PL180443B1

PL180443B1 - Reaktor z obiegowym zlozem fluidalnym PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL180443B1
Application number: PL95320293A
Authority: PL
Inventors: Timo Hyppanen
Original assignee: Foster Wheeler Energia Oy
Priority date: 1994-10-12
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 2001-02-28
Also published as: ES2128765T3; EP0785821B2; ES2128765T5; DK0785821T4; AU3569595A; DK0785821T3; FI119917B; FI971388A0; DE69506731T2; CA2200450C; ZA958299B; DE69506731D1; EP0785821B1; CN1160361A; DE69506731T3; FI971388A; JPH09512093A; CA2200450A1; PL320293A1; ATE174533T1

Abstract

1 Reaktor z obiegowym zlozem fluidalnym, zawierajacy wiele pionowych scian, wraz ze znajdujacymi sie w ich wnetrzu elementa mi chlodzacymi, przy czym pionowe sciany zawieraja sciane przed nia, i okreslaja wnetrze komory reaktora z obiegowym zlozem fluidalnym oraz urzadzenia do wprowadzania gazu fluidujacego na dnie komory reaktora i urzadzenia do wprowadzania materialu w postaci czastek stalych, do komory reaktora, a ponadto oddzielacz czastek stalych materialu od gazów spalinowych, przy czym od dzielacz ten polaczony |est górna czescia komory reaktora, i kanal powrotny, polaczony z oddzielaczem oraz komore stacjonarnego zloza fluidalnego, zawierajaca stacjonarne zloze fluidalne materialu w postaci czastek stalych, sasiadujaca z tylna sciana komory reakto ra, zawierajaca wymienniki ciepla, oraz zawierajaca urzadzenia flu- idyzujace i urzadzenia wprowadzajace material w postaci czastek stalych, do komory stacjonarnego zloza fluidalnego, w jego górnej czesci, i kanal odprowadzajacy usytuowany pomiedzy komora sta cjonarnego zloza fluidalnego, a komora reaktora, znamienny tym, ze kanal odprowadzajacy (38) jest szczelny dla czastek i posiada otwór (44) w jego dolnej czesci, usytuowany równiez w dolnej cze sci komory (28) stacjonarnego zloza fluidalnego, oraz otwór (42) w jego górnej czesci, ponadto reaktor posiada czesc wspólna (12") sciany (40) usytuowanej pomiedzy komora (14) reaktora, a ko mora (28) stacjonarnego zloza fluidalnego, oraz otwory (50, 52), usytuowane miedzy komora (28) stacjonarnego zloza fluidalne go 1 komora (14) reaktora, sluzace do odprowadzenia gazów flui dyzacyjnych z komory (28) stacjonarnego zloza fluidalnego do komory (14) reaktora FIG.1 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, pracujący szczególnie jako generator pary.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych 5,060,599 przedstawia reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, posiadający kieszenie utworzone w jego bocznych ścianach, służące do odbierania materiału opadające wzdłuż ścian. Kieszeń jest wyposażona w górny otwór, umieszczony w miejscu, w którym gęstość złoża fluidalnego jest zauważalnie niższa niż ta w sąsiedztwie dna reaktora. Dokument ten przedstawia sposób sterowania przepływem materiału, poprzez odprowadzanie materiału poza krawędź kieszeni lub poprzez kanał lub otwór w dnie kieszeni. Kieszeń jest utworzona wewnątrz reaktora poprzez zawracanie ścianki działowej w komorze reaktora. Aby uzyskać wystarczającą objętość kieszeni oraz umieszczonych w jej wnętrzu wymienników ciepła, ścianka działowa musi być stosunkowo wysoka. Ciężka konstrukcja ściany tego typu jest bardzo kłopotliwa, z uwagi na to, że powoduje naprężenia innych konstrukcji w miejscach ich połączeń, a także powoduje niepożądane wibracje konstrukcji. Jeśli wysokość ścianki działowej jest zwiększana, działanie takiej kieszeni będzie ograniczone wyłącznie do warunków pracy z dużą ilością materiału. Przy niewielkich ilościach materiału, do kieszeni będzie wpadać niewystarczająca ilość materiału w postaci cząstek stałych. Także gdy kieszeń może być opróżniana bezpośrednio przez otwór w swym dnie, muszą zostać zastosowane dodatkowe urządzenia do sterowania odprowadzaniem materiału i zabezpieczające przed jakimkolwiek niekontrolowanym jego odprowadzeniem.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych 4,716,856 przedstawia integralny wymiennik ciepła złoża fluidalnego, znajdujący się w elektrowni. Przedstawiony jest integralny wymiennik ciepła złoża fluidalnego oraz reaktor ze złożem fluidalnym, posiadające wspólną ścianę, znajdującą się między nimi. Wspólna ściana jest wyposażona w otwory umożliwiające materiałowi przedostanie się z wymiennika ciepła złoża fluidalnego do reaktora. Tak jak to przedstawiono, musząistnieć oddzielne urządzenia sterujące, oraz tor powrotny służące do kierownika nadwyżki materiału, oddzielonego od gazu z powrotem bezpośrednio do reaktora. Takie rozwiązanie posia

180 443 da tylko jeden poziom, z którego materiał przedostaje się do reaktora. Gazy i cząstki przelatują przez ten sam otwór.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych 4,896,717 przedstawiony jest reaktor ze złożem fluidalnym, w którym odzyskujący ciepło wymiennik ciepła jest umieszczony w sąsiedztwie paleniska reaktora, wraz z każdąobudowązłoża fluidalnego i dzieloną wspólnąścianązawierającą wiele rur wodnych. W tym dokumencie proponuje się aby, cząstki były także kierowane z powrotem do reaktora. Jednakże dokument ten proponuje kierować cały oddzielony materiał poprzez odzyskujący ciepło wymiennik ciepła do reaktora. W wyniku tego, w takim przypadku pojemność odzyskującego ciepło wymiennika ciepła musi być taka, aby umożliwić przepływ materiału nawet przy największej jego ilości, co nieuchronnie prowadzi do niepotrzebnie dużej i przewymiarowanej konstrukcji, co rzutuje na pracę wymiennika ciepła. Także, gaz fluidyzujący w wymienniku ciepła, musi być prowadzony poprzez otwór przelewowy i dalej w dół kanału, do reaktora.

Opisy patentowe Stanów Zjednoczonych Ameryki 5,069,170 oraz 5,069,171 przedstawiaj ątakże integralne wymienniki ciepła w połączeniu z reaktorem z obiegowym złożem fluidalnym. Te, zawierają kilka przedziałów w zewnętrznej komorze wymiennika ciepła, sterujących przepływem cząstek. Jednak początkowa zasada wprowadzania cząstek ze złoża fluidalnego do reaktora polega także na przepływie materiału. Rozwiązania takie są w pewnym stopniu skomplikowane.

W EP 0 550 932 przedstawiony jest układ chłodzenia gorącego materiału w postaci cząstek stałych, z reaktora ze złożem fluidalnym, posiadającego w zewnętrznym ochładzaczu złoża fluidalnego, trzy wyraźne złoża fluidalne. Materiał wprowadzany wraz z gazem jest oddzielany od gazów spalinowych i jest kierowany do pierwszego złoża fluidalnego, z którego materiał jest stopniowo kierowany do drugiego złoża fluidalnego lub do kanału odprowadzającego. Drugi i trzeci ochładzacz złoża fluidalnego, są umieszczone obok siebie, poniżej pierwszego złoża fluidalnego, podzielone przez wspólną ścianę i w połączeniu ze swoimi górnymi i dolnymi częściami. Istnieje przestrzeń gazowa powyżej ochładzaczy drugiego i trzeciego złoża fluidalnego, oraz poniżej pierwszego złoża fluidalnego, w celu gromadzenia i prowadzenia gazów i cząstek do wspólnego kanału odprowadzającego, łączącego ochładzacz złoża fluidalnego z reaktorem. Przy takim rozmieszczeniu, trudno jest skutecznie regulować przepływ cząstek w związku z ogólnym rozmieszczeniem elementów. Jest również wysoce prawdopodobne, że utworzą się skróty przenoszące gorące cząstki, to znaczy, że nieochłodzone cząstki łatwo przedostaną się z pierwszego złoża fluidalnego bezpośrednio do kanału odprowadzającego.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki 4,363,292 przedstawia rozwiązanie wprowadzające część wymieniającą ciepło na dnie rusztu reaktora ze złożem fluidalnym. W takim układzie, ściany działowe znajdująsię także powyżej rusztu, i dzielą dolną część reaktora na kilkanaście sekcji. To rozwiązanie posiada także ograniczoną możliwość wprowadzenia wystarczającej powierzchni wymieniającej ciepło w części wymiennika ciepła, szczególnie dla instalacji o małej ilości materiału.

Przedmiotem wynalazku jest reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, zawierający wiele pionowych ścian, wraz ze znajdującymi się w ich wnętrzu elementami chłodzącymi, przy czym pionowe ściany zawierają ścianę przednią, i określają wnętrze komory reaktora z obiegowym złożem fluidalnym. Poza tym reaktor posiada urządzenia do wprowadzania gazu fluidalnego na dnie komory reaktora i urządzenia do wprowadzania materiału w postaci cząstek stałych, do komory reaktora. Oddzielacz cząstek stałych materiału od gazów spalinowych połączony jest górną częścią komory reaktora, a kanał powrotny połączony jest z oddzielaczem. W reaktorze znajduje się też komora stacjonarnego złoża fluidalnego, zawierająca stacjonarne złoże fluidalne materiału w postaci cząstek stałych, sąsiadująca z tylną ścianą komory reaktora, zawierającą wymienniki ciepła, oraz urządzenia fluidyzujące i urządzenia wprowadzające materiał w postaci cząstek stałych, do komory stacjonarnego złoża fluidalnego, w jego górnej części. Kanał odprowadzający reaktora usytuowany jest pomiędzy komorą stacjonarnego słoża fluidalnego^ a komorą reaktora.

180 443

Istota wynalakzu polega na tym, że kanał odprowadzający jest szczelny dla cząstek i posiada otwór w jego części, usytuowany również w dolnej częci komory stacjonarnego złoża fluidalnego, oraz otwór w jego górnej części. Ponadto reaktor posiada część wspólną ściany usytuowanej pomiędzy komorą reaktora, a komorą stacjonarnego złoża fluidalnego, oraz otwory, służące do odprowadzenia gazów fluidyzacyjnych z komory stacjonarnego złoża fluidalnego do komory reaktora.

Korzystnie, reaktor posiada ponadto urządzenia fluidyzujące, znajdujące się u dołu kanału odprowadzającego, przy czym urządzenia fluidyzujące kanału odprowadzającego sąpołączone z układem sterowania oddzielnie i niezależnie od urządzeń fluidyzujących stacjonarnego złoża fluidalnego.

Reaktor według wynalazku ponadto posiada otwory usytuowane między komorą stacjonarnego złoża fluidalnego i komorą reaktora, przy czym komora stacjonarnego złoża fluidalnego jest połączona z kanałem powrotnym, a kanał powrotny posiada urządzenia połączone z oddzielaczem.

Urządzenia połączone oddzielaczem posiadają śluzę gazową przy czym śluza ta jest umieszczona w sąsiedztwie tylnej ściany komory reaktora.

Komora reaktora ponadto zawiera część wspólną ściany, wspólną z komorą stacjonarnego złoża fluidalnego, powyżej kanału odprowadzającego, przy czym w części wspólnej ściany znajduje się przynajmniej jeden otwór łączący przestrzeń komory reaktora i komory stacjonarnego złoża fluidalnego.

W reaktorze według wynalazku, otwór dolnej części kanału odprowadzającego znajduje się poniżej wymiennika ciepła, a otwór w górnej części kanału odprowadzającego znajduje się powyżej wymiennika ciepła.

Kanał odprowadzający posiada powierzchnię przekroju poprzecznego mniejszą niż 20% powierzchni przekroju poprzecznego stacjonarnego złoża fluidalnego i zawiera wiele oddzielnych, indywidualnych małych kanałów, przy czym przynajmniej kilka indywidualnych małych kanałów posiada prostokątny przekrój poprzeczny.

Komora stacjonarnego złoża fluidalnego posiada wiele ścian bocznych, ścianę przednią pokrywająca się ze ścianą tylną komory reaktora oraz ścianę tylną a przynajmniej ściana przednia posiada elementy chłodzące połączone z elementami chłodzącymi ścian określających wnętrze komory reaktora. Konstrukcja przedniej ściany zawiera wiele pionowych rur, przy czym pionowe rury tworzą przynajmniej jeden kanał odprowadzający zawierający przynajmniej jedną pionową szczelną dla cząstek część wewnątrz konstrukcji ściany przedniej. Ściana przednia jest ścianą działową między stacjonarnym złożem fluidalnym i obiegowym złożem fluidalnym znajdującym się w komorze reaktora.

Korzystnie, przynajmniej jeden kanał odprowadzący posiada dolny otwór łączący go z dolną częścią komory stacjonarnego złoża fluidalnego, oraz górny otwór łączący go z komorą reaktora, przy czym dolny otwór znajduje się poniżej wymiennika ciepła, a górny otwór znajduje się powyżej wymiennika ciepła.

Jeden kanał odprowadzający jest utworzony wewnątrz przestrzeni ścian, w których odgięte rury tworzą przestrzeń wolną od rur, poprzez pokrycie przestrzeni ściennych okładzinążaroodpomą.

W reaktorze według wynalazku, przynajmniej jeden z kanałów odprowadzających jest ukształtowany wewnątrz ściany poprzez wygięcie rur na zewnątrz kanału odprowadzającego i zagięcie rur poza rurę sąsiadującą z nimi lub na zewnątrz tego obszaru.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku na którym: fig. 1 jest ilustracjąreaktora z obiegowym złożem fluidalnym wraz ze stacjonarnym złożem fluidalnych według wynalazku, fig. 2 przedstawia powiększenie stacjonarnego złoża fluidalnego z fig. 1, fig. 3 jest ilustracją dolnej części reaktora z obiegowym złożem fluidalnym wraz z innym przykładem wykonania komory stacjonarnego złoża fluidalnego według wynalazku, fig. 4 jest ilustracją części ściany wspólnej komory reaktora z obiegowym złożem fluidalnym i stacjonarnym złożem fluidalnym, według wynalazku, fig. 5 jest ilustracją dolnej części ściany wspólnej z fig. 4, fig. 6 - ilustracja górnej części wspólnej z fig. 4, fig. 7- ilustracja części ściany wspólnej z fig. 4.

180 443

Opis przykładu wykonania wynalazku.

Na fig. 1 przedstawiony jest reaktor 10 z obiegowym złożem fluidalnym. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym jest utworzony z pionowych ścian 12 wraz ze znajdującymi się w ich wnętrzu elementami chłodzącymi. Zwykle ściany są wykonane z sąsiadujących ze sobą rur połączonych ze sobą żebrami lub płetwami tak, aby utworzyć szczelną dla gazu konstrukcję. Konstrukcja taka jest dobrze znana i dlatego nie będzie tutaj szczegółowo objaśniana. Ściany 12 określają wnętrze komory 14 reaktora. W dolnej części reaktora znajdują się urządzenia 16 służące do wprowadzania gazu fluidyzującego, takiego jak powietrze, na dnie reaktora ze złożem fluidalnym. Także zastosowane są urządzenia 18 służące do wprowadzania materiału w postaci cząstek stałych do reaktora. Na wyższym poziomie, znajdują się urządzenia służące do wprowadzania powietrza wtórnego 20, (to jest przynajmniej wtedy, gdy w reaktorze odbywa się spalanie paliwa). Oddzielacz 22 służący do oddzielania materiału w postaci cząstek stałych od gazów, jest połączony z reaktorem w jego górnej części poprzez kanał 24.

W niektórych przypadkach, oddzielacz może być także umieszczony symetrycznie w stosunku do tylnej ściany 12'. Korzystnie oddzielacz jest oddzielaczem cyklonowym, który może być usytuowany zarówno pionowo jak i poziomo. Kanał powrotny 26 łączy wylot z oddzielacza 22 materiału w postaci cząstek stałych z reaktorem tak, aby ponownie wprowadzić oddzielony w oddzielaczu materiał w postaci cząstek stałych, z powrotem do komory 14 reaktora z obiegowym złożem fluidalnym. W połączeniu z kanałem powrotnym 26, zastosowana jest komora 28 stacjonarnego złoża fluidalnego, sąsiadująca z komorą 14 reaktora, wyposażona w urządzenia wymiennika ciepła 30, służące do chłodzenia sfuidyzowanego materiału w postaci cząstek stałych. Komora 28 stacjonarnego złoża fluidalnego posiada ściany boczne (tu nie przedstawione), oraz ściany tylną 32 i przednią 34, posiadające elementy chłodzące połączone z elementami chłodzącymi ścian 12 reaktora. Komora 28 stacjonarnego złoża fluidalnego jest połączona kanałem powrotnym tak, że odbiera materiał w postaci cząstek stałych, oddzielony od gazu. Gazy są odprowadzone z oddzielacza 22 poprzez wylot 37 w celu dalszej obróbki, takiej jak odzyskiwanie ciepła.

Gdy układ pracuje jako zespół komory spalania (generator pary), obiegowe złoże fluidalne jest tworzone w komorze 14 w sposób konwencjonalny. Cechą charakterystyczną obiegowego złoża fluidalnego jest to, że materiał w postaci cząstek stałych jest unoszony przez gaz, przepływa w górę w komorze tak, że musi nastąpić zawracanie do złoża nowego materiału lub ponowne zawracanie oddzielonego materiału, przy czym drugi sposób jest korzystniejszy przy utrzymywaniu obiegowego złoża fluidalnego. Oczywiście każde odprowadzenie lub ucieczka materiału poprzez oddzielacz musi być zrekompensowana przez zawracanie nowego materiału do obiegu.

Oddzielony materiał w postaci cząstek stałych jest transportowany z dolnej części kanału powrotnego 26 poprzez śluzę gazową 36 do komory 28. Materiał w postaci cząstek stałych jest korzystnie wprowadzany do komory 28 z góry, w kierunku powierzchni stacjonarnego złoża fluidalnego 28', oraz do sąsiadującej z komorą 14 reaktora, połowy komory 28 złoża stacjonarnego przez śluzę gazową 36. Gdy materiał w postaci cząstek stałych jest wprowadzany stosunkowo blisko (wspólnej) tylnej ściany 12' istniejącej pomiędzy komorą 14 reaktora i komorą 28 złoża stacjonarnego, co jest korzystne gdy chcemy osiągnąć zwartą konstrukcję, komora 28 stacjonarnego złoża fluidalnego jest zbudowana tak, aby działać w połączeniu z takim korzystnym rozwiązaniem jakie opisano poniżej w odniesieniu do fig. 2.

Ściana przednia 34 dzieląca komorę 14 reaktora, i komorę 28 złoża stacjonarnego, zawiera kanał odprowadzający 38, utworzony w sposób, który zapobiega przepływowi przez niego materiału w postaci cząstek stałych znajdującego się w stacjonarnym złożu fluidalnym. Jednakże umożliwia on przedostawanie się gazów, przynajmniej w pewnym stopniu. Kanał odprowadzający jest wyposażony w otwór 42 w swej górnej części umożliwiający wymianę pomiędzy kanałem odprowadzającym, a komorą 14 reaktora. Kanał odprowadzający jest także wyposażony w otwór 44 umożliwiający wymianę pomiędzy kanałem odprowadzającym, a komorą 28 stacjonarnego złoża fluidalnego, otwór 44 jest umieszczony w dolnej części kanału odprowadzającego.

180 443

W normalnej pracy reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, gorący materiał'w postaci cząstek stałych jest oddzielony od gazów spalinowych. W końcu część oddzielonego materiału w postaci cząstek stałych, jest wprowadzana z kanału powrotnego 26 do komory 28 stacjonarnego złoża fluidalnego, w jej połowie sąsiadującej z komorą 14 reaktora. Gdy otwór 42 jest umieszczony blisko obszaru wprowadzania materiału w postaci cząstek stałych, to znaczy sąsiadującej z komorą 14 reaktora połowy komory 28, część wewnętrznej ściany 40 jest według wynalazku ukształtowana tak, aby wyeliminować przepływ przez nią materiału w postaci cząstek stałych, tak aby zapobiec bezpośredniemu przepływowi materiału do wylotowego otworu 42, to znaczy zapobiegając tworzeniu się skrótów. W ten sposób, materiał w postaci cząstek stałych, korzystnie wprowadzany do komory 28 stacjonarnego złoża fluidalnego w jej połowie, sąsiadującej z komorą reaktora, powyżej powierzchni złoża, jest zmuszony do efektywnego wymieszania się podczas gdy jest fluidyzowany przez urządzenia 46. Materiał w postaci cząstek stałych ochłodzony przez wymiennik ciepła 30 jest odprowadzany przez otwór 44 w celu zapewnienia sprawnej pracy układu.

Materiał w postaci cząstek stałych jest odprowadzany po przeciwnej stronie złoża w stosunku do miejsca gdzie był wprowadzony. Materiał odprowadzony jest fluidyzowany w kanale odprowadzającym 38 poprzez zawracanie poprzez niezależnie sterowane urządzenia 48, gazu fluidyzującego. Gaz fluidyzujący może być przenoszony do komory 14 reaktora, poprzez otwory 50 i/lub 52. Wymiennik ciepła może być, na przykład, przegrzewaczem pary wodnej utworzonym z elementów chłodzących komory reaktora, to znaczy, ścianą złożoną z rur. Możliwe jest także utworzenie w takim stacjonarnym złożu fluidalnym, pośrednich ponownie nagrzewających parę powierzchni.

Według korzystnej wersji wynalazku, komora 28 stacjonarnego złoża fluidalnego, oraz jej wymiennik ciepła mogąbyć zaprojektowane do określonego działania, bez przetwarzania całego materiału w postaci cząstek stałych, oddzielonego przez oddzielacz 22. W określonych warunkach pracy lub w przypadku, gdy wymiennik ciepła w komorze stacjonarnego złoża fluidalnego, jest przystosowany do pracy przy poziomie wymiany ciepła, znacznie mniejszym niż osiągany przy średniej objętości wprowadzanych cząstek, wynalazek umożliwia zaprojektowanie wielkości urządzeń (ich pojemności) w sposób wyrafinowany, umożliwiający osiągnięcie żądanych wymiarów. Przy pracy, urządzenia fluidyzujące 48, 46 są sterowane, na przykład, z uwzględnieniem żądanego poziomu odprowadzanego z wymiennika ciepła, ciepła. Ta fluidyzacja steruje odprowadzaniem materiału w postaci cząstek stałych, poprzez kanał odprowadzający 38, a więc odprowadzaniem ciepła z wymiennika ciepła 30. Jeśli ilość wprowadzonego materiału z, na przykład, śluzy gazowej 36 (materiał może być także dostarczany bezpośrednio z komory 14 reaktora poprzez otwory 50 i/lub 52, który to sposób jest opisany później) jest większa niż ta, która potrzebna jest do przyrostu wymaganej ilości odprowadzonego ciepła z wymiennika.ciepła 30, przy czym poziom 54 złoża może podnieść się do poziomu krawędzi 56 otworu 50. Oznacza to, że cały nadmiar gorącego materiału w postaci cząstek stałych, może odpłynąć nieochłodzony bezpośrednio do komory 14 reaktora. W takich warunkach ruch nadmiaru cząstek jest głównie „obiegiem powierzchniowym” bez jakiegokolwiek mieszania materiału. Ta konstrukcja wykorzystuje utrzymywanie odpowiedniego zapasu obiegowego złoża fluidalnego w komorze 14 reaktora bez potrzeby nieefektywnego projektowania komory 28 stacjonarnego złoża fluidalnego potrzebnej do obróbki całego materiału obiegowego złoża fluidalnego, nawet jeśli nie zapewniona jest wymagana ilość odprowadzanego ciepła przez wymiennik ciepła 30. Wspomniane powyżej rozwiązanie skutkuje, na przykład, w mniejszych (bardziej zwartych) rozmiarach stacjonarnego złoża fluidalnego, oraz kanału odprowadzającego, odkąd nie ma potrzeby wymiarowania stacjonarnego złoża fluidalnego i powiązanego z nim wyposażenia w odniesieniu do pracy przy maksymalnym obciążeniu obiegowego złoża fluidalnego, gdy obieg cząstek jest w swoim maksimum. Co więcej, w celu uniknięcia uderzenia płynących do góry gazów fluidyzacyjnych z komory stacjonarnego złoża fluidalnego do komory 14 reaktora, oraz skierowanego do dołu przepływu materiału w postaci cząstek stałych, wpadającego do komory 28 stacjonarnego złoża fluidalnego, korzystnie jest wykonać otwory odpowiednio rozłożone, z zachowaniem poziomych odstępów.

180 443

Na fig. 3 przedstawiona jest instalacja służąca do przeprowadzenia procesu (na przykład chłodzenia) materiału w postaci cząstek stałych, komory 14 reaktora z obiegowym złożem fluidalnym. Materiał jest pobierany bezpośrednio z komory 14 reaktora poprzez otwór 58. Na fig. 1 i 2 to rozwiązanie jest możliwe do połączenia z pobieraniem materiału z oddzielacza 22. Komora 28 stacjonarnego złoża fluidalnego jest umieszczona w niższej części komory 14 reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, przy czym komory te posiadają wspólną ścianę, która jest jednocześnie przednią ścianą34. Na fig. 3 przedstawiona jest tylko niższa część, ale powinno być zrozumiałe, że może być przedstawiony cały reaktor, na przykład, tak jak to przedstawiono na fig. 1.

Można także zastosować kilka oddzielnych komór 28 stacjonarnego złoża fluidalnego, usytuowanych na różnych poziomach i ścianach komory 14 reaktora. Jest to korzystne w związku z faktem, że stacjonarne złoże fluidalne jest korzystanie zaprojektowane tylko dla utrzymania takiej ilości materiału by osiągnąć pożądaną ilość ciepłą odprowadzoną z wymiennika ciepła 30. W związku z naturą obiegowego złoża fluidalnego, możliwe jest wybranie współczynnika określającego ilość wprowadzanego materiału w postaci cząstek stałych, do każdej komory 28 złoża stacjonarnego, na przykład, przez umieszczenie każdej z nich na takiej wysokości, która zapewni odpowiedni współczynnik ilości wprowadzanego materiału, co rzutuje na żądany poziom ciepła odprowadzanego przez wymiennik ciepła, przy odpowiedniej ilości wsadu w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym. Jest to możliwe ponieważ unoszenie materiału w obiegowym złożu fluidalnym jest funkcją obciążenia reaktora.

Przy pracy reaktora według fig. 3, wykorzystywany jest fakt, że nawet przy niskim obciążeniu obiegowego złoża fluidalnego, materiał może wpływać do stacjonarnego złoża fluidalnego 28' w dolnej części komory 14 reaktora. Materiał w postaci cząstek stałych przepływa do komory 28 stacjonarnego złoża fluidalnego poprzez otwór 58. Materiał jest w większości wprowadzany do połowy komory sąsiadującej z komorą 14 reaktora. Aby zapobiec powstawaniu skrótów, utworzona została część wspólna ściany 12, która jest ścianą wspólną obu komór, stanowiąca część wewnętrznej ściany 40, uniemożliwiająca ruch materiału w postaci cząstek stałych, do otworu wylotowego 42 kanału odprowadzającego. W ten sposób, materiał w postaci cząstek stałych wprowadzany do,komory 28 stacjonarnego złoża fluidalnego, w jego części sąsiadującej z komorą reaktora, powyżej powierzchni złoża, zmuszany jest do efektywnego wymieszania podczas fluidyzacji wywołanej przez urządzenia fluidyzujące 46. Materiał w postaci cząstek stałych ochłodzony przez wymiennik ciepła 30 jest odprowadzany poprzez otwór 44 w celu zapewnienia skutecznego działania układu. Materiał jest odprowadzany po przeciwnej stronie złoża w porównaniu z miejscem gdzie był wprowadzony. Odprowadzony materiał w postaci cząstek stałych jest fluidyzowany w kanale odprowadzającym 38 poprzez zawracanie przez urządzenia fluidyzujące 48, niezależnie sterowanego gazu fluidyzującego. Gaz fluidyzujący może być odprowadzony do komory 14 reaktora poprzez otwór 58.

Ściana przednia 34 jest korzystnie zintegrowana z obwodami przepływu ścian komory 14 reaktora, oznacza to, że w najkorzystniejszym przykładzie wykonania, ściana przednia 34 jest utworzona przez połączenie rur, żeber, oraz okładziny ściany przedniej 34 komory reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, sąsiadującego z komorą28 stacjonarnego złoża fluidalnego, w taki sposób, że utworzony zostaje w połączeniu ze ścianą przednią 34, kanał odprowadzający. W warunkach pracy występują różne czynniki powodujące naprężenia konstrukcji ściany, ściana przednia 34 jest uformowana w taki sposób, że jest odporna na, na przykład, drgania, gdyż zapewnia to fakt, że jest ona integralną częścią komory 14 reaktora. Ta właściwość wyklucza także inne niepożądane różnice rozszerzeń termicznych pomiędzy komorą 14 reaktora, a komorą 28 stacjonarnego złoża fluidalnego. Na fig. 4 przedstawiony jest korzystny przykład wykonania ściany przedniej 34 oddzielającej komorę 14 reaktora z obiegowym złożem fluidalnym i komorę 28 ze stacjonarnym złożem fluidalnym. Ściana zawiera wiele rur 60 tworzących część układu chłodzącego komory 14 reaktora. Typowo układem chłodzącym jest układ wytwarzający parę. Rury 60 są połączone ze sobą, na przykład, poprzez żebra lub pręty 62 znajdujące się pomiędzy rurami tworząc nieprzepuszczalną dla gazu konstrukcję ściany. W określonych miejscach rury są wygięte na zewnątrz płaszczyzny głównej „G” tak, że utworzone są obszary „A” wolne od rur.

180 443

Według wynalazku możliwe jest umieszczenie w takim obszarze kanałów odprowadzających 38' poprzez utworzenie wewnętrznej i zewnętrznej części ściany 40 tak, że bezpośredni przepływ materiału w postaci cząstek stałych, jest uniemożliwiony poprzez obszary „A” wolne od rur. Obszar „A” ma typowe wymiary w zakresie 0< „A” <1 m, korzystnie 10 cm<„A”<50 cm. Wewnętrzna i zewnętrzna część ściany są korzystnie pokryte odpowiednią powłoką, która jest wytrzymała na temperatury procesów zachodzących w reaktorze, na przykład jest nią żaroodporna ogniotrwała powłoka. Na fig. 4 przedstawiony jest widok jak na fig. 3, to znaczy, widok ściany w miejscu, gdzie kanał odprowadzający jest zamkniętym kanałem. Tak jak to można zobaczyć, kanał odprowadzający ma korzystnie przekrój prostokątny. Oczywiście mógłby być zaprojektowany inaczej.

Figury 5 i 6 pokazują, że otwory 42 i 44 mogąbyć wykonane po prostu przez wykonanie otworu w materiale powlekającym kanał odprowadzający. Fig. 7 przedstawia kolejnąmożliwość wygięcia rur na zewnątrz płaszczyzny „G” na obie strony zostawiając obszary „A” wolne od rur, służące jako kanał odprowadzający 38. Oczywiście, istnieje wiele możliwości umieszczenia orurowania wewnątrz ściany 34, także taka, że wewnątrz części ściany 40 znajdują się rury tak aby ją usztywnić. Na przykład przez stosowne wygięcie rur, możliwe jest osiągnięcie także ukośnego ruchu cząstek, gdy są one transportowane poprzez kanał odprowadzający.

Wynalazek może być stosowany do różnych procesów powiązanych z reaktorem z obiegowym złożem fluidalnym, takimi jak chłodzenie lub ogólnie do obróbki gazów za pomocą reaktora z obiegowym złożem fluidalnym. Także, na przykład, proces spalania i zgazowania, przy ciśnieniach powyżej atmosferycznego może odbywać się przy zastosowaniu układu tutaj opisanego, w takim przypadku reaktor powinien być zamknięty w zbiorniku ciśnieniowym.

Podczas opisu różnych przykładów wykonania wynalazku i sugerowanych jego modyfikacji, powinno wydać się zrozumiałym to, że można przeprowadzić modyfikacje struktury i rozmieszczenia opisanych przykładów wykonania bez zmiany istoty wynalazku, która będzie dokładnie określona w poniższych zastrzeżeniach patentowych.

180 443

FIG. 7

180 443

FIG. 5

FIG. 6

180 443

FIGA

180 443

FIG. 2

180 443

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, zawierający wiele pionowych ścian, wraz ze znajdującymi się w ich wnętrzu elementami chłodzącymi, przy czym pionowe ściany zawierają ścianę przednią, i określają wnętrze komory reaktora z obiegowym złożem fluidalnym oraz urządzenia do wprowadzania gazu fluidującego na dnie komory reaktora i urządzenia do wprowadzania materiału w postaci cząstek stałych, do komory reaktora, a ponadto oddzielacz cząstek stałych materiału od gazów spalinowych, przy czym oddzielacz ten połączony jest gómączęścią komory reaktora, i kanał powrotny, połączony z oddzielaczem oraz komorę stacjonarnego złoża fluidalnego, zawierającą stacjonarne złoże fluidalne materiału w postaci cząstek stałych, sąsiadującą z tylną ścianą komory reaktora, zawierającą wymienniki ciepła, oraz zawierającą urządzenia fluidyzujące i urządzenia wprowadzające materiał w postaci cząstek stałych, do komory stacjonarnego złoża fluidalnego, w jego górnej części, i kanał odprowadzający usytuowany pomiędzy komorą stacjonarnego złoża fluidalnego, a komorą reaktora, znamienny tym, że kanał odprowadzający (38) jest szczelny dla cząstek i posiada otwór (44) w jego dolnej części, usytuowany również w dolnej części komory (28) stacjonarnego złoża fluidalnego, oraz otwór (42) w jego górnej części, ponadto reaktor posiada część wspólną (12) ściany (40) usytuowanej pomiędzy komorą (14) reaktora, a komorą (28) stacjonarnego złoża fluidalnego, oraz otwory (50,52), usytuowane między komorą(28) stacjonarnego złoża fluidalnego i komorą(14) reaktora, służące do odprowadzenia gazów fluidyzacyjnych z komory (28) stacjonarnego złoża fluidalnego do komory (14) reaktora.
2. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada ponadto urządzenia fluidyzujące (48), znajdujące się u dołu kanału odprowadzającego (38).
3. Reaktor według zastrz. 2, znamienny tym, że urządzenia fluidyzujące (48) kanału odprowadzającego sąpołączone z układem sterowania oddzielnie i niezależnie od urządzeń fluidyzujących (46) stacjonarnego złoża fluidalnego (283-
4. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że komora (28) stacjonarnego złoża fluidalnego jest połączona z kanałem powrotnym (26), a kanał powrotny posiada urządzenia połączone z oddzielaczem (22).
5. Reaktor według zastrz. 4, znamienny tym, że urządzenia połączone oddzielaczem (22) posiadają śluzę gazową (36), przy czym śluza ta jest umieszczona w sąsiedztwie tylnej ściany (12') komory (14) reaktora.
6. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, ze komora (14) reaktora ponadto zawiera część wspólną (12) ściany (40), wspólną z komorą (28) stacjonarnego złoża fluidalnego, powyżej kanału odprowadzającego (38), przy czym w części wspólnej (12) ściany znajduje się przynajmniej jeden otwór (58) łączący przestrzeń komory (14) reaktora i komory (28) stacjonarnego złoża fluidalnego.
7. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór (44) dolnej części kanału odprowadzającego (38) znajduje się poniżej wymiennika ciepła (30).
8. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór (42) w górnej części kanału odprowadzającego (38) znajduje się powyżej wymiennika ciepła (30).
9. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że kanał odprowadzający (38) posiada powierzchnię przekroju poprzecznego mniejszą niż 20% powierzchni przekroju poprzecznego stacjonarnego złoża fluidalnego.
10. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że kanał odprowadzający zawiera wiele oddzielnych, indywidualnych małych kanałów (383.
11. Reaktor według zastrz. 10, znamienny tym, że przynajmniej kilka indywidualnych małych kanałów (383 posiada prostokątny przekrój poprzeczny.

180 443
12. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że komora (28) stacjonarnego złoża fluidalnego posiada wiele ścian bocznych, ścianę przedniąpokrywającąsię ze ścianą przednią (34) komory (14) reaktora oraz ścianę tylną (32), a przynajmniej ściana przednia posiada elementy chłodzące połączone z elementami chłodzącymi ścian określających wnętrze komory (14) i konstrukcja przedniej ściany zawiera wiele pionowych rur (óO'), przy czym pionowe rury tworzą przynajmniej jeden kanał odprowadzający (38) zawierający przynajmniej jedną pionową szczelną dla cząstek część wewnątrz konstrukcji ściany przedniej, oraz tym, ze ściana przednia jest ścianą działową między stacjonarnym złożem fluidalnym (28^ i obiegowym złożem fluidalnym znajdującym się w komorze (14) reaktora.
13. Reaktor według zastrz. 12, znamienny tym, że przynajmniej jeden kanał odprowadzający (38) posiada dolny otwór łączący go z dolną częścią komory stacjonarnego złoża fluidalnego, oraz górny otwór (42) łączący go z komorą (14) reaktora.
14. Reaktor według zastrz. 13, znamienny tym, że dolny otwór znajduje się poniżej wymiennika ciepła (30).
15. Reaktor według zastrz. 13, znamienny tym, że górny otwór (42) znajduje się powyżej wymiennika ciepła (30).
16. Reaktor według zastrz. 12, znamienny tym, że przynajmniej jeden kanał odprowadzający (38) jest utworzony wewnątrz przestrzeni ścian, w których odgięte rury tworzą przestrzeń wolną od rur, poprzez pokrycie przestrzeni ściennych okładziną żaroodporną.
17. Reaktor według zastrz. 12, znamienny tym, że przynajmniej jeden z kanałów odprowadzających (38') jest ukształtowańy wewnątrz ściany poprzez wygięcie rur na zewnątrz kanału odprowadzającego i zagięcie rur poza rurę sąsiadującą z nimi lub na zewnątrz tego obszaru.

* * *