PL180911B1

PL180911B1 - Komora spalania z obiegowym złożem fluidalnym

Info

Publication number: PL180911B1
Application number: PL96321210A
Authority: PL
Inventors: Timo Hyppänen
Original assignee: Foster Wheeler Energia Oy
Priority date: 1995-01-05
Filing date: 1996-01-04
Publication date: 2001-05-31
Also published as: ES2200049T3; JP3258668B2; JPH10501177A; US5522160A; DK0801592T3; ATE240777T1; RU2139136C1; DE69628280T2; CA2209316C; WO1996020781A1; DE69628280D1; CA2209316A1; EP0801592B1; CN1082829C; WO1996020782A1; PL321210A1; EP0801592A1; AU4392496A; CN1175912A; AU4392396A

Abstract

1. Komora spalania z obiegowym zlozem fluidalnym, zawie- rajaca komore reakcyjna ze zlozem materialu stalego, obejmujacym jednorodne czasteczki cial stalych i ochladzacz ze zlozem fluidal- nym integralnie z nia polaczony sluzacy, przy czym ochladzacz za- wiera przegrode dzielaca ochladzacz ze zlozem fluidalnym na komory ze zlozem fluidalnym, przy czym przegroda ta pokrywa wiecej niz 50% wielkosci pionowego przekroju ochladzacza ze zlozem fluidalnym, a komory ze zlozem fluidalnym zawieraja pierwsza komore ze zlozem fluidalnym i druga komore ze zlozem fluidalnym i kazda ze wspomnianych komór zawiera czesc denna i scianki boczne oraz otwory wprowadzajace gaz fluidyzacyjny do kazdej z czesci dennych i tym, ze zawiera otwory wlotowe laczace pierwsza komore ze zlozem fluidalnym z dolna czescia komory rea- kcyjnej, wprowadzajace material staly do ochladzacza, i srodki wy- lotowe polaczone z druga komora ze zlozem fluidalnym, znam ienna tym, ze wymienniki ciepla (24, 26, 28, 96) zanurzone sa w zlozu fluidalnym w co najmniej jednej z komór ze zlozem fluidal- nym (21, 2 3 , 2 5 , 121, 123), a przegrody (30) stanowia wiele piono- wych plaskich scianek, ustawionych na dnie ochladzacza ze zlozem fluidalnym (20) i siegaja od jednej jego scianki (40) bocznej do dru- giej i maja wiele oddzielonych od siebie otworów (54, 100), przy czym liczba N odrebnych otworów jest liczba calkowita 2 i wiele przegród (32) ustawionych na dnie ochladzacza (20) ze zlozem flui- dalnym siegajacych od jednej jego scianki bocznej (40) do drugiej (42) i utworzonych z wielu elementów (60) z przestrzeniami miedzy tymi elementami, przy czym elementy (60) i przestrzenie sa oddzielone od siebie, a przestrzenie tworza wiele oddzielonych od siebie otwo- rów (58), przy czym liczba N odrebnych otworów jest liczba............ FIG 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest komora spalania z obiegowym złożem fluidalnym stosowana w reaktorach ze złożem fluidalnym, takich jak generatory gazu, lub nawet ochładzacze gazu i podgrzewacze ciał stałych z obiegowym złożem fluidalnym. W reaktorach wyżej wymienionego typu powstaje potrzeba przejścia materiałów stałych z jednej komory do drugiej, tak aby ochładzać krążący materiał do pewnego stopnia w oddzielnym ochładzaczu ze złożem fluidalnym. Na przykład, gdy popiół jest poddany obróbce podczas pozbywania się popiołu z procesu i przekazywania go do dalszego miejsca obróbki. Konieczne jest ustalenie pewnych granic temperatury popiołu, to jest popiół musi być ochłodzony zanim zostanie przeniesiony dalej. Takie przetwarzanie także minimalizuje stratę ciepła w zespole i zwiększa sprawność reaktora przez odzysk ciepła.

W opisie USA 5 218 932 przedstawiono reaktor ze złożem fluidalnym i sposób jego działania, w którym złoże materiału jednorodnego, zawierające paliwo jest utworzone w sekcji pieca. Ochładzacz jest umieszczony w sąsiedztwie sekcji pieca i przeznaczony do odbierania materiału jednorodnego z sekcji pieca. Materiał jednorodny jest najpierw przekazywany do sekcji zbierającej, gdzie powietrze jest dostarczane poprzez materiał jednorodny z prędkością wystarczającą do uniesienia stosunkowo drobnoziarnistych cząstek materiału jednorodnego. W sekcji zbieracza umieszczonych jest wiele oddzielonych od siebie członów przegrodowych oddziaływujących na unoszone cząstki i oddzielających je odpowietrza. Materiał jednorodny w sekcji zbieracza przechodzi do sekcji ochładzającej, w której powietrze przechodzi przez materiał jednorodny z prędkością wystarczającą do ochłodzenia materiału jednorodnego i uniesienia stosunkowo drobnoziarnistego materiału jednorodnego wraz z nim. Drugi zestaw wielu oddzielonych członów przegrodowych jest umieszczony w sekcji ochładzacza i oddziaływuje na unoszone cząstki oddzielając je odpowietrza. Rura spustowa jest połączona z sekcjąochładzacza dla usuwania materiału jednorodnego z reaktora. Sekcja ochładzacza jest podzielona na wiele sekcji za pomocą ścianek działowych, ścianek mających otwory w ich przeciwległych dolnych rogach dla umożliwienia przepływu materiału jednorodnego do następnej sekcji. Rozmieszczenie takie powoduje niewystarczające mieszanie materiału jednorodnego w sekcji ochładzającej.

W artykule pt. „Przepływ ciał stałych i przejmowanie ciepła w wymienniku ciepła ze złożem fluidalnym stosowanym na skalę przemysłową” autorstwa Werdermann Cord, C. i Werther Joachim, w piśmie Fluidized Bed Combustion, tom 2, ASME1993, na stronach 985-990 opisano wymiennik ciepła ze złożem fluidalnym (FBHE) połączony z reaktorem z obiegowym złożem fluidalnym (CFB). Wymiennik ten jest utworzony z wielu komór oddzielonych przez lite ścianki działowe. Ruch materiału stałego do kolejnych komór ma miejsce zgodnie z projektem przez opływanie litych ścianek. Taka konstrukcja powoduje niewystarczające mieszanie materiału stałego.

W artykule pt. „Ochładzanie popiołów w złożu i układy usuwania” autorstwa Modrak Thomas, M. Henschel Kay, J. Carmine Gagliardi, R. i Dicker John, M. w piśmie „Fluidized Bed Combustion”, tom 2, ASME 1993, na stronach 1325-1331 opisano ochładzacz z fluidalnym złożem popiołowym (FB AC), w którym komora jest podzielona na sekcje ze ściankami, mającymi otwory w ich dolnych rogach dla przejścia materiału stałego do następnej sekcji.

Z opisów patentowych USA 5 299 532 i 5 181 481 znana jest konstrukcja reaktorów ze złożem fluidalnym wyposażonych w komory wymiennika ciepła umieszczone na drodze przepływu cząstek materiału stałego, który jest oddzielony od gazów spalinowych. Komora wymiennika ciepła może być usytuowana wewnątrz głównej komory spalania, jak to rozwiązano w konstrukcji według opisu USA w 5 299 532, lub na zewnątrz tej komory, co wynika z opisu 5 181 481. Obydwa opisy nie ujawniają konstrukcji urządzeń, które zapobiegałyby zbieraniu się cząstek materiału stałego w narożach komory wymiennika ciepła.

Polski opis patentowy nr 168 836 przedstawia konstrukcję reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, wyposażonego w szczególny typ separatora cząstek. Separator ten posiada komorę wirową która w przekroju poprzecznym ma kształt różny od kolistego.

W artykule pt. „Ochładzanie popiołów w złożu i układy usuwania” autorstwa Modrak Thomas, M. Henschel Kay, J. Carmine Gagliardi, R. i Decker John, M. w piśmie „Fluidized Bed Co

180 911 mustion”, tom 2, ASME 1993, na stronach 1325-1331 opisano ochładzacz z fluidalnym złożem popiołowym (FBAC), w którym komora jest podzielona na sekcje ze ściankami, mającymi otwory w ich dolnych rogach dla przejścia materiału stałego do następnej sekcji.

Odkryto, że mieszanie materiału stałego jest niewystarczające w konstrukcjach takich jak opisane powyżej. Takie powierzchnie lub rogi łatwo stają się powierzchniami martwymi, co utrudnia sprawne odprowadzanie ciepłe ochładzacza, i powoduje niepotrzebne zużycie przestrzeni i materiału.

Przedmiotem wynalazku jest komora spalania z obiegowym złożem fluidalnym, zawierająca komorę reakcyjną ze złożem materiału stałego, obejmującym jednorodne cząsteczki ciał stałych i ochładzacz ze złożem fluidalnym integralnie z niąpołączony. Ochładzacz zawiera przegrodę dzielącą ochładzacz ze złożem fluidalnym na komory ze złożem fluidalnym, przy czym przegroda ta pokrywa więcej niż 50% wielkości pionowego przekroju ochładzacza ze złożem fluidalnym, a komory ze złożem fluidalnym zawierają pierwszą komorę ze złożem fluidalnym i drugą komorę ze złożem fluidalnym i każda ze wspomnianych komór zawiera część denną i ścianki boczne oraz otwory wprowadzające gaz fluidyzacyjny do każdej z części dennych. Poza tym komora spalania zawiera otwory wlotowe łączące pierwszą komorę ze złożem fluidalnym z dolnączęściąkomory reakcyjnej, wprowadzające materiał stały do ochładzacza, i środki wylotowe połączone z drugą komorą ze złożem fluidalnym.

Istota wynalazku polega na tym, że wymienniki ciepła zanurzone są w złożu fluidalnym w co najmniej jednej z komór ze złożem fluidalnym, a przegrody stanowią wiele pionowych płaskich ścianek, ustawionych na dnie ochładzacza ze złożem fluidalnym i sięgająod jednej jego ścianki bocznej do drugiej i mają wiele oddzielonych od siebie otworów. Liczba N odrębnych otworów jest liczbą całkowitą> 2 i wiele przegród ustawionych na dnie ochładzacza ze złożem fluidalnym sięgających od jednej jego ścianki bocznej do drugiej i utworzonych z wielu elementów z przestrzeniami między tymi elementami. Elementy te i przestrzenie są oddzielone od siebie, a przestrzenie tworzą wiele oddzielonych od siebie otworów, przy czym liczba N odrębnych otworów jest liczbą całkowitą> 2.

Korzystnie, otwory są oddzielone od siebie zarówno pionowo, jak i poziomo, a pionowe płaskie przegrody mają elementy wymiany ciepła ze złożem obiegowym i co najmniej jedna z komór ze złożem fluidalnym ma otwory wylotowe.

W złożach fluidalnych każdej z komór ze złożem fluidalnym są zanurzone wymienniki ciepła.

Otwory przegród obejmują<30% otwartej przestrzeni wielkości przekroju poprzecznego wspomnianego ochładzacza ze złożem fluidalnym między pierwszą i drugą komorą ze złożem fluidalnym, przy czym największy wymiar tych otworów wynosi <50 mm.

Przegrody stanowią płaskie ścianki przegrodowe z otworami oddalonymi od siebie na odległość, która ma najmniejszą wartość wynoszącą 10:50% pierwiastka kwadratowego wielkości powierzchni ścianki przegrodowej.

Odległość między otworami wynosi l/N-1/2 pierwiastka kwadratowego wielkości powierzchni płaskiej ścianki przegrodowej.

Ochładzacz ze złożem fluidalnym jest ochładzaczem popiołowym i zawiera komorę separującą usytuowaną między komorą reaktora i pierwszą komorą ze złożem fluidalnym.

Komora spalania według wynalazku zawiera trzy komory ze złożem fluidalnym i środki dla wprowadzenia gazu fluidyzującego do trzeciej komory ze złożem fluidalnym niezależnej od pierwszej i drugiej komory ze złożem fluidalnym i dwie przegrody oddzielające pierwsząi drugą oraz drugą i trzecią komory ze złożem fluidalnym.

Pojęcie „wielokrotny przepływ materiału stałego” odnosi się do ruchu sfluidyzowanych materiałów stałych, który jest zbliżony do ruchu profilu materiałów stałych z jednakową prędkością w kierunku przepływu.

Optymalizacja wymiarowa otworów może być przeprowadzona jak następuje. Przy literze N odnoszącej się do liczby oddzielnych otworów (N będąca liczba całkowitą > 2), odległość mię

180 911 dzy otworami jest korzystnie określona jako zawarta między 1/N i 1/2 pierwiastka kwadratowego powierzchni ścianki.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku następuje mieszanie materiałów jednorodnych podczas chłodzenia w komorach ze złożem fluidalnym i jednolity przepływ materiału jednorodnego z jednej komory do drugiej tak, aby uniknąć martwych miejsc lub naroży.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie przekrój wzdłużny pokazujący reaktor ze złożem fluidalnym i z wielokomorowym ochładzaczem ze złożem fluidalnym według niniejszego wynalazku; fig. 2 - przekrój wzdłużny innej postaci ochładzacza z fig. 1, fig. 3 - widok z przodu przegrody zamontowanej między pierwszą i drugą komorą ochładzacza z fig. 2 z częścią przegrody wyrwaną dla zilustrowania w niej elementu wymiany ciepła; fig. 4 - wykres temperatury obrazujący przykładowy wykres temperatury przy zastosowaniu sposobu według niniejszego wynalazku w porównaniu ze stanem techniki, fig. 5 - schematyczny rzut izometryczny pokazujący przykładowo inny zespół ze złożem fluidalnym według niniejszego wynalazku, fig. 6 - rzut taki jak na fig. 5 zmodyfikowanej konstrukcji.

Figura 1 przedstawia reaktor 10 z obiegowym złożem fluidalnym, mający komorę reakcyjną 12 i separator materiału stałego 14. Reaktor 10 z obiegowym złożem fluidalnym może także być zaopatrzony w reaktor ciśnieniowy (to jest o ciśnieniu powyżej atmosferycznego, korzystnie wynoszącym 0,15 MPa lub wyższym) ze złożem fluidalnym zamkniętym w naczyniu ciśnieniowym, przedstawionym za pomocą linii przerywanej 11 na fig. 1.

Gaz fluidyzacyjny jest wprowadzony przez komorę 16 (na przykład „skrzynię powietrzną”) przez ruszt denny 17 do komory reakcyjnej 12 dla fluidyzacji stałego materiału jednorodnego (korzystnie zawierającego paliwo, materiał obojętny, i/lub absorbent) w komorze 12 w takiej wielkości, że znaczna część materiału stałego zostanie uniesiona z gazami przepływającymi do góry na zewnątrz komory 12 do separatora 14. Materiał stały jest oddzielony od gazów w separatorze 14 (na przykład separatorze odśrodkowym), przy czym gazy wyprowadzone z reaktora 10 i oddzielone cząstki stałe są co najmniej częściowo przywrócone do obiegu w komorze 12 poprzez kanał powrotny 18.

Gdy reaktor 10 działa na przykład jako komora spalania materiału paliwowego, wytwarzają się niepalne substancje, które muszą być usunięte z komory reakcyjnej 12. Substancje niepalne mają zazwyczaj tak duże wymiary ziarna, że nie mogą być sfluidyzowane, ale muszą być usunięte z dna komory 12. Zespół przetwarzania ze złożem fluidalnym jest usytuowany w dolnej części reaktora 19 z obiegowym złożem fluidalnym, który to zespół korzystnie służy jako ochładzacz 20 dla obróbki niepalnych substancji. Ochładzacz 20 jest korzystnie zaopatrzony we wspólną z komorą reakcyjną 12, ściankę 22. Ochładzacz ze złożem fluidalnym 20 zawiera komory 21, 23, 25 wymiennika ciepła ze złożem fluidalnym, mające wymienniki ciepła 24, 26, 28. Przegrody 30, 32 są usytuowane między wymiennikami ciepła 24, 26, 28 komór 21, 23, 25. Ochładzacz 20 ze złożem fluidalnym jest także zaopatrzony w środki dostawy gazu 34, służące do wprowadzania gazu fluidyzującego do każdej komory 21, 23, 28 (na przykład skrzynię powietrzną z rusztem lub inne konwencjonalne urządzenie fluidyzacyjne).

Działanie ochładzacza 20 ze złożem fluidalnym jest wyjaśnione bardziej szczegółowo w połączeniu z fig. 2, która jest innym przykładem wykonania ochładzania 20 ze złożem fluidalnym, jak pokazano na fig. 1. Ochładzacz 20 złoża fluidalnego z fig. 2 zawiera wymiennik ciepła ze złożem fluidalnym, mający elementy wymiennika ciepła 24,26,28 i przegrody 30,32 usytuowane między komorami 21,23,25 wymiennika ciepła. Ochładzacz ze złożem fluidalnym 20 jest także wyposażony w komory 34, służące do wprowadzania gazu fluidyzującego. Oddzielnie sterowane wprowadzanie gazu (to znaczy różne sterowanie dla każdej komory 21, 23, 25) jest korzystne, na przykład zapewnione przez różne automatycznie sterowane zawory regulacyjne.

Materiał stały, taki jak denne popioły, jest wprowadzony do ochładzacza ze złożem fluidalnym z reaktora z obiegowym złożem fluidalnym przez komorę separującą 36, która umożliwia wejście do pierwszej komory 21 ochładzacza ze złożem fluidalnym 20 jedynie cząstkom materiału stałego, mającym wstępnie określone wymiary ziarna. W ten sposób możliwość zabloko

180 911 wania jest zminimalizowana. Komora separująca 36 łączy się z pierwszą komorą 21 przez wiele otworów 44 ścianki działowej 46. Otwory 44 są tak zaprojektowane, aby umożliwić przejście gazów wprowadzonych przez dysze 48 do ochładzacza 20 ze złożem fluidalnym, jak również przejście zasadniczo drobnych cząstek stałych unoszonych z gazami.

Temperatura ciał stałych wprowadzonych do komory separującej 36 wynosi w przybliżeniu 1072-1473 K, tam gdzie komora reakcyjna 12 ze złożem fluidalnym jest stosowana jako komora spalania paliwa lub gazogenerator. W komorze separującej 36 większe cząsteczki, które mogłyby spowodować zablokowanie w ochładzaczu ze złożem fluidalnym są odprowadzane przez wylot 56. Gaz dostarczany przez dysze 48 może być odpowiednio wybrany, aby także rozcieńczyć jakąkolwiek substancję powodującą korozję. Cząstki stałe są dostarczane do pierwszej komory 21, gdzie są poddane fluidyzacji przez gaz dostarczony przez indywidualnie sterowane komory 34. Cząstki stałe są skutecznie mieszane w pierwszej komorze 21, przez co odprowadzenie ciepła przez wymienniki ciepła 24 jest także skuteczne. Gazy powodujące fluidyzację wprowadzone w komorze 34 mogą wejść do przestrzeni gazowej 50. Przez otwory 52 w komorze reakcyjnej 12 małe cząsteczki mogą także być przenoszone przez gazy wprowadzone przez komorę 34 w komorze reakcyjnej 12.

W ochładzaczu ze złożem fluidalnym według niniejszego wynalazku przejście cząstek stałych z pierwszej komory do drugiej nie jest oparte głównie na przepływie. Raczej, przegroda 30 służąca jako stały kompensator przepływu jest umieszczona w płaszczyźnie rozdzielającej między pierwszą komorą 21 i drugą komorą 23 ochładzacza ze złożem fluidalnym 20. Przegroda 30 korzystnie stanowi chłodzoną zasadniczo płaską ściankę z zasadniczo równo rozmieszczonymi otworami 54 (patrz fig. 2 i 3) w ściance. Wielkość otwartej powierzchni (otworów 54) powinna być wystarczająca, aby umożliwić materiałowi jednorodnemu przejście do następnej komory 23 w pożądanej proporcji, jednakże otwarta powierzchnia powinna także być wystarczająco małą, aby ustalić wielokrotny przepływ ciał stałych zgodnie z zamysłem niniejszego wynalazku. Byłoby korzystnie, aby natężenie przepływu ciał stałych przechodzących przez otwory 54 było równomierne. W ten sposób unika się jakichkolwiek martwych rogów lub miejsc. Otwarta powierzchnia w przegrodzie 30 wynosi <50%, korzystnie <30% całkowitej powierzchni przekroju powierzchni przekroju powierzchni rozdzielającej między komorami 21,23. Przegroda 30 także korzystnie pokrywa więcej niż 50% powierzchni przekroju ochładzacza 20 na granicy (powierzchni rozdzielającej) komór 21, 23 (patrz fig. 2).

Korzystnie zastosowano N otworów 54, gdzie Njest liczbą całkowitą większą od 2. Otwory 54 są oddzielone od siebie o odległość, która wynosi 1/N -1/2 pierwiastka kwadratowego wielkości powierzchni przegrody 30.

Chłodzenie przegrody 30 realizuje się przez zastosowanie rur wymiany ciepła 31 przenoszących medium wymiany ciepła (na przykład wodę, parę i tym podobne czynniki) przez przegrodę 30. Rury 31 sąkorzystnie połączone z układem wytwarzania pary komory reakcyjnej 12 ze złożem fluidalnym. Na fig. 2 i 3 przedstawiono rury poziome 31, ale rury 31 mogą także być zorientowane pionowo, w szczególności przy wytwarzaniu pary w obiegu naturalnym.

Według niniejszego wynalazku, skoro przejście stałego materiału jednorodnego z pierwszej komory 21 do drugiej komory 23 dokonuje się przez przegrodę 30, jako wielokrotny przepływ ciał stałych, w co najmniej dwóch równoległych przepływach, temperatura pierwszej komory 21 ustala się na pewnej wartości, podczas gdy ciepło jest odprowadzane z materiału. Wymiennik ciepła 24 może być wyposażony w, na przykład, panel lub wymiennik ciepła typu rurowego dla ogrzewania pary lub parującej wody. Temperatura w drugiej komorze 23 jest sterowana przez wymienniki ciepła 26, tak aby utrzymywać ją poniżej temperatury w komorze 21. Znowu, dzięki wielokrotnemu stałemu przepływowi ciał stałych, temperatura drugiej komory 23 ustala się na wartości, która jest zasadniczo równa we wszystkich obszarach złoża w komorze 23 w stałych warunkach, podczas gdy ciepło jest odprowadzane od ciał stałych do wymiennika ciepła 26. W praktyce oznacza to, że komory fluidyzacyjne pierwsza i druga 21,23, wymienniki ciepła 24,26 i komory 34, służące do wprowadzenia gazu fluidyzacyjnego tworzą stopniowy ochładzacz ze złożem fluidalnym 20.

180 911

Druga przegroda 32 oddziela drugą i trzecią komory 23,25 jedną od drugiej. Przegroda 32 może być wykonana z wielu odrębnych elementów 60 z otworami 58 między nimi. W tym przykładzie wykonania otwory 54 i otwory 58 są rozmieszczone w różnych miejscach i mogą alternatywnie być umieszczone w tych samych miejscach w każdej z przegród 30,32. Przegroda 32 może także nie być połączona ze ściankami bocznymi 40,42 komór chłodzących 23,25, co umożliwia rozproszenie ciepła. W tym przypadku przegroda 32 nie ma budowy elementu chłodzącego.

W niektórych przypadkach pierwsza komora 21 może być zastosowana bez wymiennika ciepła 24 tak, że komora 21 może być stosowana jako strefa rozcieńczania. Jest to przypadek szczególnie istotny, gdy reaguje (spala się) chlor zawarty w paliwie, na przykład, odpadki pochodnych paliwa lub podobnych materiałach odpadowych.

Ciała stałe z ostatniej komory 25 (trzecia komora na fig. 2) są odprowadzane przez otwory 64 do komory reakcyjnej 12. Gdy niniejszy wynalazek jest stosowany jako ochładzacz, po prostu ciała stałe sąprzesyłane dla dalszej obróbki. Jednakże w niektórych przypadkach ciała stałe z wylotu 64 mogą nawet być zawrócone do komory reakcyjnej 12. Prędkość fluidyzacji w ochładzaczu 20 ze złożem fluidalnym jest utrzymywana na takim poziomie (na przykład 0,5 - 2 m/s), że co najmniej część drobnych cząsteczek może być odesłana z powrotem do reaktora z gazem przez otwory 52. Ochładzacz 20 ze złożem fluidalnym jest korzystnie zbudowany jako konstrukcja chłodzona, w której końcowa i szczytowa ścianka, zawierająca rury chłodzące 62. (Boczne ścianki 40, 42 - patrz fig. 3 - także mogąbyć chłodzone). Korzystnie układ przepływu medium chłodzącego jest wspólny dla komory reakcyjnej 23 i/lub separatora 14 tak, że rury 62 są operacyjnie połączone z odpowiednimi rurami chłodzącymi komory reakcyjnej 12 i/lub separatora 14. W ten sposób ochładzacz ze złożem fluidalnym 20 jest integralnie połączony z komorą spalania/gazogeneratorem ze złożem fluidalnym mając wspólny układ chłodzenia. Wspólna ścianka 22 zawiera rury chłodzące 65, które to rury mają zagięcia 66 w miejscach otworów w ściance 22.

Figura 4 przedstawia wykres temperatury obrazujący działanie ochładzacza 20 ze złożem fluidalnym według niniejszego wynalazku. Wykres ten przedstawia poziomy temperatury złoża fluidalnego w trzech odrębnych komorach 21, 23,25. Temperatura ciał stałych w pierwszej komorze 21 jest przedstawiona przez linię 661. Temperatura złoża w pierwszej komorze 21 jest zasadniczo równa, co uzyskuje się przez zastosowanie niniejszego wynalazku. Przegroda 30 jest stosowana dla ograniczenia komór pierwszej i drugiej 21,23, co powoduje wymagane zniesienie ruchu ciał stałych między komorami 21, 23, w ten sposób umożliwiając występowanie odrębnych temperatur w sąsiaduj ących komorach 21,23. Jednocześnie, dzięki równo oddzielonym od siebie otworom połączeniowym 54, 58 w przegrodach 30,32, materiał stały jest skutecznie mieszany w każdej z komór 21, 23. Temperatura materiału stałego w komorach 21,23, 25 jest stopniowana tak, że zmniejsza się ona w kierunku komory 25. Gdy projektuje się wymienniki ciepła 24, 26, 28 w każdej komorze, tak aby były połączone jako wymienniki ciepła przeciwprądowe, rozkład temperatury w wymiennikach ciepła odpowiada liniom 683,682 i 681, gdy chodzi o podgrzewanie medium, na przykład pary lub wody. Dlatego w każdej komorze 21,23,25 temperatura końcowa medium wymiany ciepła może być tak dobierana, aby była możliwie najbardziej zbliżona do temperatury złoża ciał stałych. Powoduje to wyższą ostateczną temperaturę końcową 681 medium wymiany ciepła w pierwszej komorze 21.

Linia przerywana 80 obrazuje średnią temperaturę ciał stałych bez wykorzystania zespołu niniejszego wynalazku, a także ostateczną końcową temperaturę 82 medium wymiany ciepła. Jak można zobaczyć niniejszy wynalazek dostarcza znacznie wyższej ostatecznej temperatury końcowej medium wymiany ciepła.

Figura 5 przedstawia przykład wykonania niniejszego wynalazku dla chłodzenia materiału stałego w reaktorze z krążącym złożem fluidalnym. Ochładzacz 120 ze złożem fluidalnym jest zamontowany na ściance bocznej 13 komory reakcyjnej 112 z obiegowym złożem fluidalnym. W tym przykładzie wykonania komory 12, 124 są tak umieszczone, aby dzielić każdą wspólną ściankę 13 z komorą reakcyjną 112, dzięki czemu ochładzacz złoża fluidalnego 120 jest usytuowany blisko komory reakcyjnej 112 i nie zajmuje dużo miejsca wokół niego. Otwór 90 jest wykonany w pierwszej komorze 121 i służy do przejęcia ogranego materiału stałego z komory 112.

180 911

Otwór 90 może także być połączony z kanałem powrotnym (nie pokazanym). Ochłodzone ciała stałe są rozładowywane z powrotem do komory 112 z drugiej komory 123 przez otwór 92. Złoże w komorach 121,123 sąutrzymywane w stanie sfluidyzowanym przez środki 94 dla wprowadzenia gazu fluidalnego i ciała stałe są ochładzane przez wymienniki ciepła 96 w komorach 121,123.

Kompensator przepływu ciał stałych 98 jest stosowany, aby dzielić przestrzeń ochładzacza 230 na komory 121,123. Kompensator 98 ma zorientowane pionowo, zasadniczo równo oddzielone od siebie otwory w kształcie szczelin 100, aby umożliwić przejście ciał stałych z pierwszej komory 121 do drugiej komory 123 tworząc w ten sposób dwustopniowy ochładzacz materiału stałego ze złożem fluidalnym.

Figura 6 przedstawia konstrukcję podobną do konstrukcji przedstawionej na fig. 5, lecz kompensator przepływu ma otwory 90'. W tym przypadku komora 121 jest w połączeniu bezpośrednim z reaktorem (ze wspólną ścianką chłodzoną) za pomocą kompensatora przepływu (a nie jedynie otwory j ak na fig. 5) tak, że działanie komory 121 będzie bardziej skuteczne w porównaniu z rozwiązaniem z fig. 5.

180 911

FIG. 3

FIG. 4

180 911

FIG. 2

180 911

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Komora spalania z obiegowym złożem fluidalnym, zawierająca komorę reakcyjną ze złożem materiału stałego, obejmującym jednorodne cząsteczki ciał stałych i ochładzacz ze złożem fluidalnym integralnie z niąpołączony służący, przy czym ochładzacz zawiera przegrodę dzielącą ochładzacz ze złożem fluidalnym na komory ze złożem fluidalnym, przy czym przegroda ta pokrywa więcej niż 50% wielkości pionowego przekroju ochładzacza ze złożem fluidalnym, a komory ze złożem fluidalnym zawierają pierwszą komorę ze złożem fluidalnym i drugą komorę ze złożem fluidalnym i każda ze wspomnianych komór zawiera część dennąi ścianki boczne oraz otwory wprowadzające gaz fluidyzacyjny do każdej z części dennych i tym, że zawiera otwory wlotowe łączące pierwszą komorę ze złożem fluidalnym z dolną częściąkomory reakcyjnej, wprowadzające materiał stały do ochładzacza, i środki wylotowe połączone z drugą komorą ze złożem fluidalnym, znamienna tym, że wymienniki ciepła (24, 26, 28, 96) zanurzone są w złożu fluidalnym w co najmniej jednej z komór ze złożem fluidalnym (21, 23, 25,121, 123), a przegrody (30) stanowiąwiele pionowych płaskich ścianek, ustawionych na dnie ochładzacza ze złożem fluidalnym (20) i sięgają od jednej jego ścianki (40) bocznej do drugiej i mają wiele oddzielonych od siebie otworów (54, 100), przy czym liczba N odrębnych otworów jest liczbą całkowitą > 2 i wiele przegród (32) ustawionych na dnie ochładzacza (20) ze złożem fluidalnym sięgających odjednej jego ścianki bocznej (40) do drugiej (42) i utworzonych z wielu elementów (60) z przestrzeniami między tymi elementami, przy czym elementy (60) i przestrzenie są oddzielone od siebie, a przestrzenie tworzą wiele oddzielonych od siebie otworów (58), przy czym liczba N odrębnych otworów jest liczbą całkowitą > 2.
2. Komora spalania według zastrz. 1, znamienna tym, że otwory (54, 58) są oddzielone od siebie zarówno pionowo, jak i poziomo.
3. Komora spalania według zastrz. 1, znamienna tym, że pionowe płaskie przegrody (30) mają elementy wymiany ciepła ze złożem obiegowym.
4. Komora spalania według zastrz. 1, znamienna tym, że co najmniej jedna z komór ze złożem fluidalnym (21, 23, 25,121,123) ma otwory wylotowe (52).
5. Komora spalania według zastrz. 1, znamienna tym, że w złożach fluidalnych każdej z komór ze złożem fluidalnym (21, 23, 25,121,123) są zanurzone wymienniki ciepła.
6. Komora spalania według zastrz. 1, znamienna tym, że otwory (54,58) obejmują<30% otwartej przestrzeni wielkości przekroju poprzecznego wspomnianego ochładzacza ze złożem fluidalnym (20) między pierwszą i drugą komorą ze złożem fluidalnym (21, 23,121, 123).
7. Komora spalania według zastrz. 1, znamienna tym, że największy wymiar otworów (54, 58) wynosi <50 mm.
8. Komora spalania według zastrz. 1, znamienna tym, że przegrody (30,32) stanowiąpłaskie ścianki przegrodowe z otworami oddalonymi od siebie na odległość, która ma najmniejszą wartość wynoszącą 10:50% pierwiastka kwadratowego wielkości powierzchni ścianki przegrodowej.
9. Komora spalania według zastrz. 1, znamienna tym, że odległość między otworami (54,58) wynosi l/N-1/2 pierwiastka kwadratowego wielkości powierzchni płaskiej ścianki przegrodowej.
10. Komora spalania według zastrz. 1, znamienna tym, że ochładzacz (20,120) ze złożem fluidalnym jest ochładzaczem popiołowym i zawiera komorę separującą (36) usytuowaną między komorą reakcyjną (12) i pierwszą komorą (21) ze złożem fluidalnym.
11. Komora spalania według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera trzy komory (21,23,25) ze złożem fluidalnym i środki dla wprowadzenia gazu fluidyzującego do trzeciej komory ze złożem fluidalnym (25) niezależnej od pierwszej i drugiej komory ze złożem fluidalnym (21,23) i dwie przegrody (30,32) oddzielające pierwszą i drugą oraz drugą i trzecią komory ze złożem fluidalnym.

* * *

180 911