PL175242B1

PL175242B1 - Reaktor ze złożem fluidalnym

Info

Publication number: PL175242B1
Application number: PL94310977A
Authority: PL
Inventors: Timo Hyppänen
Original assignee: Foster Wheeler Energia Oy
Priority date: 1993-04-05
Filing date: 1994-04-05
Publication date: 1998-11-30
Also published as: DE69401203T2; JP2939338B2; ES2098130T3; EP0692999B2; EP0692999B1; FI119974B; KR960701692A; JPH08508334A; WO1994022571A1; FI954375A0; PL310977A1; KR100271621B1; DK0692999T4; EP0692999A1; CA2158272C; CA2158272A1; DK0692999T3; ATE146377T1; ES2098130T5; DE69401203D1

Abstract

1. Reaktor ze zlozem fluidalnym, szczególnie ze zlozem obiegowym, zawierajacy komore reaktora otoczona przez konstrukcje scian bocznych, utworzona przez kilka- dziesiat rur i urzadzenia do przenoszenia medium prze- noszacego cieplo przez te rury, oraz komore procesowa, w której poddawany jest obróbce material staly, umieszczona w sasiedztwie komory reaktora, po zewnetrznej stronie kon- strukcji scian otaczajacych komore reaktora, posiadajaca otwory wlotowe, znamienny tym, ze komora procesowa (24), w której poddawany jest obróbce material staly, ma z komora (12) reaktora (10), wspólna czesc (26) sciany (22), której to konstrukcja otacza komore reaktora, i wspólna czesc sciany (26), posiada przynajmniej dwa przelotowe otwory wlotowe (40), które sa utworzone pomiedzy rurami (28, 3 0 , 3 2 , 34) tworzacymi konstrukcje sciany, przy czym konstrukcja sciany jest utworzona z odpowiednio pierwsze- go (30, 32) i drugiego zespolu (28, 34) pionowych rur, a pie- rwszy zespól rur (30, 32) tworzacy wspólna czesc sciany (26) jest wygiety na zewnatrz plaszczyzny wspólnej czesci sciany (26), tworzac otwory wlotowe (40) usytuowane mie- dzy rurami drugiego zespolu rur (28, 34). FIG. 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazkujest reaktor ze złożem fluidalnym, a szczególnie reaktor z obiegowym złożem fluidalnym.

Reaktory ze złożem, z szybkim czy też obiegowym, procesem fluidyzacji, są używane w wielu różnych procesach spalania, wymiany ciepła, procesach chemicznych czy też metalurgicznych. W procesie spalania odpowiednie paliwo takie jak: węgiel, koks, lignit, drewno, wióry czy torf, równie dobrze jak inne odpowiednie materiały takie jak piasek, popiół, związki pochłaniające siarkę, katalizatory czy tlenki metali, mogą być składnikami złoża fluidalnego. Prędkość nominalna wewnątrz komory spalania jest z reguły w przedziale od 3,5 do 10 m/s, ale może być wyższa.

Przeważnie ciepło jest odzyskiwanie z gazu wytwarzanego podczas procesu spalania złoża fluidalnego, po przejściu tego gazu przez element oddzielający cząsteczki, za pomocą powierzchni wymieniających ciepło, które to powierzchnie znajdują się w komorze spalania i w części konwekcyjnej reaktora. W reaktorach lub kotłach z obiegowym złożem fluidalnym zewnętrzne ściany komory spalania zwykle wykonane sąjako ściany membranowe, w których pionowe rury sąpołączone z płaskimi płytami lub żebrami tak, że tworząpowierzchnie ułatwiające parowanie. Dodatkowo powierzchnie przenoszące ciepło, takie jak przegrzewacze są utworzone w wolnej przestrzeni w górnej części komory spalania i w części konwekcyjnej reaktora, w celu przegrzania pary.

Przy małej ilości paliwa, przegrzanie pary często sprawia problem. Temperatura gazów wylotowych z komory spalania, spada wraz ze spadkiem ilości paliwa i przegrzewanie w części konwekcyjnej nie jest wystarczające, aby zapewnić pożądany efekt. Ponadto przegrzewacze umieszczone w wolnej przestrzeni w komorze spalania, z drugiej strony, zwiększyłyby koszty i stworzyły nowe problemy ze sterowaniem. Dodatkowe powierzchnie wymieniające ciepło, w wolnej części komory przyczyniają się do obniżenia temperatury gazów spalinowych, które ciągle zawierają niespalone paliwo, na przykład do 973 - 1023 K, co może mieć negatywny wpływ na redukcję NOx i N₂O.

Z drugiej strony, niemożliwe było wcześniej, w reaktorach tego typu zainstalowanie dodatkowych powierzchni wymieniających ciepło, w dolnej części komory spalania. W zwykle gęstej strefie szybko fluidującego złoża, powierzchnie wymieniające ciepło, w wysokiej temperaturze są wystawione na bardzo szybki (3,5 - 10 m/s lub nawet szybszy) przepływ zawiesiny cząstek, powodujący groźne uszkodzenia korozyjne, czy też erozyjne. Każda z powierzchni wymieniających ciepło umieszczona w takim otoczeniu, w komorze spalania, musiałaby być wykonania z drogiego, odpornego na temperaturę materiału, i musi być chroniona przez materiał odporny na erozję. Takie powierzchnie służące do wymiany ciepła byłyby bardzo ciężkie i kosztowne.

Specjalnie, w rozwiązaniach wysokociśnieniowych mniej pożądane jest instalowanie dodatkowych powierzchni wymieniających ciepło, w wolnej przestrzeni komory. Komory spalania są małe i powierzchnie wymieniające ciepło są już umieszczone blisko siebie i bardzo zwarte usytuowanie powierzchni wymieniających ciepło, zapobiegłoby poprzecznemu mieszaniu się materiału złoża w komorze spalania i w rezultacie powodowałoby spadek efektywności procesu spalania. Co więcej niepożądane jest zwiększenie wymiarów komory spalania, co prowadzi do potrzeby zwiększania wymiarów zbiornika ciśnieniowego.

175 242

W reaktorach ze złożem obiegowym istnieje wewnętrzny obieg materiału stałego wewnątrz komory spalania. Materiał, z którego składa się złoże, jest w ciągłym turbulentnym ruchu do góry i na dół. Cząstki znacznie łatwiej poruszają się w komorze do góry. Obszar gromadzący skupione cząstki i większe obiekty jest utworzony w dolnej części komory spalania. Większe obiekty, w obszarze gromadzącym zwarte cząstki mogą mieć negatywny wpływ na wymianę ciepła w dolnej części komory spalania, w związku z obniżeniem efektywności przepływu ciepła i z tendencjami do zatykania przestrzeni pomiędzy powierzchniami wymieniającymi ciepło.

Opisy patentowe Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5 005 528 i 4 823 740 sugerują podział stacjonarnego, wolno fluidującego złoża, za pomocą ścian działowych na centralną strefę spalania i zewnętrzne strefy wymieniające ciepło z obniżoną prędkością fluidyzacji, tak aby odzyskać ciepło w dolnej części komory spalania. Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki 5 060 599 zaleca utworzenie, w komorze spalania reaktora ze złożem obiegowym, jednej lub kilku kieszeni, za pomocą powierzchni chłodzących. Kieszenie są oddzielone od komory spalania za pomocą oddzielnych ścianek działowych i są otwarte do góry. Tylko stałe cząstki poruszające się do dołu wzdłuż chłodzących ścian bocznych, mogą wpaść do kieszeni.

Wiele problemów powstaje podczas budowy, jak i później, gdy ścianki działowe sąwbudowywane w gorące otoczenie komory spalania złoża fluidalnego. Wysoka temperatura i erozja osobno, jak i połączeniu, powodują problemy, takie jak wydłużenia termiczne i naprężenia. Każda przegroda, czy też wewnętrzna konstrukcja w komorze spalania musi być wykonana z materiałów odpornych na wysoką temperaturę, co oznacza konieczność użycia ciężkich i kosztownych konstrukcji. Konstrukcje chłodzone, z drugiej strony, sątrudne do połączenia z reaktorem w sposób, który nie powoduje problemów z różnym przewodzeniem ciepła w różnych elementach konstrukcji. Elementy podtrzymujące ścianki działowe powodują wiele problemów w związku z dużym ciężarem konstrukcji i różnym stopniem przewodnictwa termicznego różnych elementów konstrukcji, oraz naprężeniami w konstrukcji komory.

Przedmiotem wynalazku jest reaktor ze złożem fluidalnym, szczególnie ze złożem obiegowym, zawierający komorę reaktora otoczonąprzez konstrukcję ścian bocznych, utworzonąprzez kilkadziesiąt rur i urządzenia do przenoszenia medium przenoszącego ciepło przez te rury. Poza tym reaktor zawiera komorę procesową, w której poddawany jest obróbce materiał stały, umieszczoną w sąsiedztwie komory reaktora, po zewnętrznej stronie konstrukcji ścian otaczających komorę reaktora, posiadającą otwory wlotowe.

Istota wynalazku polega na tym, że komora procesowa, w której poddawany jest obróbce materiał stały, ma z komorą reaktora, wspólną część ściany, której to konstrukcja otacza komorę reaktora. Wspólna część ściany posiada przynajmniej dwa przelotowe otwory wlotowe, które są utworzone pomiędzy rurami tworzącymi konstrukcję ściany, przy czym konstrukcja ściany jest utworzona z odpowiednio pierwszego i drugiego zespołu pionowych rur, a pierwszy zespół rur, tworzący wspólną część ściany jest wygięty na zewnątrz płaszczyzny wspólnej części ściany, tworząc otwory wlotowe usytuowane między rurami drugiego zespołu rur.

Korzystnie, konstrukcja wspólnej ściany obejmuje rury pierwszego i drugiego ekranu połączone żebrami, przy czym rury pierwszego zespołu są wygięte na zewnątrz płaszczyzny wspólnej części ściany i na zewnątrz komory reaktora, pomiędzy drugim zespołem rur, pozostającym w płaszczyźnie wspólnej części ściany.

Rury wygięte na zewnątrz płaszczyzny wspólnej części ściany tworzą boczne ściany komory procesowej, a na tym samym poziomie, we wspólnej części ściany znajduje się kilkadziesiąt równoległych pionowych otworów wlotowych, przy czym stosunek wysokości i szerokości pionowych otworów jest większy niż 2. W komorze procesowej, w wolno fluidującym złożu stałego materiału znajdują się powierzchnie wymieniające ciepło.

Dokoła otworów wlotowych wyłożona jest żaroodporna wykładzina, przy czym otwory wlotowe są rozmieszczone w nachylonej części wspólnej ściany.

Reaktor ze złożem fluidalnym według wynalazku charakteryzuje się również tym, że we wspólnej części ściany znajdują się otwory wylotowe usytuowane w najniższej części wspólnej

175 242 części ściany. W komorze procesowej reaktora zainstalowane są urządzenia sterujące umieszczone w otworach wylotowych. Stosunek wysokości otworów wlotowych do odległości pomiędzy dwoma· otworami jest większy niż 2.

W reaktorze według wynalazku, patrząc w kierunku z dołu do góry, pierwszy zespół rur, w strefie wspólnej ściany jest odgięty na zewnątrz od płaszczyzny tej ściany, a następnie odgięty jest z powrotem do płaszczyzny wspólnej ściany, i obydwa odgięcia pierwszego zespołu rur rozmieszczone są na wspólnych poziomach, w kilku miejscach, z zachowaniem odstępów między nimi, wypełnionych rurami drugiego zespołu rur. Stosunek odległości drugiego i pierwszego odgięcia pierwszego zespołu rur i szerokości pierwszego zespołu rur jest większy niż 2, i stosunek odległości pomiędzy wspomnianym drugim i pierwszym odgięciem do szerokości drugiego zespołu rur jest większy niż 2.

Zakłada się, że zalecane obiegowe złoże stałych cząstek w normalnych reaktorach ze złożem, z niskociśnieniowym obiegiem fluidalnym, posiada w komorze reaktora, nominalnąprędkość powyżej progu >3,5 m/s, korzystnie >5 m/s, oraz zakłada się, że w komorze procesowej, stacjonarne złoże stałych cząstek, posiada nominalną prędkość <1 m/s, korzystnie 0,2 - 0,6 m/s.

Szybkie złoże stałych cząstek zawiera w komorze reaktora, wewnętrzny obieg materiału stałego, a cząstki stałe poruszają się z reguły do góry, w środkowej części komory, a w dół wzdłuż jej bocznych ścian. Ponadto stałe cząstki poruszająsię w płaszczyźnie horyzontalnej powodując skuteczne wymieszanie cząstek w komorze reaktora. · Główna część cząstek stałych jest przenoszona przez fluidyzujący gaz do górnych części komory reaktora, a następnie opadają one w dół wzdłuż ścian lub poprzecznie w komorze reaktora, podczas gdy grubsze cząstki gromadzą się na dnie komory reaktora.

Mniejsze stałe cząstki opadaj ąwzdłuż lub w kierunku ścian bocznych, i zgodnie z obecnym wynalazkiem są wprowadzane do komory procesowej, przez otwory umieszczone we wspólnej części ściany.

Wewnątrz komory procesowej, umieszczonej w dolnej części reaktora, stacjonarne złoże porusza się wolno w dół, w miarę jak materiał z jakiego się składa jest wprowadzany do złoża obiegowego, w komorze reaktora i nowy stały materiał jest ciągle dodawany do górnej części stacjonarnego złoża. Na wyższych poziomach gęstość cząstek stałych mogłaby być zbyt niska, aby zapewnić wystarczającą ilość materiału dla komory procesowej w systemach reaktorów ze złożem, z normalnym atmosferycznym obiegiem fluidalnym.

Komora procesowa może być oczywiście umieszczona także na wyższych poziomach, jeśli warunki panujące w reaktorze są korzystne. Prędkość fluidyzacji, gęstość cząsteczek, wymiary ziaren i inne czynniki mają wpływ na warunki panujące wewnątrz złoża fluidalnego, i tak na przykład w reaktorach z wysokociśnieniowym złożem obiegowym, komora procesowa może być umieszczona równie dobrze na górnym poziomie.

W przypadku, gdy komora procesowajest umieszczona na przykład w górnej części komory reaktora, gdzie ściany komory reaktora są pionowe, wspólna część ściany może zostać utworzona pod kątem. W wyniku tego odchylenia, górna sekcja wspólnej części ściany jest bardziej oddalona od środka komory reaktora, niż dolna sekcja wspólnej części ściany. Może to zostać wykonane przez odgięcie, od ogólnej płaszczyzny ściany komory reaktora, czy to górnej czy dolnej sekcji wspólnej ściany.

Można zastosować kilka komór procesowych na przykład na dwóch lub więcej poziomach, jeśli zaistnieje taka potrzeba, pomaga to w osiągnięciu optymalnych warunków sterowania.

W komorze procesowej, lub w otworach we wspólnej ścianie, mogąbyć usytuowane różne rodzaje urządzeń sterowniczych, tak aby sterować wymianą ciepła i przypływem materiału stałego z komory procesowej do komory reaktora. Urządzenie do sterowania poziomem złoża; prędkością fluidyzacji, czy przepływu materiału wewnątrz komory procesowej, może być użyte do sterowania wymianą ciepła w komorze procesowej. Poziom złoża może być sterowany przez urządzenie sterujące wymianą materiału złoża, na przykład przez przelanie materiału z powrotem do komory reaktora. Poziom złoża może być również sterowany przez sterowanie fluidyzującego powietrza przy jego wylotach, czy też przez sterowanie jego prędkością w otworach

175 242 wymieniających stały materiał z komory procesowej, do komory reaktora. Otwory wylotowe są korzystnie umieszczone we wspólnej części ściany, na niższym poziomie niż otwory wlotowe.

Co więcej, obecny wynalazek pozwala na umieszczenie w konstrukcji wspólnej ściany, odpowiednich wolnych przestrzeni, oraz odpowiedniego stopnia chłodzenia wewnątrz wspólnej części ściany, otaczającej otwartą przestrzeń, a co za tym idzie zapewnienie usztywnienia i zwiększenia skuteczności mocowania części wspólnej.

Pionowy otwór może być “otworem kolumnowym” lub stosem nakładających się jeden na drugi oddzielnych otworów, który to “otwór kolumnowy” czy też stos otworów funkcjonuje jako pojedynczy samodzielny otwór. “Otwór kolumnowy” lub stos otworów jest funkcjonalnie porównywalny z pojedynczym otworem z ciągłą przestrzenią prześwitu.

Chłodzona, wspólna część ściany posiada równy stopień ekspansji termicznej z konstrukcją komory reaktora i posiada kanały chłodzące, które podtrzymują ścianę i inne możliwe konstrukcje, które są podwieszone na ścianie.

Jedną z głównych zalet obecnego wynalazku, zgodnie z którym powierzchnie wymieniające ciepło są umieszczone wewnątrz stacjonarnego złoża fluidalnego drobnych cząstek, jest to, że łączy w sobie zalety dobrej efektywności spalania i niskiej emisji złóż obiegowych, takiej jak w reaktorach z wysoką efektywnością w wymianie ciepła, z niskim poziomem erozji i tendencji do korodowania w obszarze stacjonarnego złoża fluidalnego. Obecny wynalazek zapewnia niski stopień erozji w obszarze stacjonarnego złoża, na przykład poprzez rozdrobnienie cząstek i ponowne ich wprowadzenie do stacjonarnego złoża tak, że cząstki posiadają mniejsze rozmiary, porównywalne z konwencjonalnymi systemami złóż stacjonarnych.

Kolejną zaletą obecnego wynalazku jest to, że ułatwia przenoszenie gorącego materiału stałego z głównej komory reaktora, ze złożem obiegowym do sąsiedniej komory procesowej, ze złożem stacjonarnym, w celu odbioru ciepła od tegoż materiału, za pomocą powierzchni wymieniających ciepło, umieszczonych wewnątrz stacjonarnego złoża. Zgodnie z obecnym wynalazkiem, nie jest konieczne przemieszczanie gorącego stałego materiału do najwyższej części komory reaktora, przeniesienie materiału, oddzielanie go od płonących gazów i dopiero po tych czynnościach odbiór ciepła w specjalnej do tego celu przeznaczonej jednostce, przed ponownym wprowadzeniem materiału do komory reaktora.

Co więcej, zgodnie z obecnym wynalazkiem, w konwencjonalnych reaktorach muszą być dokonane tylko bardzo małe zmiany, aby przystosować je do połączenia z komorą procesową. Obecna ściana działowa (wspólna część ściany) pomiędzy komorą procesową, a komorąreaktora jest sztywno podtrzymywaną konstrukcją i jest częścią ścian bocznych komory reaktora, to jest orurowaniem komory reaktora. Także problemy spowodowane wydłużeniami termicznymi, są zminimalizowane, gdy ściana pomiędzy komorąreaktora, a komorąprocesowąjest wspólną częścią ściany komory reaktora, a nie oddzielną ścianą działową przyłączaną do ściany głównej. Wspólna ścianajest raczej konstrukcją lekką w porównaniu z oddzielną ścianą działową, która w całości musi być wykonana z ciężkich ogniotrwałych materiałów.

Przedmiotowy wynalazek może być użyty w kotłach ze złożem fluidalnym na przykład przy spalaniu, gazyfikacji lub oczyszczaniu gorących gazów lub w procesie chłodzenia, to jest w procesie odbioru energii do wytwarzania pary. W kotłach ściany boczne są wykonane z rur generujących parę wodną lub na przykład przegrzewaczy pary. W wielu procesach zaletą może być umieszczenie przegrzewaczy pary w sąsiedztwie komory procesowej.

Wynalazek został przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 jest schematycznym, częściowym widokiem dolnej części reaktora ze złożem obiegowym, wykonanego zgodnie z pierwszym korzystnym przykładem wykonania obecnego wynalazku; fig. 2 jest schematycznym, częściowym widokiem dolnej części reaktora ze złożem obiegowym, wykonanego zgodnie z kolejnym korzystnym przykładem wykonania obecnego wynalazku; fig. 3 jest powiększonym, schematycznym widokiem z przodu orurowania wspólnej części ściany dokoła dwóch otworów; fig. 4 jest powiększonym, schematycznym widokiem orurowania, według linii AA z fig. 3; fig. 5 jest powiększonym schematycznym, widokiem orurowa175 242 nia wspólnej ściany dokoła wykonanych w niej otworów; fig. 6 i 7 są schematycznymi przekrojami poprzecznymi orurowania wzdłuż linii AA i BB z fig. 5.

Figura 1 przedstawia reaktor 10 ze złożem fluidalnym, który posiada komorę spalania 12, ruszt 14 i skrzynię powietrzną 16 do wprowadzania powietrza do komory spalania. Reaktor 10, w dalszej kolejności zawiera ściany boczne 18, które posiadają nachylone dolne części 20 i pionowe górne części 22. Złoże fluidalne materiału stałego, jest umieszczone w komorze spalania 12. Złoże stałych cząstekjest fluidyzowane ponad rusztem 14, tak że osiąga prędkość rzędu >3,5 m/s, korzystnie prędkość ta wynosi >5 m/s. Tak więc zawiesina płonących gazów i ot^irij^llon^^j liczby stałych cząstek, uniesie się do góry w komorze spalania.

Komora procesowa 24, zgodnie z obecnym wynalazkiem jest umieszczona w sąsiedztwie komory spalania 12, po zewnętrznej stronie górnej części 22 ściany bocznej 18, i posiada z nią jedną wspólną część ściany 26. Ściany 18 włączając wspólną część ściany 26, są wykonane z membranowych paneli lub z innych podobnych rurowych konstrukcji, takich jak pionowe rury 28, 30, 32, 34, połączone żebrami 36 i 38 tak jak to przedstawia fig. 3.

W rurowej konstrukcji ściany, we wspólnym fragmencie ściany 26, na tym samym poziomie zostało wykonanych kilka otworów 40. Otwory 40, tak jak to przedstawia fig. 3, są utworzone przez wygięcie rur 30 i 32 na zewnątrz płaszczyzny ściany i otwory 40, powstają pomiędzy wygiętymi odcinkami rur 30 i 32. Otwory 42 mogą być wykonane w podobny sposób jak otwory 40. Orurowanie, czyli rury i żebra, wokół otworów 40 są pokryte ochronną warstwą ogniotrwałego lub innego odpowiedniego materiału. Otwory 40, ogólnie rzecz biorąc, tworzą odpowiednią otwartą przestrzeń przeznaczoną do transportu cząstek z komory spalania 12 do komory procesowej 24. Otwory 40 mogą być wykonane poziomo w równych, wzajemnych odstępach wzdłuż całej długości wspólnej części ściany, powyżej górnej powierzchni stacjonarnego złoża fluidalnego. Jeśli zachodzi taka potrzeba, otwory mogą być podzielone na grupy, przy czym odległość pomiędzy otworami wewnątrz grupy jest mniejsza niż odległość pomiędzy grupami. Aby wspólna część ściany była chłodzona i solidnie podtrzymywana, otwory 40 muszą być wykonane z zachowaniem stosunku szerokości i wysokości na poziomie powyżej 2 i muszą być oddzielone jeden od drugiego. Stała część ściany pomiędzy otworami 40 posiada rury znajdujące się w płaszczyźnie ściany i przebiegające wzdłuż wspólnej części ściany 26, tak że ściana jest solidnie usztywniona i chłodzona. Otwory 42 są wykonane po to, by umożliwić cząsteczkom znajdującym się w komorze procesowej powrót do obiegu, do komory spalania, przy czym te właśnie otwory 42 zostały wykonane tak, że są uważane za urządzenia sterujące transportem cząstek, i wyposażone są w aktywny system sterujący, natomiast wprowadzanie jest automatycznie sterowane przez inne urządzenia.

Otwory 40 i 42 mogą być usytuowane w układzie przedstawionym na fig. 3 i 4. Rury 431, 432, 433 i 434 zostały wygięte na zewnątrz płaszczyzny wspólnej części ściany, poza rurę 430, którajest krawędzią otworu 40 tak, że wspólna część ściany pozostaje dalej sztywną konstrukcją, którajest zdolna do przyjmowania naprężeń powstających przy zawieszaniu konstrukcji komory spalania. Aby równolegle, zapewnić odpowiednią łatwość chłodzenia wspólnej części ściany i ciągle zapewnić odpowiednią otwartą przestrzeń do transportowania materiału cząsteczkowego z komory spalania do komory procesowej, między otworami jest umieszczona wymagana liczba elementów chłodzących 445.

Zewnętrzne ściany 44 komory procesowej są także, w korzystnym przypadku, wykonane z chłodzonych paneli i sąpołączone ze ścianami komory spalania. Komora procesowa zawiera powierzchnie 46 wymieniające ciepło tak, aby schłodzić stały materiał wprowadzany do komory procesowej przez otwory 40.

Stacjonarne złoże fluidalne stałych cząstekjest tworzone w komorze procesowej, przez wprowadzenie fluidyzującego powietrza lub gazu, przez ruszt 48 ze skrzyni powietrznej 50. Na fig. 2 przedstawiony jest inny reaktor 10 ze złożem obiegowym, zgodny z obecnym wynalazkiem. W tym przykładzie wykonania komora procesowa 24 jest umieszczona w sąsiedztwie najniższej części ściany 20 komory spalania 12. W tym obszarze wspólna część ściany 26 jest nachylona i komora procesowa 24 jest umieszczona częściowo poniżej pochyłej części ściany.

175 242

Otwory 40 i 42 są, jak można to zobaczyć na fig. 5-7, w tym przykładzie wykonania utworzona przez wygięcie rur 52 we wspólnej części ściany, do tyłu i na zewnątrz płaszczyzny wspólnej części ściany 26, przy czym rury 54 nie są zgięte i tworzą wspólną część ściany. Otwór 40 jest w korzystnym przypadku otoczony materiałem żaroodpornym, którym pokryte są otaczające go rury. Dzięki wykonaniu kilku otworów 40 jeden obok drugiego, powstaje odpowiednia otwarta przestrzeń, która jest konieczna do transportu cząstek do komory procesowej, pozostawiając jeszcze odpowiednią liczbę chłodzących rur 54, we wspólnej części ściany tak, aby zachować sztywną konstrukcję ściany. Cel ten można osiągnąć na przykład przez umieszczenie rur 54 wewnątrz konstrukcji wspólnej części ściany 26, tak aby podtrzymywały ścianę i utrzymywały stopień wydłużeń termicznych na równym poziomie, w porównaniu do otaczających ją konstrukcji, dzięki czemu unika się szkodliwych naprężeń wewnątrz konstrukcji. Korzystnie jest gdy, liczba rur pomiędzy otworami 40,42 jest tak dobrana, że uzyskuje się odpowiednie chłodzenie i sztywność konstrukcji. Korzystny odstęp pomiędzy otworami określonymi przez żaroodporną wykładzinę jest ustalany tak, że stosunek wysokości otworu 40 i odległości pomiędzy otworami jest większy niż 2.

Otwory 42 są wyposażone w urządzenia sterujące zawracaniem schłodzonych cząstek z powrotem do komory spalania, lub otwory 42 mogą posiadać w swoich połączeniach operacyjnych, oddzielne urządzenia sterujące powrotem cząstek do komory spalania. Urządzenia sterujące procesem powrotu cząstek mogą należeć do systemu samoregulacji, lub zawierać aktywne urządzenie wymuszające przepływ cząstek przez otwory 42.

Konstrukcja wspólnej ściany może być utworzona w taki sposób, że otwory 40 i 42 nie leżą na tej samej pionowej linii, ale są wykonywane osobno, w tym przypadku otwory są korzystnie usytuowane na przykład takjak pokazuje fig. 4. Rury 52 wygięte na zewnątrz płaszczyzny wspólnej części ściany 26 tworzą ścianę 60 i dno 62 komory procesowej 24. Powierzchnie 46 wymieniające ciepło są umieszczone wewnątrz komory procesowej.

175 242

FIG. 7

175 242

FIG. 5

175 242

34

FIG. 3

FIG.4

175 242

FIG.2

175 242

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Reaktor ze złożem fluidalnym, szczególnie ze złożem obiegowym, zawierający komorę reaktora otoczonąprzez konstrukcję ścian bocznych, utworzoną przez kilkadziesiąt rur i urządzenia do przenoszenia medium przenoszącego ciepło przez te rury, oraz komorę procesową, w której poddawany jest obróbce materiał stały, umieszczoną w sąsiedztwie komory reaktora, po zewnętrznej stronie konstrukcji ścian otaczających komorę reaktora, posiadającą otwory wlotowe, znamienny tym, że komora procesowa (24), w której poddawany jest obróbce materiał stały, ma z komorą (12) reaktora (10), wspólną część (26) ściany (22), której to konstrukcja otacza komorę reaktora, i wspólna część ściany (26), posiada przynajmniej dwa przelotowe otwory wlotowe (40), które są utworzone pomiędzy rurami (28, 30, 32,34) tworzącymi konstrukcję ściany, przy czym konstrukcja ściany jest utworzona z odpowiednio pierwszego (30,32) i drugiego zespołu (28, 34) pionowych rur, a pierwszy zespół rur (30,32) tworzący wspólną część ściany (26) jest wygięty na zewnątrz płaszczyzny wspólnej części ściany (26), tworząc otwory wlotowe (40) usytuowane między rurami drugiego zespołu rur (28, 34).
2. Reaktor ze złożem fluidalnym według zastrz. 1, znamienny tym, że konstrukcja wspólnej ściany (26) obejmuje rury pierwszego (30,32) i drugiego ekranu (28,34) połączone żebrami, przy czym rury pierwszego zespołu (30,32) są wygięte na zewnątrz płaszczyzny wspólnej części ściany (26) i na zewnątrz komory reaktora, pomiędzy drugim zespołem rur (28, 34) pozostającym w płaszczyźnie wspólnej części ściany.
3. Reaktor ze złożem fluidalnym według zastrz. 2, znamienny tym, że rury (52,54) wygięte na zewnątrz płaszczyzny wspólnej części ściany tworzą boczne ściany komory procesowej (24).
4. Reaktor ze złożem fluidalnym według zastrz. 1, znamienny tym, że na tym samym poziomie, we wspólnej części ściany (26) znajduje się kilkadziesiąt równoległych pionowych otworów wlotowych (40).
5. Reaktor ze złożem fluidalnym według zastrz. 4, znamienny tym, że stosunek wysokości i szerokości pionowych otworów (40) jest większy niż 2.
6. Reaktor ze złożem fluidalnym według zastrz. 1, znamienny tym, że w komorze procesowej (24), w wolno fluidującym złożu stałego materiału znajdują się powierzchnie wymieniające ciepło (46).
7. Reaktor ze złożem fluidalnym według zastrz. 1, znamienny tym, że dokoła otworów wlotowych (40) wyłożona jest żaroodporna wykładzina.
8. Reaktor ze złożem fluidalnym według zastrz. 1, znamienny tym, że otwory wlotowe (40) są rozmieszczone w nachylonej części wspólnej ściany (26).
9. Reaktor ze złożem fluidalnym według zastrz. 1, znamienny tym, że we wspólnej części ściany (26) komory procesowej (24) znajdują się otwory wylotowe (42).
10. Reaktor ze złożem fluidalnym według zastrz. 9, znamienny tym, że otwory wylotowe (42) usytuowane są w najniższej części wspólnej części ściany (26) komory procesowej (24).
11. Reaktor ze złożem fluidalnym według zastrz. 9 albo 10, znamienny tym, że w komorze procesowej (24) zainstalowane są urządzenia sterujące.
12. Reaktorze złożem fluidalnym według zastrz. 9 albo 10, znamienny tym, że urządzenia sterujące są umieszczone w otworach wylotowych (42).
13. Reaktor ze złożem fluidalnym według zastrz. 4, znamienny tym, że stosunek wysokości otworów wlotowych (40) do odległości pomiędzy dwoma otworami jest większy niż 2.
14. Reaktor ze złożem fluidalnym według zastrz. 1, znamienny tym, że patrząc w kierunku z dołu do góry, pierwszy zespół rur (30, 32), w strefie wspólnej ściany (26) jest odgięty na zewnątrz od płaszczyzny tej ściany, a następnie odgięty jest z powrotem do płaszczyzny wspólnej ściany (26), i obydwa odgięcia pierwszego zespołu rur (28,34) rozmieszczone są na wspólnych

175 242 poziomach, w kilku miejscach, z zachowaniem odstępów, między nimi, wypełnionych rurami drugiego zespołu rur (28, 30).
15. Reaktor ze złożem fluidalnym według zastrz. 14, znamienny tym, że stosunek odległości drugiego i pierwszego odgięcia pierwszego zespołu rur (30,32) i szerokości pierwszego zespołu rur jest większy niż 2.
16. Reaktor ze złożem fluidalnym według zastrz. 14, znamienny tym, że stosunek odległości pomiędzy wspomnianym drugim i pierwszym odgięciem do szerokości drugiego zespołu rur (28, 34) jest większy niż 2.

* * *