NO155020B - Kjeleanlegg for fast brensel. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en kjele for fast brensel og nærmere bestemt en kjele for kull eller et hvilket som helst annet fast brensel, for eksempel skifer med et merkbart høyt innhold av svovel.

Det er allerede kjent en kjele for fast brensel, særlig for kull, omfattende et ildsted med et fluidisert sjikt bestående av en fluidiseringsbærer, over hvilken brenslet fordeles, idet primærluft til forbrenningen blåses inn gjennom nevnte bærer, og et varmelegeme med rørformede vegger montert over ildstedet, idet et innløp for sekundærluft er anordnet i varmelegemet.

Fjernelsen av svovel utgjør et vanskelig problem. Denne fjernelse kunne ikke foretas i nærheten av ildstedet

på grunn av den høye temperatur som er i størrelsesordenen 200°C. Man er da tvunget til å foreta avsvovlingen av de kalde avgasser ved utgangen fra kjelen. Derav følger et visst antall ulemper. For det første er det gassvolum som skal be-handles, betydelig og for det annet er temperaturforholdene på dette sted ikke særlig gunstige for en hensiktsmessig avsvovling og følgelig er det nødvendig med en gjenoppvarmning av gassene.

Oppfinnelsen har fremfor alt til oppgave å eliminere de ovenfor nevnte ulemper.

Oppfinnelsen består hovedsakelig i anvendelsen av teknikken med fluidiserte sjikt til forgassing av brenslet. For dette formål anordnes kombinasjonen av en forgasser med

en klassisk kjele i det indre av et og samme varmelegeme med rørformete vegger i to høyder, idet den produserte gass ved hjelp av forgasseren etter avsvovling brennes i den øvre høyde som danner forbrenningskammeret.

Oppfinnelsen har nærmere bestemt til oppgave å

skaffe til veie et kjeleanlegg for fast brensel omfattende et ildsted med fluidisert sjikt bestående av en fluidiseringsbærer, over hvilken brenslet fordeles, idet primærluft blåses inn gjennom nevnte bærer, og et varmelegeme med rør-formede vegger montert over ildstedet som det er festet til og oppfinnelsen utmerker seg ved de trekk som fremgår av karakteristikken til det etterfølgende hovedkrav.

Fluidiseringsbæreren er dannet av et mekanisk bevegelig gitter som sikrer fordelingen av fluidiseringsluften og tømming av slagg og aske.

Den tverrgående vegg er en rørformet vegg dannet

av folder av vertikale rør i varmelegemet.

Anordningen for rensing for støv består fordelak-tigst av en syklon som kan skille ut de flyktige gasser som resirkuleres i ildstedet fra dette.

Avsvovlingsorganene omfatter med fordel en stasjon for innsprøytning av et avsvovlingsmiddel i kretsløpet, nedenfor syklonen for støvfjernelse, en seksjon av kretsløpet med tilstrekkelig lengde til å tillate sikring av reaksjonen med avsvovling av gassen og en syklon som er istand til å skille restene av avsvovlingsreaksjonen fra gassen.

Den seksjon av kretsløpet som tilsvarer avsvovlings-reaks jonen av gassen, har en omvendt U-form.

Det er anordnet en ventilator for å mate både ildstedet med det fluidiserte sjikt og brenneren med luft.

Det er likeledes anordnet en luftforvarmer ved ven-tilatorens utgang, hvilken luftforvarmer gjennomstrømmes av avgassene som føres ut fra kjelen.

Det er dessuten nedenfor luftforvarmeren anordnet

et sidegrenrør som gjør det mulig direkte å sprøyte inn en del av den luft som skaffes ved hjelp av ventilatoren i det nedre parti av varmelegemet.

Ifølge et trekk ved oppfinnelsen danner syklonene for støvrensing og for adskillelse av rester fra avsvovlingen, fast forbundet med kjelens matningskolonner, et felles utstyr med disse kolonner og som er opphengt i anleggets ramme i samme høyde som varmelegemet som likeledes er opphengt i rammen.

I det tilfelle hvor det nedre parti av varmelegemet har fire gassutløp, er åtte sykloner anbragt omkring nevnte legeme, montert på en bærer i form av en innfatning som omgir legemet og ubevegelig festet til kjelens matningskolonner, med hvilke de danner et utstyr opphengt på samme måte som nevnt ovenfor.

Oppfinnelsen vil bedre forstås med henvisning til den følgende beskrivelse og til tegningene som viser en særlig utførelsesform gitt som et rent eksempel, idet fig. 1 skjematisk viser i oppriss et kjeleanlegg, fig. 2 viser likeledes skjematisk et riss av det opphengte utstyr, fig.3 er et snitt etter linjen A-A på fig. 2, fig. 4 illustrer det spesielle tilfelle av et anlegg som omfatter fire gassutløp og viser et snitt av varmelegemet i høyde med disse utløp og et planriss ovenfra av kretsløpene utenfor kjelens legeme, og fig. 5 viser i planriss holderen for syklonene i et slikt anlegg.

På fig. 1 ser man et ildsted med et fluidisert sjikt, over hvilket befinner seg et varmelegeme 1 med rør-formede vegger. Legemet 1 omfatter to over hverandre anordnede partier,hhv. et nedre 1a og et øvre 1b. Disse to partier er adskilt ved en felles tverrgående vegg 2. Veggen er med fordel dannet av vertikale rørslynger i varmelegemet 1.

Ildstedet med det fluidiserte sjikt består hovedsakelig av en fluidiseringsbærer 3 fast forbundet med varmelegemet 1, over hvilket brenselet fordeles, f.eks. kull, ved hjelp av en sjakt 4 og under hvilken den primære fluidi-seringsluft fremskaffet av ventilatoren 5 blåses inn for-varmet ved hjelp av en forvarmer 6.

På en særlig fordelaktig måte er fluidiseringsbæreren 3 dannet av en mekanisk bevegelig rist som fortrinnsvis står skrått og er egnet til å sikre fordelingen av luften og bortføringen av slagg eller aske gjennom utløpet 7.

Den produserte gass forlater ildstedet med fluidisert sjikt ved en temperatur i størrelsesordenen 1200°C. Den går gjennom partiet 1a av kjelen for å bli tømt ut gjennom rørledningssystemet 8, hovedsakelig nedenfor veggen 2, ved en temperatur på omkring 9 00°C som er særlig gunstig for dens avsvovling. Partiet 1a spiller i denne henseende rol-len som et kjølekammer. Rørsystemet 8 fører gassen til en støvutskillende syklon 9 som er istand til å rense gassen for de flyktige stoffer fra det fluidiserte sjikt hovedsakelig bestående av ikke forbrente og sintrede stoffer, idet sistnevnte normalt tømmes ut sammen med slagg og aske. Disse flyktige stoffer samler seg i det nedre parti av

syklonen 9, hvorfra de resirkuleres i det fluidiserte sjikt ved hjelp av rørledningen 10. Den for støv rensede gass blir deretter avsvovlet. For dette formål er det over syklonen 9 anordnet en innsprøytningsstasjon 11 for et avsvovlingsmiddel fortrinnsvis på basis av CO 3Ca i form av dolomitt, kalk-stein eller kritt som eksempler. Avsvovlingsreaksjonen fore-går langs rørledningen 12 i gassens kretsløp. Denne rørled-ning må ha en tilstrekkelig lengde til å sikre en såvidt fullstendig avsvovling som mulig. Den har med fordel omvendt U-form, hvor den nedovergående gren fører gassen til inn-gangen av syklonen 13 som sikrer separering av rester fra avsvovlingsreaksjonen: for eksempel overskudd av CaS, CaO

og CO^Ca. Selve den avsvovlede gass forlater syklonen 13 gjennom rørledningen 14 som fører den til en brenner 15 anordnet ved bunnen av det øvre parti 1b av kjelens hoveddel. Brenneren 15 blir samtidig matet med sekundær forbrennings-luft gjennom rørledningen 16 som har en avgrening ved 17 på rørledningen 18 for matning av primærfluidiseringsluft. Det

øvre parti 1b danner et klassisk forbrenningskammer i kjelen. De gasser som forlater dette kammer oppvarmer rørslangene 19 for overopphetning og forvarmerne 20 for luften som går gjennom forvarmeren 6.

En rørledning 21 som utgjør en avgrening på rør-ledningen 18 f.eks. ovenfor punktet 17, gjør det mulig alt etter tilfellet å tilføre direkte en viss mengde luft i det nedre parti 1a. Dette gjør det mulig å forandre mengden av sekundærluft tilført brenneren 15. Denne mulighet er særlig fordelaktig når anlegget arbeider med redusert drift for å virkeliggjøre en delvis sekundær forbrenning i partiet 1b av kjelen, og fører til begrensning av temperatursenkningen for gassen som går ut fra partiet 1b og ikke fjerner seg for langt fra området for den gunstige temperatur for gassens avsvovling.

Fig. 2 og 3 viser monteringen av anlegget. Av hensyn til klarheten har man ganske enkelt tegnet omrisset av kjelen 1 og man har utelatt de forskjellige elementer for luftsirkulasjonen.

Anleggets ramme omfatter fire stendere såsom

22, ved hvis øvre parti er festet horisontale bjelker såsom

23, som bærer tverrstenger 24, hvori er opphengt alle kjelens elementer (kjelerommet, samleledninger, vegger) såvel som bæreren 25 for syklonene 9 og 13 ved hjelp av matningskolonnene, såsom 27, for kjelen, hvilke er i et antall på minst to.

Kolonnene 27 mates med vann ved deres øvre parti gjennom rørledninger såsom 28 fra kjeltanken 30. De mater på sin side bunnen av kjelen gjennom rørledninger 29. Betydnin-gen av denne opphengningsmåte skriver seg først og fremst fra det faktum at matningssøylene 27 som gjennomstrømmes av vann fra kjelen, har praktisk talt samme temperatur som de rør som danner veggene i hoveddelen 1 av kjelen, men også på grunn av at disse kolonner som er opphengt i en og samme bærer (tverrstengene 24) som kjelen, vil utvide seg nedover på

samme måte som denne, idet utgangspunktet for utvidelsene praktisk talt ligger i samme horisontale plan.

Derav følger at syklonene bibeholder under alle forhold sin relative stilling i forhold til kjelens 1 hoveddel, dvs. respektive overfor utløpsåpningen fra partiet 1a av hoveddelen og overfor brenneren 15.

Fig. 4 og 5 angår en spesiell utførelse, ifølge hvilken det nedre parti 1a av kjelens hoveddel har fire gass-utløp. Hvert gassutløp er da forbundet med en fullstendig krets som går fra nevnte utløp til en tilsvarende brenner. Elementene som danner hver krets, omfatter en rørledning såsom 8, en syklon for støvfjernelse såsom 9, et rørsystem for avsvovling såsom 12, en syklon for separering av rester fra avsvovlingen såsom 13, et rørsystem såsom 14 og en brenner såsom 15. Disse forskjellige elementer er vist på fig. 4 og 5 forsynt med indekser a, b, c og d. Det vil fremgå at hvert avløpsrør 8c f.eks. er forbundet med en tilhørende brenner 15c som er anordnet på den tilstøtende side av den rørfor-mede vegg av kjelen og ikke på samme side. Fig. 5 viser understøttelsen av de åtte sykloner montert på en ramme 26 som omgir kjelens hoveddel og opphengt som denne, i et utstyr av bærere 24 ved hjelp av matningskolonnene 27 som de er haket fast i.

Når det gjelder variasjoner innenfor oppfinnel-sens ramme kan man særlig erstatte et hvilket som helst av de beskrevne organer med et teknisk ekvivalent organ. Oppfinnelsen dekker således foruten det beskrevne eksempel de for-sk jelliges te utførelsesvarianter.

Claims (7)

1. Kjeleanlegg for fast brensel omfattende et ildsted med et fluidisert sjikt bestående av en fluidiseringsbærer (3), over hvilken brenslet fordeles, idet primærluft blåses inn gjennom bæreren, og en hoveddel av kjelen (1) med rørformete vegger er anordnet over ildstedet og fast forbundet med dette, karakterisert ved at ildstedet med fluidisert sjikt danner en forgasser, at kjelens (1) hoveddel er delt opp i to partier anordnet over hverandre, respektive et nedre (la) og et øvre (lb), ved hjelp av en tverrgående felles vegg (2) og at det er anordnet en krets for matning av minst en brenner (15) anordnet ved bunnen av det øvre parti (lb) for gass som kommer fra det nedre parti (la), hvilken brenner samtidig mates med sekundær forbren-ningsluft, og den nevnte krets omfatter organer for støv-fjernelse og avsvovling.

2. Anlegg ifølge krav 1, karakterisert ved at fluidiseringsbæreren (3) består av en mekanisk bevegelig rist som sikrer fordelingen av fluidiseringsluften og tømming av slagg eller aske.

3. Anlegg ifølge krav 1, karakterisert ved at den tverrgående vegg (2) er en rørformet vegg dannet av slynger av vertikale rør i kjelens (1) hoveddel.

4. Anlegg ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at organene for støvfjernelse er dannet av en syklon (9) som kan separere fra gassen de flyktige stoffer fra ildstedet, hvilke flyktige stoffer resirkuleres i ildstedet.

5. Anlegg ifølge krav 4, karakterisert ved at organene for avsvovling omfatter en stasjon (11) for innsprøytning av et avsvovlingsmidde1 i kretsløpet, nedenfor syklonen (9) for støvfjernelse, en seksjon av kretsen (12) med en tilstrekkelig lengde til å tillate sikring av av-svovlingsreaks jonen for gassen, og en syklon (13) som kan separere restene etter avsvovlingsreaksjonen fra gassen.

6. Anlegg ifølge krav 5, karakterisert ved at seksjonen (12) av kretsen tilsvarende avsvovlingsreaksjonen har en omvendt U-form.

7. Anlegg ifølge krav 1, 4 og 5, karakterisert ved at det er anordnet fire gassutløp i det nedre parti (la) av kjelens (1) hoveddel, og at åtte sykloner (9) er anbragt omkring nevnte hoveddel, montert på en ramme (26) som omgir hoveddelen og ubevegelig festet til matningskolonnene (27) for kjelen, med hvilke de danner et utstyr opphengt i rammen i samme høyde som kjelens (1) hoveddel.