NO883255L - Forbrenningsprosess i en fluidiseringsreaktor. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår først og fremst en framgangsmåte

slik som beskrevet i innledningen til patentkrav 1.

Fra internasjonalt patentskrift WO 83/03294 er en dampkjel med sirkulerende fluidiserte sjikt kjent, hvilken blir tilført brensel i en innbygningsfr i og med veggkjølevifter utrustede fluidiseringsreaktor. Den faststoff inneholdende røykgassen forlater fluidiserings-reaktorens øvre ende under avbøyning på 90° og går gjennom en horisontalt anordnet røykgasskanal inn i et fallende røykgassavtrekk. Ved ny avbøyning på i det vesentligste 90° går så røykgassen inn i et oppstigende røykgassavtrekk,

hvori konvektive varmeflater er anordnet.

I forbindelseskanalen og i det fallende røykgassavtrekk er likeledes anordnet en ikke sentrifugal mekanisk utskiller i form av en labyrintutskiller, hvormed

utskillelseselementet i forbindelseskanalen i det vesentlige strekker seg vertikalt og at faststoffmaterialet skilt ut av den bortføres til et mellom fluidiseringsreaktoren og det fallende røykgassavtrekk anordnete lagerrom.

Utskillelseselementet i det fallende røykgassavtrekk er anordnet skrått fallende mot lagerkammeret, slik at de fra røykgassen utskilte faststoffer likeledes kan bli tilført lagerkammeret. Den nedre enden på lagerkammeret er forbundet med det nedre området i fluidiseringsreaktoren over flere såkalte L-ventiler, slik at de i lagerkammeret utskilte faststoffer ved hjelp av en av L-ventilene tilordnete fluidiseringsinnretninger regelmessig kan bli ført tilbake i det nedre området i fluidiseringsreaktoren over dysebunnene i fluidiseringsreaktoren. I internasjonalt patentskrift WO 83/03294 som også i den foreliggende beskrivelsen og patentkravene ble en slik utskiller plassert under en _labyrintutskiller, hvormed utskillelsen skjer ifølge tyngdekraften og/eller impuls, dvs. ikke ved hjelp av sentrifugalkraft. Ved den kjente dampkjelen ble forskjøvet anordnete kanaler eller renner anvendt, som i det vesentligste strekker seg tvers av røykgasstrømningen og er åpen mot denne i det vesentligste i U-form.

Ulempen ved den kjente dampkjelen kan sees i at det er nødvendig med en eller flere tilbakekoplete L-ventiler for den eksterne tilbakeføringen (resirkulasjonen) etablert til lagerrommet liggende utenfor fluidiseringsreaktoren, dvs.

det er nødvendig med separate askeveier med tilsvarende transport- og reguleringsinnretninger.

Det er derfor formålet for den foreliggende

oppfinnelsen å frambringe en framgangsmåte hvormed utføring av faststoffer fra fluidiseringsreaktoren ikke lenger er nødvendig.

Dette formål blir nådd ved at faststoffene blir utskilt direkte fra den oppstigende røykgasstrømmen ved hjelp av labyrintutskilleren anordnet i øvre område i

fluidiseringsreaktoren og blir tilført det nedre området i selve reaktoren langs veggkjøleflåtene i

fluidiseringsreaktoren.

25 På denn måte ble det oppnådd en enkel tilbakeføring av faststoffene til fyringen.

Tilbakeføringen av det utskilte faststoff på den frie veggkjøleflata kan på fordelaktig måte gjøres uten videre beskyttelse mot den oppstigende røykgass; det er likevel også mulig at tilbakeføringen av det utskilte faststoffet skjer gjennom en tilbakeføringskanal anordnet i reaktoren; tilbakeføringskanalen kan være anordnet med en lukket vegg mot reaktorens indre eller på foretrukket måte være helt eller delvis åpen, hvormed i siste tilfellet kun svært smale sidevegger blir stående igjen. Den delvise åpning kan realiseres med en yttervegg med langsgående spalter eller med en yttervegg anordnet med linjeaktige

gjennomperforer inger.

Dermed er det på den andre side formålstjenelig at tilbakeføringskanalen munner ut i nedre område i innvirkningsområdet til sekundær lufttilførselen, for dermed å blande godt det inntrukne faststoffet med det øvrige materialet i det fluidiserte sjiktet, og en tilsvarende temperaturutlikning opptrer, da faststoffene tilbakeført langs veggen er blitt avkjølt før på liknende måte.

Mens elementene i labyrintutskilleren i dampkjelen ifølge internasjonalt patentskrift WO 83/03294 ikke er kjølte og derfor ikke kan forbindes i ene enden med veggene i fluidiseringsreaktoren av varmeutvidelsesgrunner, er ved den forliggende oppfinnelsen fortrinnsvis anordnet at labyrintutskilleren blir avkjølt.

Oppfinnelsen retter seg også mot en anordning til forbrenning av karbonholdige materialer i en fluidiseringsreaktor med et nedre område og et øvre område, i det minste med veggkjøleflater og med et tilbakeføringssystem inklusive i det minste en labyrintutskiller for tilbakeføring av utskilte faststoffer til det nedre området av reaktoren, med brenseltilførsel, fluidiseringslufttilførsel og fortrinnsvis nivåvis sekundærlufttilførsel i nedre område og i det minste en støvutskiller koplet etter den i det minste ene labyrintutskilleren, som f.eks. multisyklon, Gewebfilter.

Ved denne innretningen er det ifølge oppfinnelsen sørget for at labyrintutskilleren er anordnet direkte i øvre område av fluidiseringsreaktoren, slik at de utskilte faststoffene blir ført mot i det minste en veggkjøleflate, på hvilken faststoffene flyter nedover.

I fall en evt. påvirkning på faststoffene som følger veggkjøleflata nedover fra den oppstigende røkgasstrømmen inntreffer og skal unngås, er det på veggkjøleflåtene anordnet et stort antall av tilbakeføringskanaler som strekker seg ovenfra og ned, og som mot det indre av reaktoren er lukkede, delvis eller helt åpne. Den valgte utforming henger sammen med den tillatte hhv. ønskete påvirkningsgrad. Dermed blir det på den annen side fortrukket at også veggene til tilbakeføringskanalene er avkjølte

Med utgangspunkt i den kjente innretningen fra internasjonalt patentskrift WO 83/03294 med en labyrintutskiller av bjelker forskjøvet i forhold til<r;i>hverandre og med i det vesentligste U-formet tverrsnitt, og disse bjelkene er åpne mot røykgasstrømmen, er fortrinnsvis anordnet, at i det minste en fri vange på utskillerbjelken danner en faststoff lederenne med i det vesentligste U-formet tverrsnitt, som er åpen i retning med røykgasstrømmen.

For å forbedre transportforholdene i denne utskillerbjelken, er det ifølge oppfinnelsen sørget for at i det minste en fri vange på utskillerbjelken er anordnet som en faststoff lederenne med i det vesentligste u-formet tverrsnitt, som er åpen i retning med røkgasstrømmen.

Videre er det med utgangspunkt i den kjent innretningen sørget for at utskillerbjelken framviser et avrundet tverrsnitt eller et tverrsnitt i form av et polygon.

Det kan også være formålstjenlig å bygge opp utskillerbjelken av rør gjennomstrømmet av et kjølemiddel i en r ør-me Homs tykke-r ør-konstruksjon. Rør-mellomstykke-rør-konstruksjonen kan til forbedring av varme- og slitasjebeskyttelsen være piggete og sammenpressete. Det er også mulig å framstille utskillerbjelken av støpejern.

25 Utskillerbjelkene kan - som i følge int. ps WO 83/03294 - strekke seg i det vesentligste på tvers av røykgasstrømmen eller på skrå av røykgasstrømmen fra en vegg til en annen. Det er likevel også mulig at bjelkene strekker seg likeledes mellom to motstående veggkjøleflater.

For kjøling av utskillerbjelken og/eller de tilstøtende begrenserflåtene for tilbakeføringskanalen kan disse være innkoblet i vann-damp-kretsløpet til en dampkjel, når anordningen blir drevet som dampkjele.

Angående tilbakeføringskanalene er det formålstjenlig at disse dannes av veggkjøleflaten og en i avstand fra denne anordnede tilbakeføringskanalkjøleflater av blikk som strekker seg loddrett mellom begge kjøleflåtene, hvormed fortrinnsvis rørandelen av veggkjøleflaten er liten som for tilbakeføringskanalkjøleflaten, da rørene i tilbakeførings- kanalkjøleflaten i det vesentligste bare tjener til kjøling av veggene, og hovedvarmen blir bortført gjennom veggvarmeflåtene.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere beskrives i forskjellige utføringsformer ved hjelp av de vedlagte figurene. De viser: Fig. 1 et skjematisk lengdesnitt gjennom en fluidiseringsreaktor langs linjen I-l i fig. 2, Fig. 2 et horisontalsnitt langs linjen II-II i fig. 1, Fig. 3 et dellengdesnitt gjennom fluidiseringsreaktoren

ifølge fig. 1 sett i retning av pilen III-III,

Fig. 4 et lengdesnitt gjennom fluidiseringsreaktoren

ifølge fig. 1 sett i retning av pilene IV-IV,

Fig. 5

og 6 tverrsnitt gjennom foretrukne utføringsformer av

utskillingsbjelker og

Fig. 7 et lengdesnitt sammenlignbart med fig. 1, hvormed

ingen spesielle tilbakeføringskanaler på innsiden av veggkjøleflaten er anordnet.

Som det framgår av figurene 1 til 4 framviser fluidiseringsreaktoren (1) med rettvinklet tverrsnitt fire veggkjøleflater (la-ld), som er utført i

rør-mellomstykke-rør-konstruksjon.

I nedre område (UB) av fluidiseringsreaktoren skjer tilsatsen av brensel (2) over en dysebunn (4) tilstrømmet med en fluidiseringsgass (3), og over brenseltilførselen (2) skjer den lagvise tilsatsen av sekundærluft (5a) og (5b), hvor med utgangspunkt i dysebunnen (4) til sekundærlufttilførselen (5a) er anordnet en tverrsnittsutvidelse slik det framgår fra fig. 4.

I øvre område (OB) er anordnet en labyrintutskiller (6) i to i forhold til hverandre forskjøvne anordnede lag (6a) og (6b) av utskillerbjelker. Som det framgår av fig. 1, strekker bjelkene (7) seg skrått nedover til veggen (b) som i forbindelsesormåde med utskillerbjelkene (7) som det framgår fra fig. 1 framviser en utvidelse (lbb). Bjelkene er festet til veggen.

Som det framgår av figurene 3 og 4 strekker veggen (ld) seg ikke til taket (le) i fluidiseringsreaktoren, men tillater i stedet ved avbøytningen (Idd) utover en gassgjennomgang (8) i en av fluidiseringsreaktoren (1) etterkoblede fallende røykgassløp (9). I overgangsområdet mellom fluidiseringsreaktoren (1) og røykgasskanalen (9) er det anordnet en andre labyrintutskiller (10) med to lag (10a) og (10b) med utskillerbjelker (7). Bjelkene strekker seg i det vesentligste vertikalt.

Som det framgår av fig. 2 er røykgasskanalen (9) begrenset av veggkjøleflaten (ld) og videre veggkjølefalten (9a, 9c). I røykgassløpet er i det minste en berøringsvarmeflate (11), f.eks. anordnet med en overoppvarmer. Røykgassløpet er på ikke vist måte etterkoblet en støvutskiller.

Som det framgår fra figurene 1, 2 og 3 strekker en tilbakeføringskanalkjøleflate (12) seg med avstand fra veggkjøleflaten (ld) i rør-mellomstykke-rør-konstruksjon, som framviser en grovere inndeling enn veggkjøleflaten (ld). Rørene (13) i tilbakeføringskanalkjøleflaten (12) er forbundet med rørene (14) i veggkjøleflaten (ld). Gjennom blikk (15) som strekker seg mellom kjøleflatene (ld) og (12) blir de enkelte tilbakeføringskanaler (16) avgrenset.

Tilbakeføringskanalene (16) er på deres nedre ende åpne, og veggen (12) er ført så langt oppover i området til det avbøyde partiet (Idd) til veggflaten (ld), at de på den ene side når enden på utskillerbjelkene (7) i labyrintutskilleren (6) og på den andre side tillater et gassutløp (17) fra fluidiseringsreaktoren i overgangsområdet og følgelig til gassutløpet (8). Mellom veggen (12) og partiet (Idd) dannes det samtidig en samle- og fordelingstrakt (18), fra hvilke tilbakeføringskanalene (16) tilfører det utskilte faststoffet til det nedre området (UB) i området til sekundærlufttilførselen (5a) hhv. (5b).

På lignende måte er veggkjøleflaten (lb) anordnet med en tilbakeføringskanalkjøleflate (19), som sammen med det utoverbøyde partiet (lbb) danner en samle- og fordelingstrakt (20) og med mellomkobling av blikkplater (15)

danner tilbakeføringskanaler (21).

Flatene i tilbakeføringskanalene (16) og (21) som vender mot reaktorens indre kan være lukkede (16a, 21a), med gjennomhullninger (16b,21b), eller med langsgående gjennomgående slisser (16c); de kan også være fullstendig åpne, slik at bare avstivningsvegger på sidene gjenstår. Disse mulighetene er skjematisk vist i fig. 1 og 3, hvormed det selvfølgelig er mulig med blandede former på en reaktorvegg.

Som det framgår av figurene 4, 5 og 6, er utskillerbjelken (7) likeledes utført i rør

(7a)-meHomstykke(7b)-rør(7a)-konstruksjonen. Veggkjøleflåtene i reaktoren (1), i røkgasskanalene (9), i utskilleren (7) og i tilbakeføringskanalkjøleflåtene (12) og (19) er bundne sammen i et vann-damp-kretsløp, slik som dette er vist skjematisk i fig. 1 og ved framstilling av en trommel (22) og den tilsvarende ledningsføringen. De til trommelen førende ledningene strekker seg således gjennom åpningene (17) og (8) og gjennom det utvidete området i venstre øvre del av fluidiseringsreaktoren (1) ifølge fig. 1. Deres tall kan tilsvare antall rør eller etter sammenføyning av enkelte rør være mindre. Ledningspartiene som overstrømmes på tvers kan i tillegg være beskyttet.

Som det videre framgår fra figurene 4, 5 og 6, framviser bjelkeutskillerne (7) en i det vesentligste u-formet tverrsnitt og åpner seg mot røykgasstrømmen (RG). I det minste på en fri vange er det anordnet en U-formet faststofføringsrenne (23), som er åpen mot røykgasstrømningen og således fører til en forLedret bortføring av det av utskillerbjelken (7) oppfangede faststoffet til traktene (18) hhv. (20).

Mens ved utføringsformen ifølge fig. 1 tilbakeføringen av det utskilte faststoffet skjer under beskyttelse fra tilbakeføringskanalene (16) hhv. (21), er slike tilbakeføringskanaler ved utføringsformen ifølge fig. 7 ikke anordnet, men de utskilte faststoffene flyter fritt på veggene nedover; det er også mulig ved utføringsformen ifølge fig. 1 å la tilbakeføringskanalene falle bort.

Videre framviser den første utskilleren (6) takaktig anordnede utskillerbjelker (V) og fører således faststoffet ikke bare til en vegg men til to overfor hverandre liggende vegger (lb, ld).

Det er en selvfølge at også ved anvendelse av tilbakeføringskanaler kan den første utskilleren (6) være slik utformet at den tilfører faststoffet til to ovenfor hverandre liggende vegger.

Claims (13)

1. Framgangsmåte til forbrenning av karbonholdige materialer i en fluidiseringsreaktor med et nedre område og et øvre område med et fluidisert lag ved bortføring av forbrenningsvarme i det minste ved hjelp av veggkjøleflater og med et tilbakeføringssystem innbefattende en labyrintutskiller for tilbakeføring av de utskilte faststoffene til det nedre området i fluidiseringsreaktoren karakterisert ved at faststoffene gjennom labyrintutskilleren anordnet direkte i øvre område i fluidiseringsreaktoren skilles ut fra den oppstigende røykgasstrømmen blir tilført det nedre området i reaktoren langs veggkjøleflåtene i selve fluidiseringsreaktoren.

2. Framgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at tilbakeføringen skjer på den frie veggkjøleflaten.

3. Framgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at tilbakeføringen av de utskilte faststoffene skjer gjennom i reaktoren anordnede tilbakeføringskanaler, som mot reaktorens indre er lukkede, delvis åpne eller helt åpne.

4. Framgangsmåte i følge krav 1 eller 3, karakterisert ved at tilbakeføringskanalene munner ut i nedre område i innvirkningsområde til sekundær lufttilførselen.

5. Framgangsmåte ifølge et av patentkravene 1 til 4, karakterisert ved at labyrintutskilleren blir kjølt.

6. Anordning til forbrenning av karbonholdige materialer i en fluidiseringsreaktor med et nedre område og et øvre område, i det minste med veggkjøleflater og med et tilbakeføringssystem inklusive i det minste en labyrintutskiller for tilbakeføring av utskilt faststoff til det nedre området i reaktoren, med brenseltilførsel, fluidiseringslufttilførsel og fortrinnsvis lagvis sekundær lufttilførsel i nedre område og i det minste en støvutskiller etterkoblét den i det minste ene labyrintutskiller, særlig for gjennomføring av framgangsmåtene'ifølge ett av'patentkravene-'11''tir 5, k alr.a k.X.e r. i se.r t ved at labyrintutskilleren (6) er anordnet direkte i øvre område (OB) i fluidiseringsreaktoren (1), hvor de utskilte faststoffene føres til i det minste en veggkjøleflate (lb), hvorpå faststoffene flyter nedover.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at på veggkjøleflaten (lb) er anordnet et stort antall av tilbakeføringskanaler (21) som strekker seg fra oven til neden, og som mot det indre av reaktoren er lukkede, delvis eller helt åpne.

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at også veggene (ld, 12, 15, 16a; lb, 19, 15 <*> , 21a) i tilbakeføringskanalen (21) er avkjølte.

9. Anordning ifølge ett av kravene 6 til 8 med en labyrintutskiller bestående av i forhold til hverandre forskjøvet anordnete bjelker av i det vesentligste U-formet tverrsnitt, hvor disse bjelkene er åpne mot røykgasstrømmen, karakterisert ved at på i det minste en fri vange av utskillerbjelkene (6a, 6b) er anordnet en faststofflederenne (23) av i det vesentligste U-formet tverrsnitt, som er åpen i retning av røykgasstrømmen.

10. Anordning ifølge ett av kravene 6 til 8 med en labyrintutskiller bestående av i forhold til hverandre forskjøvet anordnete bjelker av i det vesentligste U-formet tverrsnitt, hvor disse bjelkene er åpne mot røykgasstrømmen, eller ifølge krav 9, karakterisert ved at utskillerbjelkene (7) framviser et avrundet tverrsnitt (fig. 6) eller et tverrsnitt (fig. 5) i form av et polygon.

11. Anordning ifølge patentkrav 9 eller 10, karakterisert ved at utskillerbjelkene (7) er oppbygget av rør (7a) gjennomstrømmet med et kjølemiddel i en rør (7a)-me Homs tykke (7b)-r ør (7a)-konstruksjon.

12. Anordning ifølge et av kravene 6 til 11, karakterisert ved at utskillerbjelkene (7) bg/eirer de tilhørende begrensningsf latene" r *- ! ■ * ' tilbakeføringskanalene (i6;21) er innkoblet i vann-damp-kretsløpet til en dampkjele.

13. Anordning ifølge et av kravene 6 til 12, karakterisert ved at tilbakeføringskanalene er dannet av veggkjøleflåtene (lb;ld) og i avstand fra disse anordnede tilbakeføringskanalkjøleflater (12;19) og blikkplater (15;15 <*> ) som strekker seg loddrett mellom begge kjøleflåtene.