PL200942B1 - Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, wyposażony w regulowany, wewnętrzny wymiennik ciepła - Google Patents

Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, wyposażony w regulowany, wewnętrzny wymiennik ciepła

Info

Publication number
PL200942B1
PL200942B1 PL355069A PL35506902A PL200942B1 PL 200942 B1 PL200942 B1 PL 200942B1 PL 355069 A PL355069 A PL 355069A PL 35506902 A PL35506902 A PL 35506902A PL 200942 B1 PL200942 B1 PL 200942B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
fluidized bed
circulating fluidized
solids
stationary
heating surface
Prior art date
Application number
PL355069A
Other languages
English (en)
Other versions
PL355069A1 (en
Inventor
Felix Belin
Mikhail Maryamchik
Sundara M. Kavidass
David J. Walker
Donald L. Wietzke
Original Assignee
Babcock & Wilcox Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Babcock & Wilcox Co filed Critical Babcock & Wilcox Co
Publication of PL355069A1 publication Critical patent/PL355069A1/xx
Publication of PL200942B1 publication Critical patent/PL200942B1/pl

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F22B31/0084Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed with recirculation of separated solids or with cooling of the bed particles outside the combustion bed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F22B31/0015Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed for boilers of the water tube type
    • F22B31/0023Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed for boilers of the water tube type with tubes in the bed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F22B31/0084Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed with recirculation of separated solids or with cooling of the bed particles outside the combustion bed
    • F22B31/0092Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed with recirculation of separated solids or with cooling of the bed particles outside the combustion bed with a fluidized heat exchange bed and a fluidized combustion bed separated by a partition, the bed particles circulating around or through that partition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

Reaktor z obiegowym z lozem fluidalnym, wyposa zony w regulowany, wewn etrzny wymiennik ciep la, obejmuje komor e reakcyjn a obiegowego z loza fluidalnego, posiada- j ac a sciany boczne oraz ruszt u do lu komory reakcyjnej obiegowego z loza fluidalnego, który to ruszt stanowi dno w dolnym zako nczeniu komory reakcyjnej obiegowego z loza fluidalnego i przez który do komory reakcyjnej obie- gowego z loza fluidalnego doprowadzany jest gaz fluidyzu- j acy. Wed lug wynalazku, reaktor zawiera elementy dostar- czaj ace gaz fluidyzuj acy do pierwszej cz esci rusztu (34) dla wytworzenia szybko przemieszczaj acego si e obiegowego z loza (14) cz astek sta lych w pierwszej strefie komory reak- cyjnej (12) obiegowego z loza fluidalnego (14), oraz co najmniej jedn a obudow e (42) stacjonarnego z loza fluidalne- go (46), definiuj ac a drug a stref e komory reakcyjnej (12) obiegowego z lo za fluidalnego. Obudowa ta posiada sciany (44) przebiegaj ace ku górze od dna, a ka zda sciana (44) skie- rowana jest pionowo i jest pochylona, a ponadto wewn atrz drugiej strefy usytuowana jest pierwsza powierzchnia grzej- na (56), do poch laniania ciep la ze stacjonarnego z loza fluidalnego (46) sfluidyzowanych cz astek sta lych oraz elementy dostarczaj ace gaz fluidyzuj acy do drugiej cz esci (70) rusztu (34) dla wytworzenia stacjonarnego z lo za fluidalne- go (46) sfluidyzowanych cz astek sta lych w drugiej strefie komory reakcyjnej (12) obiegowego z loza fluidalnego (14), i tym ze posiada elementy regulacyjne . . . . . . . PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest reaktor z obiegowym złożem fluidalnym wyposażony w regulowany, wewnętrzny wymiennik ciepła. Reaktory lub kotły z obiegowym złożem fluidalnym znajdują zastosowanie w generatorach prądu. W szczególności wynalazek dotyczy reaktora z obiegowym złożem fluidalnym nowego typu, który umożliwia regulację temperatury w komorze reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego i/lub wypływających zeń cząstek stałych.
Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym według wynalazku obejmuje i obsługuje nie tylko obiegowe złoże fluidalne, ale również jedno lub więcej stacjonarnych złóż fluidalnych położonych w dolnej części obudowy reaktora z obiegowym złożem fluidalnym. Innymi słowy, w obrębie obiegowego złoża fluidalnego znajduje się również jeden lub więcej obszarów zajmowanych przez stacjonarne złoża fluidalne. Z kolei w obrębie jednego lub więcej stacjonarnych złóż fluidalnych zlokalizowana jest powierzchnia grzejna. Wymiana ciepła z powierzchnią grzejną kontrolowana jest z zastosowaniem gazu fluidalnego o odrębnym systemie regulacji, przekazywanego do jednego lub więcej stacjonarnych złóż fluidalnych w celu utrzymania pożądanego poziomu złoża lub kontroli przerobu cząstek stałych wewnątrz jednego lub więcej stacjonarnych złóż fluidalnych.
Większość wymienników ciepła stacjonarnych złóż fluidalnych znanych ze stanu techniki umieszczana jest poza komorą reakcyjną reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, zajmując przynajmniej jedną ze ścian obudowy.
I tak, na przykład, amerykańskie opisy patentowe nr 5,526,775 i 5,533,471 (Hyppanen) ujawniają reaktory z obiegowym złożem fluidalnym wyposażone w sąsiednie stacjonarne złoże fluidalne z wewnętrznym wymiennikiem ciepła. Amerykański opis patentowy nr 5,533,471 przedstawia rozwiązanie, zgodnie z którym stacjonarne złoże fluidalne umieszczane jest poniżej i w przesunięciu w bok względem podstawy komory obiegowego złoża fluidalnego. Natomiast amerykański opis patentowy nr 5,526,775 przedstawia rozwiązanie, zgodnie z którym stacjonarne złoże fluidalne umieszczane jest powyżej i w przesunięciu w bok względem obiegowego złoża fluidalnego. Działanie każdego ze stacjonarnych złóż fluidalnych regulowane jest poprzez umożliwianie ucieczki cząstkom przez otwór znajdujący się z boku komory stacjonarnego złoża fluidalnego z powrotem do komory głównej obiegowego złoża fluidalnego. Wymienniki ciepła tego rodzaju wymagają ponadto, by każde złoże wyposażone było w osobny ruszt służący do dystrybucji gazu, co w znacznym stopniu komplikuje budowę reaktorów z obiegowym złożem fluidalnym tego rodzaju. W efekcie wzrasta obszar zajmowany przez reaktor z obiegowym złożem fluidalnym.
Inne opisy patentowe ujawniają z kolei wymienniki ciepła umieszczone powyżej rusztu komory spalania z obiegowym złożem fluidalnym, lecz nie w obrębie stacjonarnego złoża fluidalnego reaktora z obiegowym złożem fluidalnym. Amerykański opis patentowy nr 5,190,451 (Goldbach) przedstawia przykładowo komorę obiegowego złoża fluidalnego wyposażoną w wymiennik ciepła zanurzony w złożu fluidalnym w dole komory. Złoże to wyposażone jest w tylko jeden wtryskiwacz powietrza, wykorzystywany do regulacji tempa cyrkulacji dla całego złoża. Amerykański opis patentowy nr 5,299,532 (Dietz) ujawnia reaktor z obiegowym złożem fluidalnym obejmujący komorę nawrotu, położoną w bezpośrednim sąsiedztwie komory głównej reaktora z obiegowym złożem fluidalnym. Do wnętrza komory nawrotu doprowadzane są częściowo spalone cząstki stałe z cyklonu, położonego między komorą nawrotu a górnym wylotem komory głównej reaktora z obiegowym złożem fluidalnym. We wnętrzu komory nawrotu umieszczono wymiennik ciepła, przy czym komora nawrotu oddzielona jest od komory głównej reaktora z obiegowym złożem fluidalnym przy pomocy ekranów wodnych, zajmując część przestrzeni w dole obudowy komory spalania. Komora nawrotu nie wystaje poza obudowę komory spalania.
Amerykański opis patentowy nr 5,184,671 (Alliston et al.) ujawnia wymiennik ciepła obejmujący większą liczbę obszarów złóż fluidalnych. Jeden z obszarów obejmuje powierzchnie wymiany ciepła, podczas gdy pozostałe wykorzystywane są do regulacji tempa wymiany ciepła między materiałem zawartym w złożu fluidalnym a powierzchniami wymiennika ciepła. Żadne ze stacjonarnych złóż fluidalnych znanych ze stanu techniki nie zostało umieszczone we wnętrzu reaktora w sposób wpływający na uproszczenie budowy reaktora z obiegowym złożem fluidalnym i pozwalający na łatwy dostęp do ścian obudowy w trakcie dostarczania odczynników, przeprowadzania prac konserwacyjnych i kontroli.
Przedmiotem wynalazku jest reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, wyposażony w regulowany, wewnętrzny wymiennik ciepła, który obejmuje komorę reakcyjną obiegowego złoża fluidalnego,
PL 200 942 B1 posiadającą ściany boczne oraz ruszt u dołu komory reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego. Ruszt ten stanowi dno w dolnym zakończeniu komory reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego i przez które do komory reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego doprowadzany jest gaz fluidyzujący.
Istota wynalazku polega na tym, że reaktor zawiera elementy dostarczające gaz fluidyzujący do pierwszej części rusztu dla wytworzenie szybko przemieszczającego się obiegowego złoża cząstek stałych w pierwszej strefie komory reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego. Poza tym reaktor posiada co najmniej jedną obudowę stacjonarnego złoża fluidalnego, definiującą drugą strefę komory reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego, przy czym obudowa ta posiada ściany przebiegające ku górze od dna, a każda ściana skierowana jest pionowo i jest pochylona, a ponadto wewnątrz drugiej strefy usytuowana jest pierwsza powierzchnia grzejna, do pochłaniania ciepła ze stacjonarnego złoża fluidalnego sfluidyzowanych cząstek stałych oraz elementy dostarczające gaz fluidyzujący do drugiej części rusztu dla wytworzenia stacjonarnego złoża fluidalnego sfluidyzowanych cząstek stałych w drugiej strefie komory reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego. Poza tym reaktor obejmuje elementy regulacyjne do regulacji ilości gazu fluidyzującego wprowadzonego do pierwszej strefy i elementy regulacyjne, do regulacji ilości gazu fluidyzującego wprowadzanego do drugiej strefy, a ponadto elementy, korzystnie spusty do usuwania cząstek stałych z pierwszej i drugiej strefy, wykorzystywane do usuwania cząstek stałych z układu lub zawracania ich do obiegu reaktora z obiegowym złożem fluidalnym.
Korzystnie, przynajmniej jedna obudowa stacjonarnego złoża fluidalnego położona jest w przybliżeniu w centralnym punkcie komory reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego i przylega do ściany komory reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym według wynalazku obejmuje większą liczbę obudów stacjonarnych złóż fluidalnych, wyznaczających drugą strefę wewnątrz komory reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego.
Większa liczba obudów stacjonarnych złóż fluidalnych położona jest w przybliżeniu w centralnym punkcie komory reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego i przylega do ściany komory reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego.
Reaktor obejmuje również, położone na dnie w drugiej części rusztu przynajmniej jedno źródło gazu oraz niezależnie regulowane elementy zasilające w gaz fluidyzujący położone poniżej przynajmniej jednego otworu, drugą powierzchnię grzejną, położoną poniżej rusztu, kanał, do transportowania cząstek stałych z drugiej strefy do drugiej powierzchni grzejnej, a wspomniany kanał jest połączony z elementami do usuwania cząstek stałych z reaktora lub zawracania ich do obiegu reaktora z obiegowym złożem fluidalnym.
Według wynalazku, reaktor z obiegowym złożem fluidalnym obejmuje trzecią powierzchnię grzejną, zlokalizowaną między elementami zasilającymi w gaz fluidyzujący w kanale prowadzącym z drugiej strefy do drugiej powierzchni grzejnej, przy czym wspomniany kanał do transportowania cząstek stałych z drugiej strefy i przechodzących przez trzecią i drugą powierzchnię grzejną, stanowiącą przynajmniej przegrzewacz, podgrzewacz wtórny, parownik i podgrzewacz wody jest połączony z elementami do usuwania cząstek stałych dla oczyszczenia reaktora z cząstek stałych albo dla ich zawracania cząstek stałych do reaktora.
Korzystnie, obudowa stacjonarnego złoża fluidalnego obejmuje rury chłodzone cieczą pokrywane materiałem odpornym na korozję, które tworzą ścianę działową, biegnącą wzdłuż komory reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego, łącząc się z rurami rozgałęźnymi, wlotową i wylotową, położonymi na zewnątrz komory reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego.
Reaktor obejmuje też pierwszą powierzchnię grzejną położoną w obudowie stacjonarnego złoża fluidalnego, pochłaniającą ciepło ze stacjonarnego złoża fluidalnego i elementy regulujące wymianę ciepła między stacjonarnym złożem fluidalnym a pierwszą powierzchnią grzejną.
Elementy regulujące wymianę ciepła obejmują albo elementy regulujące poziom złoża wewnątrz obudowy stacjonarnego złoża fluidalnego, albo elementy regulujące przepustowość cząstek stałych wewnątrz obudowy stacjonarnego złoża fluidalnego, przy czym elementy regulujące wymianę ciepła obejmują jeden lub więcej przewodów przenoszących cząstki stałe ze złoża stacjonarnego do otaczającego, szybko przemieszczającego się obiegowego złoża fluidalnego sfluidyzowanych cząstek stałych, a jeden lub więcej przewodów sięga od dolnej części złoża stacjonarnego, położonej tuż powyżej rusztu, do górnego poziomu, położonego na wysokości lub powyżej najniższej części ściany obudowy stacjonarnego złoża fluidalnego, oraz odrębne elementy doprowadzające gaz fluidyzujący, położone poniżej każdego z tych przewodów.
Poza tym, elementy regulujące wymianę ciepła obejmują jeden lub więcej zaworów niemechanicznych, przenoszących cząstki stałe z dolnej części stacjonarnego złoża fluidalnego do otaczające4
PL 200 942 B1 go, szybko przemieszczającego się obiegowego złoża fluidalnego sfluidyzowanych cząstek stałych i odrębne elementy doprowadzające gaz fluidyzujący, położone w pobliżu każdego z tych zaworów niemechanicznych.
Reaktor według wynalazku obejmuje położony na dnie w drugiej części rusztu przynajmniej jeden otwór, niezależnie regulowane elementy zasilające w gaz fluidyzujący, położone poniżej przynajmniej jednego otworu oraz powierzchnię grzejną, położoną poniżej rusztu, wewnątrz kanału, którym przenoszone są cząstki stałe z drugiej strefy na zewnątrz komory reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego.
W konstrukcji reaktora według wynalazku, druga powierzchnia grzejna znajduje się poniżej niezależnie regulowanych elementów zasilających w gaz fluidyzujący lub rozmieszczona jest między niezależnie regulowanymi elementami zasilającymi w gaz fluidyzujący.
Reaktor ponadto zawiera elementy regulujące wymianę ciepła między stacjonarnym złożem fluidalnym a powierzchnią grzejną wewnątrz obudowy stacjonarnego złoża fluidalnego, w którym powierzchnię grzejną stanowi przynajmniej przegrzewacz, podgrzewacz wtórny, parownik i podgrzewacz wody. Elementy regulujące wymianę ciepła obejmują albo elementy regulujące poziom złoża wewnątrz obudowy stacjonarnego złoża fluidalnego albo elementy regulujące przepustowość cząstek stałych przez obudowę stacjonarnego złoża fluidalnego.
Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym według wynalazku posiada jeden lub więcej przewodów przenoszących cząstki stałe ze stacjonarnego złoża fluidalnego, do otaczającego, szybko przemieszczającego się obiegowego złoża fluidalnego sfluidyzowanych cząstek stałych, przy czym ten jeden lub wiele przewodów sięga od dolnej części złoża stacjonarnego, położonej tuż powyżej rusztu, do górnego poziomu, znajdującego się na wysokości lub powyżej najniższej części obudowy stacjonarnego złoża fluidalnego i odrębne elementy doprowadzające gaz fluidyzujący, położone poniżej każdego z tych przewodów.
Korzystnie, reaktor zawiera jeden lub więcej zaworów niemechanicznych, przenoszących cząstki stałe z dolnej części stacjonarnego złoża fluidalnego do otaczającego, szybko przemieszczającego się obiegowego złoża fluidalnego sfluidyzowanych cząstek stałych i odrębne elementy doprowadzające gaz fluidalny, położone w pobliżu każdego z zaworów niemechanicznych.
Ponadto reaktor według wynalazku zawiera położony na dnie, w drugiej części rusztu przynajmniej jeden otwór oraz niezależnie regulowane, elementy zasilające w gaz fluidyzujący, położone poniżej przynajmniej jednego otworu, i tym, że zawiera drugą powierzchnię grzejną położoną poniżej rusztu oraz kanał przenoszący cząstki stałe z drugiej strefy do drugiej powierzchni grzejnej oraz trzecią powierzchnię grzejną, zlokalizowaną między elementami zasilającymi w gaz fluidalny w kanale między drugą strefą a drugą powierzchnią grzejną, a pierwsza powierzchnia grzejna jest usytuowana wewnątrz drugiej strefy dla pochłaniania ciepła ze stacjonarnego złoża fluidalnego sfluidyzowanych cząstek stałych przy czym powierzchnie grzejne stanowi przynajmniej jedna z powierzchni przegrzewacza, podgrzewacza wtórnego, parownika i podgrzewacza wody, natomiast kanał do przenoszenia cząstek stałych z drugiej strefy do i w poprzek trzeciej i drugiej powierzchni grzejnej jest połączony z elementami do usuwania cząstek stałych z reaktora dla oczyszczenia z cząstek stałych lub zawracania cząstek do niego.
Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że nie wymaga ono zwiększenia powierzchni zabudowy reaktora z obiegowym złożem fluidalnym.
Innymi słowy, reaktor z obiegowym złożem fluidalnym podzielono na dwie części: pierwszą część lub strefę, pełniącą funkcję obiegowego złoża fluidalnego, oraz drugą część lub strefę, pełniącą funkcję stacjonarnego złoża fluidalnego. Wysokość stacjonarnego złoża fluidalnego mieści się w granicach wyznaczonych przez wysokość ścian jego obudowy. Mechanizm regulacji wysokości stacjonarnego złoża fluidalnego obejmuje wyloty w górnej części obudowy oraz wylot zaworowy położony u dołu na krawędziach bocznych obudowy. Zgodnie z alternatywnym rozwiązaniem otwory w części rusztu na dnie pozwalają na przedostawanie się cząstek stałych na jego drugą stronę. Bezpośrednio pod komorą główną obiegowego złoża fluidalnego położony jest wymiennik ciepła. Na wysokości rusztu powyżej wymiennika ciepła znajduje się drugorzędne źródło gazu fluidalnego. Ilość cząstek przelatujących w dół na drugą stronę rusztu może być regulowana przy użyciu stacjonarnego złoża fluidalnego poprzez regulację tempa ich usuwania z układu lub przywracania do obiegu.
Udoskonalony projekt obiegowego złoża fluidalnego według wynalazku pozwala na zmniejszenie wymiarów obiegowego złoża fluidalnego oraz na prostą budowę ścian obudowy. Projekt ten jest prostszy i gwarantuje łatwiejszy dostęp do ścian obudowy w celu dostarczenia odczynników.
PL 200 942 B1
Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia przekrój podłużny reaktora z obiegowym złożem fluidalnym zgodnie z pierwszym przykładem rozwiązania, przy czym uwzględniono tu obudowę stacjonarnego złoża fluidalnego położoną wewnątrz reaktora z obiegowym złożem fluidalnym; fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny reaktora z obiegowym złożem fluidalnym zgodnie ze wskazaniami strzałek 2-2 na fig. 1; fig. 3 przedstawia częściowy przekrój podłużny reaktora z obiegowym złożem fluidalnym zgodnie z drugim przykładem rozwiązania, przy czym zaprezentowano tu proces usuwania cząstek stałych z obudowy stacjonarnego złoża fluidalnego poprzez jeden lub więcej przewodów wewnętrznych; fig. 4 przedstawia częściowy przekrój podłużny reaktora z obiegowym złożem fluidalnym zgodnie z trzecim przykładem rozwiązania, przy czym zaprezentowano tu proces usuwania cząstek stałych z obudowy stacjonarnego złoża fluidalnego poprzez jeden lub więcej zaworów niemechanicznych; fig. 5 przedstawia częściowy przekrój podłużny reaktora z obiegowym złożem fluidalnym zgodnie z czwartym przykładem rozwiązana, przy czym uwzględniono tu położenie powierzchni grzejnej poniżej rur doprowadzających powietrze, położonych poniżej górnej powierzchni rusztu w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym; fig. 6 przedstawia częściowy przekrój podłużny reaktora z obiegowym złożem fluidalnym zgodnie z piątym przykładem rozwiązania, przy czym uwzględniono tu położenie powierzchni grzejnej na wysokości rur doprowadzających powietrze, położonych poniżej górnej powierzchni rusztu w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym; fig. 7 przedstawia częściowy przekrój podłużny reaktora z obiegowym złożem fluidalnym zgodnie z szóstym przykładem rozwiązania, przy czym uwzględniono tu położenie powierzchni grzejnej zarówno na wysokości, jak i poniżej rur doprowadzających powietrze, położonych poniżej górnej powierzchni rusztu w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym; fig. 8 przedstawia częściowy przekrój podłużny reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, na którym uwzględniono kilka rozwiązań niniejszego wynalazku; fig. 9-14 przedstawiają widok z góry różnych rozmieszczeń obudów stacjonarnych złóż fluidalnych wewnątrz reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, które to obudowy mieszczą powierzchnie grzejne według wynalazku; fig. 15 przedstawia rzut perspektywiczny dolnej części reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, przy czym zaprezentowano tu budowę stacjonarnego złoża fluidalnego jednego rodzaju; fig. 16 przedstawia kolejny rzut perspektywiczny dolnej części reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, przy czym zaprezentowano tu stacjonarne złoże fluidalne innego rodzaju.
Zgodnie z niniejszym wynalazkiem określenie „reaktor z obiegowym złożem fluidalnym” odnosi się do reaktorów lub zespołów komory spalania z obiegowym złożem fluidalnym, w których odbywa się proces spalania. Choć niniejszy wynalazek dotyczy w szczególności reaktorów lub wytwornic pary, wykorzystujących zespoły komory spalania z obiegowym złożem fluidalnym do wywarzania ciepła, niniejszy wynalazek znajduje również zastosowanie w innych typach reaktorów z obiegowym złożem fluidalnym. I tak, przykładowo, niniejszy wynalazek może być wykorzystywany w reaktorze służącym do przeprowadzania innych reakcji niż procesy spalania. Znajduje on również zastosowanie w sytuacji, gdy mieszanina gazu i cząstek stałych pochodząca z procesu spalania przeprowadzanego gdzie indziej doprowadzana jest do reaktora w celu przeprowadzenia dalszej obróbki, jak i wówczas, gdy reaktor stanowi jedynie obudowę, zaś cząstki stałe porywane są przez strumień gazu, który nie musi być produktem ubocznym procesu spalania.
Na różnych figurach rysunku, te same lub pełniące podobną funkcję elementy oznaczono tymi samymi numerami.
Na fig. 1 przestawiono reaktor lub kocioł z obiegowym złożem fluidalnym, określany zasadniczo mianem reaktora z obiegowym złożem fluidalnym 10. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym 10 wyposażono w reaktor, komorę reakcyjną 12, lub komorę spalania, w której znajduje się obiegowe złoże fluidalne 14. Specjalistom wiadomo, że komora reakcyjna 12 charakteryzuje się zazwyczaj prostokątnym przekrojem poprzecznym i obejmuje membranowe ściany 16 chłodzone cieczą, które stanowią typowo rury, wewnątrz których przepływa woda i/lub para wodna, oddzielone od siebie przy pomocy stalowej membrany, co pozwala uzyskać gazoszczelną obudowę reaktora.
Do dolnej części komory reakcyjnej 12 doprowadzane jest powietrze 18, paliwo 20 oraz sorbent 22, które reagują w procesie spalania z wytworzeniem gorących gazów spalinowych oraz cząstek 24 porywanych przez strumień gazu, przemieszczających się przez komorę reakcyjną 12. Następnie gazy spalinowe wraz z cząstkami 24 przechodzą etapy oczyszczania oraz schładzania, odpowiednio 28 i 30, po czym gorące gazy spalinowe przekazywane są do wylotowego kanału spalinowego 32, co pokazano na rysunku. Wychwycone cząstki 26 przekazywane są z powrotem do dolnej części komory spalania, gdzie ponownie uczestniczą w procesie spalania lub innej reakcji.
PL 200 942 B1
Dolną część komory reakcyjnej 12 wyposażono w ruszt dystrybucji gazu (który stanowi korzystnie perforowana płyta lub podobne urządzenie), wyposażony w pewną liczbę dzwonów (nie uwzględnionych na rysunku), przez które doprowadzany jest gaz fluidalny (zazwyczaj powietrze) pod ciśnieniem, wykorzystywany do zwiększenia płynności złoża paliwa 20, sorbentu 20, zebranych cząstek stałych 26 oraz cząstek stałych 40 przywróconych do obiegu (opisanych poniżej), które usunięto z systemu. Przez ściany 16 obudowy doprowadzana jest korzystnie dodatkowa ilość powietrza, konieczna do przeprowadzenia procesu spalania paliwa 20, co zaznaczono na rysunku numerem 18. W ten sposób powyżej rusztu 34 uzyskiwane jest obiegowe złoże fluidalne 14, w obrębie którego cząstki stałe przemieszczają się gwałtownie wewnątrz gazów spalinowych powstających w trakcie spalania.
Choć w obiegowym złożu fluidalnym 14 dochodzi do gwałtownego przemieszczania się porwanych przez strumień gazu cząstek stałych, część z nich nie przedostaje się na górę niesiona przez strumień gazu z rusztu 34 i opada nań z powrotem. W sposób opisany powyżej w górę komory reakcyjnej 12 przemieszcza się pozostała część. Część cząstek stałych usuwana jest z dolnej części komory reakcyjnej 12 przez spusty 36, po czym może zostać usunięta z systemu, co oznaczono na rysunku numerem 38, lub przywrócona do obiegu, co oznaczono numerem 40. Przepływ cząstek stałych usuwanych przez spusty 36 regulowany być może w znany sposób, na przykład z zastosowaniem mechanicznych zaworów obrotowych lub śrub, przenośników lub zaworów powietrznych lub kombinacji jednych i drugich. Należy przyjąć, że w dolnej części komory reakcyjnej 12 dochodzi do intensywnego opadania cząstek stałych.
Zgodnie z najprostszym rozwiązaniem niniejszego wynalazku powyżej rusztu 34 w obrębie dolnej części komory spalania 12 umieszczono obudowę 42 stacjonarnego złoża fluidalnego, obejmującą ściany 44. W jej wnętrzu w trakcie działania reaktora 10 z obiegowym złożem fluidalnym znajduje się stacjonarne złoże fluidalne 46. Ściany 44 oddzielają stacjonarne złoże fluidalne 46 od obiegowego złoża fluidalnego 14. Stacjonarne złoże fluidalne 46 powstaje w wyniku dostarczania przez ruszt 34 odrębnej porcji gazu fluidalnego przy jednoczesnej kontroli jego zawartości; to jest porcji odrębnej od porcji gazu fluidalnego doprowadzanej przez ruszt 34 do obiegowego złoża fluidalnego 14. Tym samym reaktor 10 z obiegowym złożem fluidalnym obejmuje dwa typy rejonów lub stref powyżej rusztu, przy czym poszczególne strefy powstają poprzez dostarczanie przez ruszt różnych porcji gazu fluidalnego przy jednoczesnej kontroli jego zawartości w każdej strefie. Pierwszą strefę stanowi oczywiście główna strefa obiegowego złoża fluidalnego, zaś drugą - rejon lub strefa stacjonarnego złoża fluidalnego 46, mieszcząca się w obrębie obiegowego złoża fluidalnego 14.
Zgodnie z tym, co zaprezentowano na fig. 1, gaz fluidalny doprowadzany do stacjonarnego złoża fluidalnego 46 oznaczono numerem 48, przy czym jego ilość regulowana jest przy użyciu zaworu lub innych elementów kontrolnych oznaczonych numerem 50. Gaz fluidalny doprowadzany do obiegowego złoża fluidalnego 14 oznaczono numerem 52, przy czym jego ilość regulowana jest przy użyciu zaworu lub innych elementów kontrolnych oznaczonych numerem 54.
Wewnątrz obudowy 42 stacjonarnego złoża fluidalnego znajduje się powierzchnia grzejna 56, która pochłania ciepło ze stacjonarnego złoża fluidalnego 46. Powierzchnię grzejną 56 stanowić może korzystnie przegrzewacz, podgrzewacz wtórny, podgrzewacz wody, kocioł wyparny lub ich kombinacje znane specjalistom. Powierzchnię grzejną 56 stanowi zazwyczaj konstrukcja serpentynowa rur, przez które przenoszony jest nośnik ciepła, taki jak woda, mieszanina dwufazowa wody i pary wodnej lub para wodna. Choć działanie całej komory reakcyjnej 12 podporządkowane jest obiegowemu złożu fluidalnemu, stacjonarne złoże fluidalne 46 obsługiwane jest i kontrolowane przy użyciu odrębnego systemu kontrolnego, takiego jak element 50, odpowiadającego za kontrolę ilości gazu fluidalnego 48 doprowadzanego przez część rusztu 34 położoną poniżej obudowy 42 stacjonarnego złoża fluidalnego. Cząstki stałe 24 opadające we wnętrzu obiegowego złoża fluidalnego 14 w dolnej części komory reakcyjnej 12 zasilają stacjonarne złoże fluidalne 46. Wysokość ścian 44 obudowy 42 stacjonarnego złoża fluidalnego może być taka sama lub różna; mogą one biec w pionie, ukośnie lub też w dwojaki sposób. Górna część obudowy 42 stacjonarnego złoża fluidalnego może być nachylona lub biec zasadniczo w poziomie; w razie potrzeby może też być częściowo zakryta. Należy przyjąć, że wysokość stacjonarnego złoża fluidalnego 46 we wnętrzu jego obudowy 42 ograniczona jest przez najniższą ścianę 44 obudowy 42. Zgodnie z fig. 2 obudowa 42 stacjonarnego złoża fluidalnego położona jest korzystnie w centralnej części komory reakcyjnej 12. Jednakże zgodnie z tym, co zaprezentowano na fig. 9 - 14 poniżej, możliwa jest również inna lokalizacja obudowy 42 stacjonarnego złoża fluidalnego w dolnej części komory reakcyjnej 12.
PL 200 942 B1
Istotną cechą niniejszego wynalazku jest to, że stacjonarne złoże fluidalne 46 regulowane być może pod kątem kontroli wymiany ciepła z powierzchnią grzejną 56 położoną w jego wnętrzu. Regulacja ta odbywać się może poprzez kontrolę poziomu cząstek stałych zawartych w stacjonarnym złożu fluidalnym 46 lub poprzez kontrolę przerobu cząstek stałych przez powierzchnię grzejną 56 położoną wewnątrz stacjonarnego złoża fluidalnego 46.
Na fig. 3 przedstawiono jeden z dopuszczalnych elementów kontroli wymiany ciepła w obrębie stacjonarnego złoża fluidalnego 46, który to element obejmuje jeden lub więcej przewodów 58 biegnących od dolnej części złoża 46, położonej tuż powyżej rusztu 34, do górnej części złoża 46, położonej na wysokości lub powyżej najniższej ściany 44. Budowa przewodu lub przewodów 58 winna odpowiadać wymogom niniejszego wynalazku. Poniżej każdego z przewodów 58 umieszczono przewód gazowy 57 oraz odrębny element fluidalny, doprowadzający gaz fluidalny 60, którego przepływ reguluje zawór 62. Dzięki fluidyzacji cząstek stałych we wnętrzu przewodów 58 położonych dokładnie powyżej przewodów gazowych 57 dochodzi do ich przemieszczania się w górę przewodów 58. W taki też sposób cząstki te wydostają się ze stacjonarnego złoża fluidalnego 46 do otaczającego je obiegowego złoża fluidalnego 14. W wyniku wzrostu tempa przepływu gazu fluidalnego 60 lub zastosowania dodatkowych przewodów 58 dojść może do sytuacji, gdy ilość cząstek stałych wydostających się ze stacjonarnego złoża fluidalnego 46 przekroczy ilość cząstek tego rodzaju doprowadzanych do wnętrza stacjonarnego złoża fluidalnego 46 z obiegowego złoża fluidalnego 14, co spowoduje obniżenie poziomu złoża. Wraz ze wzrostem dysproporcji między ilością cząstek wydostających się ze złoża 46 a ilością cząstek pochodzących z obiegowego złoża fluidalnego 14 obniża się poziom złoża.
Na fig. 4 przedstawiono kolejny z elementów do kontroli wymiany ciepła w obrębie stacjonarnego złoża fluidalnego 46, który to element obejmuje jeden lub więcej zaworów niemechanicznych 64, z których każdy posiada własne źródło zasilania 66 regulowane przy użyciu zaworu 68. Dopływ gazu w pobliże zaworu 64 wspomaga proces wydostawania się cząstek stałych z dolnej części stacjonarnego złoża fluidalnego 46 do wnętrza obiegowego złoża fluidalnego 14. Regulacja tempa przepływu gazu i/lub liczby działających zaworów 64 pozwala na kontrolę poziomu stacjonarnego złoża fluidalnego w sposób zbliżony do opisywanego wyżej.
W przypadku, gdy ilość wydostających się cząstek stałych jest mniejsza od ilości napływających cząstek stałych, poziom złoża 46 jest stały, ograniczony przez wysokość najniższej ściany 44. Zwiększenie ilości cząstek stałych wydostających się z dolnej części złoża 46 (w sposób zaprezentowany na fig. 3 lub 4) powoduje zwiększenie dopływu świeżych cząstek z górnej części złoża 46 do powierzchni grzejnej 56. To z kolei zwiększa intensywność wymiany ciepła między złożem 46 a powierzchnią grzejną 56. W przypadku dalszego zwiększania tempa usuwania cząstek ze złoża 46, poziom złoża obniży się, co spowoduje zmniejszenie wielkości powierzchni grzejnej 56 zanurzonej w cząstkach złoża 46. Jako że tempo wymiany ciepła w przypadku części powierzchni grzejnej nie zanurzonej jest znacznie niższe niż części zanurzonej, spada ogólna wartość tempa wymiany ciepła z powierzchnią grzejną, a wraz z nim tempa przepływu czynnika wymiany ciepła. Ułatwia to obsługę reaktora 10 z obiegowym złożem fluidalnym ze względu na możllwość regulacjj wymiany ciepła przy zachowaniu stałego lub zmiennego poziomu złoża 46, przy czym pracownik obsługi może kierować się przy wyborze wymogami technicznymi lub wygodą. W wyniku przekazywania ciepła przez cząstki stałe do powierzchni grzejnej 56 dochodzi do zróżnicowania temperatur panujących w stacjonarnym złożu fluidalnym 46 i obiegowym złożu fluidalnym 14. Gdy konieczne staje się usunięcie cząstek stałych z dolnej części reaktora 10 z obiegowym złożem fluidalnym, korzystne może się okazać usunięcie tych cząstek ze stacjonarnego złoża fluidalnego 46, jako że usuwanie w ten sposób schłodzonego popiołu dennego z komory reakcyjnej 12 z obiegowym złożem fluidalnym zmniejsza stopień utraty ciepła jawnego, który byłby znaczniejszy w przypadku usuwania gorących cząstek.
Fig. 5 przedstawia kolejny sposób zastosowania niniejszego wynalazku. Zgodnie z tym rozwiązaniem dolną część komory spalania 12 z obiegowym złożem fluidalnym również wyposażono w ruszt fluidalny 34 wyposażony we własne źródło zasilania w gaz fluidalny 52. Rozwiązanie to przewiduje jednak wyposażenie jednej lub więcej części 70 rusztu 34 we własne źródło gazu 72 o odrębnym systemie regulacji. Część 70 rusztu obejmuje rury 76 doprowadzające powietrze, które to rury wyposażono w dzwony 78 rozmieszczone w pewnych odstępach od siebie, co pozwala na uzyskanie otworów przepuszczających opadające cząstki stałe na drugą stronę rusztu. Zgodnie z jednym rozwiązaniem niniejszego wynalazku cząstki te przelatują przez powierzchnię grzejną 74 położoną w pobliżu rusztu 34, lecz poniżej jego górnej powierzchni. W przypadku konstrukcji tego rodzaju powierzchnia grzejna 74 pozwala na chłodzenie usuwanych cząstek przed ich usunięciem z układu (o czym mowa była powyżej) lub
PL 200 942 B1 zwróceniem do obiegu w reaktorze 10 z obiegowym złożem fluidalnym. Stałe cząstki przemieszczające się w dół przedostają się przez powierzchnię grzejną 74, w wyniku czego dochodzi do wymiany ciepła między nimi a powierzchnią grzejną 74. Proces wymiany ciepła regulowany być może poprzez kontrolę tempa przepływu cząstek przez powierzchnię grzejną 74, po czym cząstki te mogą być usuwane z układu lub zwracane do obiegowego złoża fluidalnego 14 podobnie jak poprzednio. Proces usuwania z układu i przywracania do obiegu wykorzystywać może znane środki, takie jak urządzenia mechaniczne, na przykład zawory obrotowe lub śruby, lub niemechaniczne, na przykład przenośniki lub zawory powietrzne, lub też kombinacje urządzeń mechanicznych i niemechanicznych. Na fig. 6 i 7 przedstawiono inne sposoby rozmieszczenia powierzchni grzejnej 74 poniżej rusztu. Na fig. 6 powierzchnię grzejną 80 zlokalizowano między rurami doprowadzającymi powietrze w części 70, natomiast na fig. 7 powierzchnia grzejna 74 znajduje się poniżej rur doprowadzających powietrze w części 70, zaś dodatkową powierzchnię grzejną 80 zlokalizowano między rurami doprowadzającymi powietrze w części 70.
Umieszczenie obudowy 42 stacjonarnego złoża fluidalnego wraz z powierzchnią grzejną 74, 80 w obrębie komory reakcyjnej 12 obiegowego złoża fluidalnego, a nie wzdłuż boków na zewnątrz reaktora 10 z obiegowym złożem fluidalnym powoduje zmniejszenie całkowitej powierzchni reaktora 10 z obiegowym złożem fluidalnym. Komora 12 obiegowego złoża fluidalnego charakteryzować się może prostą budową ścian 16, co upraszcza prace konserwacyjne i ogranicza proces korozji, a zarazem umożliwia łatwiejszy dostęp do ścian 16 obudowy w celu doprowadzenia odczynników procesu spalania, zainstalowania nowych urządzeń i przeprowadzenia prac konserwacyjnych. Proste ściany 16 obudowy komory spalania zastosować można wówczas, gdy powierzchnia rusztu 34 zajmowana przez obudowę 42 stacjonarnego złoża fluidalnego oraz pozostała część rusztu 34 wewnątrz obiegowego złoża fluidalnego równa się powierzchni górnej części komory 12 obiegowego złoża fluidalnego. Konstrukcja tego typu pozwala uzyskać w swej dolnej części pożądaną prędkość gazu przemieszczającego się w górę.
Fig. 8 przedstawia częściowy przekrój podłużny reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, przy czym uwzględniono tu kilka rozwiązań niniejszego wynalazku. I tak możliwe jest zastosowanie powierzchni grzejnej 56 powyżej rusztu 34 oraz powierzchni grzejnej 74 poniżej rur 76 doprowadzających powietrze. Możliwe jest również zastosowanie powierzchni grzejnej 80, podobnie jak wyżej. Zgodnie z niniejszym rozwiązaniem elementy kontrolujące wymianę ciepła w obrębie stacjonarnego złoża fluidalnego 46 obejmują jeden lub więcej niemechanicznych zaworów 64, z których każdy wyposażono we własne źródło zasilania 66 w gaz (nie uwzględnione na rysunku) regulowane przy użyciu przewodu gazowego 57 oraz zaworu 68 (nie uwzględnionego na rysunku).
Choć dotychczas każde z rozwiązań przewidywało umieszczenie obudowy 42 stacjonarnego złoża fluidalnego zasadniczo w centralnej części komory 12 obiegowego złoża fluidalnego, jedna lub więcej obudów 42 stacjonarnych złóż fluidalnych znajdować się może w innym miejscu w obrębie reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, co przedstawiono na fig. 9-14. Fig. 9-14 przedstawiają różne sposoby rozmieszczenia jednej lub więcej obudów 42 stacjonarnych złóż fluidalnych w obrębie reaktora z obiegowym złożem fluidalnym. W każdym z zaprezentowanych przypadków obudowa 42 znajduje się w całości w granicach wyznaczonych przez ściany 16 komory 12 obiegowego złoża fluidalnego, co wpływa na zmniejszenie powierzchni reaktora z obiegowym złożem fluidalnym. Niezależnie od sposobu rozmieszczenia obudowy 42 obiegowego złoża fluidalnego wewnątrz reaktora 10 z obiegowym złożem fluidalnym, obudowa lub obudowy 42 stacjonarnych złóż fluidalnych wykorzystywane być mogą w sposób podany wyżej do kontroli działania reaktora 10 z obiegowym złożem fluidalnym. Zmniejszeniu ulega przy tym powierzchnia zajmowana przez reaktor 10 z obiegowym złożem fluidalnym.
Ściany 44 tworzące obudowę 42 stacjonarnego złoża fluidalnego charakteryzować się mogą różną budową. Zgodnie z korzystnym rozwiązaniem ściany 44 obudowy stanowią rury chłodzone cieczą pokrywane materiałem odpornym na korozję, takim jak cegła lub stop wysoko topliwy, zapobiegające korozji rur w trakcie działania urządzenia. Fig. 15 przedstawia rzut perspektywiczny dolnej części komory 12 obiegowego złoża fluidalnego, na którym uwzględniono obudowę 42 stacjonarnego złoża fluidalnego jednego typu, a która, zgodnie ze szczególnie korzystnym rozwiązaniem, ulokowana jest nie w sąsiedztwie ściany 16 obudowy komory spalania. Ściany 44 stanowią rury 82 chłodzone cieczą pokrywane cegłą lub stopem wysoko topliwym. Istnieje również możliwość zastosowania odpowiednich rur rozgałęźnych, wlotowych i wylotowych, doprowadzających i odprowadzających płyn przenoszony rurami 82, a które znane są ze stanu techniki. Na fig. 15 zaprezentowano przykładowo rurę rozgałęźną wlotową 86 poniżej rusztu 34, przez którą zasilane są rury 82. Rury 82, otoczywszy obuPL 200 942 B1 dowę 42 stacjonarnego złoża fluidalnego, tworzą ścianę działową 90, która może biec wzdłuż całej wysokości (czego nie uwzględniono na fig. 15) komory reakcyjnej 12 obiegowego złoża fluidalnego, kończąc się górną rurą rozgałęźną wylotową (również nie uwzględnioną na fig. 15) powyżej sklepienia komory reakcyjnej 12.
Kolejne rozwiązanie zastosować można w wypadku, gdy obudowa 42 stacjonarnego złoża fluidalnego sąsiaduje z przynajmniej jedną ścianą 16 obudowy komory spalania. Fig. 16 przedstawia kolejny rzut perspektywiczny dolnej części komory obiegowego złoża fluidalnego, na którym uwzględniono konstrukcję obudowy 42 stacjonarnego złoża fluidalnego tego typu. Również i tu ściany 44 obudowy stanowią rury 82 pokrywane stopem wysoko topliwym; w niniejszym rozwiązaniu przechodzą one przez ściany 16 obudowy komory spalania, będąc przy tym wyposażone w rurę rozgałęźną wlotową 86 i wylotową 88.
Powyżej przedstawiono szczegółowo konkretne rozwiązania niniejszego wynalazku, prezentując jego charakterystyczne cechy. Specjalista jest jednak świadomy tego, że niniejszy wynalazek pozwala na dokonywanie zmian, nie wykraczających poza zakres wynalazku określony w zastrzeżeniach patentowych. I tak, przykładowo, wynalazek znajduje zastosowanie w nowych konstrukcjach, obejmujących reaktor lub zespól komory spalania z obiegowym złożem fluidalnym, lub też w przypadku wymiany, naprawy lub modyfikacji już istniejących reaktorów lub zespołów komory spalania z obiegowym złożem fluidalnym. Niektóre rozwiązania niniejszego wynalazku uwzględniać mogą korzystnie jedynie część spośród jego charakterystycznych cech.

Claims (21)

1. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, wyposażony w regulowany, wewnętrzny wymiennik ciepła, który obejmuje komorę reakcyjną obiegowego złoża fluidalnego, posiadającą ściany boczne oraz ruszt u dołu komory reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego, który to ruszt stanowi dno w dolnym zakończeniu komory reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego i przez który do komory reakcyjnej obiegowego złoża fluidalnego doprowadzany jest gaz fluidyzujący, znamienny tym, że zawiera elementy dostarczające gaz fluidyzujący do pierwszej części rusztu (34) dla wytworzenie szybko przemieszczającego się obiegowego złoża (14) cząstek stałych w pierwszej strefie komory reakcyjnej (12) obiegowego złoża fluidalnego (14), oraz co najmniej jedną obudowę (42) stacjonarnego złoża fluidalnego (46), definiującą drugą strefę komory reakcyjnej (12) obiegowego złoża fluidalnego, przy czym obudowa ta posiada ściany (44) przebiegające ku górze od dna, a każda ściana (44) skierowana jest pionowo i jest pochylona, a ponadto wewnątrz drugiej strefy usytuowana jest pierwsza powierzchnia grzejna (56), do pochłaniania ciepła ze stacjonarnego złoża fluidalnego (46) sfluidyzowanych cząstek stałych oraz elementy dostarczające gaz fluidyzujący do drugiej części (70) rusztu (34) dla wytworzenia stacjonarnego złoża fluidalnego (46) sfluidyzowanych cząstek stałych w drugiej strefie komory reakcyjnej (12) obiegowego złoża fluidalnego (14), i tym że posiada elementy regulacyjne do regulacji ilości gazu fluidyzującego wprowadzonego do pierwszej strefy i elementy regulacyjne, do regulacji ilości gazu fluidyzującego wprowadzanego do drugiej strefy, a ponadto elementy, korzystnie spusty (38) do usuwania cząstek stałych z pierwszej i drugiej strefy, wykorzystywane do usuwania cząstek stałych z układu lub zawracania ich do obiegu reaktora (10) z obiegowym złożem fluidalnym (14).
2. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym według zastrz. 1, ζι^^ι^ϊ^ι^ι^^ tym, że przynajmniej jedna obudowa (42) stacjonarnego złoża fluidalnego (46) położona jest w przybliżeniu w centralnym punkcie komory reakcyjnej (12) obiegowego złoża fluidalnego (14) i przylega do ściany (16) komory reakcyjnej (12) obiegowego złoża fluidalnego.
3. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje większą liczbę obudów (42) stacjonarnych złóż fluidalnych (46), wyznaczających drugą strefę wewnątrz komory reakcyjnej (12) obiegowego złoża fluidalnego (14).
4. Reaktor z obiegowym ztożeem fluidalnym według zas^z. 3, znamienny tym, że większa I lczba obudów (42) stacjonarnych złóż fluidalnych (46) położona jest w przybliżeniu w centralnym punkcie komory reakcyjnej (12) obiegowego złoża fluidalnego (14) i przylega do ściany komory reakcyjnej (12) obiegowego złoża fluidalnego (14).
5. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym według 1, zi^^r^i^i^i^^ tym, że ot^^erm^u^ położony na dnie w drugiej części (70) rusztu (34) przynajmniej jedno źródło gazu (72) oraz niezależnie regulowane elementy zasilające w gaz fluidyzujący położone poniżej przynajmniej jednego otworu,
PL 200 942 B1 drugą powierzchnię grzejną (74), położoną poniżej rusztu (34), kanał, do transportowania cząstek stałych z drugiej strefy do drugiej powierzchni grzejnej, a wspomniany kanał jest połączony z elementami do usuwania cząstek stałych z reaktora lub zawracania ich do obiegu reaktora z obiegowym złożem fluidalnym.
6. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym wet^łut] zastrz. 5, znamienny tym, że obejmuje trzecią powierzchnię grzejną (80), zlokalizowaną między elementami zasilającymi w gaz fluidyzujący w kanale prowadzącym z drugiej strefy do drugiej powierzchni grzejnej (74), przy czym wspomniany kanał do transportowania cząstek stałych z drugiej strefy i przechodzących przez trzecią (80) i drugą powierzchnię grzejną (74) jest połączony z elementami do usuwania cząstek stałych dla oczyszczenia reaktora z cząstek stałych albo dla ich zawracania cząstek stałych do reaktora.
7. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym według zastrrz. 6, znamienny t^r^, że pierwszą ((96), drugą (74) i trzecią powierzchnię grzejną (80) stanowi przynajmniej przegrzewacz, podgrzewacz wtórny, parownik i podgrzewacz wody.
8. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym według zastrz. 3, znamienny tym, że obudowa (42) stacjonarnego złoża fluidalnego (46) obejmuje rury (82) chłodzone cieczą pokrywane materiałem odpornym na korozję.
9. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym według zastrz. 8, znamienny tym, że rury (82) chłodzone cieczą tworzą ścianę działową (90) biegnącą wzdłuż komory reakcyjnej (12) obiegowego złoża fluidalnego (14), łącząc się z rurami rozgałęźnymi, wlotową (86) i wylotową (88), położonymi na zewnątrz komory reakcyjnej (12) obiegowego złoża fluidalnego (14).
10. Reaktor z obiegowym zzożem fluidalnym według zas^z. 1, znamiennytym. ze οόβ^^β on pierwszą powierzchnię grzejną (56) położoną w obudowie (42) stacjonarnego złoża fluidalnego (46), pochłaniającą ciepło ze stacjonarnego złoża fluidalnego (46) i elementy regulujące wymianę ciepła między stacjonarnym złożem fluidalnym (46) a pierwszą powierzchnią grzejną (56).
11. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym według zas^z. 10, znamienny tym, że elementy regulujące wymianę ciepła obejmują albo elementy regulujące poziom złoża wewnątrz obudowy stacjonarnego złoża fluidalnego, albo elementy regulujące przepustowość cząstek stałych wewnątrz obudowy (42) stacjonarnego złoża fluidalnego (46).
12. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym według zas^z. 10, znamienny tym, że elementy regulujące wymianę ciepła obejmują jeden lub więcej przewodów (58) przenoszących cząstki stałe ze złoża stacjonarnego (46) do otaczającego, szybko przemieszczającego się obiegowego złoża fluidalnego (14) sfluidyzowanych cząstek stałych, przy czym jeden lub więcej przewodów (58) sięga od dolnej części złoża stacjonarnego (46), położonej tuż powyżej rusztu (34), do górnego poziomu, położonego na wysokości lub powyżej najniższej części ściany (44) obudowy (42) stacjonarnego złoża fluidalnego (46), oraz odrębne elementy doprowadzające gaz fluidyzujący, położone poniżej każdego z tych przewodów.
13. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym według zas^z. 10, znamienny tym, że elementy regulujące wymianę ciepła obejmują jeden lub więcej zaworów niemechanicznych (64), przenoszących cząstki stałe z dolnej części stacjonarnego złoża fluidalnego (46) do otaczającego, szybko przemieszczającego się obiegowego złoża fluidalnego (14) sfluidyzowanych cząstek stałych i odrębne elementy doprowadzające gaz fluidyzujący, położone w pobliżu każdego z tych zaworów niemechanicznych (64).
14. Reakton obiegowym ztożem fluidalnym według zas^z. 1, znamienny tym, że obermuje położony na dnie w drugiej części (70) rusztu (34) przynajmniej jeden otwór, niezależnie regulowane elementy zasilające w gaz fluidyzujący, położone poniżej przynajmniej jednego otworu oraz powierzchnię grzejną (74) położoną poniżej rusztu (34), wewnątrz kanału, którym przenoszone są cząstki stałe z drugiej strefy na zewnątrz komory reakcyjnej (12) obiegowego złoża fluidalnego (14).
15. Rea^Go z obiegowym ztożem fluidalnym według zassi·^. 14, znamienny tym, że powierzchnia grzejna (74) znajduje się poniżej niezależnie regulowanych elementów zasilających w gaz fluidyzujący.
16. Reaktor obiegowym złożem fluidalnym według zas^z. 14, znamiennytym, ze powierzchnia grzejna (74) rozmieszczona jest między niezależnie regulowanymi elementami zasilającymi w gaz fluidyzujący.
17. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto zawiera elementy regulujące wymianę ciepła między stacjonarnym złożem fluidalnym (46) a powierzchnią grzejną (56, 74, 80) wewnątrz obudowy (42) stacjonarnego złoża fluidalnego (46), w któPL 200 942 B1 rym powierzchnię grzejną (56, 74, 80) stanowi przynajmniej przegrzewacz, podgrzewacz wtórny, parownik i podgrzewacz wody.
18. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym według zastrz. 17, znamienny tym, że elementy regulujące wymianę ciepła obejmują albo elementy regulujące poziom złoża wewnątrz obudowy stacjonarnego złoża fluidalnego albo elementy regulujące przepustowość cząstek stałych przez obudowę (42) stacjonarnego złoża fluidalnego (46).
19. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym według zastrz. 18, znamienny tym, że obejmuje jeden lub więcej przewodów (58) przenoszących cząstki stałe ze stacjonarnego złoża fluidalnego (46), do otaczającego, szybko przemieszczającego się obiegowego złoża fluidalnego (14) sfluidyzowanych cząstek stałych, przy czym ten jeden lub wiele przewodów (58) sięga od dolnej części złoża stacjonarnego (46), położonej tuż powyżej rusztu (34), do górnego poziomu, znajdującego się na wysokości lub powyżej najniższej części obudowy (42) stacjonarnego złoża fluidalnego (46) i odrębne elementy doprowadzające gaz fluidyzujący, położone poniżej każdego z tych przewodów.
20. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym według zastrz. 18, znamienny tym, że obejmuje jeden lub więcej zaworów niemechanicznych (64), przenoszących cząstki stałe z dolnej części stacjonarnego złoża fluidalnego (46) do otaczającego, szybko przemieszczającego się obiegowego złoża fluidalnego (14) sfluidyzowanych cząstek stałych i odrębne elementy doprowadzające gaz fluidalny, położone w pobliżu każdego z zaworów niemechanicznych (64).
21. Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto zawiera on położony na dnie, w drugiej części (70) rusztu (34) przynajmniej jeden otwór oraz niezależnie regulowane, elementy zasilające w gaz fluidyzujący, położone poniżej przynajmniej jednego otworu, i tym, że zawiera drugą powierzchnię grzejną (74) położoną poniżej rusztu oraz kanał przenoszący cząstki stałe z drugiej strefy do drugiej powierzchni grzejnej (74) oraz trzecią powierzchnię grzejną (80), zlokalizowaną między elementami zasilającymi w gaz fluidalny w kanale między drugą strefą a drugą powierzchnią grzejną, a pierwsza powierzchnia grzejna jest usytuowana wewnątrz drugiej strefy dla pochłaniania ciepła ze stacjonarnego złoża fluidalnego (46) sfluidyzowanych cząstek stałych przy czym powierzchnie grzejne (74, 80) stanowi przynajmniej jedna z powierzchni przegrzewacza, podgrzewacza wtórnego, parownika i podgrzewacza wody, natomiast kanał do przenoszenia cząstek stałych z drugiej strefy do i w poprzek trzeciej (80) i drugiej powierzchni grzejnej (74) jest połączony z elementami do usuwania cząstek stałych z reaktora (10) dla oczyszczenia z cząstek stałych lub zawracania cząstek do niego.
PL355069A 2001-07-17 2002-07-16 Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, wyposażony w regulowany, wewnętrzny wymiennik ciepła PL200942B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/906,993 US6532905B2 (en) 2001-07-17 2001-07-17 CFB with controllable in-bed heat exchanger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL355069A1 PL355069A1 (en) 2003-01-27
PL200942B1 true PL200942B1 (pl) 2009-02-27

Family

ID=25423366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL355069A PL200942B1 (pl) 2001-07-17 2002-07-16 Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, wyposażony w regulowany, wewnętrzny wymiennik ciepła

Country Status (12)

Country Link
US (1) US6532905B2 (pl)
KR (1) KR100828108B1 (pl)
CN (1) CN1262789C (pl)
BG (1) BG65390B1 (pl)
CA (1) CA2393338C (pl)
CZ (1) CZ304410B6 (pl)
ES (1) ES2239863B2 (pl)
MX (1) MXPA02006871A (pl)
PL (1) PL200942B1 (pl)
PT (1) PT102812B (pl)
RU (1) RU2002118783A (pl)
UA (1) UA84252C2 (pl)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2837561B1 (fr) * 2002-03-25 2004-05-21 Alstom Switzerland Ltd Foyer de chaudiere a lit fluidise comprenant deux soles separees par un entrejambe
US8449288B2 (en) * 2003-03-19 2013-05-28 Nalco Mobotec, Inc. Urea-based mixing process for increasing combustion efficiency and reduction of nitrogen oxides (NOx)
US7670569B2 (en) * 2003-06-13 2010-03-02 Mobotec Usa, Inc. Combustion furnace humidification devices, systems & methods
US8251694B2 (en) * 2004-02-14 2012-08-28 Nalco Mobotec, Inc. Method for in-furnace reduction flue gas acidity
US7537743B2 (en) * 2004-02-14 2009-05-26 Mobotec Usa, Inc. Method for in-furnace regulation of SO3 in catalytic NOx reducing systems
FR2866695B1 (fr) * 2004-02-25 2006-05-05 Alstom Technology Ltd Chaudiere oxy-combustion avec production d'oxygene
CZ301745B6 (cs) * 2004-08-18 2010-06-09 Ptácek@Milan Zpusob regulace výšky fluidní vrstvy kotle s fluidním spalováním a kotel s fluidním spalováním pro provádení tohoto zpusobu
FI122481B (fi) * 2004-12-29 2012-02-15 Metso Power Oy Tulistimen rakenne
US7410356B2 (en) * 2005-11-17 2008-08-12 Mobotec Usa, Inc. Circulating fluidized bed boiler having improved reactant utilization
CN101432063B (zh) 2006-05-02 2013-02-13 尼罗有限公司 凝聚装置及用于制造凝聚颗粒的方法
FI118307B (fi) * 2006-05-18 2007-09-28 Metso Power Oy Leijukerroskattila ja menetelmä leijukerroskattilan pohjatuhkanjäähdyttimen muodostamiseksi
US7770543B2 (en) 2007-08-29 2010-08-10 Honeywell International Inc. Control of CFB boiler utilizing accumulated char in bed inventory
US9163829B2 (en) * 2007-12-12 2015-10-20 Alstom Technology Ltd Moving bed heat exchanger for circulating fluidized bed boiler
US8968431B2 (en) * 2008-06-05 2015-03-03 Synthesis Energy Systems, Inc. Method and apparatus for cooling solid particles under high temperature and pressure
US8069824B2 (en) * 2008-06-19 2011-12-06 Nalco Mobotec, Inc. Circulating fluidized bed boiler and method of operation
FI20086192A (fi) * 2008-12-12 2010-06-13 Foster Wheeler Energia Oy Kiertoleijureaktori happipolttoon, menetelmä sellaisen reaktorin käyttämiseksi ja menetelmä kiertoleijureaktorin muuttamiseksi
US8622029B2 (en) * 2009-09-30 2014-01-07 Babcock & Wilcox Power Generation Group, Inc. Circulating fluidized bed (CFB) with in-furnace secondary air nozzles
US8434430B2 (en) * 2009-09-30 2013-05-07 Babcock & Wilcox Power Generation Group, Inc. In-bed solids control valve
FI122189B (fi) 2009-12-21 2011-09-30 Foster Wheeler Energia Oy Menetelmä ja järjestely lämmön talteenottamiseksi palamisprosessin pohjatuhkasta
IT1399952B1 (it) * 2010-04-29 2013-05-09 Magaldi Ind Srl Dispositivo e sistema di stoccaggio e trasporto ad alto livello di efficienza energetica
IT1402159B1 (it) * 2010-10-15 2013-08-28 Enel Ingegneria E Innovazione S P A Dispositivo, impianto e metodo ad alto livello di efficienza energetica per l'accumulo e l'impiego di energia termica di origine solare.
CN102705821A (zh) * 2012-06-14 2012-10-03 冯之军 一种流化床燃烧器
US20140102342A1 (en) * 2012-10-17 2014-04-17 Babcock & Wilcox Power Generation Group, Inc. In-bed solids control valve with improved reliability
US9481837B2 (en) 2013-03-15 2016-11-01 The Babcock & Wilcox Company Chemical looping processes for partial oxidation of carbonaceous fuels
WO2015043946A1 (de) * 2013-09-26 2015-04-02 Frodeno, Christa Wirbelschichtfeuerung
CN104728856B (zh) * 2013-12-20 2017-03-01 中国科学院工程热物理研究所 梳齿型水冷柱及具有该水冷柱的炉膛
CN104154530B (zh) * 2014-08-21 2015-04-15 刘学冰 双流态洁净燃烧锅炉及双流态洁净燃烧工艺
EP3106747A1 (en) * 2015-06-15 2016-12-21 Improbed AB Control method for the operation of a combustion boiler
FR3044749B1 (fr) * 2015-12-07 2017-12-22 Ifp Energies Now Systeme et procede d'echange de chaleur a courant-croise entre un fluide et des particules de stockage de chaleur
US20170356642A1 (en) * 2016-06-13 2017-12-14 The Babcock & Wilcox Company Circulating fluidized bed boiler with bottom-supported in-bed heat exchanger
CN106323822A (zh) * 2016-08-11 2017-01-11 哈尔滨工业大学 一种用于鼓泡流化床内颗粒流动特性研究的实验装置及方法
CN106757015B (zh) * 2017-02-10 2019-07-09 东北大学 一种激光熔覆用操作平台装置
WO2020012221A1 (en) * 2018-07-11 2020-01-16 Arcelormittal Method of heat transfer and associated device
CN111271699B (zh) * 2020-03-21 2024-05-07 中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司 切缸下循环流化床热电联产机组热网疏水系统及控制方法
US11752480B2 (en) * 2021-02-04 2023-09-12 Babcock & Wilcox Company Apparatus for enclosing a chemical looping process
WO2023111633A1 (en) * 2021-12-14 2023-06-22 Arcelormittal Heating method of a metallic product

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3544425A1 (de) * 1985-12-16 1987-06-25 Steag Ag Verfahren zum verbrennen von festen brennstoffen in einer zirkulierenden wirbelschicht und vorrichtung zum durchfuehren dieses verfahrens
US5184671A (en) * 1987-12-21 1993-02-09 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed heat exchanger and method of operating same
US5156099A (en) * 1988-08-31 1992-10-20 Ebara Corporation Composite recycling type fluidized bed boiler
FI85909C (fi) * 1989-02-22 1992-06-10 Ahlstroem Oy Anordning foer foergasning eller foerbraenning av fast kolhaltigt material.
US5005528A (en) * 1990-04-12 1991-04-09 Tampella Keeler Inc. Bubbling fluid bed boiler with recycle
US5190451A (en) * 1991-03-18 1993-03-02 Combustion Power Company, Inc. Emission control fluid bed reactor
US5601788A (en) * 1991-09-25 1997-02-11 Foster Wheeler Energia Oy Combined cycle power plant with circulating fluidized bed reactor
FR2690512B1 (fr) * 1992-04-27 1994-09-09 Stein Industrie Réacteur à lit fluidisé circulant comportant des échangeurs extérieurs alimentés par la recirculation interne.
US5345896A (en) * 1993-04-05 1994-09-13 A. Ahlstrom Corporation Method and apparatus for circulating solid material in a fluidized bed reactor
US5299532A (en) * 1992-11-13 1994-04-05 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed combustion system and method having multiple furnace and recycle sections
US5533471A (en) * 1994-08-17 1996-07-09 A. Ahlstrom Corporation fluidized bed reactor and method of operation thereof
US5526775A (en) * 1994-10-12 1996-06-18 Foster Wheeler Energia Oy Circulating fluidized bed reactor and method of operating the same
FI102411B1 (fi) * 1997-02-07 1998-11-30 Kvaerner Pulping Oy Menetelmä ja sovitelma ilman syöttämiseksi leijukattilaan

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002118783A (ru) 2004-01-20
BG65390B1 (bg) 2008-05-30
CZ304410B6 (cs) 2014-04-23
PT102812B (pt) 2004-10-29
BG106928A (en) 2003-03-31
ES2239863B2 (es) 2007-06-16
CZ20022458A3 (cs) 2003-03-12
US20030015150A1 (en) 2003-01-23
UA84252C2 (ru) 2008-10-10
CA2393338C (en) 2008-03-25
KR20030007169A (ko) 2003-01-23
US6532905B2 (en) 2003-03-18
MXPA02006871A (es) 2004-12-13
CN1397760A (zh) 2003-02-19
KR100828108B1 (ko) 2008-05-08
ES2239863A1 (es) 2005-10-01
PL355069A1 (en) 2003-01-27
CA2393338A1 (en) 2003-01-17
PT102812A (pt) 2003-01-31
CN1262789C (zh) 2006-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL200942B1 (pl) Reaktor z obiegowym złożem fluidalnym, wyposażony w regulowany, wewnętrzny wymiennik ciepła
RU2232939C2 (ru) Реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем
KR100203007B1 (ko) 유동층 냉각기,유동층 연소 반응기 및 그 작동 방법
PL193302B1 (pl) Sposób regulacji wymiany ciepła w wymienniku ze złożem fluidalnym, wymiennik ciepła ze złożem fluidalnym oraz reaktor z obiegowym złożem fluidalnym
EP0574176B1 (en) Fluidized bed reactor system and method having a heat exchanger
CA1154335A (en) Fluidized bed heat exchanger with water cooled air distributor and dust hopper
KR910002215B1 (ko) 유동층 보일러
JP5349606B2 (ja) 循環流動床ボイラ
EP0073650B1 (en) Fluidized bed heat exchanger
JP3084064B2 (ja) 流動床反応装置における熱回収方法および装置
US4436507A (en) Fluidized bed reactor utilizing zonal fluidization and anti-mounding air distributors
BG110761A (bg) Циркулиращ втечнен слой към дюзи за вторичен въздух в пещ
PL183100B1 (pl) Urządzenie do cyrkulacji materiału stałego w reaktorze ze złożem fluidalnym
GB2121311A (en) Fluidized bed apparatus with particle/gas separation
US6782848B2 (en) Method in connection with a pipe grate for fluidized bed boiler and a pipe grate
CA1186564A (en) Fluidized bed heat exchanger utilizing induced circulation
NO172457B (no) Virvelsjiktforbrenningsreaktor og fremgangsmaate ved virvelsjiktforbrenning
CS238986B1 (cs) Způsob regulace odvodu tepla z fluidnílio ohniště a zařízeni k provádění tohoto způsobu