NO141866B - Fremgangsmaate og anordning til fordeling av flytende brensel i et fluidisert skikt - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og

en anordning til fordeling av flytende brensel i et fluidisert skikt nedenfra gjennom hovedsakelig vertikale stigerør som strekker seg gjennom en fordelingsplate til tilførsel av fluidiserings- og primærluft, idet brenselet føres oppover i stigerørene av et gassformet drivmedium og ut gjennom fordelingsåpninger.

Tilførselen av olje og andre flytende brensler til for-brenningsovner som arbeider med et fluidisert skikt, har støtt på visse vanskeligheter, idet der foreligger en tilbøyelighet til tilstopping av fordelings- eller tilførselsåpninger eller forstøvningsdyser som følge av forkoksing og sintring av brenselet. Samtidig har det vært vanskelig å få fordelt brenselet jevnt over hele det fluidiserte skikt.

Disse problemer løses, i det minste delvis, av et olje-tilførselssystem som er beskrevet i CA-PS 987 100. I henhold til dette system anvendes der en dobbelt fordelingsplate, slik at der mellom den Øvre og den nedre begrensning av fordelingsplaten dannes et oljetilførselskammer som står i forbindelse med hver av blestformene som tilfører fluidiserings- og primærluft til det fluidiserte skikt i forbrenningsovnen. Hver blest-form har et relativt stort tverrsnitt for å tillate gjennom-strømning av den nødvendige mengde fluidiseringsluft, og tran-sporten av oljen opp gjennom blestformene er angitt å foregå

langs innerveggene av blestformene, hvor der dannes en oljefilm som "kryper" oppover i blestformene som følge av den gjennom-strømmende luft.

En ulempe ved det system som er vist i CA-PS 987 100, er imidlertid at den dobbelte fordelingsplate med blestformene ut-gjør en komplisert konstruksjon som er vanskelig tilgjengelig for vedlikehold. Spesielt gjelder dette åpningene mellom olje-kammeret i fordelingsplaten og blestformene, som lett kan bli tilstoppet. Videre er det en ulempe at en rask avstengning av brenseltilførselen bare kan oppnås ved avstengning av tilførselen av fluidiseringsluft, slik at fluidiseringen ikke kan opprett-holdes etter at brenseltilførselen er stanset..

I henhold til US-PS 4 021 193 kan brenselet fordeles i fluidiseringsluften gjennom separate dyser like foran den åpning som fluidiseringsluften føres inn i skiktet gjennom. Dette til-later avstengning av brenseltilførselen og opprettholdelse av tilførselen av fluidiseringsluft. Imidlertid ligger de dyser som brenselet føres inn i f.luidiseringsluftkanalen gjennom, tett opptil forbrenningssonen. Dette forhold samt det forhold at trykket av fluidiseringsluften er lavt, på samme måte som ifølge CA-PS 987 100, fører til at brenselet er tilbøyelig til å av-

leire seg i blestformene og til slutt tilstoppe innløpsåpningene for brensel og fluidiseringsluft, i det minste i et vanlig fluidisert skikt i motsetning til et "blåstskikt" (spouted fluidized bed) som US-PS 4 021 193 i virkeligheten angår.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å skaffe en fremgangsmåte og en anordning til å fordele flytende brensel,

f.eks. olje, så jevnt som mulig i det fluidiserte skikt under unngåelse av de ulemper som er forbundet med de i CA-PS 987 100

og US-PS 4 021 193 viste systemer.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved

at brenselet tilføres gjennom stigerør som er uavhengige av og adskilt fra blestformene til tilførsel av fluidiserings- og primærluft, og at der anvendes et drivmedium med høyt trykk som tilføres i små mengder uavhengig av primærlufttilførselen. Brenselet tilføres fortrinnsvis stigerøret fra et fordelingssystem gjennom innsnevrede dyseåpninger som er tilpasset den ønskede brenseltilførsel og ligger på avstand under fordelingsplaten. Det samme gjelder for tilførsel av drivmedium, som også tilføres fra et rørformet fordelingssystem gjennom separate, innsnevrede dyseåpninger.

Ved at der benyttes et separat, gassformet drivmedium, fortrinnsvis damp med høyt trykk, for innblåsing av oljen, opp-

nås der fullstendig uavhengighet mellom brenseltilførselen oq fluidiseringen. Mens fluidiseringsluften tilføres i meget store mengder med et ubetydelig overtrykk, vil den damp som benyttes som drivmedium for oljen, kunne ha et trykk på f.eks. 7 bar og

tilføres i mengder på noen få prosent av brenselmengden og bare promiller av fluidiseringsluftmengden. Som følge av det høye trykk av drivmediet fås der også høye hastigheter på blandingen av olje og drivmedium i stigerørene og fordelingsåpningene ved den øvre ende av disse. Dette hindrer at de ildfaste partikler i det fluidiserte skikt blokerer disse fordelingsåpninger. Ved at fordelingssystemet for brensel og dyseåpninger for forstøvning av brenselet ligger på god avstand under gassfordelingsplaten»oppnås det at åpningene ikke lett kan tilstoppes, samtidig som systemet er lett tilgjengelig.

Anordningen ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at

der gjennom fordelingsplaten foruten fordelingsåpninger eller blestformer til fordeling av fluidiserings- og primærluft strekker seg separate stigerør som står i forbindelse med et på avstand under gassfordelingsplaten liggende fordelingssystem for brensel og et mellom gassfordelingsplaten og fordelingssystemet for brensel liggende fordelingssystem for et separat gassformet drivmedium med høyt trykk. Fordelingssystemet for brensel kan fortrinnsvis utgjøres av rørslynger, hver med et innløp og et utløp for brensel. Derved blir det mulig å la brenselet sirkulere i rørslyngen, hvorved oljen får en jevnere temperatur og viskositet, så alle stigerør vil bli matet med like meget olje. Rørslyngene for brensel kan ligge på god avstand fra fordelingsplaten, slik at de ikke vil bli sterkt termisk belastet. Dette øker levetiden og bedrer drifts-sikkerheten, samtidig som fordelingssystemet blir relativt lett tilgjengelig for vedlikehold.

Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse under henvisning til tegningen, som viser et utførelseseksempel. Fig. 1 er et skjematisk grunnriss av en gassfordelingsplate for en forbrenningsovn som arbeider med f luidisertr-skikt, idet en del av fordelingsplaten med bærerammen for denne er skåret bort for å vise det underliggende brenseltilførsels-system ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 er et snitt etter linjen II-II på fig. 1, og

fig. 3 er et snitt i vesentlig større målestokk etter linjen III-III på fig. 1.

På fig. 1 og 2 er det vist en gassfordelingsplate 1 for tilførsel av fluidiserings- og primærluft til et overliggende, ikke vist skikt av ildfaste partikler, som også får tilført olje for forbrenning. Fordelingsplaten 1 har en mengde gassfordelings-åpninger som er sterkt skjematisk antydet ved 2 på fig. 2, men som ikke er vist på fig. 1 for enkelhets skyld. Fordelingsplaten 1 bæres av en bæreramme 3 med bæresteg 4, som i sin tur bæres av en ramme 5 med bærearmer 6, som er opplagret i den øvre del av det under forbrenningsovnen anordnede blestkammer.

Foruten hullene 2 er der i fordelingsplaten 1 uttatt hull

7 (fig. 3) som stigerør 8 for tilførsel av brenselolje rager opp gjennom. Stigerørene 8 bæres av fordelingsplaten 1 ved hjelp av låseskiver 9 som har innadrettede tunger 10 som biter seg fast utvendig på stigerørene 8, og hviler mot oversiden av fordelingsplaten 1. Stigerørene 8 står i forbindelse med to fordelings-rørsystemer som ligger under fordelingsplaten 1, og som kan være festet i fordelingsplaten 1, bærerammen 3 og/eller rammen 5 med bærearmene 6. Det underste av fordelingsrørsystemene tjener til tilførsel av olje og består av tre sluttede rørslynger 11, hver med et innløp 12 og et utløp 13 for olje, slik at oljen kan sirkulere kontinuerlig i rørslyngene 11. Rett over rørslyngene 11 for olje ligger der en rekke rette tilførselsrør 14 for drivmedium. Rørene 14 ender blindt ved den ende som ligger til høyre på fig. 1, mens de ved den motsatte ende er tilsluttet et fordelingsrør 15, som får tilført damp gjennom et rør 16.

Som det fremgår av fig. 3 har hvert stigerør 8 et nedre, utvidet rørparti 17 som er forbundet med begge de to over hinannen liggende tilførselsrør 14 og 11 ved sveising og står i forbindelse med disse rør gjennom åpninger 18, resp. 19. I rørpartiet 17 er der satt inn et utskiftbart dyselegeme 20, som holdes på plass av en plugg 21. Åpningen 18 fra damptilførselsrøret 14 fører inn i et ringspor 22 i dyselegemet 20. Fra ringsporet 22 strekker der seg trange dyseåpninger 23 som munner ut i stigerøret 8. På lignende måte står åpningen 19 fra rørslyngen 11 i forbindelse med et ringspor 24 i dyselegemet 20, og en boring 25 forbinder ringsporet 24 med en sentral boring 26 i dyselegemet 20. Boringen 26 ender i en snever dyseåpning 27, som også munner ut i stigerøret 8 nær munningen av dyseåpningene 23.

Under drift vil damp bli blåst inn i stigerøret 8 gjennom dysene 23 og rive med seg olje som tilføres gjennom dyseåpningene 27. Fordi dampdysene 23 står på skrå i forhold til oljedysen 27, vil dampen treffe oljestrålen fra dysen 27 og bli godt sammen-blandet med oljen. Blandingen av olje og damp vil bevege seg opp gjennom stigerøret 8 og med stor hastighet føres ut av de hori-sontale fordelingsåpninger 28 ved den øvre ende av stigerøret 8. Dermed vil partiklene i det fluidiserte skikt ikke blokkere foirdelingsåpningene 28.

Foruten de allerede nevnte fordeler medfører brenseltil-førselsystemet ifølge oppfinnelsen at der kan fås en meget god kontroll over den tilførte olje som følge av de innebygde inn-snevringer eller dyseåpninger 23 resp. 27 for henholdsvis damp og olje. Hvert innmatningspunkt eller stigerør 8 er forsynt med et utskiftbart dyselegeme som lett kan skiftes ut fra undersiden av fordelingsplaten 1. Det vil forstås at oljematningssystemet lett kan tilpasses enhver type fordelingsplate. På tegningen er der som et eksempel vist en enkel perforert plate, men systemet kan naturligvis også tilpasses fordelingsplater eller -kupler av keramisk materiale, plater med blestformer med hoder (bubble caps) og andre utførelser. Videre vil systemet kunne benyttes for andre typer fluidumformede brensler enn olje.

I forskjellige ovner vil fortrinnsvis hvert stigerør kunne være av samme utførelse, men antall stigerør og fordelingen av disse over fordelingsplaten vil kunne variere avhengig av anvendelsen.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte til fordeling av flytende brensel i et fluidisert skikt nedenfra gjennom hovedsakelig vertikale stigerør som strekker seg gjennom en fordelingsplate til tilførsel av fluidiserings- og primærluft, idet brenselet føres oppover i stigerørene av et gassformet drivmedium og ut gjennom fordelingsåpninger, karakterisert ved at brenselet til-føres gjennom stigerør som er uavhengige av og adskilt fra blestformene til tilførsel av fluidiserings- og primærluft, og at der anvendes et drivmedium med høyt trykk som tilføres i små mengder uavhengig av primærlufttilførselen.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at brenselet tilføres stigerøret fra et fordelingssystem gjennom innsnevrede dyseåpninger som er tilpasset den ønskede brenseltilførsel, og som ligger på avstand under fordelingsplaten.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert v e d at fordelingssystemet utgjøres av rør som brenselet sir-kuleres i for å sikre lik tilførsel til alle stigerør.

4. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at drivmediet tilføres stige-røret fra et rørformet fordelingssystem gjennom separate, innsnevrede dyseåpninger som er tilpasset den Ønskede mengde drivmedium, idet fordelingssystemet for drivmedium ligger mellom fordelingsplaten og fordelingssystemet for brensel og skjermer dette.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at der som drivmedium anvendes damp.

6. Anordning til utførelse av en fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, hvor flytende brensel fordeles i et fluidisert skikt nedenfra gjennom hovedsakelig vertikale stige-rør (8), som strekker seg gjennom en fordelingsplate (1) til til-førsel av fluidiserings- og primærluft, idet brenselet føres oppover i stigerørene (8) av et gassformet drivmedium og ut gjennom fordelingsåpninger (28), karakterisert ved at der gjennom fordelingsplaten (1) foruten fordelingsåpninger eller blestformer (ikke vist) til fordeling av fluidiserings- og primærluft strekker seg separate stigerør (8) som står i forbindelse med et på avstand under fordelingsplaten liggende fordelingssystem (11) for brensel og et mellom gassfordelingsplaten og fordelingssystemet for brensel liggende fordelingssystem (14) for et separat gassformet drivmedium med høyt trykk.

7. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at fordelingssystemet (11) for brensel utgjøres av rør-slynger, hver med et innløp (12) og et utløp (13) for brensel, idet hvert stigerør (8) er tilsluttet en rørslynge (11) via en eller flere innsnevrede dyseåpninger (27).

8. Anordning som angitt i krav 6 eller 7, karakterisert ved at fordelingssystemet for drivmedium utgjøres av tilførselsrør (14), idet hvert stigerør (8) er tilsluttet et av rørene (14) via en eller flere innsnevrede dyseåpninger (23).

9. Anordning som angitt i et av kravene 6-8, karakterisert ved at hvert stigerør (8) har et nedre rørparti (17) som er forbundet med begge fordelingssystemer (11, 14), og som inneholder et utskiftbart dyselegeme (20) med dyseåpninger for drivmedium og brensel.

10. Anordning som angitt i krav 9, karakterisert ved at dyseåpningene (23) for drivmedium og dyseåpningene (27) for brensel er anordnet slik i forhold til hverandre i dyselegemet (20) at drivmediet utøver en ejektorvirkning på brenselet.

11. Anordning som angitt i krav 10, karakterisert ved at dyseåpningene (23) for drivmedium er rettet mot strålen av brensel fra brenseldyseåpningene (27) , slik at der oppnås en sammenblanding av drivmedium og brensel.

12. Anordning som angitt i et av kravene 6-11, karakterisert ved at hull (7) for stigerørene (8) i fordelingsplaten (1) har større diameter enn stigerørene (8), som bæres av fordelingsplaten (1) ved hjelp av låseskiver (9) som biter seg fast på yttersiden av stigerørene (8) og hviler mot oversiden av fordelingsplaten.