PL193302B1

PL193302B1 - Sposób regulacji wymiany ciepła w wymienniku ze złożem fluidalnym, wymiennik ciepła ze złożem fluidalnym oraz reaktor z obiegowym złożem fluidalnym

Info

Publication number: PL193302B1
Application number: PL346979A
Authority: PL
Inventors: Timo Hyppänen
Original assignee: Foster Wheeler Energia Oy
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2007-01-31
Also published as: CZ20011193A3; DE69909496D1; CZ297190B6; WO2000020818A1; FI982135A0; PL346979A1; JP3609724B2; EP1117969B1; DE69909496T2; CA2345695C; FI110205B; US6962676B1; FI982135A; ATE244863T1; EP1117969A1; JP2002526742A; CA2345695A1; AU5986499A; ES2203247T3

Abstract

1. Sposób regulacji wymiany ciepla w wymienni- ku ciepla ze zlozem fluidalnym, obejmujacym komo- re wymiany ciepla wyposazona w zloze czasteczek stalych, w którym w pierwszym etapie doprowadza sie czasteczki stale przez wlot w górnej czesci komo- ry wymiany ciepla na górna powierzchnie zloza cza- steczek stalych, przy czym czasteczki stale przenosi sie kanalem prowadzacym do sektora, wyznaczo- nego przez kanal prowadzacy na górnej po- wierzchni, a w drugim etapie przeprowadza sie fluidyzacje zloza stalych czasteczek w komorze wymiany ciepla przy uzyciu gazu fluidyzacyjnego, a nastepnie w trzecim etapie odprowadza sie cieplo ze zloza fluidalnego czasteczek stalych za pomoca powierzchni wymiany ciepla, po czym w czwartym etapie usuwa sie czasteczki stale z komory wymiany ciepla, znamienny tym, ze w trakcie realizacji czwarte- go etapu czasteczki stale usuwa sie z komory wymiany ciepla (12) przez pierwszy wylot (34, 58, 80), polozony w obrebie kanalu prowadzacego (26, 66, 78). PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób regulacji wymiany ciepła w wymienniku ze złożem fluidalnym, wymiennik ciepła ze złożem fluidalnym oraz reaktor z obiegowym złożem fluidalnym. Wymienniki ciepła ze złożem fluidalnym wykorzystywane są w rozmaitych układach reaktorowych, ciśnieniowych i atmosferycznych, ze złożem fluidalnym, przykładowo w procesach spalania i wymiany ciepła, procesach chemicznych i hutniczych. Ciepło uzyskiwane w procesie spalania lub innej przemianie egzotermicznej odzyskiwane jest ze stałych cząsteczek przy wykorzystaniu powierzchni wymiany ciepła. Powierzchnie te przewodzą odzyskane ciepło do ośrodka, w rodzaju wody czy pary wodnej, który to ośrodek przekazuje następnie ciepło poza reaktor.

Powierzchnie wymiany ciepła rozmieścić można w różnych częściach układu reaktorowego, przykładowo w specjalnych komorach wymiany ciepła, które stanowić mogą część komory reakcyjnej, w odrębnej komorze łączącej się z komorą reakcyjną lub też, jak to ma miejsce w przypadku reaktorów z obiegowym złożem fluidalnym, w części układu obiegowego cząsteczek stałych.

W przypadku wielu zastosowań reaktorów ze złożem fluidalnym, przykładowo w kotłach parowych, istnieje konieczność stałej i precyzyjnej kontroli wymiany ciepła w szerokim zakresie. Powodem zapotrzebowania na kontrolę tego rodzaju mogą być zmienne wymogi odnośnie ilości pary lub odchylenia jakościowe paliwa, zmiany w zakresie zasilania w paliwo lub też inne zakłócenia układowe. Konieczne może też się okazać dostosowanie układu do określonych warunków operacyjnych. Wymogi kontroli wymiany ciepła w kotłach parowych wynikają również z faktu, że ciepło odzyskiwane jest zasadniczo w różnych warunkach panujących wewnątrz parowników, podgrzewaczach pary, podgrzewaczach wody oraz przegrzewaczach wtórnych, co wymagać może indywidualnego postępowania kontrolnego.

Celem kontroli wydajności wymiany ciepła wewnątrz reaktora ze złożem fluidalnym jest zachowanie optymalnych warunków operacyjnych dotyczących emisji i wydajności reaktora. Niejednokrotnie oznacza to, że temperatura reaktora winna utrzymywać się na stałym poziomie również wówczas, gdy waha się poziom wydajności wymiany ciepła oraz ilości doprowadzanego paliwa. W przypadku projektowania komory wymiany ciepła należy zwrócić szczególną uwagę na prostotę konstrukcji, możliwość stałej kontroli w szerokim zakresie, oraz niewielkie wymogi odnośnie zajmowanej przestrzeni.

Sposobem na kontrolę wydajności wymiany ciepła w wymienniku ciepła ze złożem fluidalnym jest zmiana objętości materiału w złożu fluidalnym w komorze wymiany ciepła tak, by stałe cząsteczki pokrywały zmienną część powierzchni wymiany ciepła.

Odpowiednią konstrukcję ujawniono przykładowo w amerykańskim opisie patentowym US 4813479. Jednak w przypadku przedstawionego tam rozwiązania konieczne jest zastosowanie dodatkowego kanału oraz zaworu kontrolnego, co niekorzystnie wpływa na stopień komplikacji urządzenia oraz na wzrost kosztów produkcji. Co więcej, zwiększenie wysokości złoża spowodować może, że część powierzchni wymiany ciepła narażona będzie na zniszczenie.

Amerykański opis patentowy US 5140950 ujawnia rozwiązanie, zgodnie z którym przepływ stałych cząsteczek w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym podzielono za sprawą szeregu przedziałów oraz kanałów między dwie odrębne komory, z których tylko jedna obejmuje powierzchnie wymiany ciepła. Zmiana tempa podziału stałych cząsteczek przepływających przez poszczególne komory pozwala na dokonywanie zmian wydajności wymiany ciepła w wymienniku ciepła. Ujawnione tu rozwiązanie jest jednak skomplikowane i, z uwagi na zajmowaną przestrzeń, niekorzystne.

Pęcherzykowe złoże fluidalne wykorzystywane jest zazwyczaj w przypadku tych komór wymiany ciepła, gdzie prędkość przepływu gazu fluidyzacyjnego wynosić może w przypadku materiału złoża o niewielkim rozmiarze cząsteczek przykładowo 0,1 -0,5 m/s. Wydajność wymiany ciepła dla wymiennika ciepła ze złożem fluidalnym wahać się może w pewnym stopniu dzięki zmianom prędkości gazu fluidyzacyjnego. Dzieje się tak dlatego, że stałe cząsteczki przemieszczają się sprawniej w przypadku zwiększenia prędkości gazu fluidyzacyjnego, przy czym gorące cząsteczki ulegają rozproszeniu wcałej komorze wymiany ciepła szybko i efektywnie. W przypadku wysokiej prędkości przemieszczania w bezpośredniej bliskości powierzchni wymiany ciepła nie mają prawa utworzyć się odrębne warstwy schłodzone, które zmniejszyłyby intensywność wymiany ciepła. Gorące cząsteczki dostające się do wymiennika ciepła nie przedostaną się też bezpośrednio przez wlot komory wymiany ciepła wprost do wylotu, nie ulegając uprzedniemu wymieszaniu z cząsteczkami zawartymi w komorze. Opis DE3726643 przedstawia wymiennik ciepła ze złożem fluidalnym, do którego dolnej części doprowadzane są cząsteczki, które kontaktować się mają z powierzchniami wymiany ciepła, zanim zostaną usunięte w górnej części.

PL 193 302 B1

Amerykański opis patentowy US 5425412 ujawnia rozwiązanie konstrukcji reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, w przypadku którego komora wymiany ciepła obejmuje odrębne sektory przesyłu cząsteczek i wymiany ciepła. Wydajność przepływu ciepła kontrolowana jest poprzez zmiany intensywności ruchu cząsteczek znajdujących się w pobliżu powierzchni wymiany ciepła oraz tempa mieszania materiału przy wykorzystaniu gazu fluidyzacyjnego pochodzącego z różnych sektorów. Zmiana tempa mieszania materiału wpływa na zmianę stosunku gorących cząsteczek świeżo doprowadzonych do komory do odprowadzanych cząsteczek schłodzonych. Cząsteczki mogą być usuwane przez otwór przelewowy w powierzchni złoża i/lub przez wylot w dolnej części komory. Jednakże w przypadku komory wymiany ciepła tego rodzaju, zakres kontroli wydajności procesu wymiany ciepła jest stosunkowo ograniczony, jako że konieczność unikania nagromadzenia materiału i przegrzania złoża pod wpływem ewentualnego spalania następczego pociąga za sobą potrzebę ciągłej fluidyzacji złoża przy użyciu cząsteczek stałych, przy czym tempo mieszania utrzymuje się na stosunkowo wysokim poziomie. Co więcej, ze względu na wykorzystanie odrębnego sektora wymiany wykorzystanie przestrzeni nie jest w tym przypadku optymalne, jako że znaczna część komory wymiany ciepła nie jest efektywnie wykorzystywana w procesie wymiany ciepła.

Przedmiotem wynalazku jest sposób regulacji wymiany ciepła w wymienniku ciepła ze złożem fluidalnym, obejmującym komorę wymiany ciepła wyposażoną w złoże cząsteczek stałych. W pierwszym etapie tego sposobu doprowadza się cząsteczki stałe przez wlot w górnej części komory wymiany ciepła na górną powierzchnię złoża cząsteczek stałych. Cząsteczki stałe przenosi się kanałem prowadzącym do sektora, wyznaczonego przez kanał prowadzący na górnej powierzchni. W drugim etapie przeprowadza się fluidyzację złoża stałych cząsteczek w komorze wymiany ciepła przy użyciu gazu fluidyzacyjnego, a następnie w trzecim etapie odprowadza się ciepło ze złoża fluidalnego cząsteczek stałych za pomocą powierzchni wymiany ciepła. Z kolei, w czwartym etapie usuwa się cząsteczki stałe z komory wymiany ciepła.

Istota wynalazku polega na tym, że w trakcie realizacji czwartego etapu cząsteczki stałe usuwa się z komory wymiany ciepła przez pierwszy wylot, położony w obrębie kanału prowadzącego. Korzystnie, cząsteczki stałe przenosi się do komory wymiany ciepła, do sektora, wyznaczonego przez kanał prowadzący na górnej powierzchni złoża cząsteczek stałych, przy czym przekrój poprzeczny złoża stanowi tu najwyżej 30%, a korzystniej do 10% średniego przekroju poprzecznego złoża cząsteczek stałych.

Według wynalazku, ogranicza się ruch cząsteczek stałych w poziomie między kanałem prowadzącym a pozostałą częścią złoża cząsteczek stałych, poprzez kierowanie ich przepływu wokół ścianki pośredniej, jaką tworzy jedna ze ścianek kanału prowadzącego, która położona jest wewnątrz złoża cząsteczek stałych.

Cząsteczki stałe usuwa się z powierzchni złoża cząsteczek stałych w komorze wymiany ciepła jako cząsteczki nadmiarowe, przy czym cząsteczki te usuwa się z komory wymiany ciepła spod powierzchni złoża cząsteczek stałych przez pierwszy, regulowany wylot.

Korzystnie, cząsteczki stałe usuwa się ponadto z wymiennika ciepła przez drugi wylot w dolnej części komory wymiany ciepła, przy czym kontroluje się wymianę ciepła w wymienniku ciepła poprzez regulację ilości cząsteczek stałych przedostających się przez drugi wylot.

Według wynalazku, stosuje się reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, gdzie wymiennik ciepła wyposażono we wlot łączący się z kanałem powrotnym separatora cząsteczek w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym, zaś wylot łączy się z paleniskiem reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, acząsteczki stałe przekazywane kanałem powrotnym do komory wymiany ciepła zawraca się z sektora wyznaczonego przez kanał prowadzący bezpośrednio do paleniska w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym.

Przedmiotem wynalazku jest również wymiennik ciepła ze złożem fluidalnym, obejmujący komorę wymiany ciepła, wyposażoną w złoże cząsteczek stałych i elementy zasilające komorę wymiany ciepła w gaz fluidyzujący złoże cząsteczek stałych. Ponadto wymiennik zawiera powierzchnie wymiany ciepła pozostające w kontakcie ze złożem cząsteczek stałych w komorze wymiany ciepła i wlot cząsteczek stałych, umieszczony w górnej części komory wymiany ciepła oraz kanał prowadzący cząsteczek stałych, doprowadzanych przez wlot do sektora wyznaczonego przez kanał prowadzący na górnej powierzchni złoża cząsteczek stałych. Kanał ten poprowadzony jest sponad górnej powierzchni złoża cząsteczek stałych przynajmniej do jego powierzchni. Wymiennik posiada również pierwszy wylot z komory wymiany ciepła.

Istota wynalazku polega na tym, że pierwszy wylot z komory wymiany ciepła znajduje się w obrębie kanału prowadzącego i stanowi wylot cząsteczek stałych ze złoża w sektorze wyznaczonym przez kanał prowadzący.

PL 193 302 B1

Korzystnie, sektor wyznaczony przez kanał prowadzący na górnej powierzchni złoża cząsteczek stałych stanowi najwyżej 30%, a korzystniej do 10% średniego przekroju poprzecznego złoża cząsteczek stałych, przy czym sektor ten, na górnej powierzchni złoża cząsteczek stałych sąsiaduje z pierwszą ścianką komory wymiany ciepła.

Według wynalazku, pierwszy wylot, obejmujący otwór przelewowy znajduje się w jednej linii z górną powierzchnią złoża cząsteczek stałych.

Korzystnie, pierwszy wylot, obejmujący regulowany wylot znajduje się poniżej powierzchni górnej złoża cząsteczek stałych.

Drugi wylot natomiast znajduje się w komorze wymiany ciepła, w jej dolnej części, przy czym, korzystnie, drugi wylot znajduje się między komorą wymiany ciepła a kanałem samozasysającym, położonym w sąsiedztwie komory wymiany ciepła, zaś otwór przelewowy znajduje się w górnej części kanału samozasysającego.

Kanał prowadzący sąsiaduje ze ścianką komory wymiany ciepła oraz ze ścianką pośrednią, zlokalizowaną w komorze wymiany ciepła, przy czym ścianka pośrednia przebiega sponad powierzchni złoża cząsteczek stałych przynajmniej do powierzchni tego ostatniego i sięga w głąb złoża cząsteczek stałych na głębokość około 10-50 cm, a korzystnie 20-30 cm.

Korzystnie, ścianka pośrednia sięga w głąb złoża cząsteczek stałych na głębokość równą najwyżej 20% całkowitej głębokości złoża.

W wymienniku ciepła według wynalazku, drugi wylot oddalony jest od pionowego występu utworzonego przez kanał prowadzący w dolnej części komory wymiany ciepła.

Przedmiot wynalazku obejmuje również reaktor z obiegowym złożem fluidalnym wyposażony w wymiennik ciepła ze złożem fluidalnym, którego istota polega na tym, że wlot w wymienniku ciepła ze złożem fluidalnym połączony jest z kanałem powrotnym separatora cząsteczek w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym, zaś pierwszy wylot połączony jest z paleniskiem reaktora z obiegowym złożem fluidalnym.

W korzystnym rozwiązaniu konstrukcji reaktora, wlot w wymienniku ciepła ze złożem fluidalnym połączony jest bezpośrednio z paleniskiem reaktora ze złożem fluidalnym.

Mieszanie gorących cząsteczek stałych z cząsteczkami zawartymi w złożu ograniczone jest dzięki zastosowaniu kanału prowadzącego umieszczonego w wymienniku ciepła ze złożem fluidalnym, a który przebiega sponad powierzchni złoża stałych cząsteczek do samego złoża oraz pierwszego wylotu w obszarze wyznaczonym przez ów kanał. Gorące cząsteczki doprowadzane poprzez wlot do komory wymiany ciepła przemieszczać się mogą przez kanał do określonego sektora wyznaczonego przez kanał prowadzący na górnej powierzchni złoża stałych cząsteczek. Co więcej, w przypadku gdy pierwszy wylot komory wymiany ciepła zlokalizowany jest w strefie wyznaczonej przez kanał, istnieje możliwość usunięcia gorących cząsteczek stałych bezpośrednio z tej strefy, przykładowo, w razie przelewania się, z górnej powierzchni złoża cząsteczek stałych lub spod powierzchni poprzez regulowany wylot lub otwór, nie pozwalając przy tym na kontaktowanie się usuwanych cząsteczek ze schłodzonymi cząsteczkami stałymi.

Zgodnie z typowym rozwiązaniem według wynalazku omawiany kanał prowadzący umieszczono w górnej części komory wymiany ciepła, w wyniku czego kanał taki biegnie między wlotem do złoża a jego powierzchnią lub też kończy się płytko pod nią. W niektórych wypadkach korzystne jest, by stałe cząsteczki doprowadzać poprzez kanał, którego dolny koniec znajdowałby się niewysoko nad powierzchnią. Zazwyczaj położenie pierwszego wylotu wyznacza głębokość, na jaką zanurzony ma być w złożu dolny koniec kanału, o ile w ogóle zachodzi taka potrzeba. Zgodnie z korzystnym rozwiązaniem kanał prowadzący wykonano przy wykorzystaniu ścianki pośredniej biegnącej od górnej części komory wymiany ciepła do złoża stałych cząsteczek, przy czym ścianka ta wyznacza kanał prowadzący między ścianką komory wymiany ciepła a samą sobą.

W przypadku, gdy prędkość gazu fluidyzacyjnego jest niewielka, zaś mieszanie cząsteczek w komorze wymiany ciepła oraz w kanale jest ograniczone do minimum, istnieje możliwość usunięcia większości lub nawet wszystkich gorących cząsteczek dostających się do wymiennika ciepła przez pierwszy wylot, nie pozwalając przy tym na odprowadzanie ciepła do złoża, a tym samym do powierzchni wymiany ciepła. Tym samym wydajność wymiany ciepła jest minimalna.

Wydajność tę zwiększyć można, zwiększając prędkość gazu fluidyzacyjnego, a przez to intensyfikując proces mieszania się cząsteczek również w sektorze wyznaczonym przez kanał prowadzący. Przynajmniej część gorących cząsteczek stałych lub też wszystkie oddają ciepło do złoża, a przez to

PL 193 302 B1 ido powierzchni wymiany ciepła. W takim wypadku schłodzone cząsteczki stałe usuwane są z wymiennika ciepła poprzez pierwszy lub drugi wylot, umieszczony w dolnej części złoża.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem istnieje możliwość, by ograniczyć mieszanie się schłodzonych cząsteczek stałych w złożu oraz by usuwać gorące cząsteczki stałe przez pierwszy wylot, przenosząc gorące cząsteczki stałe do ograniczonego sektora na górnej powierzchni złoża cząsteczek stałych, skąd część stałych cząsteczek usunąć można przed ich schłodzeniem. Tym samym istnieje możliwość, by zapobiec lub też ograniczyć w znacznym stopniu wymianę ciepła dla określonej części cząsteczek stałych, przekazywanego do złoża cząsteczek stałych, a tym samym do powierzchni wymiany ciepła. Dzięki rozwiązaniu według wynalazku zmniejszyć można temperaturę złoża oraz ilość energii cieplnej odzyskiwanej przez powierzchnie wymiany ciepła. Tym samym istnieje możliwość, by, odprowadzając z wymiennika ciepła część cząsteczek w nie schłodzonym stanie, zmniejszyć wartość dla najniższej możliwej wydajności procesu wymiany ciepła związanej z napływem gorących cząsteczek.

Zgodnie z rozwiązaniem zaproponowanym przez niniejszy wynalazek, istnieje możliwość umieszczenia drugiego wylotu w komorze wymiany ciepła, przykładowo, w dolnej części komory, przy czym możliwa jest regulacja przepływu cząsteczek stałych przez ów drugi wylot. Uzyskując wysoką wydajność wymiany ciepła, wyprowadzić można wszystkie doprowadzane cząsteczki przez drugi wylot, przy czym elementy ograniczające mieszanie w sektorze pierwszego wylotu nie wpływają zasadniczo na tempo mieszania. Tym samym nie zmienia się również najwyższy możliwy poziom efektywności wymiany ciepła.

Charakterystycznym elementem przedstawianego tu sposobu jest to, że cząsteczki dostające się do wymiennika ciepła przenoszone są do powierzchni złoża cząsteczek stałych z pomocą elementów zlokalizowanych tuż pod powierzchnią sektora wyznaczonego przez te elementy. O wyborze tego ograniczonego sektora decyduje jego sąsiedztwo z pierwszym wylotem. Przekrój poprzeczny ograniczonego sektora na poziomie pierwszego wylotu jest zasadniczo mniejszy od średniego przekroju poprzecznego złoża cząsteczek stałych w komorze wymiany ciepła. Elementy ograniczające mieszanie rozlokowane są zazwyczaj w taki sposób, by sięgać jedynie w niewielkim stopniu w głąb górnej części złoża stałych cząsteczek, w wyniku czego kanał lub szczelina utworzona przez nie w złożu, gdzie zazwyczaj brak jest powierzchni wymiany ciepła, nie przyczynią się do większej straty przestrzeni w złożu, która wpływałaby na przebieg wymiany ciepła.

Zgodnie z pierwszym preferowanym zastosowaniem wynalazek ten wykorzystywany jest w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym lub kotle, w przypadku których wymiennik ciepła według wynalazku umieszczany jest między paleniskiem a kanałem powrotnym w separatorze cząsteczek, to jest rurą, przez którą cząsteczki powracają z separatora do paleniska w reaktorze. Wlot wymiennika ciepła łączy się z kanałem powrotnym, zaś wylot, przykładowo otwór przelewowy, z paleniskiem. Pierwsza część cząsteczek, stanowiąca nadmiar materiału, przedostaje się, zgodnie z korzystnym rozwiązaniem, z kanału powrotnego w zasadniczo nie schłodzonym stanie do paleniska. Druga część natomiast przekazywana jest do złoża cząsteczek stałych w komorze wymiany ciepła, gdzie ciepło cząsteczek przekazywane jest powierzchniom wymiany ciepła, zanim cząsteczki znajdą się na powrót w palenisku. Część, jaką należy usunąć z obiegu, stanowiąca nadmiar materiału, waha się między 0a 100% w zależności od załadunku kotła, ilości paliwa oraz wielkości przepływu.

Zgodnie z kolejnym preferowanym rozwiązaniem, istnieje możliwość wykorzystania niniejszego wynalazku w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym lub w reaktorze ze złożem pęcherzykowym, w przypadku których cząsteczki stale przekazywane są bezpośrednio do wymiennika ciepła z komory reakcyjnej/paleniska. W takim wypadku wymiennik ciepła zlokalizowany jest korzystnie zaraz na zewnątrz komory reakcyjnej w reaktorze, zaś wymiennik ciepła oraz komora reakcyjna, zgodnie z preferowanym rozwiązaniem, dzielą wspólną ściankę, w której wykonano otworki, tworzące wlot na cząsteczki, doprowadzane do komory wymiany ciepła. Natomiast kanał przelewowy wykorzystywany jest do bezzwłocznego przekazywania cząsteczek będących w nadmiarze z powrotem do komory reakcyjnej. Wspomniane otworki zlokalizowane być mogą bardzo blisko siebie. Ten sam otworek może umożliwiać w niektórych przypadkach ruch w obie strony, to jest pełnić funkcję wlotu oraz funkcję otworu przelewowego. Z drugiej zaś strony, funkcję wlotu pełnić może w niektórych wypadkach górna część otworka, zaś wylotu -jego dolna część.

W wypadku, gdy wymiennik ciepła ze złożem fluidalnym łączy się bezpośrednio z komorą reakcyjną reaktora ze złożem fluidalnym, otworki rozmieścić należy często w taki sposób, by umożliwić gromadzenie się materiału w celu uzyskania odpowiednio silnego przepływu. W takim przypadku szczególnie istotne jest, by dostarczany materiał przekazywany był do niewielkiego sektora na górnej

PL 193 302 B1 powierzchni złoża fluidalnego, tym samym nie mając możliwości rozprzestrzeniania się na całej powierzchni, gdzie dochodziłoby w nieunikniony sposób do mieszania z materiałem już zgromadzonym w złożu fluidalnym.

Ograniczenie przepływu gromadzonego materiału do ograniczonego sektora pociąga też za sobą zminimalizowanie niepożądanego mieszania materiału, jaki ma zostać usunięty, będąc w nadmiarze, z pozostałą częścią materiału zgromadzoną w złożu fluidalnym.

Drugi wylot schłodzonych cząsteczek w wymienniku ciepła wykonano, zgodnie z korzystnym rozwiązaniem, w dolnej części komory wymiany ciepła, skąd cząsteczki przekazywane są w znany sposób przykładowo do paleniska. Z drugiej zaś strony odprowadzanie schłodzonych cząsteczek w zaprezentowanych tu zastosowaniach niniejszego wynalazku odbywać się też może przy użyciu kanału samozasysającego zlokalizowanego między komorą wymiany ciepła a paleniskiem. Dół kanału samozasysającego łączy się z wylotem w dolnej części komory wymiany ciepła, a ponadto, zgodnie z korzystnym rozwiązaniem, dzieli on wspólną ściankę z paleniskiem. Cząsteczki przekazywane są z kanału samozasysającego, przykładowo jako materiał będący w nadmiarze, do paleniska.

Korzystne jest, by komora wymiany ciepła wyposażona była w tylko jedno ciągłe złoże fluidalne cząsteczek stałych. Nad złożem fluidalnym komorę wymiany ciepła wyposażono w elementy, przykładowo w płytę pośrednią lub przegrodę, jakie ograniczają rozprzestrzenianie się cząsteczek stałych doprowadzanych do złoża przez wlot, a tym samym redukują stopień ich mieszania z cząsteczkami zawartymi w złożu. W przypadku zastosowania gazu fluidyzacyjnego przemieszczającego się z niewielką prędkością jedynie pierwsza część cząsteczek doprowadzanych do ograniczonego sektora mieszana jest z cząsteczkami zawartymi w złożu. Ilość ta odpowiada zarazem ilości cząsteczek przedostających się przez wlot do komory wymiany ciepła, a stamtąd do wylotu w dolnej części komory wymiany ciepła. W przypadku, gdy pożądana jest niska wydajność wymiany ciepła, przepływ cząsteczek przez wymiennik ciepła, to jest cząsteczki doprowadzane i odprowadzane, ograniczony jest jedynie do wyznaczonego sektora na górnej powierzchni złoża cząsteczek stałych, przy czym wymiana cząsteczek między tymi, które są odprowadzane na zewnątrz, a tymi, które zawarte są w złożu, jest niewielka. Cząsteczki, jakie nie zdążyły osadzić się w sektorze mieszania w obrębie złoża, tym samym nie oddając ciepła złożu, usunąć można jako cząsteczki będące w nadmiarze z utworzonej przez nie grubej warstwy w ograniczonym sektorze.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem jedynie ten materiał, który konieczny jest do przeprowadzenia procesu wymiany ciepła, mieszany jest ze złożem cząsteczek stałych w komorze wymiany ciepła, zaś nadmiar materiału powraca, nie utraciwszy ciepła, z górnej powierzchni złoża do komory reakcyjnej, tym samym nie mieszając się zasadniczo z cząsteczkami ze złoża fluidalnego w komorze wymiany ciepła.

W komorze wymiany ciepła według wynalazku skuteczna regulacja wymiany ciepła w szerokim zakresie odbywać się może poprzez kontrolę prędkości gazu fluidyzacyjnego, a w razie potrzeby poprzez kontrolę ilości usuwanych cząsteczek stałych przez drugi wylot. Zwiększając przepływ cząsteczek przez drugi wylot, obniża się ilość nie schłodzonych cząsteczek przepływających przez pierwszy wylot oraz ilość cząsteczek stykających się z powierzchniami wymiany ciepła. Obniżając intensywność przepływu cząsteczek przez drugi wylot, zwiększa się natomiast natychmiastowy przepływ gorących cząsteczek usuwanych z wymiennika ciepła przez otwór przelewowy.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem, nie ma konieczności dokonywania podziału wymiennika ciepła z pomocą ścianek pośrednich na pomniejsze złoża cząsteczek stałych, gwarantujące odrębny przebieg fluidyzacji.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie pionowy przekrój poprzeczny wymiennika ciepła ze złożem fluidalnym zgodnie z niniejszym wynalazkiem; fig. 2 przedstawia schematycznie przekrój poprzeczny kotła z obiegowym złożem fluidalnym, wyposażonego w wymiennik ciepła zgodnie z pierwszym rozwiązaniem niniejszego wynalazku; fig. 3 przedstawia schematycznie w powiększeniu fig. 2, w miejscu położenia otworu przelewowego, a ponadto pierwsze przykładowe rozwiązanie niniejszego wynalazku, zgodnie z którym wymiennik ciepła według wynalazku połączono z kanałem powrotnym w separatorze kotła z obiegowym złożem fluidalnym; fig. 4 przedstawia schematycznie przekrój poprzeczny wymiennika ciepła zgodnie z drugim rozwiązaniem niniejszego wynalazku.

Figura 1 przedstawia schematycznie prosty wymiennik ciepła 10, w którego komorze wymiany ciepła 12 znajduje się powolne złoże fluidalne 14 cząsteczek stałych, do którego doprowadzany jest gaz fluidyzacyjny ze skrzyni nadmuchowej 16 przez kratkę 18. W złożu fluidalnym zastosowano powierzchnie wymiany ciepła 30, pozwalające odzyskać ciepło ze złoża. Przepływ gazu fluidyzacyjPL 193 302 B1 nego pochodzącego ze skrzyni nadmuchowej i przedostającego się przez kratkę 18 regulować można przy użyciu zaworu 22, co pozwala przykładowo na kontrolę ilości ciepła przekazywanego do powierzchni wymiany ciepła.

W górnej części komory 12 wymiany ciepła nad złożem fluidalnym 14 zastosowano wlot 24, przez który gorące cząsteczki przedostają się do kanału 26, a stamtąd na powierzchnię 28 złoża fluidalnego 14.

Ciepło z gorących cząsteczek dostających się do złoża fluidalnego w komorze wymiany ciepła 12 odzyskuje się poprzez przekazanie energii cieplnej z gorących cząsteczek stałych do ośrodka, jaki typowo stanowi woda lub para wodna, a który styka się z powierzchniami wymiany ciepła 30. Górną część komory wymiany ciepła 12, położoną bezpośrednio pod powierzchnią 28 złoża fluidalnego 14 wyposażono w wylot 34 w ściance 32 komory wymiany ciepła, przez który to wylot, gorące cząsteczki stałe odprowadzane są z komory wymiany ciepła do sąsiedniej przestrzeni, jaką, zgodnie z typowym rozwiązaniem stanowi palenisko 36. Zgodnie z preferowanym rozwiązaniem, wylot 34 stanowi blok typu gill-seal wyposażony w śluzę gazową, a jaki ujawniono w fińskim zgłoszeniu patentowym FI 952193. Odrębny punkt zasilania w powietrze fluidyzacyjne, jaki wymagany jest w przypadku wylotu typu gill-seal, nie został uwzględniony na fig. 1. Wylot ten stanowić też może inny rodzaj przewodu lub otworu, którego stopień otwarcia, podobnie jak przepływ przez niego, jest regulowany. W przypadku złoża 14 konieczne jest częste zastosowanie stałej fluidyzacji ze względu na konieczność unikania gromadzenia się materiału w złożu oraz lokalnego przegrzania. W celu uniemożliwienia mieszania się pod wpływem fluidyzacji gorących cząsteczek stałych, dostających się przez wlot 24 do górnej powierzchni złoża, z materiałem zawartym w złożu 14, w komorze wymiany ciepła umieszczana jest przegroda lub ścianka pośrednia 38, w znacznym stopniu ograniczająca mieszanie. Ścianka pośrednia 38 stanowi jedną ze ścianek kanału 26 prowadzącego.

Ścianka pośrednia 38 umieszczona w górnej części komory wymiany ciepła 12 między wlotem 24 a górną powierzchnią 28 złoża fluidalnego 14 przepuszcza gorące cząsteczki stałe przez wlot 24 w kierunku sektora 28' na górnej powierzchni 28 złoża fluidalnego, wyznaczonego przez ściankę pośrednią 38 i ściankę 32 komory wymiany ciepła. Ścianka pośrednia 38 i ścianka 32 komory wymiany ciepła 12 tworzą kanał 26 prowadzący, znajdujący się ponad złożem fluidalnym i częściowo wnikający w jego głąb. Ścianka pośrednia 38 biegnie poniżej dolnej krawędzi wylotu, zapobiegając swobodnemu przepływowi materiału dostającego się do komory wymiany ciepła na powierzchni 28 złoża 14. Z drugiej zaś strony w celu zapobieżenia znacznym stratom miejsca kanał 26 utworzony przez ściankę 32 komory wymiany ciepła 12 oraz ścianka pośrednia 38 nie mogą być zbyt długie. W przykładzie zaprezentowanym na fig. 1 długość części kanału zanurzonej w złożu cząsteczek stałych wynosi poniżej 30% głębokości złoża. Ścianka pośrednia 38 sięga na głębokość „h w głąb złoża fluidalnego, przy czym wartość ta wynosi typowo 10-50 cm. Przekrój poprzeczny A1 sektora 28' wyznaczonego na powierzchni 28 złoża fluidalnego z pomocą kanału prowadzącego wynosi do 30% średniego przekroju poprzecznego A2 złoża fluidalnego. Cząsteczki stałe przepływające przez wlot 24 do złoża fluidalnego, które to cząsteczki rozprzestrzeniałyby się na całej górnej powierzchni złoża fluidalnego w komorze wymiany ciepła pozbawionej ścianek pośrednich, gromadzą się w strefie wyznaczonej przez kanał 26.

W przypadku, gdy pożądana jest niska wydajność wymiany ciepła przy wykorzystaniu komory wymiany ciepła, zaprezentowanej na fig. 1, konieczne jest, by prędkość gazu fluidyzacyjnego była możliwie niewielka, co określane jest mianem fluidyzacji minimalnej, która i tak wiąże się z wzajemnym przemieszczaniem się cząsteczek stałych względem siebie. Gdyby rozwiązanie to pozbawić ścianki pośredniej 38, gorące cząsteczki stałe przedostające się przez wlot 24 mogłyby rozprzestrzeniać się na całej powierzchni 28 złoża cząsteczek stałych, czemu towarzyszyłoby ich mieszanie się z cząsteczkami stałymi ze złoża 14, i to niezależnie od niewielkiej prędkości gazu fluidyzacyjnego. W przypadku rozwiązania zaprezentowanego na fig. 1 ścianka pośrednia 38 przepuszcza gorące cząsteczki stałe dostające się przez wlot do ograniczonego sektora 28' na górnej powierzchni złoża cząsteczek stałych. W przypadku niskiej prędkości gazu fluidyzacyjnego mieszanie się gorących cząsteczek stałych poprowadzonych do ograniczonego sektora 28' złoża jest nieznaczne lub też w ogóle nie występuje. Jako że wylot 34 znajduje się w sektorze złoża cząsteczek stałych wyznaczonym przez kanał 26, gorące cząsteczki stałe, dopiero co doprowadzone do komory wymiany ciepła głównie poprzez wlot 24,a które nie uległy jeszcze wymieszaniu z cząsteczkami zawartymi w złożu, usuwane są komory wymiany ciepła 12 poprzez wylot 34. Jako że ilość gorących cząsteczek dostających się do złoża jest niewielka, temperatura złoża 14 utrzymuje się zasadniczo na niskim poziomie, zaś wymiana ciepła przebiega w znikomym stopniu.

PL 193 302 B1

Z drugiej zaś strony, w przypadku, gdy pożądana jest wysoka efektywność procesu wymiany ciepła przy użyciu komory wymiany ciepła, zaprezentowanej na fig. 1, konieczne jest zastosowanie gazu fluidyzacyjnego przemieszczającego się z wysoką prędkością. W takim wypadku w obrębie całego złoża cząsteczek stałych odbywa się intensywny ruch wewnętrzny, a ponadto cząsteczki doprowadzane przez wlot 24 gwałtownie mieszają się z cząsteczkami zawartymi w złożu 14 w obrębie komory wymiany ciepła, i to niezależnie od obecności ścianki pośredniej 38. Tym samym niemal całe złoże cząsteczek stałych, w tym większa jego część wyznaczona przez kanał 26, charakteryzuje się zasadniczo tą samą ciepłotą, zaś wydajność procesu wymiany ciepła jest na najwyższym poziomie.

Zgodnie z powyższym opisem, ścianka pośrednia 38 obniża najniższą możliwą wartość wydajności wymiany ciepła w obrębie komory wymiany ciepła 12, nie wpływając jednak na jej najwyższy możliwy poziom. Tym samym ścianka pośrednia ograniczająca przebieg procesu mieszania sprawia, że zakres regulacji procesu wymiany ciepła w komorze jest znacznie szerszy, co odgrywa szczególne znaczenie w wielu zastosowaniach komory wymiany ciepła. Figura 2 przedstawia wymiennik ciepła łączący się z kotłem wyposażonym w obiegowe złoże fluidalne według wynalazku. Na fig. 2 w miarę możliwości naniesiono analogiczne oznaczenia do zaprezentowanych na fig. 1.

Figura 2 przedstawia kocioł 40 z obiegowym złożem fluidalnym, obejmujący palenisko 36, separator 42 cząsteczek, rurę wylotową 44 gazu oraz kanał powrotny 46 cząsteczek stałych, obejmujący śluzę gazową 48. Do szybkiego złoża fluidalnego gorących cząsteczek stałych, a położonego w palenisku 36, doprowadzany jest w znany sposób gaz fluidyzacyjny ze skrzyni nadmuchowej, w wyniku czego cząsteczki stałe porywane są z pomocą odprowadzanego gazu przez otwór w górnej części paleniska do wnętrza separatora 42 cząsteczek. Separator oddziela większość gorących cząsteczek stałych od odprowadzanego gazu, po czym wydzielone w ten sposób cząsteczki stałe przenoszone są przez kanał powrotny 46 położony w dolnej części separatora do paleniska 36.

Z kanałem powrotnym 46 łączy się wymiennik ciepła 10 według wynalazku, w którego komorze wymiany ciepła 12 znajduje się powolne złoże fluidalne 14, zawierające gorące cząsteczki stałe, a które zasilane jest z pomocą gazu fluidyzacyjnego pochodzącego ze skrzyni nadmuchowej, a przedostającego się przez kratkę 18. Złoże fluidalne wyposażono w powierzchnie wymiany ciepła 30, pozwalające na odzyskanie ciepła ze złoża fluidalnego.

W górnej części komory 12 nad złożem fluidalnym znajduje się, czego nie pokazano wprawdzie na fig. 1, otwór lub przewód, przez który wydostawać się może powietrze fluidyzacyjne z komory wymiany ciepła do paleniska. Co więcej, górną część komory 12 wymiany ciepła nad złożem fluidalnym 14 wyposażono, co zaprezentowano na fig. 3, we wlot 24, łączący się z końcem 46' kanału powrotnego, a przez który przedostają się gorące cząsteczki stałe przemieszczające się między wlotem 24 a złożem fluidalnym 14.

Dół komory wymiany ciepła 12 wyposażono w wylot 50, przez który usuwać można cząsteczki stałe z komory wymiany ciepła i przekazywać je przewodem 52 do paleniska 36. Ilość cząsteczek stałych, jakie należy usunąć przez wylot 50, kontrolować można przy użyciu zaworu 56, który pozwala na zmianę ilości powietrza fluidyzacyjnego i nadmuchu doprowadzanego rurami 54 do przewodu 52. Gdy ilość cząsteczek stałych, którą należy usunąć przez wylot 50, jest mniejsza w zestawieniu z ilością gorących cząsteczek stałych doprowadzanych do komory wymiany ciepła, nadmiar cząsteczek stałych wydostaje się z komory wymiany ciepła 12 bezpośrednio z górnej powierzchni złoża 14 przez otwór przelewowy 58, umieszczony w ściance 60 komory wymiany ciepła poniżej wlotu 24. W miejscu położenia wlotu 24 ścianka 60 jest wspólna dla komory wymiany ciepła 12 oraz paleniska 36. Komora oraz palenisko mogą być też całkowicie od siebie oddzielone, nie dzieląc wspólnej ścianki lub jej części. W przypadku rozwiązania zaprezentowanego na fig. 2, jedynie najwyższa część ścianki komory wymiany ciepła dzielona jest wspólnie z paleniskiem. W przypadku, gdy komory te są całkowicie oddzielone od siebie, istnieje możliwość poprowadzenia przewodu lub rury między nimi, przez którą cząsteczki stałe odprowadzane z komory wymiany ciepła powracałyby do paleniska.

Ścianka pośrednia 62 ograniczająca mieszanie, a umieszczona w górnej części komory wymiany ciepła 12 między wlotem 24 a złożem fluidalnym 14, przepuszcza gorące cząsteczki stałe doprowadzane przez wlot w kierunku sektora 28' górnej powierzchni 28 złoża fluidalnego 14,a wyznaczonego przez ściankę pośrednią 62 oraz ściankę 60 komory wymiany ciepła. Ścianka pośrednia 62 oraz ścianka 60 komory wymiany ciepła 12 tworzą kanał prowadzący 66 nad złożem fluidalnym, częściowo wnikający w głąb tego ostatniego. Ścianka pośrednia 62 biegnie poniżej dolnej krawędzi otworu przelewowego 58, zapobiegając swobodnemu przepływowi materiału dostającego się do komory wymiany ciepła na powierzchni złoża 14. Z drugiej zaś strony, w celu zapobieżenia znacznym stratom miejsca

PL 193 302 B1 kanał 66 utworzony przez ściankę 60 komory wymiany ciepła oraz ścianka pośrednia 62 nie mogą być zbyt długie. W przykładzie zaprezentowanym na fig. 1 długość kanału prowadzącego 66 wynosi poniżej 20% głębokości złoża 14. Ścianka pośrednia 62 sięga na głębokość „h w głąb złoża fluidalnego, przy czym wartość ta wynosi typowo 0-50 cm. Sektor A1 wydzielony ze złoża fluidalnego z pomocą kanału stanowi do 30% średniego przekroju poprzecznego A złoża fluidalnego.

Część gorących cząsteczek stałych przepływać może kanałem 66, a stamtąd przez otwór przelewowy 58 do paleniska 36, nie mieszając się przy tym z cząsteczkami stałymi w dolnej części kanału prowadzącego lub też mieszając się jedynie z niewielką ilością schłodzonych cząsteczek stałych w obrębie tego kanału. Określona ilość gorących cząsteczek stałych przepływa w nie schłodzonym stanie do paleniska. W celu zminimalizowania mieszania cząsteczek zawartych w złożu fluidalnym 14 z gorącymi cząsteczkami wydostającymi się przez otwór przelewowy 58, otwór ten umieszcza się bardzo blisko wlotu zgodnie z tym, co zaprezentowano na fig. 2.

Jako że cząsteczki wydostające się przez wylot 50 w znacznie większym stopniu kontaktują się z powierzchniami wymiany ciepła 30 niż to ma miejsce w przypadku cząsteczek wydostających się przez otwór przelewowy 58, wydajność procesu wymiany ciepła w wymienniku ciepła 10 regulować można poprzez zmianę stosunku ilości cząsteczek wydostających się przez wylot 50 i przez otwór przelewowy 58. W przypadku gdy prędkość fluidyzacji w obrębie złoża 14 utrzymuje się na stałym poziomie, wydajność procesu wymiany ciepła znajduje się na najwyższym poziomie w chwili, gdy wszystkie cząsteczki odprowadzane są przez wylot 50, zaś najniższy poziom osiągany jest w chwili, gdy wszystkie cząsteczki odprowadzane są przez otwór przelewowy 58.

W typowym przypadku najniższa wydajność procesu wymiany ciepła, jaką osiąga się, gdy cząsteczki usuwane są z komory wymiany ciepła jedynie przez otwór przelewowy 58, stanowi 60-80% wydajności maksymalnej w sytuacji, gdy nie zastosuje się ścianki pośredniej 62. Jednak dzięki ściance pośredniej 62 wymiana cząsteczek w złożu fluidalnym 14 przy minimalnej wydajności jest nieznaczna: wówczas minimalna wydajność wynosi jedynie 20% wartości maksymalnej. To poszerzenie zakresu regulacji odgrywa szczególne znaczenie w przypadku, gdy wymagana jest zróżnicowana regulacja w obrębie wymiennika ciepła 10.

Kanał prowadzący 66 oraz otwór przelewowy ograniczający napływ gorących cząsteczek stałych umieszczono, zgodnie z korzystnym rozwiązaniem, w miejscu, skąd cząsteczki stałe w prosty sposób skierować można z powrotem do paleniska. W rozwiązaniu, jakie zaprezentowano na fig. 2, gdzie pokazano przekrój poprzeczny na wysokości otworu przelewowego, otwór przelewowy umieszczono w środku ścianki 60 wymiennika ciepła. W razie potrzeby, kanał prowadzący oraz otwór przelewowy umieścić można po jednej ze stron wymiennika ciepła lub też w innym stosownym miejscu. Możliwe jest też zastosowanie więcej niż jednego otworu tego rodzaju, które znajdowałyby się w pewnej odległości od siebie.

Na fig. 4 w miarę możliwości naniesiono analogiczne oznaczenia do zaprezentowanych na fig. 1, 2 i 3.

Na fig. 4 przedstawiono komorę wymiany ciepła 12 w wymienniku ciepła 10, przy czym komora ta znajduje się poza ścianką 60 w palenisku 36 reaktora ze złożem fluidalnym, reaktora z obiegowym złożem fluidalnym lub reaktora z pęcherzykowym złożem fluidalnym. Złoże 14 cząsteczek stałych ulega fluidyzacji przy użyciu gazu fluidyzacyjnego, przedostającego się przez kratkę 72 ze skrzyni nadmuchowej 70, zaś energia cieplna odzyskiwana jest ze złoża przy użyciu powierzchni wymiany ciepła 30.

Cząsteczki stałe przedostają się przez wlot 74 do górnej powierzchni 28 złoża fluidalnego 14 cząsteczek stałych. Gorące cząsteczki stałe doprowadzane przez wlot 74 przekazywane są kanałem 78 utworzonym przez ściankę pośrednią 76 w kierunku złoża fluidalnego, a w szczególności do sektora 28' na jego górnej powierzchni. Gorące cząsteczki stałe odprowadzane są przez otwór przelewowy 80 zlokalizowany w obrębie ścianki pośredniej, przy czym górna powierzchnia złoża fluidalnego znajduje się w jednej linii z dolną krawędzią otworu przelewowego lub też nad nią.

Pionowy kanał samozasysający 82 poprowadzono między paleniskiem 36 a właściwą komorą wymiany ciepła 12 w wymienniku ciepła. Komora wymiany ciepła 12 łączy się z kanałem samozasysającym 82 za pośrednictwem wylotu 84 w ich dolnych partiach. Górną część kanału samozasysającego wyposażono w drugi otwór wylotowy 88 w ściance 86, jaką dzielą miedzy siebie kanał samozasysający oraz palenisko; otwór ten wykorzystywany jest do usuwania cząsteczek stałych, będących w nadmiarze, z kanału samozasysającego do paleniska.

Stosunek ilości cząsteczek stałych „V wydostających się przez drugi otwór przelewowy 88 w kanale samozasysającym 82 do ilości „v odprowadzanej przez otwór przelewowy 80, wykonany w górnej części komory wymiany ciepła, kontrolować można przy użyciu zaworu 90, pozwalającego

PL 193 302 B1 regulować wielkość przepływu przez kanał 82, to jest intensywność przebiegu procesu fluidyzacji. Dzięki zastosowaniu ścianki pośredniej 76 zapobiegającej mieszaniu, cząsteczki odprowadzane przez otwór przelewowy 80 nie mieszają się zasadniczo z cząsteczkami zawartymi w złożu fluidalnym 14. Cząsteczki stałe przenoszone przez otwór przelewowy 80 stanowią gorące cząsteczki stałe, jakie dopiero co przedostały się przez wlot, wyżej przedstawiono opis wynalazku w powiązaniu z zastosowaniami, jakie uznano za najbardziej korzystne. Należy jednak zaznaczyć, że wynalazek ten nie ogranicza się jedynie do zaprezentowanych tu zastosowań, lecz dotyczy również szeregu innych rozwiązań, nie wykraczających poza zakres niniejszego wynalazku, określony w poniższych zastrzeżeniach patentowych. Tym samym należy przyjąć, że wymiennik ciepła połączyć można z komorą reakcyjną winny sposób, umieszczając go przykładowo wewnątrz komory reakcyjnej. Wlot cząsteczek może wówczas pozostawać w kontakcie z wewnętrznym obiegiem materiału w komorze reakcyjnej.

Co więcej, liczba wlotów i wylotów, ich rozmieszczenie oraz konstrukcja odbiegać może od zaprezentowanych w powyższym opisie; od przedstawionych rozwiązań różnić się też może konstrukcja i kształt elementów ograniczających mieszanie cząsteczek.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób regulacji wymiany ciepła w wymienniku ciepła ze złożem fluidalnym, obejmującym komorę wymiany ciepła wyposażoną w złoże cząsteczek stałych, w którym w pierwszym etapie doprowadza się cząsteczki stałe przez wlot w górnej części komory wymiany ciepła na górną powierzchnię złoża cząsteczek stałych, przy czym cząsteczki stałe przenosi się kanałem prowadzącym do sektora, wyznaczonego przez kanał prowadzący na górnej powierzchni, a w drugim etapie przeprowadza się fluidyzację złoża stałych cząsteczek w komorze wymiany ciepła przy użyciu gazu fluidyzacyjnego, a następnie w trzecim etapie odprowadza się ciepło ze złoża fluidalnego cząsteczek stałych za pomocą powierzchni wymiany ciepła, po czym w czwartym etapie usuwa się cząsteczki stałe z komory wymiany ciepła, znamienny tym, że w trakcie realizacji czwartego etapu cząsteczki stałe usuwa się z komory wymiany ciepła (12) przez pierwszy wylot (34, 58, 80), położony w obrębie kanału prowadzącego (26, 66, 78).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że cząsteczki stałe przenosi się do komory wymiany ciepła, do sektora (28'), wyznaczonego przez kanał prowadzący (26,66,78) na górnej powierzchni złoża cząsteczek stałych, przy czym przekrój poprzeczny złoża stanowi tu najwyżej 30%, a korzystniej do 10% średniego przekroju poprzecznego złoża cząsteczek stałych.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ogranicza się ruch cząsteczek stałych w poziomie między kanałem prowadzącym a pozostałą częścią złoża cząsteczek stałych, poprzez kierowanie ich przepływu wokół ścianki pośredniej (38, 62, 76), jaką tworzy jedna ze ścianek kanału prowadzącego (26, 66, 78), która położona jest wewnątrz złoża cząsteczek stałych.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że cząsteczki stałe usuwa się z powierzchni złoża cząsteczek stałych w komorze wymiany ciepła jako cząsteczki nadmiarowe.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że cząsteczki stałe usuwa się z komory wymiany ciepła (12) spod powierzchni złoża cząsteczek stałych przez pierwszy, regulowany wylot.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że cząsteczki stałe usuwa się ponadto z wymiennika ciepła przez drugi wylot (50, 84) w dolnej części komory wymiany ciepła (12).
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że kontroluje się wymianę ciepła w wymienniku ciepła poprzez regulację ilości cząsteczek stałych przedostających się przez drugi wylot.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, gdzie wymiennik ciepła wyposażono we wlot (24) łączący się z kanałem powrotnym (46) separatora cząsteczek (42) w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym, zaś wylot (58) łączy się z paleniskiem (36) reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, a cząsteczki stałe przekazywane kanałem powrotnym (46) do komory wymiany ciepła (12) zawraca się z sektora (28') wyznaczonego przez kanał prowadzący (66) bezpośrednio do paleniska (36) w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym.
9. Wymiennik ciepła ze złożem fluidalnym, obejmujący komorę wymiany ciepła, wyposażoną w złoże cząsteczek stałych, elementy zasilające komorę wymiany ciepła w gaz fluidyzujący złoże cząsteczek stałych, powierzchnie wymiany ciepła pozostające w kontakcie ze złożem cząsteczek stałych w komorze wymiany ciepła, wlot cząsteczek stałych, umieszczony w górnej części komory wymiany ciepła, kanał prowadzący cząsteczek stałych, doprowadzanych przez wlot do sektora wyznaczonego

PL 193 302 B1 przez kanał prowadzący na górnej powierzchni złoża cząsteczek stałych, który to kanał przebiega sponad górnej powierzchni złoża cząsteczek stałych przynajmniej do jego powierzchni, oraz pierwszy wylot z komory wymiany ciepła, znamienny tym, że pierwszy wylot (34, 58, 80) z komory wymiany ciepła (12) znajduje się w obrębie kanału prowadzącego (26, 66, 78) i stanowi wylot cząsteczek stałych ze złoża w sektorze (28') wyznaczonym przez kanał prowadzący.
10. Wymiennik według zastrz. 9, znamienny tym, że sektor (28') wyznaczony przez kanał prowadzący na górnej powierzchni złoża cząsteczek stałych stanowi najwyżej 30%, a korzystniej do 10% średniego przekroju poprzecznego złoża cząsteczek stałych .
11. Wymiennik według zastrz. 9, znamienny tym, że sektor (28') wyznaczony przez kanał prowadzący na górnej powierzchni złoża cząsteczek stałych sąsiaduje z pierwszą ścianką (32) komory wymiany ciepła.
12. Wymiennik według zastrz.9, znamienny tym, że pierwszy wylot (58, 80) obejmujący otwór przelewowy znajduje się w jednej linii z górną powierzchnią złoża cząsteczek stałych.
13. Wymiennik według zastrz. 11, znamienny tym, że pierwszy wylot (34) obejmujący regulowany wylot znajduje się poniżej powierzchni górnej złoża cząsteczek stałych.
14. Wymiennik według zastrz. 9, znamienny tym, że drugi wylot (50, 84) znajduje się w komorze wymiany ciepła (12).
15. Wymiennik według zastrz. 14, znamienny tym, że drugi wylot (50) znajduje się na dole komory wymiany ciepła.
16. Wymiennik według zastrz. 14, znamienny tym, że drugi wylot (84) znajduje się między komorą wymiany ciepła a kanałem samozasysającym (82) położonym w sąsiedztwie komory wymiany ciepła, zaś otwór przelewowy (88) znajduje się w górnej części kanału samozasysającego.
17. Wymiennik według zastrz. 9, znamienny tym, że kanał prowadzący (26, 66, 78) sąsiaduje ze ścianką (32) komory wymiany ciepła oraz ze ścianką pośrednią (38, 62, 76), zlokalizowaną w komorze wymiany ciepła, przy czym ścianka pośrednia (38, 62, 76) przebiega sponad powierzchni (28) złoża cząsteczek stałych przynajmniej do powierzchni tego ostatniego.
18. Wymiennik według zastrz. 17, znamienny tym, że ścianka pośrednia (38, 62, 76) sięga wgłąb złoża cząsteczek stałych na głębokość około 10-50 cm, a korzystnie 20-30 cm.
19. Wymiennik według zastrz. 17, znamienny tym, że ścianka pośrednia (38, 62, 76) sięga wgłąb złoża cząsteczek stałych na głębokość równą najwyżej 20% całkowitej głębokości złoża.
20. Wymiennik według zastrz. 9, znamienny tym, że drugi wylot (50) oddalony jest od pionowego występu utworzonego przez kanał prowadzący w dolnej części komory wymiany ciepła (12).
21. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym wyposażony w wymiennik ciepła ze złożem fluidalnym, znamienny tym, że wlot (24) w wymienniku ciepła ze złożem fluidalnym połączony jest z kanałem powrotnym (46) separatora (42) cząsteczek w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym, zaś pierwszy wylot (34, 58) połączony jest z paleniskiem (36) reaktora z obiegowym złożem fluidalnym.
22. Reaktor według zastrz. 21, znamienny tym, że wlot (74) w wymienniku ciepła ze złożem fluidalnym połączony jest bezpośrednio z paleniskiem (36) reaktora ze złożem fluidalnym.