NL8006429A

NL8006429A - Stacked fluidised bed vapour generator - has vertically aligned beds with heat recovery enclosure and convection enclosure adjacent furnace section

Info

Publication number: NL8006429A
Application number: NL8006429A
Authority: NL
Original assignee: Foster Wheeler Energy Corp
Priority date: 1980-11-26
Filing date: 1980-11-26
Publication date: 1982-06-16

Abstract

The vapour generator has a number of vertically aligned fluidised beds and incorporates a heat recovery enclosure adjacent a furnace section housing the fluidised beds. A convection enclosure is adjacent to the heat recovery enclosure. The boundary walls define the enclosures and are made up of interconnected tubes through which a fluid is passed in a predetermined sequence. Effluent gases from the fluidised bed compartments pass through the two enclosures and as they do so, given up heat to fluid in the boundary walls.

Description

N/30.Oll-tM/cs Dampgenerator.N / 30.ll-tM / cs Vapor generator.

De uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaar met een gefluïdiseerd bed en meer in het bijzonder op een dampgenerator, die bestaat uit een aantal op elkaar gestapelde gefluïdiseerde bedden voor het produceren van warmte.The invention relates to a fluidized bed heat exchanger and more particularly to a vapor generator consisting of a plurality of stacked fluidized beds for producing heat.

!5 : De toepassing van laagwaardige vaste brandstof, zo-: ! als kolen, is een wel bekende warmtebron die wordt gebruikt 1 ! | bij het produceren van stoom. In sommige van deze uitvoerin-: gen wordt de brandstof aangebracht in een vast bed met een kettingroosterstookinrichting of dergelijke, die wordt benut 10 voor het bevorderen van de verbranding, waarbij water in warmteoverdracht daarmee wordt gebracht om de stoom te produceren. Deze inrichtingen hebben echter verschillende nadelen met inbegrip van problemen bij het hanteren van de vaste brandstof, bij het toevoeren daarvan aan of het verwijderen 15 vanuit de bedden tijdens de werking. Ook wordt een betrekkelijk lage warmteoverdracht bereikt en de bedtemperaturen zijn vaak ongelijkmatig en moeilijk te regelen.! 5: The application of low-grade solid fuel, such as:! like coal, is a well-known heat source used 1! | when producing steam. In some of these embodiments, the fuel is placed in a fixed bed with a chain grate firing device or the like, which is utilized to aid combustion, thereby water transferring heat to produce the steam. However, these devices have several drawbacks, including difficulties in handling the solid fuel, feeding it or removing it from the beds during operation. A relatively low heat transfer is also achieved and the bed temperatures are often uneven and difficult to control.

Pogingen zijn gedaan om een gefluïdiseerd bed toe te passen om warmte te produceren voor het maken van stoom cl.6 2 0 tengevolge van het feit, dat een gef luïdiseerd bed., voordelen heeft van een verbeterde warmteoverdracht, een reductie in corrosie, een reductie in ketelvervuiling, een reductie in zwaveldioxyde-emissie, een betrekkelijk lage verbrandings-temperatuur en een reductie in ketelgrootte. In deze uitvoe- 25 ringen wordt lucht omhoog gestuurd door een massa deeltjesvormige brandstofmateriaal, waardoor dit materiaal uitzet en een gesuspendeerde of gefluïdiseerde toestand aanneemt. Er is echter een beperking aan de warmtetoevoer naar het water, dat in warmtewisseling aan het gefluïdiseerde bed wordt toe- ! 30 gevoerd, hoofdzakelijk tengevolge van het feit, dat de aan het bed toegevoerde hoeveelheid lucht voldoende moet zijn om dit in een gefluïdiseerde toestand te houden, maar niet de oorzaak mag zijn, dat overmatige hoeveelheden brandstofmateriaal weggeblazen worden.Attempts have been made to use a fluidized bed to produce heat to make steam cl.6 2 0 due to the fact that a fluidized bed has advantages of improved heat transfer, reduction in corrosion, reduction in boiler fouling, a reduction in sulfur dioxide emission, a relatively low combustion temperature and a reduction in boiler size. In these embodiments, air is sent up through a mass of particulate fuel material, causing this material to expand and assume a suspended or fluidized state. However, there is a limitation on the heat supply to the water, which is supplied to the fluidized bed in heat exchange! 30, mainly due to the fact that the amount of air supplied to the bed must be sufficient to keep it in a fluidized state, but should not cause excessive amounts of fuel material to be blown away.

35 Dit nadeel is grotendeels overwonnen door de uit voering volgens het Amerikaanse octrooischrift 3.823.396. Bij de uitvoering volgens dit octrooischrift was de ovensectie 8006429 - 2 - ; van de generator gevormd door een aantal verticaal uitge-lijnde kamers of cellen, die elk een gefluïdiseerd bed be-| vatten. Het te verhitten fluïdum werd omhoog gestuurd door de gefluïdiseerde bedden in warmteuitwisseling daarmede om I 5 geleidelijk de temperatuur van het fluïdum te verhogen. Een buizenbundel was geplaatst in de zone boven elk bed om een convectieoppervlak te verschaffen voor de uit elk bed stromende gassen.This drawback has been largely overcome by the embodiment of US Pat. No. 3,823,396. In the embodiment of this patent, the oven section was 8006429-2; of the generator formed by a number of vertically aligned chambers or cells, each of which is a fluidized bed to summarize. The fluid to be heated was sent up through the fluidized beds in heat exchange therewith to gradually raise the temperature of the fluid. A tube bundle was placed in the area above each bed to provide a convection surface for the gases flowing from each bed.

Bij deze uitvoering is echter het volume van de 10 ruimte, die boven elk bed beschikbaar is voor het opnemen van! : het convectieoppervlak betrekkelijk klein tengevolge van be- ' perkingen, die worden opgelegd aan het dwarsdoorsnedeopper-vlak van elke cel door de buisafstanden, toegankelijkheid voor lassen, stofverstopping, verbrandingseisen, enzovoorts.However, in this embodiment, the volume of the 10 space above each bed is available for recording! The convection area is relatively small due to limitations imposed on the cross-sectional area of each cell due to the pipe gaps, accessibility for welding, dust plugging, combustion requirements, etc.

15 Als resultaat was het door de buizenbundels gevormde convectieoppervlak zodanig beperkt, dat de massastroming van de uitstromende gassen per zone van het convectieoppervlak en de resulterende warmteoverdrachtcoëfficiënt boven elk bed veel kleiner dan optimaal waren.As a result, the convection surface formed by the tube bundles was so limited that the mass flow of the effluent gases per zone of the convection surface and the resulting heat transfer coefficient above each bed were much less than optimal.

2020

Overzicht van de uitvinding.Overview of the invention.

Derhalve is een doel van de onderhavige uitvinding het verschaffen van een warmtewisselaar, die de voordelen van het ontwerp met op elkaar gestapelde gefluïdiseerde bedden 25 heeft, maar een convectiewarmteoverdrachtoppervlak met optimale waarde verschaft.Therefore, an object of the present invention is to provide a heat exchanger, which has the advantages of the stacked fluidized bed design 25, but provides an optimum value convection heat transfer surface.

Een verder doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een dampgenerator van het bovengenoemde type, waarin een watergekoeld warmtétarugwinornhulsel is ver-30 : schaft bij de ovensectie van de dampgenerator voor het ver-; krijgen van een uitgebreid convectieoppervlak.A further object of the present invention is to provide a vapor generator of the above-mentioned type, in which a water-cooled heat recovery jacket is provided at the furnace section of the vapor generator for providing; getting an extended convection surface.

Weer een verder doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een dampgenerator van het bovenbedoelde type, waarin een watergekoeld warmteterugwinomhulsel is 35 verschaft tussen de ovensectie en de convectiesectie van de dampgenerator en een gemeenschappelijke wand met beide deelt.Yet a further object of the present invention is to provide a vapor generator of the above-mentioned type, wherein a water-cooled heat recovery envelope is provided between the furnace section and the convection section of the vapor generator and shares a common wall with both.

Korte beschrijving van de tekeningen.Brief description of the drawings.

Fig. 1 is een schematische verticale doorsnede van 40 de dampgenerator volgens de onderhavige uitvinding.Fig. 1 is a schematic vertical section of the vapor generator of the present invention.

8006429 - 3 -8006429 - 3 -

Fig. 2 is een doorsnede op grotere schaal langs de : lijn 2-2 in fig. 1.Fig. 2 is an enlarged sectional view taken along line 2-2 in FIG. 1.

Beschrijving van de bij voorkeur toegepaste uit-5 voeringsvormen.Description of the Preferred Embodiments.

De dampgenerator volgens de onderhavige uitvinding is in detail afgebeeld in fig. 1 van de tekeningen, waarbij : het verwijzingscijfer 10 in het algemeen verwijst naar een huis, dat op een gebruikelijke wijze is gevormd uit vuurvast 10 materiaal en ander steunconstructiemateriaal. Een ovensectie 12 is aangebracht binnen het huis 10 en omvat een voorwand 14 en een achterwand 16, die in dwarsdoorsnede zijn afgebeeld, waarbij elke wand is gevormd door een aantal verticale buizen waarop continue ribben aan diametraal tegenovergestelde delen 15 daarvan zijn aangebracht en zich over de lengte daarvan uitstrekken, waarbij de ribben van aangrenzende buizen aan elkaar zijn gelast op gebruikelijke wijze om een gasdichte wand te vormen. De ovensectie 12 heeft ook een paar zijwanden 18 en 20, die loodrecht staan op de voorwand 14 en de achterwand 20 16, waarbij de zijwand 18 is afgebeeld in fig. 1 en de beide zijwanden 18 en 20 zijn afgebeeld in fig. 2. Het zal duidelijk zijn, dat de zijwanden 18 en 20 op gelijke manier zijn geconstrueerd als de wanden 14 en 16.The vapor generator of the present invention is shown in detail in Figure 1 of the drawings, wherein: reference numeral 10 generally refers to a housing formed in a conventional manner from refractory material and other support construction material. An oven section 12 is disposed within the housing 10 and includes a front wall 14 and a rear wall 16, shown in cross-section, each wall being formed by a number of vertical tubes on which continuous ribs are arranged on diametrically opposite parts 15 thereof and extending over the length thereof, the ribs of adjacent tubes being welded together in a conventional manner to form a gastight wall. The oven section 12 also has a pair of side walls 18 and 20, which are perpendicular to the front wall 14 and the rear wall 20, with the side wall 18 shown in Figure 1 and both side walls 18 and 20 shown in Figure 2. The it will be apparent that the side walls 18 and 20 are constructed in the same manner as the walls 14 and 16.

Een paar verdeelstukken, die in eindaanzicht zijn 25 aangegeven met de verwijzingscijfers 22 en 24, zijn aangebracht aan de bovenzijde van de ovensectie 12 en staan in verbinding met de buizen, die de wanden 14 respectievelijk 16 vormen. Een verdeelstuk 26 is ook aangebracht aan de bovenzijde van het omhulsel 12 en staat in verbinding met de bui-30 zen, die de zijwand 18 vormen, waarbij het duidelijk zal zijn, dat een ander verdeelstuk, gelijk aan het verdeelstuk 26, is aangebracht in verbinding met de zijwand 20. Op gelijke wijze zijn verdeelstukken 28, 30 en 32 aangebracht aan de onderzijde van de ovensectie 12 in verbinding met de buizen, die 35 : de wanden 14, 16 respectievelijk 18 vormen, waarbij het ook duidelijk zal zijn, dat een aanvullend verdeelstuk is aange- ; bracht in de onderzijde van het omhulsel in verbinding met de zijwand 20.A pair of manifolds, indicated in end view with the reference numerals 22 and 24, are mounted on the top of the oven section 12 and communicate with the tubes, which form the walls 14 and 16, respectively. A manifold 26 is also mounted on the top of the casing 12 and communicates with the tubes which form the side wall 18, it being understood that another manifold similar to the manifold 26 is fitted in connection to the side wall 20. Likewise, manifolds 28, 30 and 32 are mounted on the underside of the oven section 12 in communication with the tubes, which form the walls 14, 16 and 18, respectively, it being also understood that an additional manifold is attached; in the bottom of the casing communicated with the side wall 20.

Een aantal horizontale geperforeerde luchtverdeel-40 platen 34 is op afstand van elkaar aangebracht in de oven- 800 6 42 9 - 4 - sectie 12 om deze te verdelen in een aantal verticaal op elkaar gestapelde compartimenten, elk aangeduid met het verwij-zingscijfer 36. Een luchtinlaat 38 is aangebracht door de voorwand 14 van de ovensectie 12 en een luchtopvangkamer 39 5 strekt zich onder elk van de platen 34 uit om de lucht naar de compartimenten 36 te verdelen, waarbij de stroming wordt geregeld door kleppen 40 of dergelijke, die zijn aangebracht in openingen die zich uitstrekken door de voorwand 14.A plurality of horizontal perforated air distribution 40 plates 34 are spaced apart in the oven 800 6 42 9-4 section 12 to divide them into a number of vertically stacked compartments, each indicated by the reference numeral 36. An air inlet 38 is provided through the front wall 14 of the oven section 12 and an air collection chamber 39 extends under each of the plates 34 to distribute the air to the compartments 36, the flow being controlled by valves 40 or the like, which are arranged in openings extending through the front wall 14.

Het zal duidelijk zijn, dat een groot aantal toe-10 voerleidingen of dergelijke (niet afgeheeld) in verbinding staat met elk compartiment 36 en geschikt zijn voor het opnemen van deeltjesvormige brandstof uit een uitwendige bron, : zoals een pneumatisch toevoerorgaan of dergelijke en deze afleveren in elk compartiment. Een inert materiaal is ook aange-15 bracht in elk compartiment 36 en vormt tesamen met het deel-tjesvormige brandstofmateriaal een materiaalbed in elk compartiment, dat wordt gefluïdiseerd door de lucht, die omhoog stroomt^°°rde platen 34 in elk bed. Een aantal toevoerbuizen 42 is verbonden met de verdeelstukken 22,24 en 26 aan het 20 bovenste deel van het omhulsel 12, terwijl een aantal toevoer-I buizen 44 is verbonden met de verdeelstukken 24 en 26 aan het: onderste deel van het omhulsel. Hoewel niet afgebeeld in de tekening1 zal het duidelijk zijn, dat aanvullende toevoerbuizen zijn aangebracht, die zijn verbonden met de verdeelstuk-25 ken die behoren bij de zijwand 20.It will be appreciated that a large number of feed lines or the like (not cut off) are in communication with each compartment 36 and are suitable for receiving and delivering particulate fuel from an external source, such as a pneumatic feeder or the like in each compartment. An inert material is also provided in each compartment 36 and, together with the particulate fuel material, forms a material bed in each compartment which is fluidized by the air flowing upwardly plates 34 in each bed. A plurality of supply tubes 42 are connected to the manifolds 22, 24 and 26 on the upper part of the casing 12, while a plurality of supply tubes 44 are connected to the manifolds 24 and 26 on the lower part of the casing. Although not shown in the drawing 1, it will be understood that additional feeder tubes are provided which are connected to the manifolds 25 associated with the side wall 20.

Elke toevoerbuis 42 en 44 is verbonden met een betreffende daalbuis, waarvan er één is aangegeven met het ver-wijzingscijfer 50, waarbij het duidelijk zal zijn, dat verschillende aanvullende daalbuizen zich onmiddellijk achter de 30 in fig. 1 afgebeelde daalbuis uitstrekken en daaraan gelijk zijn. De met elke wand verbonden verdeelstukken en de toevoerbuizen en daalbuizen maken het mogelijk, dat het water in een voorafbepaalde volgorde door de wanden stroomt om warmte in het water te doen opnemen zoals in detail later zal worden 35 verklaard.Each supply tube 42 and 44 is connected to a respective downcomer, one of which is denoted by reference numeral 50, it being understood that several additional downcomers extend immediately and are similar to the downcomer shown in Figure 1. . The manifolds connected to each wall and the supply tubes and downcomers allow the water to flow through the walls in a predetermined order to allow heat to be absorbed into the water as will be explained in detail later.

Een paar buizenbundels 52 en 54 zijn respectievelijk aangebracht in twee aangrenzende compartimenten 36 binnen het omhulsel 12 en zijn in serie geschakeld tussen een paar verdeelstukken 56 respectievelijk 58, die op hun beurt door mid-40 del van toevoerbuizen zijn verbonden met afzonderlijke daalbuizen, die gelijk zijn aan de daalbuis 50 en zich daarachter 8006428 - 5 - ; uitstrekken.A pair of tube bundles 52 and 54 are arranged in two adjacent compartments 36 within the enclosure 12, respectively, and are connected in series between a pair of manifolds 56 and 58, which in turn are connected by separate feeder tubes to separate downcomers, which are equal are on the downcomer 50 and behind it 8006428-5; stretch out.

Op soortgelijke wijze is een aanvullend paar bui-: zenbundels 60 en 62 aangebracht in aangrenzende compartimen-i ten 36 boven de buizenbundels 52 en 54 en in serie geschakeld 5 via een verdeelstuk 63. De buizenbundel 60 is via een verdeel-: stuk 64 verbonden met een daalhuis die zich uitstrekt aan de j ; achterzijde van de daalhuis 50 en de buizenbundel 62 is via een verdeelstuk 66 verbonden met een uitlaatleiding 68.Similarly, an additional pair of tube bundles 60 and 62 are arranged in adjacent compartments 36 above the tube bundles 52 and 54 and connected in series via a manifold 63. The tube bundle 60 is connected via a manifold 64 with a valley house that extends on the j; rear of the lower housing 50 and the tube bundle 62 is connected via a manifold 66 to an outlet line 68.

Een buizenbundel 70 is aangebracht in het bovenste 10 compartiment 36 en is verbonden met een inlaatleiding 72 via een verdeelstuk 73 en met een uitlaatleiding 74 via een verdeelstuk 75. Elke buizenbundel 52, 54, 60, 62 en 70 bestaat uit een aantal buizen, die elk zijn aangebracht op de manier van een serpentijn, waarbij het duidelijk zal zijn, dat hoe-15 wel slechts een enkele buis is afgebeeld in fig. 1, elke bundel bestaat uit een aantal naast elkaar geplaatste buizen, die zich uitstrekken over de breedte van het omhulsel in de richting loodrecht op het vlak van de tekening. De buizen van elke bundel zijn ondergedompeld in hun respectievelijke bed-20 den om een warmteoverdracht van de daardoorheen stromende vloeistof te bewerkstelligen, zoals later in detail zal worden beschreven.A tube bundle 70 is disposed in the top compartment 36 and is connected to an inlet conduit 72 through a manifold 73 and to an outlet conduit 74 through a manifold 75. Each tube bundle 52, 54, 60, 62, and 70 consists of a plurality of tubes, which each arranged in a serpentine fashion, it being understood that although only a single tube is shown in FIG. 1, each bundle consists of a plurality of juxtaposed tubes extending the width of the envelope in the direction perpendicular to the plane of the drawing. The tubes of each bundle are immersed in their respective beds to effect heat transfer of the fluid flowing therethrough, as will be described in detail later.

Zoals boven is vermeld, wordt lucht in elk bed toegevoerd via de plaat 34 die bij elk bed behoort onder rege-25 ling van de kleppen 40 om de bedden te fluïdiseren, waarbij het duidelijk zal zijn, dat de snelheid en de hoeveelheid van de luchtstroming die door de bedden gaat, wordt geregeld zo- : dat deze hoog genoeg is om de deeltjesvormige brandstof te fluïdiseren en een economische verbranding of warmteproductie 30 per eenheid van oppervlakte van het bed te verkrijgen, maar laag genoeg is om het verlies van teveel kleine brandstofdeeltjes uit het bed te vermijden en om een voldoende verblijfstijd van de gassen te verkrijgen voor goede zwavelverwijde-ring door een absorptiemateriaal, dat is toegevoegd aan de 35 brandstof, zoals ook later in detail zal worden beschreven.As mentioned above, air is supplied to each bed through the plate 34 associated with each bed under control of the valves 40 to fluidize the beds, it being understood that the velocity and amount of air flow passing through the beds is controlled so that it is high enough to fluidize the particulate fuel and achieve economical combustion or heat production per unit area of the bed, but low enough to avoid the loss of too many small fuel particles out of the bed and to obtain sufficient residence time of the gases for good sulfur removal through an absorption material added to the fuel, as will also be described in detail later.

Een aantal uitlaten 78 zijn aangebracht in de ach- : terwand 16, waarbij elke uitlaat ligt in het bovenste deel van een corresponderend compartiment 36 en boven het gefluïdi-seerde bed in het compartiment. De verhitte lucht, na passage 40 ; door de gefluïdiseerde bedden, combineert zich met de ver- 8006429 - 6 - brandingsproducten uit de bedden en het resulterende mengsel of gas (hierna aangeduid als de uitstromende gassen) treedt : : ί ; | uit door de uitlaten 78 en stroomt in een warmtéterugwinomhul*· ; sel 80, dat ligt bij en aan de achterzijde van de ovensectie 5 12.A plurality of outlets 78 are disposed in the back wall 16, each outlet located in the top portion of a corresponding compartment 36 and above the fluidized bed in the compartment. The heated air, after passage 40; due to the fluidized beds, combines with the combustion products of the beds and the resulting mixture or gas (hereinafter referred to as the effluent gases): ί; | out through the outlets 78 and flows into a heat recovery envelope * ·; sel 80, which is located at and to the rear of the oven section 5 12.

' Het warmteterugwinomhulsel 80 is gevormd door een achterwand 82 en twee zijwanden 84 en 86 (fig. 2), die samen ; met de achterwand 16 van de ovensectie de grenswanden van het i omhulsel vormen. Zoals wordt opgemerkt uit fig. 2, zijn de 10 wanden 82, 84 en 86 op dezelfde manier gevormd als de wanden 14, 16, 18 en 20, dus zij zijn gevormd door een aantal verticale buizen met op diametraal tegenovergestelde delen ervan ribben die zich over de gehele lengte ervan uitstrekken, waarbij de ribben met elkaar zijn verbonden om de buizen gasdicht 15 te maken.The heat recovery envelope 80 is formed by a back wall 82 and two side walls 84 and 86 (Fig. 2), which together; form the boundary walls of the casing with the rear wall 16 of the oven section. As noted from Fig. 2, the walls 82, 84 and 86 are formed in the same manner as the walls 14, 16, 18 and 20, so they are formed by a number of vertical tubes with ribs diametrically opposite parts extending extend along its entire length, the ribs being joined together to make the tubes gastight.

Hoewel niet volledig afgebeeld in de tekeningen, zal het duidelijk zijn, dat verdeelstukken zijn aangebracht aan elk eind van de wanden 82, 84 en 86 en in verbinding staan met de buizen die elke wand vormen op dezelfde manier 20 als de wanden 14, 16, 18 en 20. Ook zijn toevoerbuizen aange-; bracht bij de bij de wanden 82, 84 en 86 behorende verdeelstukken en verbonden met daalhuizen en dergelijke, zodat het : water kan worden gestuurd door de gehele lengte van de wanden in een voorafbepaalde volgorde om warmte toe te voegen aan 25 het water zoals later in detail zal worden beschreven.Although not fully depicted in the drawings, it will be appreciated that manifolds are provided at each end of the walls 82, 84 and 86 and communicate with the tubes forming each wall in the same manner as the walls 14, 16, 18 and 20. Supply pipes are also supplied; brought to the manifolds associated with the walls 82, 84 and 86 and connected to descending housings and the like, so that the water can be sent through the entire length of the walls in a predetermined order to add heat to the water as later in detail will be described.

Zoals in fig. 1 in door streepjespijlen is aange-; geven, stromen de uitstromende gassen omhoog uit de gefluïdi-seerde bedden tot in het warmteterugwinomhulsel 80 en dan I gaan ze omhoog en treden ze binnen in een cycloonstofafschei-30 der 90, die ligt in het bovenste deel van het warmteterugwin-: omhulsel. De scheider 90 werkt op een gebruikelijke manier om de fijne deeltjes, grotendeels bestaande uit kool, te verwijderen uit de uitstromende gassen. Een stofbak 92 staat in verbinding met de scheider 90 via een leiding 94 en verzamelt 35 de uit de uitstromende gassen door de scheider 90 afgescheiden fijne deeltjes en stuurt ze in een injector 96, die de deeltjes teruginjecteert in het onderste compartiment 36 in de ovensectie 12 via een leiding 98. De deeltjes worden ge-fluïdiseerd en verbrand in het laatste compartiment 36 op 40 soortgelijke wijze als de deeltjesvormige kolen in de gefluï- 8006429 - 7 - ; diseerde bedden, die behoren bij de andere compartimenten.As indicated by dashed arrows in FIG. 1; the outflowing gases flow upward from the fluidized beds into the heat recovery envelope 80 and then they rise up and enter a cyclone dust separator 90 located in the upper portion of the heat recovery envelope. The separator 90 operates in a conventional manner to remove the fine particles, consisting largely of carbon, from the effluent gases. A dust bin 92 communicates with the separator 90 via a conduit 94 and collects the fine particles separated from the effluent gases by the separator 90 and sends them into an injector 96, which injects the particles back into the bottom compartment 36 in the furnace section 12 via a conduit 98. The particles are fluidized and burned in the last compartment 36 in a similar manner to the particulate coals in the fluid 8006429-7; cushioned beds belonging to the other compartments.

Een convectieomhulsel, dat in het algemeen is afge-; 1 I beeld door het verwijzingscijfer 100, is aangebracht bij en ! ; achter het warmteterugwinomhulsel 80. Het convectieomhulsel j 5 omvat een achterwand 102 en twee zijwanden 104 en 106 (fig. 2) : die samen met de achterwand 82 het warmteterugwinomhulsel 80 ; de grenswanden van het omhulsel vormen. De wanden 102, 104 en: 106 zijn ook gevormd door een aantal verticale buizen met con-| tinue ribben op diametraal tegenovergestelde delen ervan 10 langs de gehele lengte ervan om het omhulsel gasdicht te maken.A convection casing, which is generally cut-off; 1 I image by the reference numeral 100 is provided at and! ; behind the heat recovery casing 80. The convection casing j 5 comprises a rear wall 102 and two side walls 104 and 106 (Fig. 2): which, together with the rear wall 82, the heat recovery casing 80; form the boundary walls of the enclosure. The walls 102, 104 and: 106 are also formed by a number of vertical pipes with con tin ribs on diametrically opposite parts thereof along its entire length to make the casing gastight.

Zoals in fig. 1 wordt opgemerkt, heeft het convectieomhulsel 100 een inlaat 108, die de stofvrije uitstromende gassen uit het uitlaateind van de scheider 90 opneemt, waar- i 15 door de gassen omlaagpasseren door het omhulsel om te worden ; afgevoerd door een uitlaat 110. Een aantal verdeelstukken, die in het algemeen zijn aangegeven door het verwijzingscijfer 112, zijn aangebracht in verbinding met de boveneinden van de buizen die de wanden 102, 104 en 106 vormen en een aantal ver-20 deelstukken 114 zijn aangebracht aan de ondereinden van de buizen die de laatstgenoemde wanden vormen. Toevoerbuizen 116 verbinden de verdeelstukken 112 met een serie daalhuizen, : waarvan er één is aangegeven door het verwijzingscijfer 118 in fig. 1, en een aantal toevoerbuizen 120 verbinden de ver-25 deelstukken 114 met de daalhuizen.As noted in Figure 1, the convection jacket 100 has an inlet 108, which receives the dust-free effluent gases from the outlet end of the separator 90, through which the gases pass down through the jacket to become; discharged through an outlet 110. A number of manifolds, generally indicated by the reference numeral 112, are arranged in communication with the upper ends of the tubes forming the walls 102, 104 and 106, and a number of manifolds 114 are provided at the lower ends of the tubes forming the latter walls. Supply pipes 116 connect the manifolds 112 to a series of descenders, one of which is indicated by the reference numeral 118 in FIG. 1, and a plurality of supply pipes 120 connect the manifolds 114 to the descenders.

I : :I::

Een buizenbundel, die in het algemeen is aangegeven i met het verwijzingscijfer 122 is aangebracht in de convectie-sectie, zodat voedingwater of dergelijke via een inlaatverdeel-stuk 124 in en door de buizenbundel kan worden gestuurd om 30 het water voor te verwarmen voordat het uittreedt naar een uitlaatverdeelstuk 126. Een toevoerbuis 128 verbindt het uit-laatverdeelstuk 126 met het verdeelstuk 114, dat behoort bij . de achterwand 102 van het convectieomhulsel 100 om het voor- : verwarmde water in de laatstgenoemde wand te sturen om het 35 water achtereenvolgens te laten stromen door de grenswanden van de ovensectie 12, het warmteterugwinomhulsel 80 en het convectieomhulsel 100 als later in detail zal worden beschreven.A tube bundle, generally indicated by the reference numeral 122, is arranged in the convection section so that feed water or the like can be sent through an inlet manifold 124 into and through the tube bundle to preheat the water before it exits to an outlet manifold 126. A feed tube 128 connects the outlet manifold 126 to the manifold 114 associated with it. the back wall 102 of the convection casing 100 to direct the pre-heated water into the latter wall to flow the water successively through the boundary walls of the furnace section 12, the heat recovery casing 80 and the convection casing 100 as will be described in detail later .

Opgemerkt wordt, dat hoewel de zijwanden van de 40 ovensectie in elk van de omhulsels 80 en 100 afzonderlijk 800 6 42 9 - 8 - zijn beschreven, in de werkelijke praktijk kunnen zijn gevormd door twee continue op afstand van elkaar geplaatste zijwanden die de ovensectie 12, het warmteterugwinomhulsel 80 en het convectieomhulsel 100 overspannen zoals is afge-5 beeld, waarbij de verticale afmeting van de zijwanden, die het convectieomhulsel overspant, kleiner is, dan die welke de ovensectie 12 en het warmteterugwinomhulsel 80 omspant, zoals in fig. 1 is afgebeeld. Hoewel de twee zijwanden, die de zijwanden 18, 84 en 104 en de zijwanden 20, 86 en 106 vormen, 10 continu kunnen zijn, kunnen afzonderlijke verdeelstukken zijn aangebracht om de stroming door elk van de afzonderlijke wanden te verdelen zoals boven beschreven is.It should be noted that although the side walls of the oven section 40 in each of the casings 80 and 100 have been separately described 800 6 42 9 - 8 - in actual practice, two continuous side walls spaced apart from the oven section 12 may be formed. , the heat recovery casing 80 and the convection casing 100 span as shown, the vertical dimension of the sidewalls spanning the convection casing being smaller than that which spans the oven section 12 and the heat recovery casing 80, as in Fig. 1 shown. Although the two sidewalls constituting sidewalls 18, 84 and 104 and sidewalls 20, 86 and 106 may be continuous, separate manifolds may be provided to distribute flow through each of the separate walls as described above.

Tijdens de werking wordt lucht gevoerd in de inlaat 38 door de voorwand 14 van de ovensectie 12, waardoor deze 15 passeert door de kleppen 40 en de met elk compartiment 36 verbonden verdeelplaten 34 en door het bed van deeltjesmateriaal in elk compartiment. Elk bed wordt opgestart door een hulpgas-brander of dergelijke te laten branden tot de minimum brandstof ontstekingstemperatuur, zodat de brandstof wordt verbrand 20 in elk bed en zal blijven branden na het opstarten. Het warm-teuitwisselflu’idum zoals water wordt toegevoerd in het inlaat-verdeelstuk 124, dat is verbonden met de buizenbundel 120 in het convectieomhulsel 100, waardoor het passeert door het laatstgenoemde omhulsel in warmteoverdracht met de hete lucht, 25 die in de tegenovergestelde richting passeert, voordat het water uittreedt uit het laatstgenoemde omhulsel naar het uit-laatverdeelstuk 126. Uit het uitlaatverdeelstuk 126 wordt het fluïdum dan door de toevoerbuis 128 gestuurd naar het verdeel-stuk 114, dat is verbonden met de achterwand 102 van het con-30 vectieomhulsel 100. Na passage door de verticale lengte van de buizen, die de wand 102 vormen, passeert het water door de buizen die de wanden van de convectiesectie 100 vormen, de warmteterugwinsectie 80 en de ovensectie 12 in de volgende volgorde: 35 1. Door de zijwand 104 van het convectieomhulsel 100; 2. Door de zijwand 106 van het convectieomhulsel 100; 3. Door de achterwand 82 van het warmteterugwin-40 omhulsel 80; _ _ 4. Door de voorwand 14 van de ovensectie 12; 8 00 6 42 9 - 9 - ! 5. Door de zijwand 18 van de ovensectie 12; 6. Door de achterwand 16 van de ovensectie 12; !| 7. Door de zijwand 20 van de ovensectie 12; 8. Door de zijwand 86 van het warmteterugwinomhul- I5 ; sel 80; 9. Door de zijwand 84 van het warmteterugwinomhul- I sel 80.During operation, air is introduced into the inlet 38 through the front wall 14 of the furnace section 12, passing through the valves 40 and the dividing plates 34 connected to each compartment 36 and through the bed of particulate material in each compartment. Each bed is started up by burning an auxiliary gas burner or the like to the minimum fuel ignition temperature so that the fuel is burned in each bed and will continue to burn after start-up. The heat exchange fluid such as water is fed into the inlet manifold 124, which is connected to the tube bundle 120 in the convection casing 100, through which it passes through the latter casing in heat transfer with the hot air, which passes in the opposite direction before the water exits from the latter casing to the exhaust manifold 126. From the outlet manifold 126, the fluid is then sent through the supply tube 128 to the manifold 114, which is connected to the rear wall 102 of the convection casing 100 After passing through the vertical length of the tubes forming the wall 102, the water passes through the tubes forming the walls of the convection section 100, the heat recovery section 80 and the oven section 12 in the following order: 1. Through the side wall 104 of the convection casing 100; 2. Through the side wall 106 of the convection casing 100; 3. Through the rear wall 82 of the heat recovery 40 envelope 80; 4. Through the front wall 14 of the oven section 12; 8 00 6 42 9 - 9 -! 5. Through the side wall 18 of the oven section 12; 6. Through the rear wall 16 of the oven section 12; ! | 7. Through the side wall 20 of the oven section 12; 8. Through the side wall 86 of the heat recovery envelope 15; sel 80; 9. Through the side wall 84 of the heat recovery envelope 80.

Het zal duidelijk zijn, dat tijdens dit achtereen-: volgens passeren van het water door de verschillende wanden, 10 het water aanvankelijk binnentreedt in de inlaatverdeelstuk-ken, die liggen bij de ondereinden van de buizen die elke wand vormen en in detail boven zijn beschreven, en uittreedt door de uitlaatverdeelstukken, die liggen aan de boveneinden van de buizen die elke wand vormen. Om van één wand naar de 15 volgende te stromen, passeert het water door de toevoerbuizen en daalhuizen, die ook boven beschreven zijn, alvorens binnen te treden in de inlaatverdeelstukken die zijn verbonden met de wand van de volgende passage. Kortheidshalve is de gedetailleerde beschrijving van de specifieke passages van het fluïdum 20 door deze verdeelstukken, toevoerbuizen en daalhuizen weggelaten.It will be appreciated that during this successive passage of the water through the various walls, the water initially enters the inlet manifolds located at the lower ends of the tubes forming each wall and described in detail above and exits through the outlet manifolds located at the top ends of the tubes that form each wall. To flow from one wall to the next, the water passes through the supply pipes and downcomers, also described above, before entering the inlet manifolds connected to the wall of the next passage. For the sake of brevity, the detailed description of the specific passages of the fluid 20 through these manifolds, supply tubes, and wells has been omitted.

Tijdens de voorgaande passages door de verschillende wanden wordt geleidelijk warmte uit de gefluïdiseerde bedden en de uitstromende gassen toegevoerd aan het water, het-25 geen uiteindelijk resulteert in complete verdamping van het water tot stoom.During the previous passes through the different walls, heat from the fluidized beds and the effluent gases is gradually supplied to the water, which ultimately results in complete evaporation of the water to steam.

Na het passeren door de eindwand 84, die is verbonden met het warmteterugwinomhulsel 80 en de daarmede verbonden daalhuizen, verdeelstukken en toevoerbuizen, wordt het water 30 via het verdeelstuk 64 naar en door de buizenbundel 60 gestuurd. Aanvullende warmte wordt dus toegevoegd aan de stoom uit het gefluïdiseerde bed, waarin de buizenbundel 60 ligt voordat de stoom via het verdeelstuk 63 in en door de buizenbundel 62 wordt gestuurd, waardoor de temperatuur van de stoom 35 wordt verhoogd tot oververhitting. De overhitte stoom wordt dan verzameld in het verdeelstuk 66 en afgevoerd door de uitlaat 68, waar deze kan worden gebruikt om een stoomturbine of dergelijke aan te drijven.After passing through the end wall 84, which is connected to the heat recovery casing 80 and the descending housings, manifolds and supply tubes connected thereto, the water 30 is sent through the manifold 64 to and through the tube bundle 60. Thus, additional heat is added to the fluidized bed steam in which the tube bundle 60 rests before the steam is passed through the manifold 63 into and through the tube bundle 62, thereby raising the temperature of the steam 35 to superheat. The superheated steam is then collected in the manifold 66 and discharged through the outlet 68, where it can be used to power a steam turbine or the like.

De buizenbundel 70 is aangebracht voor het opnemen 40 van stoom met betrekkelijke lage temperatuur, die vooraf is 8006429 - 10 - gebruikt in een andere trap van de installatie zoals een stoomturbine, om zijn temperatuur voor verder gebruik te verhogen. In het bijzonder wordt de laatstgenoemde stoom opgenomen door de inlaat 72 en via een verdeelstuk 63 gestuurd ; 5 door de buizenbundel 70 om de temperatuur van de stoom te verhogen voordat deze uittreedt via het verdeelstuk 73 en de uitlaat 74.The tube bundle 70 is arranged to receive relatively low temperature steam 40 previously used in another stage of the installation such as a steam turbine to increase its temperature for further use. In particular, the latter steam is taken up by the inlet 72 and sent through a manifold 63; 5 through the tube bundle 70 to raise the temperature of the steam before it exits through the manifold 73 and the outlet 74.

Volgens een bij voorkeur toegepaste uitvoering is de deeltjesvormige brandstof in de vorm van een mengsel van 10 gemalen bitumineuze kool en kalksteen, waarbij deze laatste functioneert als een absorptiemateriaal voor de zwaveldioxyde in verbrandingsgassen uit de kool volgens de gebruikelijke chemische theorie. Daar de lage verbrandingstemperaturen en de lage luchtovermaateisen ook de stikstofoxyde uit het ver-15 brandingsgas verminderen, bevat dit laatste een minimum aan verontreinigingen.According to a preferred embodiment, the particulate fuel is in the form of a mixture of ground bituminous coal and limestone, the latter functioning as an absorption material for the sulfur dioxide in coal combustion gases according to the conventional chemical theory. Since the low combustion temperatures and the low air oversize requirements also reduce the nitrogen oxide from the combustion gas, the latter contains a minimum of impurities.

Er zijn vele andere voordelen in de uitvoering volgens de onderhavige uitvinding. Bijvoorbeeld vermindert het gebruik van de verticaal opgestapelde compartimenten, die 20 zijn gevormd door continue wanden, aanzienlijk de fabricage-kosten en -tijd, daar hierdoor minder verdeelstukken, verbin-dingspijpen en daalhuizen nodig zijn maar een maximaal gebruik kan worden gemaakt van de betreffende warmteoverdrachtopper-vlakken. Natuurlijk bevordert de vrije beweging van de deel-25 tjesvormige brandstof in het gefluïdiseerde bed een snelle warmteoverdracht zowel binnen het bed als tussen het bed en de ondergedompelde huizengroepen. Als resultaat zijn de bed-temperaturen gelijkmatig en gemakkelijk te beheersen.There are many other advantages in the embodiment of the present invention. For example, the use of the vertically stacked compartments formed by continuous walls significantly reduces manufacturing cost and time since it requires fewer manifolds, connecting pipes, and lower housings but maximum utilization of the respective heat transfer surface surfaces. Of course, the free movement of the particulate fuel in the fluidized bed promotes rapid heat transfer both within the bed and between the bed and the submerged housing groups. As a result, the bed temperatures are even and easy to control.

Het verschaffen van het afzonderlijke warmteterug-30 winomhulseifïs gevormd door aanvullende waterwanden, maakt het mogelijk, dat het convectieoppervlak onafhankelijk is van de geometrie van de op elkaar gestapelde wanden, zodat het kan worden vergroot voorzover dit nodig is om een optimale warmte-: overdrachtcoëfficiënt te verkrijgen, waarbij de noodzaak Van 35 betrekkelijk dure buizenbundels in elk bed is vermeden.The provision of the separate heat recovery jacket formed by additional water walls allows the convection surface to be independent of the geometry of the stacked walls so that it can be enlarged as necessary to achieve an optimal heat transfer coefficient. avoiding the need for relatively expensive tube bundles in each bed.

Het zal duidelijk zijn, dat wijzigingen in het voorgaande binnen het kader van de uitvinding mogelijk zijn. Bij-doorbeeld kan de bijzondere volgorde van de waterstroming door de buizen die de bovengenoemde grenswanden vormen, wor-40 den gewijzigd waarbij enige parallelle stroming door twee of meer wanden kan bestaan.It will be clear that changes in the foregoing are possible within the scope of the invention. For example, the particular order of water flow through the tubes forming the above-mentioned boundary walls can be changed, whereby some parallel flow may exist through two or more walls.

80064298006429

Claims

1. Vapor generator, characterized by an oven section, means forming a number of vertically aligned fluidized beds in the oven section, a boundary wall of the oven section having openings for the discharge of effluent gases from the fluidized beds means including this boundary wall for forming a heat recovery envelope adjacent to the furnace section for receiving the effluent gases, and a convection envelope disposed adjacent the heat recovery envelope for receiving the effluent gases from the heat recovery envelope and discharging these gases, wherein each of the boundary walls of the furnace section, the heat recovery casing and the convection casing are formed by a number of interconnected tubes, and means for flowing fluid through the boundary walls in a 15 * predetermined order to heat of the fluidized beds. Transferable to the fluid.

Vapor generator according to claim 1, characterized in that two walls of the furnace section, the heat recovery casing and the convection casing, are formed by two continuous walls spanning the width of the generator.

3. A vapor generator according to claim 1, characterized in that it comprises heat exchange means immersed in each of the fluidized beds, and means for flowing the fluid through these heat exchange means to supply additional heat to the fluid.

Vapor generator according to claim 1, characterized in that it is provided with heat exchanger means 30 arranged in the convection casing and means for flowing the fluid through these heat exchanger means to preheat the fluid before it is sent to the boundary walls. .

Vapor generator according to claim 1, characterized in that it comprises means in the heat recovery casing for receiving the effluent gases from the beds and for separating solid particles from these gases before the gases are sent to the convection casing. 8006429-12 - * y

6. Vapor generator according to claim 5, with the! ; note that it is equipped with means in the | heat recovery envelope to return the solids: to one of the fluidized beds to burn the carbon in the solids.

Vapor generator according to claim 1, characterized in that the furnace section is provided with a front wall, a rear wall and two side walls, the openings being formed in the rear wall.

Vapor generator according to claim 7, characterized in that the heat recovery envelope is formed by two side walls and a rear wall and by the rear wall of the oven section.

Vapor generator according to claim 8, characterized in that the convection casing is formed by two side walls and a rear wall and by the rear wall of the heat recovery casing.

Vapor generator according to claim 9, characterized in that the side walls of the furnace section, the heat recovery casing and the convection casing, are all formed by two continuous walls, each covering the entire width of the heat recovery casing. span generator.

11. A vapor generator according to claim 10, characterized in that the heights of the oven section of the heat recovery casing are at least substantially equal and greater; are then the height of the convection casing, while the side walls have corresponding dimensions.

A vapor generator according to claim 9, characterized in that the roof of the furnace section, the heat recovery casing and the convection casing is formed by a single continuous wall spanning the entire width of the vapor generator.

Vapor generator according to claim 1, characterized in that the zone above each fluidized bed is free from heat exchange surfaces except those formed by the walls. 8006429