NO175669B - Anordning ved en fluidisert sjikt-reaktor - Google Patents

Description

Ved forbrenning av fast brensel i et fluidisert sjikt ordner man seg vanligvis slik at temperaturen blir holdt på et forholdsvis rimelig nivå på ca. 850°C. Derved forhindres sintring av materialet, og man minsker risikoen for fremkomst av visse skadelige utslipp, bl.a. nitrogenoksyd, N0X. I stedet kan man få en økning av andre utslipp som er skadelige for omgivelsene, eksempelvis N20 (lystgass). Dette er spesielt tilfellet ved forbrenning av biobrensel.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å foreslå en anordning for nedbrytning av slike gassformede utslipp som oppstår i samband med forbrenning ved relativt lav temperatur i et fluidisert sjikt.

Det er derfor i henhold til oppfinnelsen tilveiebrakt en anordning for å nedbryte gasser som er dannet under forbrenning ved relativt lav temperatur av faste brenselstyper i et ildsted av type fluidisert sjikt, og anordningen omfatter en forbrenningssjakt og en nedstrøms for denne anbrakt partikkelavskiller. Anordningen omfatter videre minst en forbrenningsanordning anordnet nedstrøms for utløpet fra forbrenningssjakten, og konveksjonsbrannoverflater innsatt i en røkgass-kanal etter partikkelavskilleren.

En anordning som omfatter denne type teknikk, er kjent fra US patent nr. 4,531,4 62. Teknikken kan imidlertid for-bedres ytterligere, og den foreliggende oppfinnelse kjenne-tegnes derfor særskilt ved at røkgasskanalen mellom gass-utløpet fra partikkelavskilleren og konveksjonsbrannover-flåtene er tildannet som en reaktorpassasje for nedbrytning av gassene. Reaktorpassasjen er isolert og begrenset avkjølt, slik at den temperaturøkning i røkgassen som tilveiebringes av forbrenningsanordningen, bibeholdes i det vesentlige uforandret frem til den første konveksjonsbrannoverflaten.

Fortrinnsvis kan det være anbrakt en blandeanordning for røkgassene i tilknytning til forbrenningsanordningen i reaktorpassasjen.

I de tilfeller hvor forbrenningsanordningen er ment for fast brensel, slik som sagspon, pellets av biomateriale o.l., plasseres forbrenningsanordningen hensiktsmessig i nærheten av innløpet av partikkelavskilleren, slik at aske og andre faste partikler ikke kommer ut i reaktorpassasjen. Oppfinnelsen skal beskrives nedenfor med henvisning til kjeler som vises skjematisk på de vedføyde tegningene, og med ildsted ifølge prinsippet med sirkulerende fluidisert sjikt (CFB).

CFB-kjelen som vises i fig. 1, omfatter en forbrenningssjakt 10, en partikkelavskiller 11 som hensiktsmessig er av syklontype, samt en ledning 12 for tilbakeføring av fraskilte partikler til forbrenningssjakten 10. Tilbakeføringsledningen inneholder en partikkellås 13 som gjør det mulig å styre tilbakeføringen av partikler. Brensel tilføres gjennom en ledning 14, primær-luft gjennom en ledning 15 og sekundær-luft gjennom en ledning 16. Inert sjiktmateriale og eventuelt avsvovlingsmiddel kan innføres sammen med brenselet gjennom ledningen 14, eller gjennom separate, ikke viste ledninger. Forbrenningsrester kan uttas fra forbrenningssjaktens 10 nedre del, eller fra partikkel-låsen 13.

Forbrenningssjakten forutsettes å være utformet på vanlig måte, med nødvendig kjøling f.eks. i form av rørpaneler på veggene. Ved styrt tilførsel av primær- og sekundærluft holdes brenselpartikler og inert materiale i svevende tilstand i forbrenningssjakten, og forbrennes ved en lav temperatur på ca. 850°C. Disse materialer passerer over til partikkelavskilleren 11, hvorfra fraskilte partikler føres tilbake til forbrenningssjakten, mens røkgasser passerer ut gjennom et avløp 17.

Et antall konveksjons-flammeoverflater 18-22 er på vanlig måte anordnet i røkgasskanalen 2 3 nedstrøms for partikkelavskilleren. Mellom denne og den første konveksjons-flammeoverflaten 18 strekker det seg en reaktorpassasje 24, og i dennes begynnelse finnes minst en forbrenningsanordning 25 for eksempelvis olje eller gass. I tilknytning til denne siste anordner man hensiktsmessig en blandeanordning 2 6 for røkgassene.

Reaktorpassasjen 24 er på den skjematiske tegningen markert med doble linjer. Ved at forbrenningen i sjakten 10 foregår ved ca. 850°C, unngår man i høy grad dannelse av nitrogenoksyder N0X, men man risikerer i stedet å få en betydelig mengde lystgass (N20), som riktignok i små mengder er nyttige for visse medisinske anvendelser, men i de mengder som er aktuelle her, er forstyrrende for omgivelsene. Lystgassen har bl.a. negativ effekt på ozonlaget i rommet, og store utslipp kan ikke aksepteres.

For nedbrytning av N20 trenger man en temperatur på 900-1100°C. Innholdet av N20 i røkgassene kan variere avhengig av typen brensel, og nedbrytningen tar en viss tid. Lengden på reaktorpassasjen 24 velges slik at det kan ta opptil 5 sek. for gassen å passere ved normal kjelebelastning. Lystgassen (N20) danner ved nedbrytningen hovedsakelig nitrogengass N2, som jo normalt inngår i omgivelsesluften.

Reaktorpassasjen 24 er isolert og avkjøles bare i begrenset utstrekning for å forhindre skader, og derfor holdes temperaturøkningen i røkgassene, hvilken temperaturøkning tilveiebringes av forbrenningsanordningen 25, i det vesentlige uforandret frem til første konveksjons-brannoverflate 18. Om man av praktiske grunner sammenkopler konveksjons-brannoverflåtene med kjøleoverflåtene i forbrenningssjakten ved hjelp av rør i reaktorpassasjens vegger, kan det være hensiktsmessig med en viss ekstra isolering i passasjen.

I fig. 2 vises et anlegg av samme type som i fig. 1, bare med den forskjell at man i stedet for forbrenningsanordningen (25) i fig. 1 har plassert en forbrenningsanordning (27) i tilknytning til innløpet til partikkelavskilleren (11).

De ovenfor beskrevne og på tegningene viste utførelses-formene er bare et eksempel på oppfinnelsen, hvis detaljer kan modifiseres på mange måter innen rammen av de etterfølgende patentkravene, og avhengig av effektbehov og brenseltype. I tillegg til den viste CFB-typen av ildsteder, kan oppfinnelsen anvendes ved andre fluidiserte sjikt eller ildsteder, hvor lystgassutslippet behøver å minskes.

Forbrenningsanordningen kan f.eks. bestå av en eller flere tilsetningsbrennere, eller av en på hensiktsmessig måte tilveiebrakt forsinket forbrenning (dvs. som er tilveiebrakt utenfor forbrenningssjakten).

Claims (3)

1. Anordning for å nedbryte gasser som er dannet under forbrenning ved relativt lav temperatur av faste brenselstyper i et ildsted av type fluidisert sjikt, omfattende en forbren-ningss jakt (10) og en nedstrøms for denne anbrakt partikkelavskiller (11), videre minst en forbrenningsanordning (25, 27) anordnet nedstrøms for utløpet fra forbrenningssjakten (10), samt konveksjonsbrannoverflater (18-22) innsatt i en røkgass-kanal etter partikkelavskilleren (11), karakterisert ved at røkgasskanalen mellom gassutløpet fra partikkelavskilleren (11) og konveksjonsbrann-overflatene (18-22) er tildannet som en reaktorpassasje (24), for nedbrytning av de nevnte gasser, hvilken reaktorpassasje (24) er isolert og begrenset avkjølt slik at den temperatur-økning i røkgassen som tilveiebringes av forbrenningsanordningen (25, 27) bibeholdes i det vesentlige uforandret frem til den første konveksjonsbrannoverflaten (18).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved en blandeanordning (26) for røkgassene, hvilken blandeanordning (26) befinner seg i tilknytning til forbrenningsanordningen (25) i reaktorpassasjen (24) .

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at forbrenningsanordningen (27) er anbrakt i tilknytning til innløpet til partikkelavskilleren (11).