PL191719B1 - Reaktor fluidyzacyjny - Google Patents

Abstract

1. Reaktor fluidyzacyjny zawierajacy w swojej dolnej czesci piec ograniczony scianami bocznymi, oraz rusztem dennym, w sklad którego to pieca wchodzi ponadto znajdujace sie w nim zloze fluidyzowanych czastek stalych, przegroda biegnaca wewnatrz pieca od rusztu ku górze, która jest uformowana jako konstrukcja z podwójna sciana zlozona z dwóch stojacych pionowo lub sko- snych scian dzialowych, oraz zespól zasilajacy, przeznaczony do doprowadzania gazu, takiego jak powietrze do czesciowego spala- nia, do pieca na poziomie powyzej rusztu dennego, który to zespól zasilajacy zawiera komore zródlowa gazu, taka jak skrzynia dmu- chowa, usytuowana co najmniej czesciowo w przegrodzie, co najmniej jeden otwór w co najmniej jednej ze scian dzialowych na poziomie powyzej rusztu dennego, oraz co najmniej jeden przewód, polaczony swoim pierwszym koncem ze wspomnianym co najmniej jednym otworem na pierwszym poziomie w pionie i swoim drugim koncem ze wspomniana komora zródlowa gazu, przeznaczony do doprowadzania gazu z komory zródlowej gazu do pieca, znamien- ny tym, ze ten co najmniej jeden przewód (42, 44) ma wygieta do góry czesc pomiedzy swoim pierwszym koncem (46) a swoim drugim koncem (50), przy czym najwyzszy punkt wygietej do góry czesci znaj- duje sie na drugim poziomie (I 2) w pionie, który to drugi poziom (l 2 ) w pionie znajduje sie wyzej niz pierwszy poziom (l 1) w pionie, stanowiac uszczelnienie dla przeplywu substancji stalych. PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest reaktor fluidyzacyjny. Wynalazek dotyczy reaktora fluidyzacyjnego, mającego w swojej dolnej części piec, ograniczony ściankami bocznymi i rusztem dennym, oraz zespół zasilający do doprowadzania gazu, takiego jak powietrze do częściowego spalania, do złoża fluidyzowanych cząstek, znajdującego się w piecu. Taki zespół zasilający zawiera komorę źródłową gazu, taką jak skrzynia dmuchowa, oraz co najmniej jedną dyszę lub przewód połączony z jednym z otworów w ścianie bocznej, przeznaczoną do doprowadzania gazu z komory źródłowej gazu do pieca.

Wynalazek ten dotyczy zwłaszcza dużych cyrkulacyjnych kotłów fluidyzacyjnych (CFB) o efekcie cieplnym rzędu, na przykład, 200-400 MWe, lub większym, w których to kotłach dolna sekcja paleniskowa kotła i ruszt denny mogą być podzielone na dwie lub więcej sekcje pieca, np. za pomocą struktury działowej o podwójnej ściance. Taka struktura działowa z podwójną ścianką może być pełną ścianką działową biegnącą w piecu od jednej ściany do przeciwległej, albo częściową ścianką, to znaczy konstrukcja z podwójną ścianką może składać się z ciągłej lub nieciągłej ścianki pomiędzy dwiema przeciwległymi ścianami pieca. W takich dużych kotłach powietrze częściowe może być rozprowadzane za pomocą zespołu zasilającego połączonego z zewnętrznymi ścianami bocznymi i/lub z zespołem zasilającym połączonym ze strukturą ścianki działowej. Struktura ścianki działowej, będąca zazwyczaj konstrukcją o podwójnej ściance, może być wykonana w postaci ścianki ogniotrwałej lub ścianki chłodzonej połączonej z układem obiegu wody chłodzącej w kotle.

O powodzeniu konstrukcji pieca decyduje zoptymalizowana kontrola emisji oraz maksymalne spalanie paliwa. Zatem zwłaszcza przy powiększaniu cyrkulacyjnych instalacji fluidyzacyjnych trzeba wziąć pod uwagę te czynniki. Proste proporcjonalne powiększanie konstrukcji używanych w mniejszych systemach może z łatwością doprowadzić do problemów przy próbach zapewnienia dobrego mieszania paliwa, powietrza do spalania i substancji stałych tworzących złoże fluidalne. Ponadto wadą takich złóż może być ich niezdolność do zapewnienia równomiernej temperatury pieca w optymalnym zakresie oraz wystarczającej powierzchni wymiany ciepła. Wszystkie te problemy, których skutkiem może być wzmożona emisja i mniejsze od optymalnego spalanie paliwa, doprowadziły do konieczności poszukiwania rozwiązań alternatywnych. Do takich rozwiązań należą, na przykład, konstrukcje wielopiecowe ze wspólnym przepływem powrotnym, w których stosuje się panele do wymiany ciepła i/lub częściowe lub pełne ścianki działowe wewnątrz pieca, albo dzielenie dolnej części pieca i rusztu dennego za pomocą, na przykład, struktury z podwójną ścianką.

W stanie techniki znane są różne rozwiązania podziału obszaru dennego we fluidyzacyjnym piecu paleniskowym. W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4,864,944 ujawniono podział reaktora fluidyzacyjnego na komory za pomocą ścianek działowych z otworami na gaz drugorzędowy, który ma być rozprowadzany w odpowiedni sposób w reaktorze. W ściankach działowych znajdują się kanały, które są połączone ze źródłami powietrza zasilającego i prowadzą do otworów wylotowych na różnych wysokościach w ściankach działowych. Odpowiednio, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki ujawniono system fluidyzacyjny z jednym, lub więcej, elementem wyporowym, który może być zaopatrzony w przewody i otwory wlotowe do doprowadzania gazu drugorzędowego do segmentowych sekcji w dolnym reaktorze.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,370,084 ujawniono różne konfiguracje do efektywnego mieszania paliwa w podzielonym ściankami cyrkulacyjnym kotle fluidyzacyjnym, w tym kanały doprowadzające powietrze do kotła na jego ścianki wewnętrzne. W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,215,042 ujawniono reaktor CFB podzielony na komory za pomocą co najmniej jednej pionowej, w zasadzie szczelnej dla gazów przegrody w górnej części komory spalania. W ściance działowej znajdują się rury chłodzące oraz co najmniej jeden przewód z kolektorem rozprowadzającym przeznaczonym do doprowadzania powietrza do spalania do komór.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4,545,959 ujawniono komorę do obróbki substancji ziarnistych w złożu fluidalnym, na której dnie znajduje się kanał o trójkątnym przekroju poprzecznym, przy czym w każdej skośnej ku górze ściance bocznej tego kanału są otwory lub szczeliny do kierowania gazu drugorzędowego z tego kanału do komory.

Wspomniane powyżej publikacje sugerują wprowadzanie gazu do komory reaktora, np. komory paleniskowej, poprzez ściankę działową wewnątrz komory. Powstaje jednak pewien problem, ponieważ droga przepływu z komory źródłowej powietrza lub gazu do punktu wdmuchiwania powietrza lub gazu może być dość długa, z czym wiąże się duży spadek ciśnienia. Powstaje również problem w tych

PL 191 719 B1 konwencjonalnych konstrukcjach kanałów zasilających ze względu na wsteczne przesiewanie substancji stałych, to jest problemy ze skłonnością cząstek stałych z pieca do przepływu do kanałów doprowadzających gazy oraz problemy ze wzrostem spadku ciśnienia w kanałach doprowadzających gazy. Wzrost spadku ciśnienia może być bardzo trudny do opanowania lub uwzględnienia podczas regulacji doprowadzania gazów.

Konwencjonalne konstrukcje dysz rusztów dennych, na przykład te wyposażone w kołpaki, do których zazwyczaj jest dostęp z góry od rusztu dennego, mogłyby być narażone na silną erozję gdyby je zainstalować na pionowej ściance działowej w złożu fluidalnym z powodu bardzo silnych sił erozyjnych powodowanych przez płynące w dół w sąsiedztwie ścianki warstwy cząstek stałych. W piecach z reaktorem fluidyzacyjnym, cząstki stałe mają skłonność do płynięcia w górę w środku każdej sekcji pieca i w dół wzdłuż jego pionowych ścian bocznych. Taki skierowany w dół przepływ cząstek przechodzi w dolnej części sekcji pieca, gdzie pole przekroju poprzecznego sekcji pieca gwałtownie zmniejsza się, w intensywny ruch turbulentny, który może lokalnie doprowadzić do bardzo dużych sił erozyjnych, na przykład również w obszarach wlotów gazu drugorzędowego. W stanie techniki nie jest znane żadne specjalne rozwiązanie zapobiegające powrotnemu przesiewaniu do dysz gazowych lub przewodów znajdujących się na ściankach działowych.

W związku z tym, celem wynalazku jest zapewnienie reaktora fluidyzacyjnego z konstrukcją paleniska o lepszym układzie doprowadzania gazu.

Zadaniem wynalazku jest zwłaszcza zapewnienie lepszego układu doprowadzania gazu odpowiedniego dla wielkoskalowych cyrkulacyjnych kotłów fluidyzacyjnych (CFB).

Bardziej konkretnie, celem wynalazku jest zapewnienie ulepszonego układu doprowadzania gazu drugorzędowego usytuowanego w ściance działowej w dolnej części paleniska kotła.

Jeszcze bardziej konkretnie, celem wynalazku jest zapewnienie reaktora fluidyzacyjnego z ulepszonym urządzeniem doprowadzającym gazz minimalnym przesiewaniem powrotnym cząstek stałych do znajdujących się tam przewodów doprowadzających gaz.

Celem wynalazku jest zatem również zapewnienie reaktora fluidyzacyjnego z ulepszonym zespołem doprowadzającym gaz z mniejszymi stratami w nim ciśnienia.

Reaktor fluidyzacyjny zawierający w swojej dolnej części piec ograniczony ścianami bocznymi, oraz rusztem dennym, w skład którego to pieca wchodzi ponadto znajdujące się w nim złoże fluidyzowanych cząstek stałych, przegroda biegnąca wewnątrz pieca od rusztu ku górze, która jest uformowana jako konstrukcja z podwójną ścianą złożoną z dwóch stojących pionowo lub skośnych ścian działowych, oraz zespół zasilający, przeznaczony do doprowadzania gazu, takiego jak powietrze do częściowego spalania, do pieca na poziomie powyżej rusztu dennego, który to zespół zasilający zawiera komorę źródłową gazu, taką jak skrzynia dmuchowa, usytuowaną co najmniej częściowo w przegrodzie, co najmniej jeden otwór w co najmniej jednej ze ścian działowych na poziomie powyżej rusztu dennego, oraz co najmniej jeden przewód, połączony swoim pierwszym końcem ze wspomnianym co najmniej jednym otworem na pierwszym poziomie w pionie i swoim drugim końcem ze wspomnianą komorą źródłową gazu, przeznaczony do doprowadzania gazu z komory źródłowej gazu do pieca, odznacza się według wynalazku tym, że ten co najmniej jeden przewód ma wygiętą do góry część pomiędzy swoim pierwszym końcem a swoim drugim końcem, przy czym najwyższy punkt wygiętej do góry części znajduje się na drugim poziomie w pionie, który to drugi poziom w pionie znajduje się wyżej niż pierwszy poziom w pionie, stanowiąc uszczelnienie dla przepływu substancji stałych.

Korzystnie zespół zasilający zawiera szereg otworów na tym samym poziomie w pionie w co najmniej jednej ze ścian działowych oraz wspomniany co najmniej jeden przewód stanowi wiele przewodów i każdy z tych wielu przewodów jest połączony z jednym ze wspomnianego szeregu otworów.

Korzystnie drugi koniec jest połączony na trzecim poziomie w pionie z otworem w obudowie ograniczającej komorę źródłową gazu.

Korzystnie komora źródłowa gazu znajduje się co najmniej częściowo nad rusztem dennym a pierwszy poziom w pionie znajduje się nad trzecim poziomem w pionie.

Korzystnie część przestrzeni przegrodowej pomiędzy dwiema ścianami działowymi tworzy komorę źródłową gazu.

Korzystnie część przestrzeni przegrodowej pomiędzy dwiema ścianami działowymi jest ograniczona na dole płytą nośną dysz, oddzielająca wspomnianą część przestrzeni przegrodowej od komory źródłowej gazu, oraz przewody usytuowane wewnątrz tej przestrzeni przegrodowej są połączone swoimi drugimi końcami z otworami w płycie nośnej dysz.

Korzystnie przegroda jest wykonana z powierzchni chłodzących.

PL 191 719 B1

Korzystnie wolna przestrzeń gazowa jest podzielona poziomą przegrodą na górną i dolną wolną przestrzeń gazową; przewody powietrza drugorzędowego w dolnej wolnej przestrzeni gazowej są połączone z szeregiem otworów na pierwszym poziomie w ścianach przegrody, oraz dodatkowo w górnej wolnej przestrzeni gazowej znajdują się przewody trzeciorzędowe połączone z szeregiem otworów w przegrodzie znajdujących się na drugim poziomie.

W wielkoskalowych reaktorach fluidyzacyjnych, podzielonych przegrodami działowymi z podwójną ścianką na oddzielne sekcje pieca, co najmniej część wolnej przestrzeni wewnętrznej pomiędzy ściankami działowymi może, według zalecanego przykładu wykonania wynalazku, stanowić komora źródłowa gazu lub skrzynia dmuchowa, doprowadzająca gaz drugorzędowy lub inny do sekcji pieca. Z drugiej strony komora źródłowa gazu może, w razie takiej konieczności, według innego przykładu wykonania wynalazku, znajdować się w również w innym miejscu, na przykład może być połączona z zewnętrzną ścianą boczną albo z rusztem dennym.

Zazwyczaj gaz drugorzędowy, lub inny podobny gaz, doprowadza się do sekcji pieca przez szereg otworów wtryskowych gazu utworzonych w ścianach bocznych ograniczających sekcje pieca. Otwory te mogą być rozmieszczone w pojedynczym rzędzie na tym samym pionowym poziomie w każdej ścianie, albo otwory te mogą, w razie takiej konieczności, być rozmieszczone w pewnym innym układzie i na kilku różnych poziomach w pionie w ścianach. Pomiędzy każdym z tych otworów, a komorą źródłową gazu, znajduje się, według wynalazku, przewód, taki jak rura ciśnieniowa lub wygięta rura, przeznaczona do doprowadzania gazu z komory źródłowej gazu przez te otwory do sekcji pieca.

W przewodach tych tworzy się uszczelnienie dla przepływu substancji stałych tak, że uniemożliwia cząstkom stałym powrotny przepływ do przewodu w sposób uniemożliwiający albo znacznie zmniejszający doprowadzanie gazu z komory źródłowej gazu do sekcji pieca. Dopuszcza się pewne niewielkie przepływy w obie strony, do przodu i powrotne, cząstek stałych w przewodach w pobliżu otworów. Uszczelnienie dla przepływu substancji stałych można tworzyć na różne sposoby, na przykład w zależności od położenia komory źródłowej gazu.

W reaktorze fluidyzacyjnym, w którym komora źródłowa gazu znajduje się w przestrzeni pomiędzy dwiema ściankami działowymi, tworzącymi przegrodę na ruszcie dennym, można używać, korzystnie, drugorzędowe dysze lub przewody gazowe/ powietrzne w postaci rur ciśnieniowych z otwartymi końcami. Rury ciśnieniowe mają pierwszy otwarty koniec połączony z otworem w jednej ze ścian działowych na pierwszym poziomie l1, na przykład na poziomie wdmuchiwania powietrza drugorzędowego, oraz drugi otwarty otwór końcowy do komory źródłowej gazu na drugim poziomie l2 w pionie, znajdującym się na wyższym poziomie niż pierwszy poziom w pionie. Konstrukcję taką można używać kiedy co najmniej część komory źródłowej gazu dochodzi do poziomu w pionie, znajdującego się nad poziomem wdmuchiwania gazu, na przykład na poziomie wdmuchiwania powietrza drugorzędowego.

Korzystnie, rura ciśnieniowa ma kołowy przekrój poprzeczny, ale możliwe są również inne kształty, takie jak przekroje poprzeczne podobne do szczeliny. Pionowa rozciągłość rury ciśnieniowej, tj. różnica l2-l1 musi być na tyle duża, żeby w zasadzie uniemożliwiała cząstkom substancji stałej powrotne przesiewanie przez siebie z sekcji pieca do komory źródłowej gazu.

Dolny koniec rury ciśnieniowej może być wygięty tak, żeby można go było łatwiej mocować do pionowej, albo tylko nieco skośnej, konstrukcji ściany bocznej. Rura ciśnieniowa może nawet być krótka w pobliżu poziomej dolnej części w celu jej odsunięcia od konstrukcji ściany bocznej. Korzystnie, pomiędzy ścianą boczną a rurą ciśnieniową wzdłuż całej jej długości istnieje minimalna odległość lub prześwit, na przykład również w przypadku skośnej ściany bocznej, która zbliża się do rury ciśnieniowej w jej górnym końcu. W innym rozwiązaniu rura ciśnieniowa mogłaby być nieco skośna.

Korzystnie, rura ciśnieniowa jest jednak w przybliżeniu pionowa, ale może mieć, ze względów konstrukcyjnych oraz jak już omówiono wcześniej, część najniższą tworzącą kąt a < 90°, zazwyczaj około 45°, ale zawsze >30° z płaszczyzną poziomą. Reszta rury ciśnieniowej, na przykład jej górna część, jest głównie pionowa i tworzy z płaszczyzną poziomą kąt a >=30°.

W reaktorze fluidyzacyjnym z komorą źródłową gazu we w przybliżeniu innym położeniu, na przykład częściowo lub całkowicie nad lub pod poziomem rusztu, można zastosować inną konstrukcję przewodu lub dyszy w celu przetransportowania gazu z komory źródłowej gazu do, na przykład, poziomu gazu drugorzędowego. Przewód, który może być wykonany z rury, lub z innego podobnego elementu ma, według zalecanego przykładu wykonania wynalazku, postać odwróconego wygięcia w kształcie litery U. Pierwszy koniec tego przewodu jest połączony z otworem na pierwszym poziomie l1 w pionie w jednej ze ścian bocznych, a drugi koniec przewodu jest połączony na trzecim poziomie l3

PL 191 719 B1 w pionie z otworem w obudowie ograniczającej komorę źródłową gazu. Na przewodzie znajduje się, pomiędzy jego pierwszym a drugim końcem, część wygięta do góry, której najwyższy punkt znajduje się na drugim poziomie l2 w pionie, będącym wyższym poziomem niż poziomy w pionie, pierwszy l1 i trzeci l3. Pierwszy poziom, tj. poziomo wdmuchiwania powietrza drugorzędowego, znajduje się zazwyczaj na wyższym poziomie niż poziom trzeci, który może znajdować się, na przykład, na poziomie rusztu dennego albo też pod lub nad tym poziomem.

Pionowa rozciągłość stojącej pionowo rury ciśnieniowej, albo wysokość pierwszej części wygiętego przewodu, jest związana ze zdolnością przewodu do uniemożliwiania powrotnego przesiewania substancji stałych. Różnica wyjściowa pomiędzy pierwszym l1 a drugim l2 poziomem w pionie jest bezpośrednio związana z ciśnieniem potrzebnym do przemieszczania cząsteczek stałych przez rurę ciśnieniową, na przykład, im większa jest Dltym dłuższa jest rura ciśnieniowa i mniej cząsteczek stałych jest w stanie przesiać się wstecznie przez przewód.

Zazwyczaj do zapewnienia skutecznego uszczelnienia możliwości przepływu substancji stałych przy normalnych wahaniach ciśnień w palenisku wysokość pionowej kolumny Dl może wynosić około 1,0 metra.

Opisane powyżej konstrukcje można użyć, jak już wspomniano wcześniej, w reaktorach fluidyzacyjnych z dolną częścią sekcji pieca podzieloną przegrodą z podwójną ścianką. Taka przegroda może, w razie konieczności, rozciągać się od rusztu dennego aż do sklepienia pieca, dzieląc całą komorę pieca na dwie oddzielne sekcje. Korzystnie, w takich ścianach dzielących piec znajduje się co najmniej jeden otwór usytuowany w ich górnej części, umożliwiający poziome mieszanie się gazów z cząstkami, które mają utworzyć zawiesinę w oddzielnych sekcjach pieca.

Ściany działowe dzielące dolną część pieca albo ściany działowe dzielące cały piec na dwie części lub sekcje, mogą być wykonane, korzystnie, z panela z użebrowanymi rurami, gdzie czynnik chłodniczy płynie ku górze od kolektora na poziomie dna pieca lub poniżej. Rury z czynnikiem chłodniczym znajdujące się w ścianie działowej, mogą rozciągać się w przybliżeniu pionowo, aż do sklepienia pieca, tworząc w ten sposób wewnątrz pieca ścianę działową, przy czym rury te zapewniają wewnątrz pieca dodatkową powierzchnię chłodzącą.

W wielu znanych konstrukcjach reaktorów fluidyzacyjnych, wewnątrz przegród z podwójną ścianką znajdują się różne kanały do różnych celów, natomiast nie wykorzystuje się w inny sposób wewnętrznej przestrzeni utworzonej pomiędzy ścianami działowymi. Używając, według wynalazku, co najmniej części wnętrza w przegrodzie z podwójną ścianką jako skrzyni dmuchowej powietrza lub gazu, które mają być rozprowadzone do pieca nad główną kratą wentylacyjną powietrza, oszczędza się odpowiednio miejsce poniżej głównego rusztu pieca. Ponadto minimalizuje się w ten sposób wymaganą długość kanału pomiędzy skrzynią dmuchową a miejscem doprowadzania do pieca powietrza/ gazu, co prowadzi do zmniejszenia strat ciśnienia, tj. do obniżenia kosztów w porównaniu z konstrukcjami konwencjonalnymi. Ponadto wynalazek zapewnia, dzięki zmniejszeniu strat ciśnienia, lepsze rozprowadzanie powietrza/ gazu, a tym samym bardziej optymalne warunki reakcji wewnątrz pieca. Umieszczając ponadto struktury uniemożliwiające powrotne przesiewanie cząstek stałych we wnętrzu przegrody z podwójnymi ściankami, chroni się je przed siłami erozyjnymi pochodzącymi od płynących substancji stałych w sąsiedztwie przegrody.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pierwszy przykładowy reaktor fluidyzacyjny według wynalazku, w przekroju pionowym, fig. 2 - dolną część reaktora fluidyzacyjnego z fig. 1, częściowo w przekroju pionowym a częściowo w przekroju aksonometrycznym, schematycznie, fig. 3 - drugi reaktor fluidyzacyjny według wynalazku, w przekroju pionowym, schematycznie, fig. 4 - dolną część drugiego reaktora fluidyzacyjnego z fig. 3, w przekroju pionowym, schematycznie, oraz fig. 5 przedstawia rurę ciśnieniową połączoną ze ścianą boczną według wynalazku, w powiększeniu, schematycznie.

Na fig. 1i fig. 2, numerem identyfikacyjnym 10 oznaczono, ogólnie, reaktor fluidyzacyjny z piecem 12, którego dolna część jest podzielona na dwie sekcje 14 i15 pieca przegrodą 18, będącą konstrukcją z podwójną ścianką. Na fig. 2 widać, że przegroda 18 jest nieciągła, składająca się z przegród częściowych 18' i 18 przedzielonych pośrednią swobodną częścią 19 umożliwiającą przepływ substancji stałych i gazów z jednej sekcji 14, 16pieca do drugiej 16, 14. Nieciągła przegroda widoczna na fig. 2 jest jednym z przykładów drogi przepływu substancji stałych i gazów pomiędzy sekcjami pieca

14, 16, natomiast inne przykłady wykonania, nie pokazane na tych przykładowych figurach, zawierają jeden, lub więcej, przewodów przez ścianę działową, konstrukcję o podwójnej ściance z częściową przegrodą i inne. W piecu 12 jest utrzymywane złoże fluidalne złożone z cząstek stałych 20. Piec ma

PL 191 719 B1 zewnętrzne ściany boczne 22 i 24, sklepienie 26 i ruszt denny 28. Do sekcji pieca 14 i 16 doprowadza się ze skrzyń dmuchowych 30 i 32 powietrze, lub gaz, fluidyzujące przez części rusztu 28¢ i 28

Przegroda 18, tj. przegrody częściowe 18' i 18 dzielące dolną część pieca 12, ma konstrukcję o podwójnej ściance, to znaczy utworzoną z dwóch skośnych ścian działowych, tj. z pierwszej 34 i drugiej 36 ściany działowej. Ściany działowe 34 i 36 oraz dno 40, na którym stoi przegroda, ograniczają przestrzeń gazową 38, albo wewnętrzną przestrzeń w przegrodzie. Na fig. 2 widać, że dno 40 znajduje się nieco poniżej poziomu rusztu 28, ale może być utworzone na tym samym poziomie co ten ruszt lub nawet nad jego poziomem. Pomiędzy skrzyniami dmuchowymi 30 i 32 powstaje wolna przestrzeń, którą można wykorzystać do innych celów. Przestrzeń gazowa 38 pomiędzy ścianami działowymi 34 i 36 jest podzielona poziomą przegrodą nośną 41 dysz, na górną przestrzeń gazową 38' i dolną przestrzeń gazową stanowiącą komorę źródłową 38'' gazu.

Według wynalazku, na przegrodzie lub płycie nośnej 41 dysz, znajdują się, rozmieszczone w dwóch rzędach w przestrzeni gazowej 38', dysze lub przewody 42 i 44. Przewody 42 i 44 są wykonane z rur lub cylindrów mających postać wygiętych w kształt odwróconej litery U kolanek, których jedno ramię jest dłuższe. Pierwsze przewody 42 są połączone swoimi krótszymi ramionami, tj. pierwszymi końcami 46 przewodów, z otworami 48 w ścianie działowej 34 na pierwszym poziomie l1 w pionie. Krótsze ramiona, czyli pierwsze końce 46 biegną w przestrzeni gazowej 38' w górę od otworów 48 do drugiego poziomu l2 w pionie, tj. do najwyższego punktu kolanka w kształcie litery U. Pierwsze przewody 42 są ponadto połączone swoimi dłuższymi ramionami, tj. swoimi drugimi końcami 50, na trzecim poziomie l3 w pionie, z otworami 52 w przegrodzie lub płycie nośnej 41 dysz, które to otwory wchodzą do skrzyni dmuchowej lub komory źródłowej 38'' gazu utworzonej w przestrzeni gazowej pomiędzy dnem 40 a przegrodą nośną 41 dysz. Podobnie, drugie wygięte przewody 44 są połączone z otworami w ścianie działowej36 i przegrodzie nośnej 41 dysz.

Różnica wysokości Dl = I2-l1 pomiędzy pierwszymi końcami przewodów 42 lub 44 a najwyższymi punktami przewodów, tj. kolankami w kształcie litery U, odpowiadająca pionowej rozciągłości krótszych ramion czyli pierwszych końców 46 przewodów, zapewnia uszczelnienie dla przepływu substancji stałych. W ten sposób ciśnienie wytwarzane przez ramiona z substancjami stałymi, przeciwdziałające płynącemu w przeciwnym kierunku w tym przewodzie strumieniowi gazów, uniemożliwia cząstkom przepływ z sekcji 14 i 16 pieca w górę do tych przewodów w taki sposób, że mógłby powstać ostry spadek ciśnienia działającego na przepływ gazu przez przewody. Uszczelnienie dla przepływu substancji stałych uniemożliwia również przesiewanie powrotne cząstek stałych przez całe przewody 42, 44z pieca do skrzyni dmuchowej stanowiącej komorę źródłową 38'' gazu.

W wyniku tego, na fig. 1i 2 w tym przykładzie wykonania, otwory 48, przewody 42, 44, z pierwszymi końcami 46 i drugimi końcami 50, jak również skrzynia dmuchowa stanowiącą komorę źródłową 38'' gazu, stanowią, na przykład, drugorzędowy zespół zasilający do reaktora fluidyzacyjnego.

Na fig. 3, 4 i 5 widać inny zalecany przykład wykonania urządzenia według wynalazku. Tam, gdzie to jest właściwe, zastosowane te same numery identyfikacyjne jak na fig. 1 i 2. W tym przykładzie wykonania przegroda 18 biegnie od rusztu dennego 28 do sklepienia 26, dzieląc cały piec na dwie sekcje 14 i 16. W tym wypadku może również istnieć nieciągła przegroda, jak oznaczono numerem identyfikacyjnym 19 na fig. 2, albo inny podobny przewód przepływowy substancji stałych i gazów pomiędzy sekcjami 14 i 16 pieca. Najniższa część przegrody 18 składa się z dwóch ścian działowych 34, 36 tworzących pomiędzy sobą wolną przestrzeń 39 w kształcie piramidy. Przestrzeń 39 pomiędzy ścianami działowymi 34i 36 a dolną płytą 56 jest wykorzystywana jako skrzynia dmuchowa lub komora źródłowa gazu dla zespołu doprowadzającego gaz. Komora źródłowa gazu może być podzielona poziomą przegrodą 54, jak widać na fig. 4, na dwie skrzynie dmuchowe,górną 39' i dolną 39''.

Płyta dolna 56znajduje się na poziomie 28rusztu dennego, ale mogłaby również znajdować się nad lub pod tym poziomem. Dzięki takiej konstrukcji, pod poziomem rusztu, pomiędzy skrzyniami dmuchowymi 30, 32 powietrza do fluidyzacji, tworzy się wolna przestrzeń 58, którą można wykorzystać jako miejsce na pomocnicze elementy składowe, które w przeciwnym wypadku należałoby usytuować na obwodzie reaktora. Zatem można bardziej skutecznie wykorzystać całkowite pole powierzchnipokrywane przez reaktor.

W tym przykładzie wykonania, przewody 60, 62 wdmuchujące gaz są zwykłymi, stojącymi pionowo rurami ciśnieniowymi z otwartymi końcami, usytuowanymi wewnątrz dolnej przestrzeni działowej, która to przestrzeń tworzydolną skrzynię dmuchowa 39''. Rury ciśnieniowe są połączone swoimi dolnymi końcami 64 na poziomie l1 w pionie z otworami 48w ścianach działowych 34, 36. Górne wolne końce 66 przewodów dochodzą do góry wewnątrz przestrzeni działowej 39 do poziomu l2 w pionie.

PL 191 719 B1

Różnica wysokości Dl pomiędzy poziomami l2 i l1 i zapewnia uszczelkę dla przepływu substancji stałych uniemożliwiającą przepływ substancji stałych w przewodach 60, 62 i do przestrzeni działowej stanowiącej dolną skrzynię dmuchowa 39

Powietrze jest doprowadzane z wolnej przestrzeni gazowej lub skrzyni dmuchowej 30 przewodami 60, 62, na przykład jako powietrze drugorzędowe do sekcji 14 i 16 pieca. Powietrze to płynie ze skrzyni dmuchowej 39 do ciśnieniowych przewodów 60 i 62 na ich górnych otwartych końcach 66 i dalej w dół rurami ciśnieniowymi, poprzez kolanko 63 w dolnym końcu rur ciśnieniowych i przez otwór 48 do pieca. Dolny koniec rur ciśnieniowych jest wygięty w celu lepszego umożliwienia ich mocowania do otworów 48 we w przybliżeniu pionowych ścianach 34, 36.

Na figurze 5 pokazano bardziej wyraźnie przykładowe usytuowanie ciśnieniowego przewodu 60 połączonego z otworem 48 w ściance działowej 34. Dolny koniec 64 przewodu ciśnieniowego leży prawie poziomo, skośnie ku górze pod kątem >=30° ale <90° w stosunku do płaszczyzny poziomej, ze względu na to, żeby przewód ciśnieniowy mógł wychodzić ze ściany. Górna lub główna część 66 przewodu ciśnieniowego 60 jest prawie pionowa, pochylona pod kątem b >45° do płaszczyzny poziomej.

Zazwyczaj wszystkie przewody powietrza lub gazu drugorzędowego są skonstruowane tak, żeby doprowadzały powietrze lub gazy na pewnym z góry zadanym poziomie. Mogą jednak również być przewody na różnych poziomach. Zatem przewodów 60¢ i 62¢ (na fig. 4) można użyć do doprowadzania powietrza trzeciorzędowego na wyższym poziomie niż przewody 60 i 62. Jak widać na fig. 4, przewody powietrza trzeciorzędowego, 60¢ i 62^ znajdują się w oddzielnej górnej części wolnej przestrzeni gazowej, czyli górnej skrzyni dmuchowej 39\ Pozioma przegroda 54, dzieląca wolną przestrzeń gazową na oddzielną dolną i górną przestrzeń gazową, umożliwią oddzielne regulowanie, na przykład, wdmuchiwania powietrza drugorzędowego i trzeciorzędowego. Pionowe ściany działowe można również użyć (czego nie pokazano na figurach) do dalszego dzielenia wolnej przestrzeni gazowej oraz umożliwiania oddzielnej regulacji gazu wdmuchiwanego do oddzielnych sekcji 14 i 16 pieca.

Mogą również istnieć przewody połączone z otworami w zewnętrznych ścianach bocznych 22 i 24. Taki przewód 68 przedstawiono na fig. 4. Przewód ten znajduje się w skrzyni dmuchowej 70 połączonej z zewnętrzną ścianą boczną 22.

Wynalazek przedstawiono w powiązaniu z wydającym się najbardziej praktycznym i zalecanym przykładem wykonania, ale rozumie się samo przez się, że nie jest on ograniczony do ujawnionego przykładu wykonania, lecz przeciwnie, ma obejmować wszystkie inne modyfikacje i równoważne rozwiązania konstrukcyjne mieszczące się w istocie i zakresie ujętymi w załączonych zastrzeżeniach patentowych.

Zatem, pomimo tego, że wynalazek opisano głównie w odniesieniu do dużych kotłów fluidyzacyjnych z przegrodą dzielącą piec na dwie sekcje lub więcej, to konstrukcje przewodów według wynalazku można z równym powodzeniem zastosować w nie dzielonych reaktorach paleniskowych. Wtedy przewody stojące pionowo łączy się ze ścianami zewnętrznymi i połączonymi z nimi komorami źródłowymi gazu.

Również obecna nowa konstrukcja przewodu może być, oczywiście, użyta do doprowadzania innych, stosownych płynów, takich jak niektóre płyny pomocnicze albo mieszanki powietrza z paliwem, do pieca.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Reaktor fluidyzacyjny zawierający w swojej dolnej części piec ograniczony ścianami bocznymi, oraz rusztem dennym, w skład którego to pieca wchodzi ponadto znajdujące się w nim złoże fluidyzowanych cząstek stałych, przegroda biegnąca wewnątrz pieca od rusztu ku górze, która jest uformowana jako konstrukcja z podwójną ścianą złożoną z dwóch stojących pionowo lub skośnych ścian działowych, oraz zespół zasilający, przeznaczony do doprowadzania gazu, takiego jak powietrze do częściowego spalania, do pieca na poziomie powyżej rusztu dennego, który to zespół zasilający zawiera komorę źródłową gazu, taką jak skrzynia dmuchowa, usytuowaną co najmniej częściowo w przegrodzie, co najmniej jeden otwór w co najmniej jednej ze ścian działowych na poziomie powyżej rusztu dennego, oraz co najmniej jeden przewód, połączony swoim pierwszym końcem ze wspomnianym co najmniej jednym otworem na pierwszym poziomie w pionie i swoim drugim końcem ze wspomnianą komorą źródłową gazu, przeznaczony do doprowadzania gazu z komory źródłowej gazu do

   PL 191 719 B1 pieca, znamienny tym, że ten co najmniej jeden przewód (42, 44) ma wygiętą do góry część pomiędzy swoim pierwszym końcem (46) a swoim drugim końcem (50), przy czym najwyższy punkt wygiętej do góry części znajduje się na drugim poziomie (I2) w pionie, który to drugi poziom (l2) w pionie znajduje się wyżej niż pierwszy poziom (l1) w pionie, stanowiąc uszczelnienie dla przepływu substancji stałych.
2. 2. Reaktor fluidyzacyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół zasilający zawiera szereg otworów na tym samym poziomie w pionie w co najmniej jednej ze ścian działowych oraz wspomniany co najmniej jeden przewód stanowi wiele przewodów i każdy z tych wielu przewodów jest połączony z jednym ze wspomnianego szeregu otworów.
3. 3. Reaktor fluidyzacyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi koniec (50) jest połączony na trzecim poziomie (l₃) w pionie z otworem (52) w obudowie ograniczającej komorę źródłową (38) gazu.
4. 4. Reaktor fluidyzacyjny według zastrz. 3, znamienny tym, że komora źródłowa (38) gazu znajduje się co najmniej częściowo nad rusztem dennym (280 28) a pierwszy poziom (l₁) w pionie znajduje się nad trzecim poziomem (l3) wpionie.
5. 5. Reaktor fluidyzacyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że część przestrzeni przegrodowej (39, 39Q pomiędzy dwiema ścianami działowymi tworzy komorę źródłową gazu.
6. 6. Reaktor fluidyzacyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że część przestrzeni przegrodowej pomiędzy dwiema ścianami działowymi (34, 36) jest ograniczona na dole płytą nośną (41) dysz, oddzielająca wspomnianą część przestrzeni przegrodowej od komory źródłowej (38) gazu, oraz przewody (42, 44) usytuowane wewnątrz tej przestrzeni przegrodowej są połączone swoimi drugimi końcami (50) z otworami (52) w płycie nośnej (41) dysz.
7. 7. Reaktor fluidyzacyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że przegroda (18) jest wykonana z powierzchni chłodzących.
8. 8. Reaktor fluidyzacyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że wolna przestrzeń gazowa jest podzielona poziomą przegrodą (54) na górną i dolną wolną przestrzeń gazową; przewody (60, 62) powietrza drugorzędowego w dolnej wolnej przestrzeni gazowej są połączone z szeregiem otworów na pierwszym poziomie w ścianach przegrody, oraz dodatkowo w górnej wolnej przestrzeni gazowej znajdują się przewody trzeciorzędowe (600 620 połączone z szeregiem otworów w przegrodzie znajdujących się na drugim poziomie.