NL8102466A - Verbrandingsinrichting met een gefluidiseerd bed. - Google Patents

Description

t N/30.275-tM/f.

Verbrandingsinrichting met een gefluïdiseerd bed.

De uitvinding heeft betrekking op een verbrandingsinrichting met een gefluïdiseerd bed en meer in het bijzonder op een verbeterd kooldeeltjestoevoersysteem voor een dergelijke verbrandingsinrichting.

5 De toepassing van gefluïdiseerde bedden is reeds lang erkend als een aantrekkelijke manier om warmte op te wekken. In een normale uitvoering van een gefluïdiseerd bed wordt lucht gevoerd door een bed van‘deeltjesmateriaal, dat gewoonlijk een mengsel van 'inert materiaal en een brand-10 stof omvat/ zoals bitumineuze kool met een hoog zwavel- gehalte. Als resultaat van de door het bed passerende lucht gedraagt het bed zich als een kokende vloeistof/ hetgeen de verbranding van de brandstof bevordert. De belangrijkste voordelen van een dergelijke uitvoering omvatten een betrek-15 kelxjk hoge warmte-overdracht/ een althans nagenoeg gelijkmatige bedtemperatuur, verbranding bij betrekkelijk' lage temperaturen/ een reductie in corrosie en ketelvervuiling en een reductie in ketelafmeting.

Bij deze uitvoeringen moet het deeltjesvor-20 mige brandstofmateriaal continu of ten minste periodiek worden verdeeld over het bed om het afgewerkte materiaal aan te vullen, dat is verbruikt in het verbrandingsproces.

Vele gebruikelijke systemen benutten een toevoerorgaan of toevoerorganen voor het verdelen van het 25 deeltjesvormig brandstofmateriaal vanuit een punt boven het hovenoppervlak van het bed, waar dit door de zwaartekracht op dit bovenoppervlak valt. Echter heeft een groot deel van de beschikbare handelskolen een betrekkelijk groot deel-tjesgroottehereik/ dat kan lopen van zeer kleine deeltjes 30 tot deeltjes, die passeren door een zeef van 5 cm. De verdeling van het deeltjesvormige brandstofmateriaal op het bovenoppervlak van het bed biedt dus problemen,, -daar als het deelij esvormige brandstofmateriaal betrekkelijk klein is, de combinatie van de omhoog stijgende verbrandingsgassen 35 en door het bed passerende lucht het materiaal uit de bovenzijde van de verbrandingsinrichting zal blazen voordat het verbrand is.

- . a Ook is voorgesteld in het bed toevoersyste- 81 02 4 6 6 -2- men aan te brengen, waarbij het deeltjesvormige brandstofmateriaal direct in het bed wordt ingevoerd vanaf een punt onder het bovenoppervlak van het bed. Hoewel deze systemen de bovengenoemde problemen vermijden, bieden ze aanvullende 5 problemen, daar de zijwaartse overbrenging of dispersie van de materialen door het bed betrekkelijk slecht is, zodat een groot aantal toevoerpunten nodig is om hete of te koele plekken te voorkomen. Dit verhoogt natuurlijk de installatie-kosten.

10 Derhalve is een doel van de onderhavige uitvinding het verschaffen van een kolentoevoersysteem voor een verbrandingsinrichting met een gefluïdiseerd bed, waarin een optimale verdeling van een deeltjesvormig brandstofmate-riaal met een betrekkelijk groot deeltjesgroottebereik wordt 15 verkregen.

Een verder doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een systeem van het bovengenoemde type, waarin het deeltjesvormige brandstofmateriaal wordt gescheiden in een betrekkelijk grof materiaal en een 20 betrekkelijk fijn materiaal, dat wordt geagglomereerd voordat het wordt verdeeld over het bed.

Nog een ander doel van de ondérhavige uitvinding is het verschaffen van een systeem van het bovengenoemde type waarin het grove deeltjesvormige materiaal en 25 het geagglomereerde materiaal beide worden verdeeld uit een enkele verdeler aan bepaalde zones over het bovenoppervlak van het bed. Om deze en andere doelen te bereiken omvat het syteem volgens de onderhavige uitvinding een verbrandingsinrichting met een gefluïdiseerd bed, die is voorzien van 30 een in een huis ondersteund rooster, dat op zijn bovenopper-vlak een bed van deeltjesmateriaal kan opnemen, waarvan ten minste een deel brandbaar is. Het deeltjesvormige brandstofmateriaal is buiten het bed gescheiden, waarbij het betrekkelijk fijne deeltjesvormige brandstofmateriaal uit de scheider 35 wordt geagglomereerd en samen met het betrekkelijk grove materiaal wordt toegevoerd aan een enkele verdeler, die ligt Boven het bovenoppervlak, van het bed. De verdeler kan het grove materiaal en het geagglomereerde fijne materiaal verdelen aen bepaalde zones, die zich uitstrekken over het bo-40 venoppervlak van het bed.

81 024 6 6 W~” -3-

ï J

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm van de uitvinding in vertikale doorsnede is afgeheeld.

5 Verwijzend naar de tekening verwijst het ver- wijzingscijfer 10 in het algemeen naar een verbrandingsinrichting met een gefluïdiseerd bed, die volgens de onderhavige uitvinding is uitgevoerd en bestaat uit een voorwand 12, een achterwand 14 en twee zijwanden, waarvan er één is afgeheeld 10 bij het verwijzingscijfer 16. Het bovenste deel van''de ver-brandingsinrichting 10 is gemakshalve niet afgebeeld, waarbij het duidelijk zal zijn dat dit bestaat uit een convectiesectie, een dak en een uitlaat om de verbrandingsgassen af te voeren, zoals gebruikelijk is.

15 Een bed van deeltjesmateriaal, dat in het al gemeen is afgebeeld bij het verwijzingscijfer 18, is aangebracht binnen de verbrandingsinrichting 10 en rust op een geperforeerd rooster 20, dat zich horizontaal in het onderste deel van de ketel uitstrekt. Het bed 18 kan bestaan uit een 20 mengsel van afzonderlijke deeltjes van inert materiaal en brandstofmateriaal, zoals bitumineuze kool.

Een luchtopvangkamer 22 is gevormd onmiddellijk onder het rooster 20 en een luchtinlaat 24 is aangebracht door de achterwand 14 in verbinding met de kamer 22 voor het 25 verdelen van lucht uit een uitwendige bron (niet afgebeeld) aan de kamerJE3en paar· Inchtkleppen 26 zijn aangebracht in de inlaat 24 voor het regelen van de stroom van lucht in de kamer 22. De kleppen 26 zijn op geschikte wijze gemonteerd in de inlaat 24 om te zwenken om hun middens onder invloed van he-30 diening van uitwendige regelorganen (niet afgebeeld) om de werkzame openingen in de inlaat te variëren en aldus de stroom van lucht door de inlaat in de kamer 22 te regelen.

Daar de kleppen 26 een gebruikelijke constructie hebben,, zullen ze niet verder in detail worden beschreven.

35 Een bedaansteekbrander 28 is gemonteerd door de voorwand 22 onmiddellijk boven het rooster 20 om het bed 18 aanvankelijk aan te steken tijdens het op gang brengen en een bedafvoerpijp 29 strekt zich uit vanaf een overeenkomstige opening, die is gevormd in het rooster 20 naar een punt onder 40 de kamer 22 om de afgewerkte materialen uit het bed 18 af te 81 02 4 6 6 *. m -4- voeren. Een scheider, die in het algemeen bij het verwijzings-cijfer 30 is aangegeven, ligt buiten de ketel 10 en kan deel-tjesvormig brandstofmateriaal, zoals kool, opnemen met een betrekkelijk groot deeltjesgroottebereik uit een uitwendige 5 bron (niet afgebeeld) zoals een kolenbreker, via een leiding 32. De scheider 30 dient om het brandstofmateriaal op gebruikelijke wijze te scheiden zoals.door de toepassing van een zeef of zeven, in betrekkelijk grove en betrekkelijk fijne deeltjes. De betrekkelijk grove deeltjes worden uit de 10 scheider 30 via een leiding 34 afgevoerd en de betrekkelijk fijne deeltjes worden via een leiding 36 uit de scheider afgevoerd. Bij voorbeeld kan de scheider 30 zijn uitgevoerd om deeltjes te scheiden die groter zijn dan 1,6 mm in diameter van die welke kleiner dan 1,6 mm zijn en de eerste aan de 15 leiding 34 en de laatste aan de leiding 36 toe te voeren.

Een agglomerator, die in het algemeen bij het verwijzings-cijfer 38 is aangegeven, neemt de fijne deeltges uit de leiding 36 op en is ontworpen om de deeltjes te-agglomereren tot grovere deeltjes volgens een gebruikelijke techniek.

20 Bijvoorbeeld, als de deeltjes vocht bevatten, kunnen ze worden geagglomereerd in een schijfkorrelvormmachine, zoals de Series 7000 pellet mill vervaardigd door de California Pellet Mill Co. Als de fijne deeltjes betrekkelijk droog zijn, kunnen ze anders worden geagglomereerd op een rolbriketvormmachine of 25 een extruder van een gebruikelijk type.

Een leiding 39 verbindt de uitgang van de agglomerator 38 met een verdeler, die in het algemeen is aangegeven bij het verwijzingscijfer 40 en die ook de grove deeltjes uit de leiding 34 opneemt. De verdeler 40 is ge-30 monteerd ten opzichte van het bovenste deel van de voorwand 12 en verdeelt het mengsel van grove deeltjes uit de leiding 34 en de geagglomereerde deeltjes uit de leiding 39 aan bepaalde zones uit het bovenoppervlak van het bed 18.

De verdeler 40 omvat een inlaatpijp 42 35 voor het opnemen van de grove kooldeeltjes uit de leiding 34 en het geagglomereerde materiaal uit de leiding 39, waar deze worden vermengd en door de zwaartekracht toegevoerd op een verdeelschotel 44, die zich uitstrekt onmiddellijk onder het uitlaateind van de pijp 42 in het inwendige van de ver-40 brandingsinrichting 10. De schotel 44 is zwenkbaar gemonteerd 81 02 4 6 6 * f -5- ten opzichte van een Bedieningshefboom 46 voor het regelen van de hoekstand van de schotel ten opzichte van het bovenoppervlak van het bed zoals is afgebeel'd, bijvoorbeeld, door de êne stand, die met volle lijnen is afgebeeld en twee stan-5 den, die met streepjeslijnen zijn afgebeeld. Een regeleenheid voor de hefboom 46 is in het algemeen afgebeeld bij het ver-wijzingscijfer 48 en werkt op een gebruikelijke wijze om de zwenkbeweging van de schotel 44 te regelen.

De verdeler 40 omvat ook een luchtverdeel-10 eenhëid die in het algemeen bij het verwijzingscijfer 50 is afgebeeld om druklucht te verdelen met een bepaalde hoeveelheid over een aantal bladen, waarvan er één is afgebeeld bij het verwijzingscijfer 52, die onmiddellijk boven de schotel 44 liggen om de lucht te injecteren over de kooldeeltjes op 15 de schotel. Dientengevolge worden de kooldeeltjes verdeeld aan bepaalde zones, die zich uitstrekken over het bovenoppervlak van het bed 18 en die worden bepaald door de stand van de schotel 44 onder de regeling van de hefboom 46 en de eenheid 48. Bijvoorbeeld, in de bovenste stand van het vrije 20 eind van de schotel 44, zoals is afgebeeld in de tekening, zullen de op de schotel uit de pijp 42 vallende deeltjes door de lucht worden voortgestuwd vanaf de eenheid 50 naar de achterwand 14 en zullen ze op het achterste deel (dus het rechter deel gezien in de tekening) van het bovenoppervlak 25 van het bed 18 vallen. Evenzo, in de onderste stand van de schotel 44 zoals is afgebeeld in de tekening, zullen de deeltjes worden verdeeld aan het voorste deel (dus het lengte-deel gezien in de tekening1 van het bovenoppervlak van het bed 18. Daar de schotel 44 kan worden gezwenkt in een onein-30. dig aantal hoekstanden ten opzichte van het bovenoppervlak van het bed 18 onder regeling van de hefboom 46 en de regeleenheid 48, zal het duidelijk zijn dat een nauwkeurige regeling van de precieze plaats van de deeltjestoevoer over het bovenoppervlak van het bed kan worden verkregen.

35 In Bedrijf wordt het bed 18 op gang gebracht door het openen van de kleppen 26 bij de luchtinlaat 24 om lucht omhoog te verdelen door het compartiment 22 door de perforaties in het rooster 2Q en toe te voeren aan het bed 18.

Dit maakt het deeltjesmateriaal in het bed 18 los en vermin-40. dert de pakking en Hrugvorming van het materiaal.

81 02 4 6 6 ψ

♦ V

-6-

De scheider 30' en de agglomerator 38 worden bediend en werken zoals boven is besproken om grof en geagglomereerd deeltjesvormig brandstofmateriaal via de leidingen 34 resp. 39 toe te voeren aan de inlaatpijp 42.

5 De aansteekbrander 28 wordt dan aangestoken om het materiaal in het bed 18 te verhitten, zodat de temperatuur van het materiaal een voorafbepaald niveau bereikt en op dit tijdstip wordt de verdeler 40 in werking gesteld om het mengsel, van grove en geagglomereerde deeltjesvormige 10 brandstof uit de inlaatpijp 42 te verdelen aan bepaalde zones die zich uitstrekken over het bovenoppervlak van het bed 18, zoals wordt bepaald door de positie van de schotel 44 om een gelijkmatige verdeling over het bovenoppervlak te verzekeren.

Nadat het bed 18 is gefluïdiseerd en een 15 bepaalde hoge temperatuur heeft bereikt, wordt de aansteeek-brander 28 uitgeschakeld, terwijl de verdeler 40 de deel-tjesvormige brandstof over het bovenoppervlak van het bed 18 in overeenstemming met voorafbepaalde toevoersnelheden blijft verdelen.

20 Het zal duidelijkvzijn, dat als de verbran- dingsinrichting wordt gebruikt om stoom op te wekken, een aantal warmtewisselbuizen die het te verhitten fluïdum, zoals water voeren, kunnen zijn gevoerd door het inwendige van de verbrandingsinrichting.op een gebruikelijke wijze, 25 waarbij de buizen in de tekening gemakshalve zijn weggelaten. Als de verbrandingsinrichting voor andere doeleinden, bijvoorbeeld vergassing of dergelijke, wordt gebruikt kunnen de waterwanden en buizen worden weggelaten en een gebruikelijke vuurvaste constructie worden aangebracht, die het gefluïdi-3Q seerde bed opneemt.

De uitvinding is niet beperkt tot de afge-beelde uitvoeringsvorm, die binnen het kader van de uitvinding gewijzigd kan worden.

81 02 4 6 6

Claims (7)

1. Verbrandingsinrichting met een gefluidi-seerd bed/ voorzien van een huis waarin een rooster is ondersteund, dat een bed van deeltjesmateriaal kan ondersteunen, waarvan ten minste een deel brandbaar is, middelen om 5 lucht door het rooster en het deeltjesmateriaal te voeren om het deeltjesmateriaal te fluïdiseren, gekenmerkt door middelen die deeltjesvormig brandstofmateriaal opnemen en dit materiaal scheiden in betrekkelijk fijne deeltjes en betrekkelijk grove deeltjes, een verdeler, die door het 10 huiS in een hoge stand ten opzichte van het bovenoppervlak van het bed wordt ondersteund, middelen, die de betrekkelijk grove deeltjes toevoeren aan de verdeler, agglomeratiemidde-len die de fijne deeltjes uit de scheidingsmiddelen opnemen en deze fijne deeltjes agglomereren, en middelen, die de 25 geagglomereerde deeltjes toevoeren aan de verdeler, welke verdeler is voorzien van middelen om de deeltjes te verdelen aan bepaalde zones die zich uitstrekken over het bovenopper-vleik van het bed.

2. Verbrandingsinrichting volgens conclusie

20. JL, m e t het kenmerk, dat deze verder is voorzien van middelen, die de fijne deeltjes uit de scheidingsmiddelen toevoeren aan de agglomeratiemiddelen.

3. Verbrandingsinrichting volgens conclusie 1, methet kenmerk, dat de verdeler is voorzien 25 van inlaatmiddelen, die de grove deeltjes en de geagglomereerde deeltjes opnemen.

4. Verbrandingsinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de inlaatmiddelen zijn voorzien van een pijp waarin de grove deeltjes en de geagglo- 30 meerde deeltjes worden vermengd.

5. Verbrandingsinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de verdeelmiddelen zijn voorzien van een schotel die de deeltjes ooneemt uit de inlaatmiddelen en kan bewegen in een aantal hoekstanden ten 35 opzichte van het bovenoppervlak van het bed. 6". Verbrandingsinrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat deze verder is voorzien van middelen, die lucht injecteren over de deeltjes op de 8102466 -8- schotel om deze deeltjes over het bovenoppervlak van het bed voort te stuwen.

7. Verbrandingsinrichting volgens conclusie 6/ met het kenmerk, dat de zones wor-5 den bepaald door de hoekstanden van de schotel. 81 02 4 6 6