PL149847B1

PL149847B1 - Apparatus for combusting carbon containing substances

Info

Publication number: PL149847B1
Application number: PL1987268923A
Authority: PL
Inventors: Wolfgang Eickovonder; Norbert Passman; Hubert Steven; Gerhard Thomas; Peter Tummers
Original assignee: Steinmueller Gmbh L & C
Priority date: 1986-11-26
Filing date: 1987-11-20
Publication date: 1990-03-31
Also published as: IN168541B; CS8708508A2; DE3770175D1; AU600539B2; CA1305633C; JPH02501497A; FI892569A7; ES2005466A6; ZA878893B; DD266632A5; CN1013514B; DE3640377C2; CN87101185A; SK277991B6; AU8239787A; JPH079281B2; US5025755A; EP0331681A1; PL268923A1; FI892569A0

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzędzenie do spalania substancji,zawierajęcych węgiel, z reaktorem z warstwę fluidalnę, majęcym dolny i górny obszar, przynajmniej ze ściennymi powierzchniami chłodzęcymi i z układem prowadzenia powrotnego łęcznie z co najmniej jednym oddzielaczem labiryntowym do prowadzenia powrtonego oddzielonych paliwowych substancji stałych do dolnego obszaru reaktora, z doprowadzeniem paliwa, doprowadzeniem powietrza fluidyzacyjnego i korzystnie stopniowanym doprowadzeniem powietrza wtórnego w dolnym obszarze oraz z co najmniej jednym oddzielaczem pyłu, takim jak multicyklon, filtr tkaninowy, włęczonym za co najmniej jednym oddzielaczem labiryntowym.

Znana jest wytwornica pary z obiegajęcę warstwę fluidalnę, w której paliwo wprowadza się do reaktora z warstwę fluidalnę, wolnego od elementów wbudowanych i zaopatrzonego w ścienne powierzchnie chłodzęce. Spaliny obciężona substancjami stałymi, opuszczaję po zmianie kierunku ruchu o 90° reaktor z warstwę fluidalnę na jego górnym końcu i wpływaję umieszczonym poziomo kanałem spalinowym do opadajęcego przewodu spalinowego· Po ponownej zmianie kierunku przepływu o około 90° spaliny wpływaję z kolei do wznoszęcego się przewodu spalinowego, w którym umieszczone sę konwekcyjne powierzchnie grzejne·

Zarówno w kanale łęczęcym,jak i opadajęcym przewodzie spalinowym umieszczony jest nieodśrodkowy oddzielacz mechaniczny w postaci oddzielacza labiryntowego, przy czym elementy oddzielajęce biegnę w kanale łęczęcym w zasadzie pionowo i odprowadzaję oddzielone przez nie substancje stałe do komory zasobnikowej, umieszczonej pomiędzy reaktorem z warstwę fluidalnę a opadajęcym przewodem spalinowym. Elementy oddzielajęce w opadajęcym przewodzie spalinowym sę ustawione pochyło, opadaję w kierunku komory zasobnikowej tak, iż oddzielone przez nie substancje stałe mogę być również doprowadzane do komory zasobnikowej. Dolny koniec komory zasobnikowej jest połęczony za pośrednictwem szeregu tak zwanych zaworów L z dolnym obszarem

149 847

149 847 ' reaktora tak, ża substancje stałe, wydzielone do komory zasobnikowej, można z powrotem doprowadzać w sposób regulowany do dolnego obszaru reaktora z warstwą fluidalną nad jego dnem dyszowym, przy wykorzystaniu urządzenia fluidyzacyjnego, przyporządkowanego zaworowi L.

Zarówno w znanej wytwornicy pary, jak i w niniejszym opisie oraz zastrzeżeniach przez oddzielacz labiryntowy rozumie się taki oddzielacz, w którym oddzielanie następuje pod działaniem siły ciężkości i/lub impulsu, to znaczy nie za pomocą siły odśrodkowej· W znanej wytwornicy pary stosuje się przemiennie, rozmieszczone kanały lub przewody, biegnące w zasadzie poprzecznie do kierunku przepływu spalin i otwierające się ku niemu w zasadzie w kształcie litery U·

Wada znanej wytwornicy pary polega na tym, że do prowadzenia powrotnego, rozwiązanego jako zewnętrzne prowadzenie powrotne /recyrkulacja/, niezbędna jest leżąca poza reaktorem z warstwą fluidalną przestrzeń zasobnikowa z jednym lub szeregiem połączonych szeregowo zaworów L”, czyli niezbędne są oddzielne drogi popiołu z odpowiednimi urządzeniami przenoszącymi i regulacyjnymi.

Urządzenie do spalania zawierających węgiel substancji w reaktorze z warstwą fluidalną według wynalazku posiada przemiennie rozmieszczone belki oddzielające ustawione ukośnie bezpośrednio w górnym obszarze reaktora z warstwą fluidalną· Prowadzą one oddzielone substancje stałe na co najmniej jedną ścienną powierzchnię chłodzącą, po której substancje stałe spływają do dołu·

Urządzenie na co najmniej jednym swobodnym ramieniu belki oddzielającej ma ukształtowaną rynnę prowadzącą substancje stałe· Rynna ta ma przekrój poprzeczny zasadniczo ceowy otwarty w kierunku wznoszących się spalin i służy do odprowadzania substancji stałych wychwyconych przez podporządkowaną belkę oddzielającą o ceowym przekroju poprzecznym· W urządzeniu ścienne powierzchnie chłodzące mogą być ukształtowane jako swobodne ścienne powierzchnie chłodzące· Przy umieszczeniu oddzielacza labiryntowego bezpośrednio w górnym obszarze reaktora z warstwą fluidalną oddzielone substancje stałe spływają w dół po ściennych powierzchniach chłodzących· Prowadzenie powrotne oddzielonych paliwowych substancji stałych po swobodnych ściennych powierzchniach chłodzących może w korzystny sposób następować bez dalszego zabezpieczenia przed występującymi spalinami; możliwe jest jednak, że prowadzenie powrotne oddzielonych paliwowych substancji stałych odbywa się za pośrednictwem kanałów powrotnych, wykonanych w reaktorze. Kanały powrotne mogą być zaopatrzone w zamkniętą ściankę w kierunku wnętrza reaktora lub mogą być w zalecany sposób częściowo lub całkowicie otwarte, przy czym w tym ostatnim przypadku pozostają jedynie żebrowe ścianki boczne· Częściowe otwarcie można uzyskać za pomocą ścianki zewnętrznej ze szczeliną podłużną lub za pomocą ścianki zewnętrznęj^wyposażonej w rozmieszczone liniowo wykroje.

Jest przy tym celowe, aby kanały powrotne uchodziły w dolnym obszarze w strefie oddziaływania doprowadzanego powietrza wtórnego tak, by wniesione substancje stałe wymieszały się dobrze z pozostałym materiałem warstwy fluidalnej oraz by nastąpiło odpowiednie wyrównanie temperatur, ponieważ paliwowe substancje stałe, prowadzone z powrotem przez ściankę, uległy uprzednio odpowiedniemu ochłodzeniu. Podczas gdy w znanej wytwornicy pary elementy oddzielacza labiryntowego nie są chłodzone i wskutek tego mogą nie być połączone sztywno na jednym końcu ze ścianką reaktora z warstwą fluidalną ze względu na rozszerzalność cieplną, to w urządzeniu według wynalazku przewiduje się, że oddzielacz labiryntowy jest chłodzony. Jeśli należy wyeliminować całkowicie lub częściowo powstające w jakikolwiek sposób oddziaływanie występującego strumienia spalin na paliwowe substancje stałe, spływające w dół po ściennej powierzchni chłodzącej , to na powierzchni tej powinna być przewidziana duża liczba biegnących z góry na dół kanałów powrotnych, które są zamknięte bądź częściowo lub całkowicie otwarte w kierunku wnętrza reaktora· Wybrane rozwiązanie zależy od dopuszczalnego lub pożądanego stopnia oddziaływania· Zaleca się przy tym znowu, aby również ścianki kanałów powrotnych były chłodzone· Prócz tego w oparciu o znane urządzenie przewiduje się, że belki oddzielające mają okrągły przekrój poprzeczny lub przekrój poprzeczny w postaci wielokąta.

Celowe może być również wykonanie belek oddzielających z rur, zasilanych czynnikiem chłodzącym, w postaci konstrukcji rura-żebro poprzeczne-rura. Konstrukcja taka może być zaopatrzona w kołki i obita, w celu poprawienia warunków zabezpieczenia przed działaniem ciepła i zużyciem. Można także wytwarzać belki oddzielające z żeliwa.

149 847

W celu chłodzenia belek oddzielających 1/lub dodatkowych powierzchni ograniczających kanałów powrotnych, można włączyć te ostatnie w obieg wodno-parowy wytwornicy pary, gdy urządzenie pracuje w tym charakterze.

W przypadku kanałów powrotnych celowe jest, aby były one utworzone przez ścienną powierzchnią chłodzącą i powierzchnię chłodzącą kanału powrotnego, umieszczoną w pewnym odstępie od tej pierwszej oraz przez blachy biegnące pomiędzy obydwiema tymi powierzchniami chłodzącymi, przy czym korzystnie podzlałka rur ściennej powierzchni chłodzącej jest mniejsza od podziałki rur powierzchni chłodzącej kanału powrotnego, pońiaweż rury powierzchni chłodzącej kanału powrotnego służą w zasadzie jedynie do chłodzenia ścian, natomiast gros ciepła odprowadza się za pośrednictwem ściennych powierzchni grzejnych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig.1 przedstewia w ujęciu schematycznym reaktor z warstwą fluidalną w przekroju podłużnym wzdłuż osi I-I z fig.2, fig.2 - reaktor w przekroju poziomym wzdłuż oei II-II z fig.

1, fig.3 - reaktor z warstwą fluidalną według fig.1, widziany w kierunku strzałek ΙΙ1-ΪΙΙ, w częściowym przekroju podłużnym, fig.4 - reaktor z warstwą fluidalną według fig.1, widziany w kierunku strzałek IV-IV, w przekroju podłużnym, fig.5 i 6 - korzystne przykłady wykonania belek oddzielających w przekroju poprzecznym, a fig»7 - reaktor w przekroju podłużnym, porównywalnym z przekrojem na fig.1, przy czym na wewnętrznej stronie ściennych powierzchni chłodzących nie są przewidziane oddzielne kanały powrotne.

□ak to pokazano na figurach 1-4, reaktor 1 z warstwą fluidalną, o prostokątnym przekroju poprzecznym, zawiera cztery ścienne powierzchnie chłodzące la, lb, lc, ld, które są wykonane w postaci konstrukcji rura-żebro poprzeczne-rura·

W dolnym obszarze UB reaktora z warstwą fluidalną następuje doprowadzenie paliwa oznaczone strzałką 2 ponad dnem dyszowym 4, zasilanym gazem fluidyzacyjnym 3, a ponad doprowadzeniem paliwa oznaczonym strzałką 2 następuje stopniowane doprowadzenie 5a 1 5b powietrza wtórnego, przy czym pomiędzy dnem dyszowym 4 a doprowadzeniem 5a powietrza wtórnego przewidziane jest rozszerzenie przekroju poprzecznego /widoczne na fig.4/·

W górnym obszarze OB umieszczony jest oddzielacz labiryntowy w dwóch przemiennie rozmieszczonych warstwach 6a i 6b belek oddzielających 7« Jak to jest uwidocznione na fig.1, belki 7 biegną pochyło w dół ku ścianie lb, która w obszarze połączenia z belkami oddzielającymi 7 zawiera poszerzenie lb, widoczne na fig«l· Belki są połączone trwale ze ściankami.

Ściana ld /fig.3 i 4/ nie dochodzi do pokrywy le reaktora z warstwą fluidalną, lecz pozostawia pod załamaniem ldd w kierunku na zewnątrz, wolny przepust gazowy 8 do opadającego przewodu spalinowego 9, włączonego z reaktorem 1. W obszarze przejścia pomiędzy reaktorem 1 z warstwą fluidalną a przewodem spalinowym 9 przewidziany jest drugi oddzielacz labiryntowy 10 z dwiema warstwami lOa 1 lOb belek oddzielających 7. Belki te biegną w zasadzie pionowo · □ak wynika z figury 2, przewód spalinowy 9 jest ograniczony przez ścienną powierzchnię chłodzącą ld oraz dalsze ścienne powierzchnie chłodzące 9a, 9c. W przewodzie spalinowym umieszczona jest co najmniej jedna stykowa powierzchnia grzejna 11, na przykład przegrzewasz. Za przewodem spalinowym włączony jest w nleuwidocznlony sposób oddzielacz pyłu.

Z pewnym odstępem od ściennej powierzchni chłodzącej ld /fig.1, 2 i 3/ biegnie powierzchnia chłodząca 12 kanału powrotnego w postaci konstrukcji rura-żebro poprzeczne-rura, której konstrukcja rura-żebro poprzeczne-rura jest wykonana jako rzadsza, z większą podziałką niż ścienna powierzchnia chłodząca Id. Rury 13 powierzchni chłodzącej 12 kanału powrotnego są połączone z rurami 14 ściennej powierzchni chłodzącej Id. Poszczególne kanały powrotne 16 są wyznaczone przez blachy 15, ciągnące się pomiędzy powierzchniami chłodzącymi ld i 12.

Kanały powrotne 16 są otwarte na swym dolnym końcu, a ściana 12 sięga w obszarze załamania ldd powierzchni ściennej ld tak daleko do góry, że z jednej strony niesie końce belek oddzielających 7 oddzielacza labiryntowego 6, z drugiej zaś strony dopuszcza wylot 17 gazu z reaktora 1 do obszaru przejściowego, a tym samym do wylotu 9 gazu. Pomiędzy ścianą 12 a odcinkiem ldd powstaje jednocześnie lej gromadząco-rozdzielający 18, z którego kanały powrotne 16 doprowadzają oddzielone paliwowe substancje stałe do dolnego obszaru UB w strefie doprowadzania 5a lub 5b powietrza wtórnego.

149 847 ' ściennej powierzchni chłodzącej lb przyporządkowana jest w porównywalny sposób powierzchnia chłodząca 19 kanału, powrotnego*: która wraz z załamanym na zewnątrz obszarem lbb wyznacza lej gromadząco-rozdzielający 20* a z włączeniem do tego blach 15 - kanały powrotne 21·

Powierzchnie kanałów powrotnych 16 i 21* zwrócone ku wnętrzu reaktora* mogą być zamknięte /16a* 21a/ lub zaopatrzone w wykroje 16b* 21b* albo w ciągłe szczeliny podłużne 16cj mogą być one również całkowicie otwarte tak* że pozostają jedynie boczne ścianki pasowe· Możliwości te są uwidocznione schematycznie ne fig;l 13* przy czym możliwe są ze zrozumiałych względów także formy pośrednie· . Jak to uwidoczniono na fig«4* 5i6, belki oddzielające 7 są wykonane również w postaci konstrukcji rura-7a-żebro poprzeczne 7b-rura 7a. ścienne powierzchnie chłodzące reaktora 1* przewodu spalinowego 9* oddzielacze 7 oraz powierzchnie chłodzące 12 i 19 kanału powrotnego są włączone w obieg wolnoparowy* jak to uwidoczniono na fig»l schematycznie w postaci zasobnika bębnowego 22 i odpowiednich przewodów· Przewody prowadzące do zasobnika bębnowego* biegną zatem przez otwory 17 i 8 oraz przez rozszerzony obszar w lewej górnej części reaktora 1 z warstwą fluidalną· Ich liczba może odpowiadać liczbie rur lub być mniejsza od niej po zbiegnięciu się poszczególnych rur· Poprzecznie obciążane przez przepływ odcinki przewodów mogą być dodatkowo zabezpieczone· □ak ponadto wynika z fig.4,5 i 6* belki oddzielające 7 mają przekrój poprzeczny w zasadzie w kształcie litery U i otwierają się naprzeciw przepływowi spalin RG· Na co najmniej jednym swobodnym ramieniu przewidziane jest mające w przekroju poprzecznym kształt litery U koryto 23 do prowadzenie substancji stałych* które otwiera się naprzeciw przepływowi spalin* przyczyniając się w ten sposób do lepszego odprowadzenia do lejów 18 lub 20 paliwowych substancji stałych* wychwytanych przez belki oddzielające 7· ile w przykładzie wykonania według fig.1 odprowadzanie powrotne oddzielonych substancji stałych następuje pod osłoną kanałów powrotnych 16 lub 21* o tyle w postaci wykonania według fig.7 takie kanały powrotne nie są przewidziane* a oddzielone substancje stałe spływają swobodnie przy ścianach* możliwe jest jednak również wyeliminowanie kanałów powrotnych w postaci wykonania według fig.1.

Prócz tego pierwszy oddzielacz 6 zawiera belki oddzielające 7 ustawione w układzie daszkowym* a zatem doprowadza paliwowe substancje stałe nie do jednej tylko ściany* lecz do dwóch przeciwległych ścian lb* ld· □est rzeczą zrozumiałą* że również w przypadku stosowania kanałów powrotnych pierwszy oddzielacz 6 może być tak rozwiązany* że doprowadza on paliwowe substancje stałe do dwóch przeciwległych ścian·

Claims

1. Urządzenie do spalania zawierających węgiel substancji w reaktorze z warstwą fluidalną* z dolnym i górnym obszarem* ze ściennymi powierzchniami chłodzącymi i z układem prowadzenia powrotnego łącznie z co najmniej jednym oddzielaczem labiryntowym składającym się z rozmieszczonych przemiennie belek o przekroju poprzecznym* zasadniczo ceowym* otwierającym się naprzeciw kierunkowi przepływu spalin* do odprowadzania do dolnego obszaru reaktora oddzielonych substancji stałych* z doprowadzaniem paliwa, doprowadzaniem powietrza fluidyzacyjnego i korzystnie stopniowanym doprowadzaniem powietrza wtórnego w dolnym obszarze oraz z co najmniej jednym oddzielaczem pyłu włączonym za co najmniej jednym oddzielaczem labiryntowym* znamienne tym, że przemiennie rozmieszczone belki oddzielające są ustawione ukośnie bezpośrednio w górnym obszarze /08/ reaktora z warstwą fluidalną /1/ prowadzące oddzielone substancje stałe na co najmniej jedną ścienną powierzchnię chłodzącą /lb/, po której substancje stałe spływają do dołu, a na co najmniej jednym swobodnym ramieniu belki oddzielającej /7/ jest ukształtowana rynna prowadząca substancje stałe /23/ i posiadająca przekrój poprzeczny zasadniczo ceowy otwarty w kierunku wznoszących się spalin* służąca do odprowadzania substancji stałych wychwyconych przez przyporządkowaną belkę oddzielającą /7/ o ceowym przekroju poprzecznym·

149 847

2· U_rzęd_zenie według zastrz.1, znamienne tym, że ścienne powierzchnie chłodzące /16/ sę ukształtowane jako swobodne ścienne powierzchnie chłodzące /lb/.

3. Urządzenie według zastrz.1, znamienne tym, że na ściennej powierzchni chłodzącej /lb/ posiada znaczną liczbę przebiegających z góry na dół kanałów powrotnych /21/, które w kierunku wnętrza reaktora są zamknięte.

4. Urządzenie według zastrz.1, znamienne tym, że na ściennej powierzchni chłodzącej /lb/ posiada znaczną liczbę przebiegających z góry na dół kanałów powrotnych /21/, które w kierunku wnętrza reaktora są częściowo otwarte.

5. Urządzenie według zastrz.1, znamienne tym, że na ściennej powierzchni chłodzącej /lb/ posiada znaczną liczbę przebiegających z góry na dół kanałów powrotnych /21/, które w kierunku wnętrza reaktora są całkowicie otwarte.

6. Urządzenie według zastrz.3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że również ściany /ld, 12, 15, 15a; lb, 19, 15, 21a/ kanałów powrotnych /21/ są chłodzone.

7. Urządzenie według zastrz.3, albo 4, albo 5, z n a m i e η n e t y m, że kana ły powrotne /21/ doprowadzone są do dolnej strefy obszaru oddziaływania doprowadzenia powietrza wtórnego /5a, 5b/.

8. Urządzenie według zastrz.1, znamienne tym, że belki oddzielające /7/ posiadają kołowy przekrój poprzeczny.

9. Urządzenie według zastrz.1, znamienne tym, że belki oddzielające /7/ posiadają przekrój poprzeczny w postaci wielokąta.

10. Urządzenie według zastrz.1 albo 8, albo 9, z nam i e η n e t y że belki oddzielające /7/ są chłodzone.

11. Urządzenie według zastrz.1 albo 8, albo 9, z nam i e η n e t y in. że belki oddzielające /7/ są wykonane z zasilanych czynnikiem chłodzącym ru r /7a/ w postaci konst ruk cji: rura /7a/ - żebro poprzeczne /7B/ - rura /7a/.

12. Urządzenie według zastrz.11, z n a m i e n n e t y m , że belki oddzielające /7/ i/lub dodatkowe powierzchnie ograniczające kanałów powrotnych /16, 21/ są włączone w obieg wodno-parowy wytwornicy pary.

13, Urządzenie według zastrz.3, albo 4, albo 5, albo 12, znamienne tym że kanały powrotne są utworzone przez ścienną powierzchnię chłodzącą /lb, ld/ i umieszczoną w pewnym odstępie od niej powierzchnię chłodzącą /12, 19/ kanału powrotnego oraz przez blachy /15, 15 / przebiegające prostopadle pomiędzy tymi obydwiemia powierzchniami chłodzącymi