NL8200836A

NL8200836A - FLUID BED COMBUSTION BOILER.

Info

Publication number: NL8200836A
Application number: NL8200836A
Authority: NL
Original assignee: Pyropower Corp
Priority date: 1981-03-03
Filing date: 1982-03-02
Publication date: 1982-10-01
Also published as: CA1193924A; MX155228A; DE3207781A1

Description

VO 3168VO 3168

Verbrandingsketel met gefluldiseerd bed.Combustion boiler with fluidized bed.

De uitvinding beeft in het algemeen betrekking op warmtewisselaars, en meer in bet bijzonder op een verbeterde verbrandingsketel voor gebruik met voedingsvater, voorzien van een hoog gehalte aan opgeloste vaste stof.The invention generally relates to heat exchangers, and more particularly to an improved combustion boiler for use with a feeder containing a high content of dissolved solid.

5 Een toepassing van verbrandingsketels is in samenhang met stel sels voor het verhogen van de aardoliewinning. Een mengsel van stoom en water uit de ketel wordt geïnjecteerd in aardolie voerende lagen voor bet verdringen van de aardolie. Omdat het voor de ketel op aard-olievelden beschikbare voedingswater gewoonlijk van een slechte kwali-10 teit is met een zeer boog totaal gehalte aan opgeloste vaste stof, wordt bij ketels voor dergelijke toepassingen in het algemeen gebruik gemaakt van een enkele buiskringloop door de gehele eenheid. Bovendien is de stoomkwaliteit aan de uitlaat van de ketel gewoonlijk beperkt tot niet meer dan 80% stoom. Door het gebruiken van dit niveau aan 15 restwater bij de uitlaat samen met het toepassen van een hoge fluïdum-snelheid in de buiskringloop, worden zouten en andere oplosbare vaste stoffen in oplossing gehouden voor het voorkomen van neerslaan in de ketelhuizen.An application of combustion boilers is in conjunction with systems for increasing petroleum extraction. A mixture of steam and water from the kettle is injected into petroleum-carrying layers to displace the petroleum. Since the feed water available for the boiler in petroleum fields is usually of poor quality with a very arc total dissolved solids content, boilers for such applications generally use a single pipe cycle throughout the unit. . In addition, steam quality at the boiler outlet is usually limited to no more than 80% steam. Using this level of residual water at the outlet along with applying a high fluid velocity in the tubing cycle, salts and other soluble solids are kept in solution to prevent precipitation in the boiler houses.

Kenmerkende ketels, gebruikt voor toepassingen van vergrote 20 aardoliewinning, worden met olie gestookt, waarbij gebruik wordt gemaakt van een horizontale verbrandingskamer. De kamer wordt gekoeld met buizen of pijpen, die in een horizontale kronkelende gedaante zijn aangebracht om de verbrandingskamer. Daar deze · ontwerpen een beperkt succes hebben, bestaat daarbij een moeilijkheid, doordat het mengsel 25 van stoom en water in de buizen op verschillende punten in de buiskringloop onderhevig kan zijn aan grote verandering in warmtestromingen. Indien een grote warmtestroming samenvalt met een gebied van de kringloop, dat stoom van een betrekkelijk hoge kwaliteit bevat, kan oververhitting een defect in de buis tot gevolg hebben.Typical boilers used for enlarged petroleum recovery applications are oil fired using a horizontal combustion chamber. The chamber is cooled with pipes or tubes arranged around the combustion chamber in a horizontal winding shape. Since these designs have limited success, there is a difficulty in that the mixture of steam and water in the tubes may be subject to great change in heat flows at various points in the tube cycle. If a large heat flow coincides with an area of the cycle containing relatively high quality steam, overheating may result in a tube failure.

30 Het is een doel van de uitvinding een verbeterde ketelconstruc- 8200836 * <· - 2 - tie te verschaffen, die als het warmteaverdrachtfluïdum het gebruik mogelijk maakt van water, dat een zeer hoog totaal gehalte opgeloste vaste stoffen bevat.It is an object of the invention to provide an improved boiler construction which, as the heat transfer fluid, allows the use of water containing a very high total content of dissolved solids.

Een ander doel is het verschaffen van een verbeterde ketelcon-5 structie, die in het bijzonder geschikt is voor gebruik in samenhang met stelsels voor een vergrote aardoliewinning.Another object is to provide an improved boiler construction, which is particularly suitable for use in conjunction with enlarged petroleum recovery systems.

Een ander doel is het verschaffen van een verbeterde ketel, die als het warmteoverdracht fluïdum het gebruik mogelijk maakt van water, dat een zeer hoog totaal gehalte opgeloste vaste stoffen bevat, en de 10 mogelijkheid van defect raken van de buis tot een minimum beperkt en tezelfdertijd de warmteoverdracht-doelmatigheid tot een maximum opvoert.Another object is to provide an improved boiler which, as the heat transfer fluid, allows the use of water containing a very high total dissolved solids content, and minimizes the possibility of tube failure and at the same time increases heat transfer efficiency to a maximum.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin:The invention is further elucidated with reference to the drawing, in which:

Fig.1 schematisch een ketelstelsel toont, waarin de ketel wordt 15 toegepast; ïig.2 een ruimtelijk aanzicht is met weggebroken delen van een gedeelte van het stelsel van fig.1;Fig. 1 schematically shows a boiler system in which the boiler is used; Figure 2 is a spatial view with parts broken away of a portion of the system of Figure 1;

Eig.3 een gedeelte toont van een andere uitvoeringsvorm;Eigen 3 shows part of another embodiment;

Eig.il· een doorsnede is volgens de lijn IY-IV in fig.3; 20 Fig.5 een aanzicht is van een gedeelte van nog een uitvoerings vorm; enProperty is a section taken along line IY-IV in Figure 3; Fig. 5 is a view of a portion of another embodiment; and

Fig.6 een aanzicht is van een gedeelte van nog een andere uitvoeringsvorm..Fig. 6 is a view of part of yet another embodiment.

Zeer in het algemeen omvat de verbrandingsketel 10 een in hoofd-25 zaak verticaal langwerpige verbrandingskamer 11. Circulatiemiddelen 13 zijn aangebracht voor de circulatie van een verbrandend gefluidiseerd bed naar boven door de verbrandingskamer vanaf het onderste einde naar het bovenste einde. 'Buismiddelen 15 zijn aangebracht in een enkele laag om de buitenomtrek van de verbrandingskamer. De buismiddelen hebben 30 een gedaante voor het verschaffen van een stijgende schroeflijnvormige stromingsbaan voor daar doorheen gaand fluïdum.Very generally, the combustion boiler 10 comprises a substantially vertically elongated combustion chamber 11. Circulation means 13 are provided for circulation of a combustion fluidized bed upward through the combustion chamber from the bottom end to the top end. Tubing means 15 are arranged in a single layer around the outer circumference of the combustion chamber. The tube means has a shape for providing an ascending helical flow path for fluid passing therethrough.

Thans gedetailleerder verwijzende naar de tekening is in fig.1 het algemene schema van het ketelstelsel getoond. In de ketel 10 wordt gebruik gemaakt van een gefluidiseerd bed voor een hoge warmteover-35 drachtdoelmatigheid. Ketels met verbranding van een circulerend gefluï- 8200836 if % - 3 - diseerd bed zijn in staat een grote verscheidenheid aan brandstof en brandstof afmetingen te benutten. Verbrandingsdoelmatigheden van 95 -98$ zijn gebruikelijk met een inherente lage ontwikkeling van stikstof-oxydulen en vasthouding in de orde van 95% van het zwavel in de brand-5 stof als deel van de vaste asafvoer. Dienovereenkomstig spruiten belangrijke voordelen voort; uit het gezichtspunt van lucht vervuiling.Referring now in more detail to the drawing, Figure 1 shows the general scheme of the boiler system. In the boiler 10, a fluidized bed is used for high heat transfer efficiency. Boilers with circulating fluidised bed 8200836 if% - 3 - are able to utilize a wide variety of fuel and fuel sizes. Combustion efficiencies of 95-98% are common with inherently low nitrogen oxides development and retention on the order of 95% of the sulfur in the fuel as part of the solid ash discharge. Accordingly, important benefits result; from the point of view of air pollution.

Het verbrandende gefluxdiseerde bed wordt verticaal gecirculeerd vanuit het onderste einde van de verbrandingskamer 11 naar het bovenste einde 19, en wordt verwijderd door een leiding 21 naar een hete cy-10 cloonopvanginrichting 13. De cyeloonopyanginrichting kan b.v. een cycloon zijn met een .diameter van 3 m, waarin het hete verbrandingsgas binnenkomt met een temperatuur van gewoonlijk 871°C met meegesleurde as, kalksteen en onverbrande vaste brandstof. De vaste stoffen worden afgescheiden uit het hete verbrandingsgas en worden door de zwaarte-15 kracht naar een onderste kamer 23 gevoerd, waaruit zij worden teruggebracht naar de verbrandingskamer door middel van een niet getoond ge-, schikt stelsel.The combustion fluidized bed is circulated vertically from the bottom end of the combustion chamber 11 to the top end 19, and is removed through a conduit 21 to a hot cyclone trap 13. The cyelone coplanar may e.g. a cyclone with a diameter of 3 m, into which the hot combustion gas enters at a temperature of usually 871 ° C with entrained ash, limestone and unburnt solid fuel. The solids are separated from the hot combustion gas and are sent by gravity to a lower chamber 23 from which they are returned to the combustion chamber by a suitable system not shown.

Het hete· verbrandingsgas, dat uit de hete cycloonverzamelinrich-ting 13 naar buiten komt, gaat verder door een bovenliggende leiding 25 20 naar een voedingsvatervoorvervarmer 27. In de voedingswatervoorverwar-mer draagt het hete verbrandingsgas zijn warmte over aan het voedings-'water.The hot combustion gas, which exits from the hot cyclone collector 13, continues through an overhead conduit 25 to a feed tank pre-boiler 27. In the feed water pre-heater, the hot combustion gas transfers its heat to the feed water.

Ha het verlaten van de stoomontwikkelaar 27 wordt het verbrandingsgas overgebracht door een leiding 33 naar een centrifugaalstofop-25 vanginrichting 35· De opvanginrichting 35 kan van een willekeurig geschikt ontwerp zijn voor het uit het verbrandingsgas verwijderen van grote deeltjes. Een leiding 37 voert dan het verbrandingsgas naar een zakhuisstofopvanginrichting 39 van een geschikt ontwerp, bekend op dit gebied voor het verwijderen van fijne deeltjes overeenkomstig de eisen 30 van milieubescherming. Het verbrandingsgas wordt dan afgevoerd naar de niet getekende schoorsteen door middel van een ventilator iH voor het opwekken van trek. Asverwijdering uit de stofopvanginrichtingen 35 en 39 is door een leiding k3, en de as wordt meegenomen door een vliegasventilator om in een vliegasopslagsilo kj te worden afgezet.After leaving the steam developer 27, the combustion gas is transferred through a conduit 33 to a centrifugal dust collector 35. The collector 35 may be of any suitable design for removing large particles from the combustion gas. A conduit 37 then feeds the combustion gas to a bag house dust collector 39 of a suitable design known in the art for removing fine particles in accordance with environmental protection requirements. The combustion gas is then exhausted to the chimney (not shown) by means of a draft fan iH. Ash removal from the dust collectors 35 and 39 is through a conduit k3, and the ash is entrained by a fly ash fan to be deposited in a fly ash storage silo kj.

35 De water-stoombaan begint bij een voedingswaterinlaat U9, van- 820083635 The water steam path starts at a feed water inlet U9, from 8200836

« V«V

- k - waar het naar boven circuleert door een tegenstroomwarmtewisselaar 51 en vandaar in de voedingsvatervoorverwarmersectie 31. Vandaar circuleert het voedingswater door de laatste voedingswatersectie 29 en dan terug door de. buizen 53 en de tegenstroomwarmtewisselaar 51 naar de 5 hoofdverbrandingsketel 10, waar het water wordt veranderd in stoom met ongeveer 80% droogheid. Stoom die dan de verbrandingsketel bij de uitlaat 55 verlaat, wordt benut voor een vergrote aardoliewinning.- k - where it circulates upwards through a counterflow heat exchanger 51 and from there into the feed tank preheater section 31. From there, the feed water circulates through the last feed water section 29 and then back through the. tubes 53 and the countercurrent heat exchanger 51 to the main combustion boiler 10, where the water is turned into steam with about 80% dryness. Steam then leaving the combustion boiler at outlet 55 is utilized for increased petroleum recovery.

. Brandstof voor het gefluïdiseerde bed in de verbrandingsketel 10 wordt uit een steenkooltrechter 57 en een kalksteentrechter 59 resp.. Fuel for the fluidized bed in the combustion boiler 10 is drawn from a coal hopper 57 and a limestone hopper 59, respectively.

10 door zwaartekrachttoevoerorganen 6l en 63 verschaft aan een schroef-transporteur 65- De transporteur voert de steenkool en de kalksteen in de verbrandingsketel op hetzelfde punt waar de hete vaste stoffen vanuit de hete cycloonopvanginrichting 13 worden teruggebracht. Lucht voor de verbranding en het meenemen van vaste stoffen voor het verschaf-15 fen van het gefluïdiseerde bed wordt verschaft uit een luchtinlaat 67 door middel van een primaire luchtventilator 69 en een secundaire lucht-vehtilator 71. Eodemas wordt verwijderd door een leiding 73 naar een geschikte afvoertransporteur 75·10 provided to a screw conveyor 65 by gravity feeders 61 and 63. The conveyor feeds the coal and limestone into the combustion boiler at the same point where the hot solids are returned from the hot cyclone collector 13. Air for combustion and entraining solids for providing the fluidized bed is provided from an air inlet 67 by a primary air blower 69 and a secondary air blower 71. Base ash is removed through a conduit 73 to a suitable discharge conveyor 75

Thans- gedetailleerder verwijzende naar fig.2 zijn de bepaalde 20 details van de constructie van de verbrandingsketel 10 duidelijker te zien. Het onderste einde van de verbrandingsketel 10 is voorzien van een asafvoerkamer 77» die een trechter 78 omsluit, die in verbinding staat met de asafvoerleiding 73 (fig.l) voor bodemasafvoer uit de verbrandingsketel 10. Boven de onderste askamer 77 is een vuurvaste kamer 25 79, die is gevoerd met een wand van vuurvaste stenen 8l of een ander • geschikt materiaal voor het weerstaan van met hoge temperatuur verbrandende materialen. Gehercirculeerde vaste stoffen komen de onderste vuurvaste kamer 79 binnen door een leiding 83, die in verbinding staat met de opvanginrichting 23.Referring now in more detail to FIG. 2, the particular details of the construction of the combustion boiler 10 are more clearly seen. The lower end of the combustion boiler 10 is provided with an ash discharge chamber 77 enclosing a funnel 78, which communicates with the ash discharge pipe 73 (fig. 1) for bottom ash discharge from the combustion boiler 10. Above the lower ash chamber 77 is a refractory chamber 25 79, which is lined with a wall of refractory bricks 8l or other suitable material to withstand high temperature burning materials. Recirculated solids enter the lower refractory chamber 79 through a conduit 83 communicating with the trap 23.

30 De verbrandingskamer 10 is voorzien van een buitenwand 85a - c (fig.2), 'die resp. de vuurvaste kamer 79, de verbrandingskamer 11, de huismiddelen 15 en het bovenste einde 19 omsluit. Het gefluïdiseerde bed, dat bestaat uit circulerende steenkool en andere vaste brandstoffen en kalksteen, aangevuld uit de schroeffcransporteur 65 (fig.l), 35 gaat de onderste vuurvaste kamer 79 binnen op een in fig.2 niet af ge- 8200836 - 5 - "beeld punt, dat'echter op een hoogte ligt met de leiding 83. Deze vaste stoffen, die de onderste vuurvaste kamer 83 binnengaan, -worden meegenomen in de circulerende gassen en stromen naar hoven door de verbran-dingskamer 11. Ss een natuurlijk gevolg van het verbrandingspatroon 5 zijn de warmteoverdrachtscoëfficiënten naar de stoombuizen bij het onderste einde van de verbrandingskamer 11 hoger dan bij het hogere einde van de verbrandingskamer 11.The combustion chamber 10 is provided with an outer wall 85a-c (fig. 2), which resp. encloses the refractory chamber 79, the combustion chamber 11, the housing means 15 and the upper end 19. The fluidized bed, which consists of circulating coal and other solid fuels and limestone, supplemented from the screw conveyor 65 (fig. 1), 35 enters the lower refractory chamber 79 to an unshown in fig. 2 8200836-5 " image point, which however is level with the conduit 83. These solids, which enter the lower refractory chamber 83, are entrained in the circulating gases and flow to courtyards through the combustion chamber 11. Ss a natural consequence of the combustion pattern 5, the heat transfer coefficients to the steam tubes at the lower end of the combustion chamber 11 are higher than at the higher end of the combustion chamber 11.

In’bedrijf van de verbrandingsketel wordt het aanzetten tot stand gebracht door het toepassen van een olie- of gas-gestookt aan-10 zetverwarmingsstelsel, dat niet is getoond aangezien het op het gebied van het gebruik van een gefluldiseerd bed bekend is. Wanneer het bed-materiaal eenmaal is verwarmd tot een voldoende hoge temperatuur, b.v. 538°C, wordt begonnen met de toevoer van steenkool en kalksteen, en wordt de eenheid onder gebruikmaking van de vaste brandstof, tot volle 15 belasting gebracht.. Het olie- en gasstoken voor aanzetdoeleinden wordt dan beëindigd wanneer eenmaal een stabiele verbranding van de steenkool bij een. geschikte stromingssnelheid, b.v. 33$ van de volle stromingssnelheid, is bereikt. Gewoonlijk wordt de brandstoftoevoer naar wens geregeld door de zwaartekrachttoevoerorganen 6l en 63 in fig.1. De ver-20 houding van kalksteen tot steenkool kan naar wens over alle belasting-bereiken worden gehandhaafd in aanspreking op veranderingen in het gehalte aan zwavelzuurstofverbindingen in de uitlaatgassen.In operation of the combustion boiler, starting is accomplished using an oil or gas-fired starter heating system, which has not been shown since it is known in the field of fluidized bed use. Once the bed material has been heated to a sufficiently high temperature, e.g. 538 ° C, the supply of coal and limestone is started, and the unit is brought to full load using the solid fuel. The oil and gas firing for ignition purposes is then ended once stable combustion of the coal at one. suitable flow rate, e.g. 33 $ of full flow rate has been reached. Usually, the fuel supply is controlled as desired by the gravity feeders 61 and 63 in Figure 1. The ratio of limestone to coal can be maintained as desired across all load ranges in response to changes in the content of sulfur oxygen compounds in the exhaust gases.

Zoals getoond in fig.2 heeft de verbrandingskamer 11 in het algemeen vierkante dwarsdoorsnede. Een cirkelvormige dwarsdoorsnede is 25 echter ook praktisch. De stroming van het mengsel van water en stoom door de verbrandingskamer voor warmtewisseling met het; gefluldiseerde bed wordt tot stand gebracht door de huismiddelen 15. De huismiddelen omvatten een of meer buisvormige leidingen, aangebracht in een enkele laag en voorzien van een schroeflijnvormige gedaante, zodat het mengsel 30 van water en stoom in een schroeflijnvormige baan gaat om de verbrandingskamer 11 en naar boven naar het bovenste einde daarvan. :De huismiddelen 15 vormen een omhulling, die de buitenomtrek omgeeft van de verbrandingskamer 11, en vormen een wand door het volgens een raaklijn in aangrijping zijn over nagenoeg de gehele lengte van de buizen, zo-35 als getoond in fig.2 en ook in het rechter, schematisch opengebroken 8200836 * - β - gedeelte in fig.1. Ook kunnen de buizen zijn verbonden door lijven 15a, zoals getoond in het linker, schematisch opengebroken gedeelte in fig.1. In ieder geval vormen de huismiddelen een wand, die een met water gekoelde omhulling vertegenwoordigt, die het uitwendige of de om-5 trek van de verbraadingskamer omgeeft.As shown in Figure 2, the combustion chamber 11 is generally square in cross section. However, a circular cross section is also practical. The flow of the mixture of water and steam through the combustion chamber for heat exchange with it; fluidized bed is accomplished by the housing means 15. The housing means comprises one or more tubular conduits disposed in a single layer and provided with a helical shape such that the mixture of water and steam circulates in a helical path around the combustion chamber 11 and up to the top end of it. The housing means 15 forms an enclosure surrounding the outer circumference of the combustion chamber 11, and forms a wall by tangent engagement along substantially the entire length of the tubes, as shown in FIG. 2 and also in the right, schematically broken open 8200836 * - β - section in fig. 1. The tubes may also be connected by webs 15a, as shown in the left schematic broken-away section in Figure 1. In any case, the housing means forms a wall, representing a water-cooled enclosure, surrounding the exterior or perimeter of the combustion chamber.

In de fig.3 en 4 is een andere uitvoeringsvorm van de verbran-dingsketel getoond. Gedeelten van de ketel met een soortgelijke werking als de gedeelten van de ketel van de uitvoeringsvorm volgens de fig.1 en 2, zijn voorzien van gelijke verwijzingscijfers, voorafgegaan door 10 een 1. Bij de uitvoeringsvorm van de fig.3 en k zijn de huismiddelen 115 aangebracht op een plaats op afstand vanaf de wand 85 van de ver-brandingsketel'10. Bovendien zijn de windingen van de huismiddelen axiaal op onderlinge afstand geplaatst teneinde het de verbrandingsgassen met meegenomen vaste stoffen mogelijk te maken zowel langs de buiten-- 15 zijde als de binnenzijde van de schroeflijnvormige buisspiraal te stromen. Dit verschaft, een grote warmteoverdracht doelmatigheid.Figures 3 and 4 show another embodiment of the combustion boiler. Portions of the boiler having a similar effect to the sections of the boiler of the embodiment according to FIGS. 1 and 2 are provided with the same reference numbers, preceded by 10 a 1. In the embodiment of FIGS. 3 and k, the housing means 115 arranged at a location remote from the wall 85 of the combustion boiler 10. In addition, the windings of the housing means are axially spaced to allow the combustion gases with entrained solids to flow both along the outside and inside of the helical tube coil. This provides great heat transfer efficiency.

Teneinde verstoring van de materiaalstroming in het onderste einde van de verbrandingskamer 111 te voorkomen, kan. de verticale afstand of de afstand evenwijdig met de hartlijn van de schroeflijn tus-20 sen naburige windingen in het onderste deel van de schroeflijn groter zijn uitgevoerd dan in het bovenste deel. Op deze wijze wordt meer .warmte geabsorbeerd door het door de leiding stromende fluïdum in het bovenste deel van de verbrandingskamer. De afstand tussen de windingen van de huismiddelen 115 kan dus worden gekozen om nauwkeurig te zijn 25 aangepast aan de warmteverdeling in de stromende gassen en meegenomen vaste stoffen in de verbrandingsketel.In order to prevent disturbance of the material flow in the bottom end of the combustion chamber 111, it is possible. the vertical distance or the distance parallel to the center line of the helix between adjacent windings in the lower part of the helix is greater than in the upper part. In this way, more heat is absorbed by the fluid flowing through the conduit in the upper part of the combustion chamber. The distance between the turns of the housing means 115 can thus be chosen to be accurately adapted to the heat distribution in the flowing gases and entrained solids in the combustion boiler.

In fig.5 is nog een uitvoeringsvorm getoond. De elementen van fig.5, die in werking gelijk zijn aan de overeenkomstige elementen van fig.1, zijn voorzien van gelijke verwijzingscijfers, voorafgegaan 30 door een 2. Bij de uitvoeringsvorm van fig.5 zijn de huismiddelen 215 aangebracht in drie groepen 215’, 215" en 215*". De buizen van de groep 215' en 215" in het onderste deel van de verbrandingskamer zijn aangebracht om zijn buitenamtrek;teneinde minder verstoring te geven van de stroming van de gassen en meegenomen vaste stoffen. De leiding 35 van de derde groep 215*" is aangebracht op een plaats op afstand van de 8200836 -7 - wand van de verbrandingskamer, zodat de gassen met meegenomen vaste stoffen zowel langs de buitenzijde als de binnenzijde van de buisspira-len in dit gebied kunnen stromen. De groepen 215' en 215" zijn ge-scheiden door een afstand, die voldoende is voor het mogelijk maken van 5 inspuiten van secundaire lucht door eèn leiding 86. Op soortgelijke wijze is de groep 215’" gescheiden van de groep 215" door een ruimte, die v oldoende is om het inbrengen mogelijk te maken van secundaire lucht door een paar leidingen 87.Another embodiment is shown in Fig. 5. The elements of Figure 5, which are identical in operation to the corresponding elements of Figure 1, are provided with like reference numerals, preceded by a 2. In the embodiment of Figure 5, the housing means 215 are arranged in three groups 215 '. , 215 "and 215 *". The pipes of group 215 'and 215 "in the lower part of the combustion chamber are arranged around its outer circumference, so as to give less disturbance to the flow of the gases and entrained solids. The pipe 35 of the third group 215 *" is located at a distance from the wall of the combustion chamber 8200836-7, so that the gases with entrained solids can flow along both the outside and the inside of the tube coils in this area. Groups 215 'and 215 "are separated by a distance sufficient to allow injection of secondary air through one conduit 86. Similarly, group 215" is "separated from group 215" by space that is designed to allow the introduction of secondary air through a pair of pipes 87.

I In fig.6 is nog een andere uitvoeringsvorm getoond, waarbij ele-10 menten met een gelijke functie als die van de uitvoeringsvorm van fig.1 zijn voorzien van gelijke verwijzingscijfers, voorafgegaan door een 3. Bij de uitvoeringsvorm van fig.6 hebben de huismiddelen 315 een afnemende diameter bij toeneming van de hoogte van de schroeflijn. Dienovereenkomstig is de omhullende van de schroeflijn volgens een in het algemeen 15 afgeknot kegelvormige gedaante. Dit verschaft een stromingsbaan voor de gassen'en meegenomen vaste stoffen voor het volledig omgeven van de buizen, gaande tussen naburige windingen alsmede aan de binnenzijde en de buitenzijde van de schroeflijnvormig aangebrachte huismiddelen.In Fig. 6, yet another embodiment is shown, in which elements with a similar function as those of the embodiment of Fig. 1 are provided with the same reference numerals, preceded by a 3. In the embodiment of Fig. 6, housing means 315 a decreasing diameter as the helix height increases. Accordingly, the envelope of the helix is of a generally frusto-conical shape. This provides a flow path for the gases and entrained solids to completely surround the tubes, passing between adjacent turns as well as on the inside and outside of the helically arranged housing means.

In de huismiddelen 15, 115» enz. is de stroming van het mengsel van.In the housing means 15, 115, etc., the flow of the mixture is of.

20 stoom en water schroeflijnv’ormig naar boven. Bij de betrekkelijk hogere warmtestromingen naar het onderste einde van de verbrandingskamer 11, is dus de stoomkwaliteit van het circulerende mengsel van water en stoom lager. Naar het hogere einde van de verbrandingskamer, waar de warmteoverdrachtscoëfficiënten naar de huismiddelen lager zijn in het 25 geiluidiseerde bed, is de stoomkwaliteit in het mengsel van water en stoom, dat door de huismiddelen stroomt, hoger. Deze groepering in een stroming met een enkele doorgang matigt tegen mogelijk oververhitten van het stoom/wateimengsel, waardoor de opgeloste vaste stoffen zouden neerslaan op de buis en deze als gevolg daarvan defect zou raken. De 30 gebruikelijke kwaliteit van de naar buiten komende stoom van de ketel is beperkt tot ongeveer 80%, hetgeen samen met het handhaven van een betrekkelijk hoge stromingssnelheid in de blusmiddelen voldoende is· voor het in oplossing houden van vaste stoffen en het voorkomen van het neerslaan in de buizen.20 steam and water helically upwards. Thus, at the relatively higher heat flows to the lower end of the combustion chamber 11, the steam quality of the circulating mixture of water and steam is lower. Towards the higher end of the combustion chamber, where the heat transfer coefficients to the housing means are lower in the fluidized bed, the steam quality in the mixture of water and steam flowing through the housing means is higher. This single-pass flow moderates against possible overheating of the steam / water mixture, which would cause the dissolved solids to deposit on the tube and cause it to fail. The usual quality of the steam coming out of the boiler is limited to about 80%, which, together with maintaining a relatively high flow rate in the extinguishing agents, is sufficient for keeping solids in solution and preventing precipitation. in the tubes.

35 Meer in het bijzonder kunnen gebruikelijke stromingssnelheden 8200836 « '* - 8 - van stoom en water in de ketel veranderlijk zijn tussen TOO en 3000 kg/m . De ketel kan zijn geconstrueerd met buisafmetingen in het bereik van een diameter van ongeveer 12,5 mm. tot ongeveer 100 mm. De buizen met een grotere diameter worden gewoonlijk gebruikt in een ontwerp 5 · voor een enkele doorgang aan de waterzijde. Buizen met een kleinere diameter worden gewoonlijk gebruikt voor ontwerpen met een aantal door- __ Ij.More specifically, conventional flow rates of steam and water in the boiler 8200836 * 8 can be variable between TOO and 3000 kg / m. The kettle may be constructed with pipe dimensions in the range of about 12.5 mm in diameter. to about 100 mm. The larger diameter tubes are commonly used in a 5 · single pass design on the water side. Smaller diameter tubes are commonly used for multi-diameter designs.

• gangen. Voor een ketel met twee doorgangen en een vermogen van 88 x 10 kW» is het voorkeursdiameterbereik ^0 - 65 mm voor de inwendige diameter- met een snelheid aan de oppervlakte van 2 m/sec en 20 m/sec. De gas-10 temperatuur bij gebruikelijke ontwerpomstandigheden is in de meeste gevallen. 850 - 950°C + 100°C. Wanneer zwavel aanwezig is» kan een lagere ontwerptemperatuur worden gebruikt.• corridors. For a two-pass boiler with a power of 88 x 10 kW, the preferred diameter range is ^ 0 - 65 mm for the internal diameter - with a surface velocity of 2 m / sec and 20 m / sec. The gas-10 temperature at usual design conditions is in most cases. 850 - 950 ° C + 100 ° C. When sulfur is present, a lower design temperature can be used.

Het is derhalve duidelijk, dat de uitvinding een verbeterde verbrandingsketel verschaft, waarbij gebruik wordt gemaakt van een 15 ge fluidis eer d bed in samenhang met een verticale bedstroming en een opwaartse, schroeflijnvormige circulatie van een koelmiddel. Ondanks het hoge gehalte van opgeloste vaste stoffen in het mengsel van water en stoom, is een doelmatige verwarming met een minimale inwendige neerslag het gevolg. Bovendien worden de omstandigheden, die leiden tot 20 het defect raken van een buis, tot een minimum beperkt. Dit leidt samen met het gefluldiseerde bed tot een hoge verwarmingsdoelmatigheid ondanks de voorwaarden van eenmalige doorgang, vereist onder deze omstandigheden.It is therefore understood that the invention provides an improved combustion boiler using a fluidized bed in conjunction with a vertical bed flow and an upward helical circulation of a coolant. Despite the high content of dissolved solids in the mixture of water and steam, efficient heating with minimal internal precipitation results. In addition, conditions leading to pipe failure are minimized. This, together with the fluidized bed, leads to high heating efficiency despite the one-pass conditions required under these conditions.

Behalve de getoonde en beschreven, zullen verschillende wijzi-25 gingen voor een deskundige duidelijk worden uit de voorgaande beschrijving en de. bijgevoegde tekening. Dergelijke wijzigingen worden geacht binnen de omvang van de aangehechte conclusies te vallen.In addition to those shown and described, various changes will become apparent to one skilled in the art from the foregoing description and the. attached drawing. Such changes are considered to fall within the scope of the attached claims.

82008368200836

Claims

1. Combustion boiler, characterized by a substantially vertically elongated combustion chamber, by circulating means-for circulating a combustion fluidized bed upwards through the combustion chamber from the bottom end to the top end, and by 5 housing means arranged in a single layer are disposed about the outer circumference of the combustion chamber, which housing means is in the form of providing an ascending helical flow path there. passing fluid ,. whereby the region of higher quality steam in the home means coincides with the region of the lowest heat transfer coefficients.

Boiler according to claim 1, characterized in that the housing means define a wall enclosing the combustion chamber.

3. Boiler according to claim 2, characterized in that the housing means comprise at least a wound tube, the windings of which engage along a tangent along almost the entire length of the tube. 1 *. Boiler according to claim 2, characterized in that the housing means comprise at least one wound tube, the windings of which are connected by a web over substantially the entire length of the tube. Boiler according to claim 1, characterized in that the combustion chamber has a substantially circular cross section.

Boiler according to claim 1, characterized in that the combustion chamber has a substantially square cross-section. 7. Boiler according to claim 1, characterized by inlet means for the housing means and arranged near the bottom end of the combustion chamber, and by outlet means, arranged near the top end of the combustion chamber.

8. Boiler according to claim 1, characterized in that the circulation means comprise means for removing gases and entrained solids from the top of the combustion chamber, and returning the solids to the lower end thereof.

Boiler according to claim 1, characterized in that the housing means 8200836-10- are arranged at a distance from the wall of the combustion chamber, which distance is sufficient to allow the fluidized bed to circulate upwards between the housing means and the wall of the combustion chamber.

10. Boiler according to claim 9, characterized in that the windings of the housing means are spaced axially relative to each other.

Boiler according to claim 1, characterized in that the windings of the housing means are arranged in a number of groups axially spaced along the combustion chamber, the circulating means comprising means for introducing to the areas between the groups. of gas.

Boiler according to claim 1, characterized in that the envelope of the helical housing means is frusto-conical, the windings of the housing means being spaced apart axially from each other. 8200836