PL196725B1

PL196725B1 - Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, wyposażony w udarowy, wewnętrzny, pierwotny separator cząstek

Info

Publication number: PL196725B1
Application number: PL336972A
Authority: PL
Inventors: C.Alexander Kiplin; Felix Belin; Mikhail Maryamchik; David J. Walker
Original assignee: Babcock & Wilcox Co
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2008-01-31
Also published as: US6095095A; ES2185438A1; PT102386B; CA2284854C; CZ9904376A3; PT102386A; BG103961A; BG64105B1; CN1256962A; CN1138090C; UA58555C2; CZ302226B6; ES2185438B2; KR20000047628A; PL336972A1; RU2249764C2; CA2284854A1

Abstract

1. Reaktor z obiegowym z lo zem fluidalnym, wy- posa zony w udarowy, wewn etrzny, pierwotny sepa- rator cz astek, do oddzielania cz astek sta lych ze stru- mienia gazów spalinowych, przep lywaj acego przez komor e reaktora z obiegowym z lo zem fluidalnym, przy czym reaktor zawiera komor e posiadaj ac a otwór wylo- towy i grup e przynajmniej dwóch rz edów separato- rów cz astek typu udarowego w uk ladzie schodko- wym, umieszczonych przed otworem wylotowym, pa- trz ac w kierunku przep lywu gazów spalinowych lub cz astek, oraz drug a grup e przynajmniej dwóch rz e- dów separatorów cz astek typu udarowego w uk ladzie schodkowym, umieszczon a w kanale spalinowym, za otworem wylotowym, patrz ac w kierunku przep lywu, znamienny tym, ze zawiera scian e denn a (180) kana lu spalinowego, do zawracania cz astek zebra- nych z przep lywaj acego strumienia spalin i cz astek, umieszczon a poni zej grupy (130, 160) separatorów czastek usytuowanych za, patrz ac w kierunku prze- p lywu, otworem wylotowym (40) komory reaktora (20). PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196725 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 336972 ^{(51) Int.Cl.}

B01J 8/18 (2006.01) B01D 45/08 (2006.01) F23C 10/08 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 06.12.1999

Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, wyposażony w udarowy, wewnętrzny, pierwotny separator cząstek

	(73) Uprawniony z patentu:
	THE BABCOCK & WILCOX COMPANY,
(30) Pierwszeństwo:	New Orleans,US
07.12.1998,US,09/206,353	(72) Twórca(y) wynalazku:
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 19.06.2000 BUP 13/00	C.Alexander Kiplin,Wadsworth,US Felix Belin,Brecksville,US Mikhail Maryamchik,Copley,US David J. Walker,Wadsworth,US
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.01.2008 WUP 01/08	(74) Pełnomocnik:
	Misztak Irena, Rzecznik Patentowy, PATPOL Sp. z o.o.

(57) 1. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, wyposażony w udarowy, wewnętrzny, pierwotny separator cząstek, do oddzielania cząstek stałych ze strumienia gazów spalinowych, przepływającego przez komorę reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, przy czym reaktor zawiera komorę posiadającą otwór wylotowy i grupę przynajmniej dwóch rzędów separatorów cząstek typu udarowego w układzie schodkowym, umieszczonych przed otworem wylotowym, patrząc w kierunku przepływu gazów spalinowych lub cząstek, oraz drugą grupę przynajmniej dwóch rzędów separatorów cząstek typu udarowego w układzie schodkowym, umieszczoną w kanale spalinowym, za otworem wylotowym, patrząc w kierunku przepływu, znamienny tym, że zawiera ścianę denną (180) kanału spalinowego, do zawracania cząstek zebranych z przepływającego strumienia spalin i cząstek, umieszczoną poniżej grupy (130, 160) separatorów cząstek usytuowanych za, patrząc w kierunku przepływu, otworem wylotowym (40) komory reaktora (20).

PL 196 725 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest reaktor z obiegowym złożem fluidalnym wyposażony w udarowy wewnętrzny pierwotny separator cząstek. Wynalazek jest skierowany głównie na wykorzystanie w kotłach lub generatorach pary, które wykorzystują zespoły komory spalania z obiegowym złożem fluidalnym jako środki służące wytwarzaniu energii cieplnej. Jednak, prezentowany wynalazek może być łatwo zastosowany w różnego typu reaktorach z obiegowym złożem fluidalnym. Na przykład, wynalazek może być zastosowany w reaktorze, który jest wykorzystywany przy realizacji reakcji chemicznych innych niż proces spalania, lub tam, gdzie mieszanina gazu i cząstek, pochodzi z procesu spalania odbywającego się w innym miejscu jest doprowadzona do reaktora w celu dalszej obróbki, lub tam gdzie reaktor po prostu stanowi osłonę, w której cząstki lub cząsteczki znajdują się w atmosferze gazu, który niekoniecznie jest produktem procesu spalania.

W reaktorach z obiegowym złożem fluidalnym, cząstki reagujące oraz cząstki nie reagujące są unoszone wewnątrz komory reaktora przez skierowany do góry przepływ gazu, który przenosi cząstki w kierunku wyjś cia znajdują cego się w górnej części komory reaktora. W tej części reaktora czą stki są typowo zbierane przez pierwotny separator cząstek typu udarowego, i powracają do części dennej komory reaktora czy to bezpośrednio, czy też przez jeden lub większą liczbę kanałów. Pierwotny separator cząstek typu udarowego znajdujący się u wyjścia z komory reaktora typowo przechwytuje 90% do 97% krążących cząstek. Jeśli proces tego wymaga, możliwe jest wprowadzenie dodatkowych separatorów cząstek umieszczonych poniżej w strumieniu przepływu w stosunku do pierwotnego separatora cząstek typu udarowego, zbierających dodatkowe cząstki w celu ewentualnego ich ponownego wprowadzenia do komory reaktora.

Tak jak to przedstawiono w opisie patentowym USA numer 5,343,830, wykorzystanie pierwotnego separatora cząstek typu udarowego w reaktorach z obiegowym złożem fluidalnym lub zespołach komór spalania jest dobrze znane. Aby poszerzyć opis ogólnej zasady działania reaktorów z obiegowym złożem fluidalnym lub komór spalania, proponujemy lekturę opisu patentowego USA numer 5,343,830, którego tekst jest włączony tu przez odniesienie. W jednym z wczesnych projektów obiegowego złoża fluidalnego, wykorzystano zewnętrzny, podstawowy separator cząstek typu udarowego posiadający wiele elementów udarowych tworzących układ schodkowy, zastosowany w połączeniu z nie mechanicznym zaworem w kształ cie litery L oraz wtórnym separatorem cząstek. Rzę dy elementów udarowych układu schodkowego odprowadzają wszystkie ze zgromadzonych cząstek do samowyładowczego kosza zbiorczego umieszczonego poniżej, a zebrane cząstki są zwracane w części dennej komory reaktora przez zawór w kształcie litery L.

Późniejsze konstrukcje obiegowych złóż fluidalnych wykorzystują rzędy elementów udarowych w ukł adzie schodkowym, które są umieszczone w górze strumienia przepł ywu (w odniesieniu do kierunku przepływu gazu przez urządzenia) w stosunku do elementów udarowych przyporządkowanych do zbiorczego kosza samowyładowczego oraz jego zaworu w kształcie litery L. Tak jak to przedstawiono w opisie patentowym USA numer 4,992,085, którego tekst włączony tu przez odniesienie, wiele takich elementów udarowych umieszczonych zostaje w górnej części komory reaktora, zgromadzonych w przynajmniej dwóch rzędach w układzie schodkowym. Elementy udarowe są zawieszone pionowo na całej szerokości wylotu z komory reaktora, a zebrane cząstki spadają swobodnie w dół zbierających elementów udarowych wzdłuż tylnej ściany ograniczającej reaktora z obiegowym złożem fluidalnym lub komory spalania. Ważną częścią tych „wewnątrz piecowych” zbierających elementów udarowych, lub „wewnątrz piecowych belek w kształcie litery U”, do których ogólnie się odnosimy, jest płyta przegradzająca znajdująca się w pobliżu dolnego krańca elementów udarowych, która zwiększa efektywność zbierania cząstek.

Tak jak to opisano we wspomnianym wcześniej opisie patentowym 5,343,830, znane są reaktory z obiegowym złożem fluidalnym lub komory spalania, w których wewnątrz pieca lub komory reaktora, umieszczone są dwa lub większa liczba rzędów elementów udarowych, za którymi występuje drugi układ schodkowy elementów udarowych, które również wydzielają ze strumienia gazów cząstki, i umoż liwiają ich zwrócenie poprzez wnę ki i ś rodki przenoszą ce czą stki bez potrzeby stosowania zewnętrznych lub wewnętrznych kanałów ponownie wprowadzających cząstki.

Przedmiotem wynalazku jest reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, wyposażony w udarowy, wewnętrzny, pierwotny separator cząstek, do oddzielania cząstek stałych ze strumienia gazów spalinowych, przepływającego przez komorę reaktora z obiegowym złożem fluidalnym. Reaktor ten zawiera komorę posiadającą otwór wylotowy i grupę przynajmniej dwóch rzędów separatorów cząstek typu

PL 196 725 B1 udarowego w układzie schodkowym, umieszczonych przed otworem wylotowym, patrząc w kierunku przepływu gazów spalinowych lub cząstek, oraz drugą grupę przynajmniej dwóch rzędów separatorów cząstek typu udarowego w układzie schodkowym, umieszczoną w kanale spalinowym, za otworem wylotowym, patrząc w kierunku przepływu.

Istota wynalazku polega na tym, że reaktor zawiera ścianę denną kanału spalinowego, do zawracania cząstek zebranych z przepływającego strumienia spalin lub cząstek, umieszczoną poniżej grupy separatorów cząstek usytuowanych za, patrząc w kierunku przepływu, otworem wylotowym komory reaktora. Dolna ściana kanału spalinowego jest pochylona pod kątem w stosunku do poziomu, w kierunku komory reaktora, stanowiąc powierzchnię ześlizgową cząstek stałych, zebranych przez drugą grupę separatorów cząstek, w dół dolnej ściany kanału spalinowego, w kierunku komory reaktora.

Korzystnie, dolna ściana kanału spalinowego jest pochylona pod kątem w stosunku do poziomu, w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów spalinowych lub cząstek w komorze reaktora, stanowiąc powierzchnię ześlizgową cząstek stałych, zebranych przez drugą grupę separatorów cząstek w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu.

Reaktor według wynalazku ponadto zawiera środki do odbierania zebranych cząstek stałych, zebranych w dolnej części dolnej ściany kanału spalinowego, w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu, które to środki stanowią jedną z poniższych konstrukcji, a mianowicie wnękę, kosz samowyładowczy, czy rynnę odprowadzającą.

W rozwiązaniu tym, dolna ś ciana kanał u spalinowego jest zasadniczo pozioma i pł aska, a korzystnie jest pochylona pod kątem α w stosunku do poziomu, przy czym kąt α nachylenia tej ściany jest równy lub większy od kąta odłożenia a_R zebranych cząstek stałych a ponadto jest wyposażona w jeden szereg kanałów lub rowków, wzdłuż których następuje przepływ zebranych cząstek stałych.

Reaktor według wynalazku ponadto zawiera kanał konwekcyjny, usytuowany za otworem wylotowym komory reaktora, w którym umieszczone są powierzchnie wymieniające ciepło, które stanowią przynajmniej jedną z poniższych konstrukcji, a mianowicie powierzchnię przegrzewacza, powierzchnię podgrzewacza powietrza, powierzchnię kotła, lub powierzchnię podgrzewacza wody.

Korzystnie, grupy separatorów cząstek typu udarowego zawierają belki w kształcie litery U, a zwłaszcza grupy te zawierają elementy, które nie są płaskie, a które posiadają kształt litery U, litery E, litery W lub dowolny inny kształt, który zawiera powierzchnię wydrążoną, wklęsłą, zwróconą w stronę przepływu gazów spalinowych lub cząstek. Reaktor ten ponadto zawiera środki kierujące gazy spalinowe lub cząstki, połączone z grupą separatorów cząstek, przy czym elementy kierujące gazy spalinowe lub cząstki obejmują płytę z krawędzią główną, znajdującą się na jej szczycie i zasadniczo poziomą przegrodę, wystającą z płyty, oraz wspornik mocujący płytę do tylnej ściany komory reaktora w miejscu znajdującym się w pobliżu zetknięcia się dolnej ściany kanału spalinowego i tylnej ściany komory reaktora. W korzystnym rozwiązaniu, elementy kierujące gazy spalinowe lub cząstki obejmują płytę przymocowaną do dolnego krańca separatorów cząstek typu udarowego.

Dolna ściana kanału spalinowego wyposażona jest w szczyt, który utworzony jest z pierwszej części pochylonej pod kątem w stosunku do poziomu, opadającej w kierunku komory reaktora stanowiącej powierzchnię ześlizgową cząstek stałych, zebranych przez drugą grupę separatorów cząstek, w kierunku komory reaktora, oraz z drugiej części pochylonej pod kątem w stosunku do poziomu, opadającej w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów spalinowych lub cząstek w komorze reaktora, stanowiącej powierzchnię ześlizgową dla cząstek stałych, zebranych przez drugą grupę separatorów cząstek, w kierunku do dołu drugiej części dolnej ściany kanału spalinowego, zgodnie z kierunkiem przepływu.

Z powyższego jasno wynika że reaktor z obiegowym złożem fluidalnym lub zespół komory spalania zawiera jeszcze bardziej uproszczoną konstrukcję jest tańszy i będzie chętnie stosowany w przemyśle.

Przedmiot prezentowanego wynalazku jest ogólnie klasyfikowany jako dotyczący reaktorów z obiegowym złożem fluidalnym lub zespołów komór spalania, wprowadza prostszy i tańszy pierwotny separator cząstek typu udarowego. W szczególności, zamiast wprowadzania wnęk czy koszy samowyładowczych z otworami odprowadzającymi znajdującymi się poniżej elementów zbierających tworzących pierwotne separatory cząstek typu udarowego, wprowadzona zostaje dolna ściana kanału spalinowego w postaci prostego pomostu zapewniającego wewnętrzny powrót wszystkich pierwotnie zebranych cząstek do dennej części reaktora lub zespołu komory spalania w celu ich ponownego wprowadzenia do obiegu.

PL 196 725 B1

Pierwotny separator cząstek typu udarowego pracuje w znany sposób, zbierając cząstki przenoszone przez gazy spalinowe przepływające przez korytarz lub przewód kominowy w którym umieszczono pierwotny separator cząstek typu udarowego kierując cząstki w dół w stronę swego dolnego krańca. Zebrane w ten sposób cząstki są następnie usuwane grawitacyjnie z przewodu kominowego w jeden z poniż szych sposób.

Jeśli pomost jest nachylony pod pewnym kątem w stosunku do poziomu tak że pomost jest pochylony w stronę komory reaktora obiegowego złoża fluidalnego, oddzielone cząstki ześlizgną się z pomostu wpadną do komory reaktora wzdłuż jej tylnej ściany. Jeśli pomost jest nachylony tak, ż e pochylony jest w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów spalinowych i cząstek w korytarzu lub przewodzie kominowym, oddzielone cząstki ześlizgną się w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów spalinowych i cząstek gdzie mogą zostać zebrane we wnęce, koszu samowyładowczym, rynnie odprowadzającej w celu ich zebrania i ewentualnego ponownego wprowadzenia w dennej części komory reaktora. W niektórych przypadkach, pomost może być wyposażony w stożek ułatwiający cząstkom ześlizgiwania się w dół w zarówno w kierunku komory reaktora jak i w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów spalinowych i cząstek.

Jednakże pomysł prezentowanego wynalazku może być zastosowany nawet wtedy, gdy pomost jest całkowicie poziomy. Na poziomym pomoście oddzielone cząstki zebrane przez separatory cząstek zaczną się odkładać w stos aż do chwili, gdy stok takiego stosu osiągnie kąt odłożenia a_Rodpowiadający tak oddzielonym cząstkom, w tym punkcie cząstki zaczynają się ześlizgiwać wzdłuż stoków stosu, zarówno w kierunku komory reaktora lub w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów spalinowych i cząstek. Cząstki ześlizgujące się w dół pomostu, w kierunku komory reaktora są bezpośrednio zwracane w celu ponownego wprowadzenia, podczas gdy cząstki ześlizgujące się w dół pomostu w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów i cząstek będą zbierane we wnęce, koszu samowyładowczym lub rynnie w celu ich zgromadzenia i ewentualnego ponownego wprowadzenia w dennej części komory reaktora.

W przypadkach, w których zebrane cząstki przepływają w dół w kierunku komory reaktora, można zastosować środki kierujące przepływ gazów spalinowych i cząstek zwiększające ułamek cząstek zebranych które ześlizgują się w dół pomostu do komory reaktora wzdłuż tylnej ściany komory reaktora. W przypadkach gdzie zebrane cząstki przepływają w kierunku przepływu gazów spalinowych i cząstek, środki kierujące mogą być lub też nie, wykorzystane do zwiększenia przepływu oddzielonych cząstek wzdłuż pomostu w kierunku znajdującej się w dole wnęki, kosza samowyładowczego lub rynny odprowadzającej.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku na którym: fig. 1 jest schematycznym przekrojem poprzecznym części reaktora z obiegowym złożem fluidalnym lub komory spalania według pierwszego przykładu wykonania wynalazku; fig. 2 - schematycznym przekrojem poprzecznym konstrukcji przedstawionej na fig. 1 wziętym w kierunku linii 2 - 2; fig. 3 - schematycznym przekrojem poprzecznym części reaktora z obiegowym złożem fluidalnym według drugiego przykładu wykonania wynalazku; fig. 4 - schematycznym przekrojem poprzecznym części reaktora z obiegowym złożem fluidalnym według trzeciego przykładu wykonania wynalazku; fig. 5 - schematycznym przekrojem poprzecznym części reaktora z obiegowym złożem fluidalnym według czwartego przykładu wykonania wynalazku; fig. 5A - schematycznym przekrojem poprzecznym części reaktora z obiegowym złożem fluidalnym według piątego przykładu wykonania wynalazku; fig. 6 - schematycznym przekrojem poprzecznym pierwszego przykładu wykonania środków kierujących przepływ gazu i cząstek, które mogą być wykorzystane w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym lub komorze spalania na wysokości dolnych krańców elementów separatora cząstek typu udarowego w konfiguracji schodkowej; fig. 7 - schematycznym widokiem z góry konstrukcji przedstawionej na fig. 6 wziętym w kierunku linii 7 - 7, belki w kształcie litery U zostały pominięte ze względu na przejrzystość rysunku; fig. 8 - schematycznym przekrojem poprzecznym pierwszego przykładu wykonania środków kierujących przepływ gazu i cząstek, które mogą być wykorzystane na wysokości dolnych krańców elementów separatora cząstek typu udarowego w konfiguracji schodkowej; oraz fig. 9 - schematycznym widokiem z góry konstrukcji przedstawionej na fig. 8 wziętym wzdłuż linii 9 - 9.

Odnosząc się ogólnie do rysunków, te same oznaczenia numerowe na różnych rysunkach oznaczają funkcjonalnie podobne elementy, a w szczególności odnosząc się do fig. 1 i 2 przedstawiono reaktor lub komorę spalania z obiegowym złożem fluidalnym ogólnie oznaczony numerem 10, zawierający komorę reaktora 20 posiadającą część górną 30, otwór wylotowy 40, oraz kanał konwekcyjny 50. Przód komory reaktora z obiegowym złożem fluidalnym jest umieszczony po lewej stronie fig. 1 i 2;

PL 196 725 B1 tył znajduje się po prawej stronie tych figur, szerokość komory 20 reaktora z obiegowym złożem fluidalnym jest prostopadła do płaszczyzny fig. 1. Komora reaktora 20 jest typowo komorą o kwadratowym przekroju poprzecznym otoczonym przez ściany zamykające 10. Ściany zamykające 100 są zazwyczaj chłodzone cieczą, i są typowo zbudowane z przenoszących wodę i parę wodną rur oddzielonych od siebie stalową membraną tworząc gazoszczelną konstrukcję komory reaktora 20. Mieszanina gazów spalinowych i cząstek 110 będąca wynikiem procesu spalania zachodzącego w obiegowym złożu fluidalnym w dolnej części komory reaktora 20 przepływa do góry przez górną część 30 i ewentualnie na zewnątrz przez otwór wlotowy 40 do kanału konwekcyjnego 50. Gdy mieszanina gazów spalinowych i cząstek 110 poruszą się po tej drodze, przed odprowadzeniem do atmosfery przechodzi przez kilka stopni odbierających ciepło i oddzielających cząstki, w sposób przedstawiony w dalszej części tego opisu.

W górnej części 30 komory reaktora 20, w kierunku przepł ywu gazów spalinowych i czą stek 110 i w górze przepł ywu w stosunku do otworu wylotowego 40, umieszczona jest pierwsza grupa 130 (jednego lub większej liczby rzędów, korzystnie dwóch rzędów) separatorów cząstek 140 typu udarowego w konfiguracji schodkowej. Separatory cząstek 140 nie są separatorami płaskimi, mogą mieć kształt litery U, litery E lub litery W lub dowolny inny kształt który reprezentuje płaszczyznę wydrążoną lub wklęsłą przeciwstawioną przepływowi gazów spalinowych i cząstek 110. Tak jak to opisano wcześniej, ponieważ pierwsza grupa 130 separatorów cząstek 130 typu udarowego znajduje się w górze przepływu w stosunku do otworu wylotowego 40, pierwsza grupa 130 może także określona jako grupa wewnątrz piecowych belek w kształcie litery U 130. Z uwagi na zachowanie przejrzystości opisu, separatory cząstek 140 typu udarowego w konfiguracji schodkowej będą ogólnie nazywane belkami w kształ cie litery U 140. Belki w kształ cie litery U 140 są uł o ż one wzglę dem siebie w konfiguracji schodkowej tak że przepływ gazów spalinowych i cząstek 110 przechodzi przez nie pozwalając niesionym cząstkom na zderzenie z nimi i zebranie się w części wydrążonej lub wklęsłej, co umożliwia zebranym przez grupę 130 cząstkom (ogólnie oznaczonych numerem 150, niezależnie od tego, który z separatorów cząstek 140 je zebrał) na swobodne opadnięcie wewnętrznie i bezpośrednio w dół wzdłuż belek w kształ cie litery U w kierunku dennej części komory reaktora 20. Belki w kształcie litery U 140 cią gną się na całym obszarze otworu wylotowego 40. Belki w kształcie litery U są typowo wykonane ze stali nierdzewnej tak, aby mogły pracować w środowisku wysokich temperatur.

W dole przepł ywu w stosunku do otworu wylotowego 40 umieszczona jest druga grupa 160 separatorów cząstek typu udarowego lub belek w kształcie litery U 140 (także nazywana pierwotną separatorem cząstek typu udarowego 160). Belki w kształcie litery U 140 w tej drugiej grupie 160 przynajmniej dwóch rzędów (korzystnie czterech) separatorów cząstek typu udarowego w układzie schodkowym, umieszczona w dole przepływu w stosunku do otworu wylotowego 40, także zbiera cząstki 15 przenoszone w przepływającej przez nią mieszaninie gazów spalinowych i cząstek 110. Jednakże w przeciwieństwie do znanych układów w których dolne krańce 170 takich belek w kształcie litery U 140 tworzących drugą grupę 160 sięgających do wnęki umieszczonej poniżej, która jest wykorzystywana do tymczasowego zbierania i zwracania zebranych cząstek z powrotem do komory reaktora 20, reaktor z obiegowym złożem fluidalnym 10 według prezentowanego wynalazku jest wyposażony tylko w pomost w postaci dolnej ściany 180, nie posiadającej żadnych innych szczelin lub otworów poprzez które mogły spaść cząstki.

Tak jak to przedstawiono na fig. 3, wewnętrzny separator cząstek typu udarowego 160 wyposażony w pomost według prezentowanego wynalazku może być wykorzystany bez konieczności stosowania grupy umieszczonych w górze przepływu wewnątrz piecowych belek w kształcie litery U 130, ale korzystnie jest gdy są one jednak zastosowane zwiększając sprawność oddzielania cząstek 150. Podobnie, ponieważ wymagane jest zastosowanie przynajmniej dwóch rzędów separatorów cząstek typu udarowego w konfiguracji schodkowej lub belek w kształcie litery U 140, przynajmniej dwa rzędy mogą zostać umieszczone w górze przepływu w stosunku do otworu wylotowego 40 a przynajmniej jeden rząd może być umieszczony w dole przepływu w stosunku do otworu wylotowego 40.

Dolna ściana 180 może być i jest korzystnie pochylona w taki sposób że zebrane cząstki 150 ześlizgują się wzdłuż dolnej ściany 180 w kierunku komory reaktora 20. Jednakże, dolna ściana 180 może być umieszczona także zasadniczo poziomo, tak jak to przedstawia fig. 4, lub może być pochylony tak że zebrane cząstki 150 ześlizgują się wzdłuż dolnej ściany 180 w kierunku przepływu gazów spalinowych i cząstek 110, gdzie mogą zostać zebrane w znajdującej się w dole przepływu wnęce, koszu samowyładowczym lub rynnie 190 tak jak to przedstawia fig. 5 w celu ich zebrania i ewentualnego ponownego wprowadzenia w dolnej części komory reaktora. Jeśli zachodzi taka potrzeba, dolna

PL 196 725 B1 ściana 180 może być także wyposażona w szczyt 182 taki że posiada nie tylko pierwszą część 184 pochyloną tak że zgromadzone cząstki 150 ześlizgują się wzdłuż dolnej ściany 180 w kierunku komory reaktora 20, ale także drugą część 186 pochyloną, tak że zgromadzone cząstki 150 ześlizgują się wzdłuż dolnej ściany 180 w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów i cząstek 110, gdzie mogą być zebrane w umieszczonej w dole przepływu wnęce, koszu samowyładowczym lub rynnie 190 tak jak to przedstawia fig. 5A w celu ich zebrania i ewentualnego ponownego wprowadzenia w dolnej części komory reaktora. W każdym z przypadków, gdzie dolna ściana 180 jest pochylona, kąt pochylenia dolnej ściany α, jest zasadniczo tak wybrany, że jest on większy bądź równy kątowi odłożenia a_R, dla tak zebranych cząstek. Dolna ściana 180 ma korzystną zasadniczo płaską konstrukcję, ale jeśli jest pochylona może być wyposażona w serię kanałów lub rowków, wzdłuż których zebrane cząstki 150 mogą przepływać lub ześlizgiwać się.

Idea separatora cząstek typu udarowego wyposażonego w dolną ścianę według prezentowanego wynalazku jest także możliwa do zastosowania wtedy gdy dolna ściana 180 jest ułożona poziomo lub zasadniczo poziomo (fig. 4). Oddzielone cząstki 150 zebrane przez drugą grupę separatorów cząstek 160 zaczynają odkładać się na poziomej ścianie dolnej 180 tworząc stos aż do chwili gdy stos nie osiągnie kąta odłożenia a_R dla tak oddzielonych cząstek 150, w którym to punkcie cząstki 150 zaczną się ześlizgiwać wzdłuż stoków stosu zarówno w kierunku komory reaktora 20 lub w kierunku przepływu gazu i cząstek 110. Cząstki 150 ześlizgujące się w dół dolnej ściany 180 z powrotem do komory reaktora 20 są bezpośrednio wprowadzane do obiegu, podczas gdy cząstki 150 ześlizgujące się w dół dolnej ściany 180 w kierunku przepływu gazów spalinowych i cząstek będą zebrane w znajdującej się w dole przepływu wnęce, koszu samowyładowczym lub odprowadzającej rynnie 190 w celu ich zebrania i ewentualnego ponownego wprowadzenia w dennej części komory reaktora 20.

W przypadkach, w których zebrane cząstki 150 przepływają w dół dolnej ściany 180 w kierunku komory reaktora 20, mogą zostać wprowadzone środki kierujące gazy spalinowe i cząstki zwiększające ułamek zebranych cząstek które ześlizgują się w dół dolnej ściany 180 do komory reaktora 20 i spadają wzdłuż tylnej ściany zamykającej 200. W przypadkach, w których zebrane cząstki 150 przepływają w kierunku przepływu gazów spalinowych i cząstek 110, mogą zostać wprowadzone lub też nie środki kierujące gazy spalinowe i cząstki, aby wzmocnić przepływ oddzielonych cząstek wzdłuż dolnej ściany 180 w kierunku umieszczonej w dole przepływu wnęki, kosza samowyładowczego lub rynny odprowadzającej 190.

Odnośnie fig. 6 i 7 jeden z przykładów wykonania środków kierujących przepływ gazów spalinowych i cząstek, ogólnie oznaczony numerem 250 zawiera płytę 260 posiadającą główną krawędź 270 znajdującą się w jej górnej części, oraz zasadniczo poziomą przegrodę 280 ciągnącą się pomiędzy płytą 260, a wspornikiem 290 mocującym płytę 260 do tylnej ściany 200 komory reaktora 20. Korzystnie, środki kierujące gazy spalinowe i cząstki są umieszczone w miejscu znajdującym się w okolicy w której spotykają się dolna ściana 180 i tylna ściana 200 komory reaktora.

Odnośnie fig. 8 i 9 kolejny przykład wykonania środków kierujących gazy spalinowe i cząstki zawiera wyłącznie zespół płyty 300, 310 przymocowany połączeniem spawanym z dolnymi krańcami wewnątrz piecowej rury w kształcie litery U 140 i rury w kształcie litery U stanowiącej drugą grupę separatorów cząstek 160. Tak jak to przedstawiono, ciągła płyta 300 może być umieszczona z przodu pierwszej wewnątrz piecowej rury w kształcie litery U 140, podczas gdy oddzielne płyty 310 mogą być wykorzystane z tyłu kolejnej rury w kształcie litery U 140.

Rury w kształcie litery U tworzące drugą grupę separatorów cząstek 160 są korzystnie tego samego typu co te tworzące pierwszą grupę 130, i korzystnie sięgają aż do dolnej ściany 180, ale należy wziąć pod uwagę fakt że rury w kształcie litery U 140 mogą się rozszerzyć lub „wydłużyć” wraz ze wzrostem temperatury pracy w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym. Wprowadzenie odstępu pomiędzy dolnymi krańcami 170 rur w kształcie litery U 140 stanowiącymi drugą grupę 160 a dolną ścianą 180 jest jednym ze sposobów zapobieżenia zetknięciu się wyżej wymienionych elementów ze sobą podczas pracy reaktora. Jeśli takie rozwiązanie jest wymagane lub akceptowalne, należy wprowadzić równowagę pomiędzy zapewnieniem odpowiedniego prześwitu, a wprowadzeniem zbyt dużego prześwitu, ponieważ zebrane cząstki 150 mogły by ominąć dolne krawędzie 170 rur w kształcie litery U 140, co prowadzi do faktu że nie zostaną one ponownie wprowadzone do komory reaktora 20. Alternatywnie, w celu zminimalizowania lub kontroli wpływu, jaki ma rozszerzalność termiczna na długość tych rur, można wprowadzić chłodzenie rur w kształcie litery U 140 lub wprowadzić chłodzoną strukturę rury w kształcie litery U. Ponadto możliwa jest do zastosowania struktura dolnej ściany 180 lub dachu 210, która jest połączona trwale z jednym krańcem rury w kształcie litery U 140 a na drugim krańcu połąPL 196 725 B1 czona jest suwliwie, lub która umożliwia ruch obydwu krańców, lub jeśli stwierdzono że kontakt nie jest niepożądany, stosuje się strukturę dolnej ściany 180 w której belki 140 w kształcie litery U stykają się i/lub są w zasadzie osadzone w dolnej ścianie 180.

Niektóre z rur 100 otaczających komorę reaktora, które tworzą tylną ścianę 200 komory reaktora 20 wystają do góry w kierunku dachu 210 przewodu konwekcyjnego 50 tworząc konstrukcję nazywaną „ekranem” przesłaniającym otwór wylotowy 40. Chłodzone cieczą rury tworzące ten ekran są nieznacznie od siebie odsunięte, tworząc przesmyki (nie przedstawione) poprzez które przepływają gazy spalinowe i cząstki 110. Dolna ściana 180 jest chłodzona w sposób typowy i może być zbudowana z chłodzonych cieczą rur osłonowych 100 lub przez inne chłodzone cieczą rury.

W odniesieniu do fig. 1 i 2, przechodząc przez kanał konwekcyjny 50 w kierunku przepływu gazów spalinowych i cząstek 110, umieszczone mogą być zestawy rur zawierających powierzchnie grzewcze takie jak przegrzewacze, podgrzewacze, kotły (wodne i parowe), lub nawet powierzchnie ekonomizerów, schematycznie oznaczone na fig. 1 i 2 numerami 220 i 230. Przepływ gazów spalinowych i cząstek 110 przechodzący przez zestawy rur 220, 230 odbierają część zawartego w nim ciepła, i przekazują je do cieczy roboczej znajdującej się w rurach tworzących zestawy 220, 230 tak aby uzyskać pracę termodynamiczną wymaganą przez każdy dowolny z procesów obejmujących turbiny parowe lub inne procesy (tu nie przedstawione) związane z reaktorem z obiegowym złożem fluidalnym lub zespołem komory spalania 1. Po przejściu przez zestawy rur 220, 230 przepływ gazów spalinowych i cząstek 110 może być skierowany do kolejnych umieszczonych w dole przepływu powierzchni grzewczych (nie przedstawione) oraz dodatkowych urządzeń zbierających cząstki (także nie przedstawione).

Prezentowany wynalazek minimalizuje lub eliminuje nieefektywność układu związaną z wymuszonym przez ulatujący gaz porywaniem cząstek poprzez odprowadzający kosz samowyładowczy lub wnękę umieszczoną poniżej pierwotnego separatora cząstek typu udarowego 160. Oznacza to, że dodatkowe rzędy rur w kształcie litery U 140 mogą być dodane grupy 160, poza 4 lub 5 rzędów stosowanych typowo, w celu zwiększenia efektywności zbierania cząstek.

Ponadto konfiguracje z fig. 4, 5 i 5A mogą być wykorzystane tam gdzie korzystne jest usuniecie zebranych cząstek 150 z procesu, aby skierować zebrane cząstki z powrotem do komory reaktora 20 przez zewnętrzny kanał (nie przedstawiony) lub możliwe do zewnętrznego urządzenia takiego jak zewnętrzne wymienniki ciepła złoża fluidalnego (także nie przedstawione).

Podczas gdy konkretne przykłady wykonania wynalazku zostały przedstawione szczegółowo aby przedstawić zastosowanie podstawowych idei przyświecających wynalazkowi, należy przyjąć, że wynalazek może być wykonany w inny sposób bez naruszania zakresu prezentowanego wynalazku. Na przykład prezentowany wynalazek może być zastosowany w konstrukcji zawierającej reaktory lub komory spalania z obiegowym złożem fluidalnym, albo przy naprawie, remoncie, czy modyfikacji istniejących reaktorów lub komór spalania z obiegowym złożem fluidalnym. W niektórych przykładach wykonania wynalazku, niektóre cechy wynalazku mogą być stosowane niezależnie od występowania innych jego właściwości. Wszystkie takie zmiany przykładów wykonania są objęte przez zakres wynalazku, który jest określony w załączonych zastrzeżeniach patentowych.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, wyposażony w udarowy, wewnętrzny, pierwotny separator cząstek, do oddzielania cząstek stałych ze strumienia gazów spalinowych, przepływającego przez komorę reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, przy czym reaktor zawiera komorę posiadającą otwór wylotowy i grupę przynajmniej dwóch rzędów separatorów cząstek typu udarowego w układzie schodkowym, umieszczonych przed otworem wylotowym, patrząc w kierunku przepływu gazów spalinowych lub cząstek, oraz drugą grupę przynajmniej dwóch rzędów separatorów cząstek typu udarowego w układzie schodkowym, umieszczoną w kanale spalinowym, za otworem wylotowym, patrząc w kierunku przepływu, znamienny tym, że zawiera ścianę denną (180) kanału spalinowego, do zawracania cząstek zebranych z przepływającego strumienia spalin i cząstek, umieszczoną poniżej grupy (130, 160) separatorów cząstek usytuowanych za, patrząc w kierunku przepływu, otworem wylotowym (40) komory reaktora (20).
2. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że dolna ściana (180) kanału spalinowego jest pochylona pod kątem w stosunku do poziomu, w kierunku komory (20) reaktora, stanowiąc powierzch8

PL 196 725 B1 nię ześlizgową cząstek stałych, zebranych przez drugą grupę (160) separatorów cząstek, w dół dolnej ściany (180) kanału spalinowego, w kierunku komory (20) reaktora.
3. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że dolna ściana (180) kanału spalinowego jest pochylona pod kątem w stosunku do poziomu, w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów spalinowych lub cząstek w komorze (20) reaktora, stanowiąc powierzchnię ześlizgową cząstek stałych, zebranych przez drugą grupę (160) separatorów cząstek w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu.
4. Reaktor według zastrz. 3, znamienny tym, że ponadto zawiera środki do odbierania zebranych cząstek stałych, zebranych w dolnej części dolnej ściany (180) kanału spalinowego, w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu.
5. Reaktor według zastrz. 4, znamienny tym, że środki do odbierania zebranych cząstek stałych stanowią jedną z poniższych konstrukcji, a mianowicie wnękę, kosz samowyładowczy, czy rynnę odprowadzającą.
6. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że dolna ściana (180) kanału spalinowego jest zasadniczo pozioma.
7. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że dolna ściana (180) kanału spalinowego jest zasadniczo płaska.
8. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że dolna ściana (180) kanału spalinowego jest pochylona pod kątem α w stosunku do poziomu.
9. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że kąt α nachylenia dolnej ściany (180) kanału spalinowego jest równy lub większy od kąta odłożenia a_R zebranych cząstek stałych.
10. Reaktor według zastrz. 8, znamienny tym, że dolna ściana (180) kanału spalinowego jest wyposażona w jeden szereg kanałów lub rowków, wzdłuż których następuje przepływ zebranych cząstek stałych.
11. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto zawiera kanał konwekcyjny (50), usytuowany za otworem wylotowym (40) komory reaktora (20), w którym umieszczone są powierzchnie wymieniające ciepło (220, 230).
12. Reaktor według zastrz. 11, znamienny tym, że powierzchnie wymieniające ciepło (220, 230) stanowią przynajmniej jedną z poniższych konstrukcji, a mianowicie powierzchnię przegrzewacza, powierzchnię podgrzewacza powietrza, powierzchnię kotła, lub powierzchnię podgrzewacza wody.
13. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że grupy (160) separatorów cząstek typu udarowego zawierają belki w kształcie litery U.
14. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że grupy (160) separatorów cząstek typu udarowego zawierają elementy, które nie są płaskie, a które posiadają kształt litery U, litery E, litery W lub dowolny inny kształt, który zawiera powierzchnię wydrążoną, wklęsłą, zwróconą w stronę przepływu gazów spalinowych lub cząstek.
15. Reaktor według zastrz. 8, znamienny tym, że zawiera środki kierujące gazy spalinowe lub cząstki, połączone z grupą (160) separatorów cząstek.
16. Reaktor według zastrz. 15, znamienny tym, że elementy kierujące gazy spalinowe lub cząstki obejmują płytę (260) z krawędzią główną (270), znajdującą się na jej szczycie i zasadniczo poziomą przegrodę (280), wystającą z płyty, oraz wspornik (290) mocujący płytę (260) do tylnej ściany (200) komory reaktora (20) w miejscu znajdującym się w pobliżu zetknięcia się dolnej ściany (180) kanału spalinowego i tylnej ściany (200) komory reaktora (20).
17. Reaktor według zastrz. 15, znamienny tym, że elementy kierujące gazy spalinowe lub cząstki obejmują płytę przymocowaną do dolnego krańca separatorów cząstek typu udarowego.
18. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że dolna ściana (180) kanału spalinowego wyposażona jest w szczyt, który utworzony jest z pierwszej części pochylonej pod kątem w stosunku do poziomu, opadającej w kierunku komory reaktora (20), stanowiącej powierzchnię ześlizgową cząstek stałych, zebranych przez drugą grupę (160) separatorów cząstek, w kierunku komory reaktora (20), oraz z drugiej części pochylonej pod kątem w stosunku do poziomu, opadającej w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu gazów spalinowych lub cząstek w komorze reaktora (20), stanowiącej powierzchnię ześlizgową dla cząstek stałych, zebranych przez drugą grupę separatorów cząstek (160), w kierunku do dołu drugiej części dolnej ściany kanału spalinowego, zgodnie z kierunkiem przepływu.