopt in bovenwaartse richting langs de hartlijn van de mengklep 23 en voert naar de kamer 18 voor de primaire lucht, zoals weergegeven in fig. 1.

10 Het volume 47 dat de leiding 26 omgeeft en binnen de leiding 20 ligt, omsluit een aantal schoepen 48 die de door de leiding 20 stromende lucht doen wervelen. De wervelende lucht, die het uiteinde van de leiding 26 passeert, sleept gerecirculeerd afvalgas uit het uiteinde van de leiding 26 mee en wordt grondig met dit afvalgas gemengd.

15 Fig. 4 is een gedetailleerde weergave van een brandstoftoevoer- inrichting 16 die in de uitvoeringen van fig. 1 en 2 wordt toegepast.

In het bijzonder toont deze fig. een steenkooltoevoerinrichting met een hopper 60 waarin steenkool wordt gebracht, welke hopper een opening bij de bodem 61 bezit. Een zuiger 62 drukt de uit de hopper 60 vallende 20 steenkool door een kanaal 63. De zuiger 62 is gekoppeld met een "Schots juk" 64 dat wordt aangedreven door een excentrische nok 65 aan de uitgangszijde van een (niet weergegeven) regelbare magnetische koppeling, die op zijn beurt wordt aangedreven door een motor 66 met constante snelheid. De magnetische koppeling (die bij voorkeur van het 25 Pye TASC type is) kan geregeld worden om de snelheid waarmee de excentrische nok roteert en derhalve de snelheid waarmee de zuiger heen en weer gaat te variëren. Derhalve maakt regeling van de koppeling het mogelijk de snelheid te regelen waarmee brandstof door het kanaal 63 wordt aangevoerd.

30 Het kanaal 63 eindigt bij de wand 14 van de inrichting en bevat een schoepenrad 67 dat zodanig wordt aangedreven dat dit rad met constante snelheid roteert. Op het schoepenrad vallende brandstof-deeltjes worden op het gefluidiseerde bed geworpen. In het midden van het schoepenrad vallende deeltjes.verkrijgen niet zoveel kine-35 tische energie als deeltjes die de rand van het schoepenrad treffen en worden derhalve niet zover weggeworpen. Dit maakt een gelijkmatige 7905985 - 11 - verdeling van brandstof over het oppervlak van het bed mogelijk.

Men kan ook andere brandstoffen in de verbrandingsinrichting voeren; indien men als brandstof een vloeibare brandstof gebruikt, bijvoorbeeld vloeibare koolwaterstoffen, kan de brandstof toevoer- ς inrichting een pomp met variabele snelheid bevatten.

Men kan volgens de uitvinding ook andere brandstoftoevoer-inrichtingen toepassen, mits deze regelbaar zijn om de toevoersnelheid van brandstof naar de inrichting zodanig te variëren dat de temperatuur van de inrichting constant kan worden gehouden met het oog op een variërende vereiste hoeveelheid warmte uit de inrichting.

De uitvinding verschaft derhalve een werkwijze en een inrichting die een gemakkelijke regeling van een met een gefluidiseerd bed werkende verbrandingsinrichting mogelijk maken, waarbij de stroom primaire lucht naar het bed wordt geregeld door een servo-mechanisme, welk ^ servo-mechanisme ook kan worden gebruikt voor het regelen van het volume van het met de verbrandingslucht gemengde afvalgas. Verder kan men volgens de uitvinding een geschikt evenwicht van afvalgas en lucht voor iedere bedrijgsomstandigheid bereiken door toepassing van nokken die worden aangedreven door een servo-mechanisme ter regeling van 20 schuiven of kleppen, waarmee zowel de toevoer van verbrandingslucht aan het bed als de hoeveelheid hiermee gemengd afvalgas bepaald worden.

Een dergelijke werkwijze waarborgt zowel de verschaffing van een constant volume fluidisatiegas naar het bed als een constante bedrijf stemperatuur van het bed.

25

Door op deze wijze de verbrandingslucht te beperken, kan ook de afmeting van het bed voor een bepaalde opbrengst tot een minimum worden verminderd.

De hierboven beschreven uitvoeringsvormen maken het mogelijk het complexe patroon van voorwaarden die nodig zijn voor het bereiken 30 van een optimale werking van een verbrandingsinrichting met gefluidiseerd bed te regelen; in het bijzonder wordt mogelijk gemaakt de mate van partiële verbranding van brandstof, die naar de inrichting wordt gevoerd, in het bed zelf te relateren aan de temperatuur van het bed. Het wordt mogelijk gemaakt om de toevoer van verbrandingslucht 35 aan het bed te verminderen indien de bedtemperatuur stijgt (door de aan de verbrandingslucht toegevoegde hoeveelheid inert afvalgas te 790 5 9 85 - 12 - verhogen) en vice versa.

De beschreven inrichting maakt de toevoer van lucht aan het volume boven het bed mogelijk, hetgeen de verbranding van gedeeltelijk verbrande vaste stoffen of gassen of dampen, die.in bovenwaartse 5 richting uit het bed stromen, onderhoudt mits de temperatuur van het bed zelf voldoende hoog is om hieraan toegevoerde brandstoffen af te breken.

De inrichting maakt het mogelijk de stroom verbrandingslucht naar de inrichting te vergroten indien de thermische belasting 10 van de inrichting toeneemt of vice versa.

Bij het uitvoeren van de onderhavige werkwijze dient de temperatuur boven het gefluidiseerde bed hoog genoeg te zijn om een doelmatige warm-te-overdracht door straling mogelijk te maken; het kan echter ook gewenst zijn de temperatuur boven het bed te verlagen door gerecircu-15 leerd afvalgas in de secundaire verbrandingslucht, die naar het volume boven het bed wordt gevoerd, te injecteren. Deze uitvoering waarborgt ook dat een hoge massa-stroomsnelheid voor een doelmatige warmte-overdracht in het gebied met lage temperatuur verkregen wordt.

Het volume afvalgas neemt toe met stijgende warmtebehoefte en brand-20 stoftoevoer bij een constante stroom uit het bed; het afvalgas en de secundaire luchtstroom kunnen bijvoorbeeld gecombineerd worden door middel van kleppen die geregeld worden door het servo-mechanisme dat de primaire verbrandingsstroom regelt, in afhankelijkheid van de vereiste warmte uit de inrichting. Ben uit de inrichting vereiste hoe-25 veelheid warmte geeft dus aanleiding tot een toegenomen luchtstroom en een verlaagde temperatuur van de vlam.

Volgens een alternatieve uitvoering wordt de hoeveelheid naar de ruimte boven het bed gevoerd afvalgas direct geregeld door bepaling van de vlamtemperatuur, maar evenals in het geval van de regeling 30 van het afvalgas naar het bed is de hierboven beschreven uitvoering eenvoudiger.

De druk van verbrandingslucht, die naar een gefluidiseerd bed wordt gevoerd, is tamelijk hoog (van de orde van circa 8 kpa), en om afvalgas aan de stroom verbrandingslucht toe te voeren, kan het 35 mogelijk zijn het afvalgas door het hart van de verbrandingslucht- ventilator te voeren of, zoals hierboven vermeld, door middel van een 790 5 9 8-5 - 13 - venturi-inrichting. De toepassing van een venturi-inrichting of straalpomp is nodig bij een verbrandingsinrichting zonder recirculatie-gasventilator.

Zelfs indien een recirculatiegasventilator wordt toegepast, kan 5 deze ventilator zich zeer vaak op zulk een afstand van de ketel bevinden dat het afvalgas geschikter kan worden afgenomen nabij de regelschuif in de schoorsteengasleiding die van de ketel direct naar een venturi-inrichting nabij de inlaat van de ketel voert. Het is mogelijk afvalgassen op een plaats buiten het gefluidiseerde bed 10 (dat wil zeggen boven het bed) toe te voegen om alleen de massa van de stroom te vergroten in het geval van ketels die zijn ontworpen voor een zeer grote overmaat luchtvolumina warneer de benodigde massa-stroomsnelheid groter is dan benodigd voor een doelmatige regeling van de temperatuur van het gefluidiseerde bed en beperking van de vlam-15 temperatuur.

- Conclusies - 79 0 5 9 85

Claims (20)

1. Werkwijze voor het doen werken van een verbrandingsinrichting met gefluidiseerd bed, met het kenmerk dat het totaal volume gas, dat naar de inrichting wordt gevoerd om fluidisatie van het bedmateriaal te bewerkstelligen en verbranding van brandstoffen, die naar de inrichting 5 worden gevoerd, te onderhouden, een hoeveelheid inert gas bevat, welke hoeveelheid inert gas gevarieerd kan worden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het gebruikte inerte gas gevormd wordt door afvalgas dat uit een uitlaat van de verbrandingsinrichting wordt afgenomen en het voor de-verbranding dienen- 10 de gas lucht is.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk dat het afvalgas wordt afgenomen uit een uitlaat met lage temperatuur.

4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk dat men het afvalgas mengt met de naar het gefluidiseerde bed gevoerde verbrandings- 15 lucht alvorens deze lucht in het bed wordt geïnjecteerd om een sub-stoechiometrische verbranding in het bed te bevorderen.

4 - 14 -

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk dat men de hoeveelheid met cfe verbrandingslucht gemengd afvalgas varieert in afhankelijkheid van de temperatuur van het gefluidiseerde bed.

6. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk dat men de hoeveelheid met deverbrandingslucht gemengd afvalgas varieert in afhankelijkheid van de vereiste hoeveelheid warmte uit de verbrandingsinrichting.

7. Werkwijze volgens conclusies 1-6, met het kenmerk dat men verbrandingslucht direct naar het volume in de inrichting boven het 25 gefluidiseerde bed voert teneinde verbranding in de secundaire fase van gassen en vaste stoffen, die uit het bed worden ontwikkeld, te onderhouden.

8. Werkwijze volgens conclusies 1-7, met het kenmerk dat men de snelheid, waarmee brandstof in de verbrandingsinrichting wordt gevoerd, 30 regelt in afhankelijkheid van cfevereiste warmte uit de inrichting.

9. Met gefluidiseerd bed werkende verbrandingsinrichting, gekenmerkt door middelen voor het verhogen door inert gas van de hoeveelheid naar de inrichting gevoerd gas voor het doen fluidiseren van het bedmateriaal en het onderhouden van de verbranding van naar de inrichting gevoerde 790 5 9 8-5 - 15 - V. brandstof, welke middelen het mogelijk maken de hoeveelheid inert gas, die gebruikt wordt voor het verhogen van de hoeveelheid toegevoerde verbrandingslucht, te variëren.

10. Inrichting volgens conclusie 9, gekenmerkt door middelen voor 5 het onttrekken van afvalgas uit een uitlaat van de inrichting en het toevoeren van dit afvalgas aan de naar het gefluidiseerde bed in de inrichting toegevoerde verbrandingslucht.

11. Inrichting volgens conclusie 10, gekenmerkt door middelen voor het onttrekken van het afvalgas uit een uitlaat met lage temperatuur.

12. Inrichting volgens conclusies 9-11, gekenmerkt door middelen voor het regelen van de snelheid waarmee brandstof naar het bed wordt gevoerd in afhankelijkheid van de vereiste warmte uit de inrichting.

13. Inrichting volgens conclusies 9-12, gekenmerkt door middelen voor het toevoeren van lucht in het volume van de inrichting boven het 15 gefluidiseerde bed voor het onderhouden van (feverbranding in de secundaire fase van gassen en fijne vaste stoffen die uit het bed worden ontwikkeld.

14. Inrichting volgens conclusies 10-13, met het kenmerk dat de middelen voor het onttrekken van afvalgas gevormd worden door een zuigtrek- 20 ventilator, die verbonden is met een afvalgasuitlaat van de inrichting en afvalgas naar een menginrichting voert via een afvalgas-toevoer-leiding, in welke menginrichting het afvalgas gemengd wordt met verbrandingslucht die naar het gefluidiseerde bed wordt gevoerd.

15. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk dat de meng- 25 inrichting gevormd wordt door twee concentrische bussen met verschillende diameters, waarbij de binnenste bus korter is dan de buitenste, de ruimte tussen de binnenste bus en de buitenste bus schoepen bevat en zodanig is aangesloten dat deze ruimte verbrandingslucht ontvangt, en de binnenste bus zodanig is aangesloten dat deze afvalgas ontvangt, 30 een en ander zodanig dat lucht, die onder druk naar de menginrichting wordt gevoerd, door de schoepen tot wervelen wordt gebracht en bij het passeren van het uiteinde van de binnenste bus met het afvalgas wordt gemengd.

16. Inrichting volgens conclusies 10-13, met het kenmerk dat de 35 middelen voor het onttrekken van afvalgas gevormd worden door een ventilator met twee inlaten, waarvan de ene inlaat verbonden is met 790 5 9 85 Λ 1 , «♦ - 16 - een afvalgas-toevoerleiding die weer verbonden is met een afvalgas-uitlaat van de inrichting en de andere inlaat lucht ontvangt.

17. Inrichting volgens conclusie 14 of 16, met het kenmerk dat de toe-voerleiding voor het afvalgas een klep bevat die met behulp van een 5 servo-mechanisme het volume afvalgas, dat hierdoor stroomt, kan regelen in afhankelijkheid van de temperatuur van het gefluidiseerde bed.

18. Inrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk dat het servo-mechanisme geschikt is voor het regelen van een klep die het volume lucht, dat naar de ruimte in de inrichting boven het gefluidiseerde 10 bed wordt gevoerd, regelt.

19. Inrichting volgens conclusies 9-16, gekenmerkt door een servo-mechanisme dat de snelheid, waarmee brandstof naar de inrichting wordt gevoerd, regelt in afhankelijkheid van de vereiste warmte uit de inrichting, welk brandstoftoevoerregelend servo-mechanisme het totale 15 volume naar het gefluidiseerde bed gevoerde verbrandingslucht regelt.

20. Inrichting volgens conclusies 9-19, gekenmerkt door een voorver-hittingsinrichting die het naar het gefluidiseerde bed gevoerde gas verhit. i 790 5 9 85