PL208641B1 - Ruszt do reaktora ze złożem fluidalnym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest ruszt do reaktora ze złożem fluidalnym.

Wynalazek dotyczy rusztu do reaktora, zwłaszcza konstrukcji zoptymalizowanego rusztu dla niezawodnego i wydajnego usuwania gruboziarnistego materiału z reaktora ze złożem fluidalnym.

Znany jest ze stanu techniki reaktor ze złożem fluidalnym, który składa się z komory reakcyjnej utworzonej przez pionowe ściany, w której znajduje się złoże fluidalne ze stałych cząstek oraz skrzyni powietrznej znajdującej się pod komorą reakcyjną w dolnej części reaktora, przy czym pomiędzy komorą reakcyjną a skrzynią powietrzną jest umieszczony ruszt, służący do podtrzymywania złoża fluidalnego w komorze reakcyjnej. Ruszt zawiera dysze, służące do przesyłania powietrza lub innego gazu fluidyzacyjnego ze skrzyni powietrznej do komory reakcyjnej.

Reaktory ze złożem fluidalnym są stosowane w różnych procesach, takich jak, spalanie lub zgazowywanie paliwa stałego, które mogą wytwarzać gruboziarnisty materiał resztkowy, gromadzący się na dnie komory reakcyjnej, tj. na ruszcie. Gromadzenie się gruboziarnistego materiału może być problemem szczególnie wtedy, gdy w komorze reakcyjnej przetwarzane jest stałe paliwo, zawierające dużo materiału niepalnego, na przykład, kamienie lub złom żeliwny, lub kiedy w trakcie procesu jest wytwarzany taki gruboziarnisty materiał, jak na przykład bryłki popiołu. Gruboziarnisty materiał, gromadzący się na ruszcie, powinien zostać usunięty, zanim zacznie negatywnie wpływać na działanie złoża fluidalnego, na przykład, uniemożliwiając odpowiednią dystrybucję gazu fluidyzacyjnego lub gazu procesowego w komorze reakcyjnej. Zatem potrzebne jest wydajne urządzenie w reaktorze ze złożem fluidalnym, służące do skutecznego usuwania gruboziarnistego materiału z dna reaktora. Zazwyczaj jest stosowany co najmniej jeden kanał wylotowy umieszczony w dnie komory reaktora, służący do odprowadzania stałych cząstek (tj. materiału gruboziarnistego) z reaktora.

Tradycyjny kanał wylotowy odprowadzający materiał lub kilka rur odprowadzających materiał usytuowanych w dnie komory reaktora zwykle nie wystarcza do skutecznego odprowadzania materiału gruboziarnistego, gdyż przypadkowy ruch, wytwarzany przez powietrze fluidyzacyjne nie może przenosić na duże odległości ciężkich lub niekorzystnie uformowanych cząstek w kierunku poziomym. Również migracja materiału po dnie komory reaktora jest hamowana, kiedy dno ma wystające do góry dysze powietrzne lub inne nieregularności, do których materiał gruboziarnisty może przywierać.

W amerykańskim opisie patentowym nr 5 395 596 jest opisana próba poprawienia skuteczności usuwania materiału z dna złoża fluidalnego polegająca na użyciu kierunkowych dysz powietrza fluidyzacyjnego, które za pomocą dmuchu kierują materiał w stronę otworu lub kanału odprowadzającego. Jednakże oddzielne dysze powietrzne są podatne na erozję i gruboziarnisty materiał może przywierać do dysz.

Z amerykań skiego opisu patentowego nr 4 372 228 znane jest rozwią zanie polegają ce na tym, że dno komory reakcyjnej może być schodkowe lub pochylone w dół, w kierunku wylotu, dzięki czemu grawitacja wspomaga poziomą migrację materiału. W takich rozwiązaniach problemem może być ścieranie się dysz i ich otoczenia przez poruszający się materiał i przez powietrze transportujące, które jest doprowadzane z dużą prędkością. W przypadku, gdy dno jest umieszczone na różnych poziomach, trudno jest również zapewnić równomierne dostarczanie powietrza nad całą powierzchnię rusztu z powodu zróżnicowanych ciśnień złoża występujących przy różnych dyszach.

W amerykań skim opisie patentowym nr 4 748 916 jest opisana dysza z poziomą górną częścią oraz układ takich dysz usytuowany na dnie komory spalania reaktora ze złożem fluidalnym. Dysze kierują dwa rozbieżne strumienie powietrza ze swoich czołowych powierzchni poziomo, w kierunku obszaru znajdującego się pomiędzy sąsiednimi dyszami. Rozwiązanie to zapewnienia dyszę trwałego użytku, która dostarcza powietrze w taki sposób, że gruboziarnisty materiał jest przesuwany wzdłuż dna złoża. Jednakże taka konstrukcja tworzy na dnie komory spalania reaktora obszar o bardzo różnych prędkościach przepływu, co powoduje powstanie ryzyka erozji lub gromadzenia się gruboziarnistych cząstek w rejonach o małej prędkości.

Jak można zauważyć z powyższego opisu dotychczasowego stanu techniki, istnieje zapotrzebowanie na nową konstrukcję rusztu, w której gruboziarnisty popiół i inne materiały niepalne mogą być efektywnie i niezawodnie transportowane do kanału usuwającego popiół z całego dolnego obszaru reaktora ze złożem fluidalnym.

Celem wynalazku jest dostarczenie rusztu do reaktora ze złożem fluidalnym.

Celem wynalazku jest dostarczenie rusztu o ulepszonej konstrukcji, w którym powyżej opisane niedogodności są zminimalizowane.

PL 208 641 B1

Szczególnym celem wynalazku jest dostarczenie rusztu o trwałej konstrukcji, z ulepszonym odprowadzaniem gruboziarnistego materiału.

Innym celem wynalazku jest dostarczenie rusztu, w którym przyleganie materiału do linii dysz powietrza fluidyzacyjnego zostało zminimalizowane.

Ruszt do reaktora ze złożem fluidalnym, przy czym reaktor składa się z komory reakcyjnej utworzonej przez pionowe ściany, w której znajduje się złoże fluidalne ze stałych cząstek oraz ze skrzyni powietrznej znajdującej się pod komorą reakcyjną, w dolnej części reaktora, a ponadto pomiędzy komorą reakcyjną a skrzynią powietrzną jest umieszczony ruszt, który zawiera co najmniej jeden kanał wylotowy odprowadzający gruboziarnisty materiał z komory reakcyjnej, ciągłe linie dysz mające ciągłe powierzchnie gładkie, do dystrybucji gazu fluidyzacyjnego ze skrzyni powietrznej do komory reakcyjnej oraz ciągłe rowki umieszczone pomiędzy liniami dysz, przy czym w powierzchniach bocznych linii dysz znajdują się otwory wylotowe gazu kierujące główny strumień gazu fluidyzacyjnego w kierunku sąsiadującego z nimi rowka, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że otwory wylotowe gazu są ustawione pod kątem względem prostopadłej do sąsiadującego z nimi rowka.

Korzystnie otwory wylotowe gazu znajdują się na dwóch przeciwnych powierzchniach bocznych tych linii dysz.

Korzystnie otwory wylotowe gazu są ustawione poziomo.

Korzystnie pozioma szerokość otworów wylotowych gazu jest co najmniej cztery razy większa niż ich wysokość, zaś całkowita pozioma szerokość otworów wylotowych gazu umieszczonych w powierzchni bocznej linii dysz wynosi co najmniej 20% całkowitego poziomego wymiaru powierzchni bocznej tej linii.

Korzystnie całkowita pozioma szerokość otworów wylotowych gazu w powierzchni bocznej linii dysz wynosi co najmniej 40% całkowitego poziomego wymiaru powierzchni bocznej linii dysz.

Korzystnie linie dysz zawierają kolejne umieszczone zespoły dysz i mają powierzchnie boczne i powierzchnie czoł owe, przy czym kolejne zespoł y dysz stykają się powierzchniami czoł owymi.

Korzystnie, co najmniej z jednym z otworów wylotowych gazu oraz ze skrzynią powietrzną jest połączony pionowy kanał dyszy.

Korzystnie dysza zawiera poziomy kanał centralny łączący pionowy kanał i co najmniej jeden z otworów wylotowych gazu.

Korzystnie w górnej części pionowego kanału jest umieszczona płytka.

Korzystnie linie dysz są utworzone z odlewanych materiałów ogniotrwałych.

Konstrukcja rusztu, według niniejszego wynalazku, zawierająca linie dysz i rowki pomiędzy liniami dysz, różni się od rusztu z prętami powietrznymi tym, że w niniejszym wynalazku rowki są nieprzepuszczalne dla stałych cząstek, a zatem gruboziarnisty materiał nie wpada pomiędzy liniami dysz do leja zbiorczego umieszczonego pod rusztem. Zasadniczą funkcją rusztu jest dostarczenie środków do transportu gruboziarnistego materiału poziomo wzdłuż rowków, na przykład, do kanału wylotowego. Linie dysz i rowki są prostymi, ciągłymi strukturami mającymi gładkie powierzchnie i dobrze zdefiniowane pole prędkości gazu fluidyzacyjnego tak, że gruboziarnisty materiał jest skutecznie i niezawodnie transportowany po ruszcie.

Przez wykorzystanie poziomych strumieni gazu, uzyskiwana jest maksymalna skuteczność transportowania materiału wzdłuż dna komory reakcyjnej. Jednakże, w przypadku niektórych materiałów, może być korzystne lekkie skierowanie strumienia w dół, np. o około pięć do dziesięciu stopni, w celu zminimalizowania ryzyka skierowania materiał u do skrzyni powietrznej lub do ś rodka dyszy.

Ruszt posiada kilka obszarów zawierających równoległe linie dysz i rowki, zatem mających określony kierunek przepływu materiału. Takie obszary rusztu są rozmieszczone tak, że gruboziarnisty materiał jest na koniec kierowany z całego rusztu do kanałów wylotowych.

Otwory wylotowe gazu w dyszach mogą mieć kołowe przekroje poprzeczne. Jednakże, w celu uzyskania bardzo równomiernej dystrybucji powietrza w rowkach, otwory wylotowe gazu są korzystnie poziome, tj. ich szerokość w poziomie jest dużo większa niż ich wysokość. Szerokość otworów wylotowych gazu jest co najmniej czterokrotnie większa niż ich wysokość. Alternatywnie, otwory wylotowe gazu mogą zawierać kilka mniejszych otworów wylotowych ustawionych w rzędzie. Szerokość otworu wylotowego gazu może obejmować znaczną część powierzchni bocznej zespołu dyszy. Całkowita pozioma szerokość otworów wylotowych gazu w powierzchni bocznej linii dysz korzystnie wynosi co najmniej około 20%, korzystniej wynosi co najmniej 40% całkowitego, poziomego wymiaru powierzchni bocznej odpowiedniej linii dysz.

PL 208 641 B1

Dla doprowadzania gazu do otworów wylotowych gazu, dysze mogą zawierać pionowe kanały, połączone przepływowo ze skrzynią powietrzną i otworami wylotowymi gazu. Otwory wylotowe lub kanały wylotowe gazu mogą być połączone bezpośrednio z pionowym kanałem.

Równa prędkość przepływu gazu jest bardzo ważna, ponieważ w przeciwnym przypadku w niektórych otworach wylotowych może powstawać przepływ wsteczny, w kierunku dyszy. Przepływ wsteczny może powodować nagromadzenie się materiału wewnątrz dyszy i może spowodować szybką erozję dyszy. Nierówna prędkość przepływu gazu powoduje również niepotrzebnie dużą prędkość przepływu w niektórych częściach strumienia gazu, co zwiększa ryzyko erozji w wyniku uderzeń o sąsiednie powierzchnie, na przykład, uderzenia o powierzchnię boczną dyszy umieszczoną po przeciwnej stronie sąsiadującego z nią rowka.

Uzyskiwane przez dysze pole prędkości przepływu gazu w dużym stopniu wpływa na skuteczność przenoszenia gruboziarnistego materiału po dnie reaktora. Dzięki wykorzystaniu niniejszego wynalazku można zapewnić dobrze zdefiniowane pole prędkości przepływu gazu. Po zoptymalizowaniu liczby, rozmiarów i kształtów otworów wylotowych gazu, strumień gazu płynący w rowkach jest skierowany wzdłuż rowka i ma stosunkowo stałą prędkość, na przykład, 30-50 m/s. Tuż nad rowkami i liniami dysz, strumień gazu jest dobrze ukierunkowany i ma prędkość, na przykład, 10-30 m/s. Wyż ej, nad dnem reaktora, główny kierunek strumienia gazu zwraca się do góry, zaś prędkość jest na poziomie powierzchniowej prędkości fluidyzacji, na przykład, 2-8 m/s.

Wymagane prędkości przepływu zależą od materiałów i konstrukcji danego reaktora. Dzięki przedstawionej konstrukcji rusztu, gruboziarniste materiały stałe są transportowane skutecznie po dnie reaktora bez stosowania dużych prędkości przepływu gazu w otworach wylotowych dysz. Zatem erozja rusztu jest minimalna. Dzięki niniejszej konstrukcji, prędkości przepływu są łatwo optymalizowane poprzez zmianę wymiarów otworów wylotowych gazu w dyszach lub ciśnienia w skrzyni powietrznej.

Otwory wylotowe gazu mogą być zwykłymi otworami lub kanałami, mającymi dostateczną długość osiową i ścianki boczne, definiujące kierunek przepływu gazu w otworze wylotowym. Jednakże, przy pewnych konstrukcjach dysz, według niniejszego wynalazku, korzystne jest umieszczenie wewnątrz kanałów wylotowych gazu elementów kierujących, co zapewnia poprawę kierunku przepływu strumieni gazu. Elementy kierujące mogą być stosowane, na przykład, wtedy, gdy używane są bardzo szerokie, poziome otwory wylotowe gazu, zajmujące większą część powierzchni bocznych linii dysz, w celu uzyskania równomiernej dystrybucji w rowkach.

Dysze gazu fluidyzacyjnego muszą charakteryzować się dostatecznie dużym spadkiem ciśnienia, dla zagwarantowania równomiernej i stabilnej fluidyzacji w komorze reakcyjnej. Według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, główny spadek ciśnienia w dyszach zapewnia płytka umieszczona w górnej części pionowej rury powietrznej, korzystnie przy górnej krawędzi rury. Korzystnie, płytka ma otwór, którego rozmiar może być regulowany, w celu uzyskania wymaganego spadku ciśnienia. Przy stosowaniu dysz powietrza w pochylonym dnie reaktora, w celu zapewnienia równomiernej szybkości przepływu gazu w dyszy, spadki ciśnień muszą być zróżnicowane dla dysz umieszczonych na różnych wysokościach względem dna. Dzięki płytce, spadek ciśnienia w dyszach umieszczonych na dużych wysokościach względem dna może być łatwo wyregulowany tak, że jest większy niż spadek ciśnienia w dyszach umieszczonych na niższych wysokościach.

Zamiast płytką sterującą w górnej części pionowych rur powietrznych, spadek ciśnienia w dyszach można również regulować w kilku innych miejscach konstrukcji rusztu. Spadek ciśnienia może być regulowany przez zwężenie w dolnej części pionowego kanału powietrznego, w kanale centralnym, lub w otworach wylotowych dysz. Jednakże zwężanie w dolnej części kanału powietrznego zwiększa ryzyko cofania się materiału, zaś zwężanie w kanale centralnym lub w otworach wylotowych mogą pogarszać równomierną dystrybucję przepływu gazu.

Zespoły dysz są korzystnie wykonywane przez odlewanie. Mogą być wykonywane albo z odlewanego metalu, albo z odlewanych materiałów ogniotrwałych. Kiedy zespoły dysz są wykonywane z odlewanych materiałów ogniotrwałych, zaś rowki są pokryte materiałami ogniotrwałymi, to powstaje niezwykle trwała konstrukcja rusztu. Jednakże, ponieważ dysze są zwykle stosowane w bardzo niekorzystnych warunkach, to po pewnym czasie działania muszą być wymieniane na nowe. Zatem łatwa ich wymiana jest istotną cechą konstrukcyjną dysz. Ze względu na korzystną ogólną postać niniejszych dysz, mogą być one instalowane na wiele różnych sposobów. Jedną z możliwości jest mocowanie dysz bezpośrednio do pionowego kanału powietrznego przy pomocy bolca, przechodzącego przez dysze. Inną możliwością jest mocowanie dysz za pomocą uchwytów, usytuowanych na bokach dysz.

PL 208 641 B1

Po przymocowaniu, dysze są korzystnie zanurzone w materiale ogniotrwałym, przykrywającym środki mocujące i sięgającym aż do poziomu dolnej krawędzi otworów wylotowych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia reaktor ze złożem fluidalnym, według wynalazku, pokazany schematycznie w przekroju poprzecznym, fig. 2 przedstawia fragment rusztu, według wynalazku, pokazany schematycznie, fig. 3a przedstawia dyszę, według wynalazku, w pierwszym przykładzie wykonania, pokazaną schematycznie w rzucie poziomym, w przekroju poprzecznym, fig. 3b przedstawia dyszę z fig. 3a, według wynalazku, pokazaną schematycznie w rzucie z boku, w częściowym przekroju poprzecznym, fig. 3c przedstawia dyszę z fig. 3a, według wynalazku, pokazaną schematycznie w rzucie pionowym, w przekroju poprzecznym poprowadzonym wzdłuż linii A-A pokazanej na fig. 3b, fig. 3d przedstawia dyszę z fig. 3a, według wynalazku, pokazaną schematycznie w rzucie pionowym, w przekroju poprzecznym poprowadzonym wzdłuż linii B-B pokazanej na fig. 3b, fig. 4a przedstawia dyszę, według wynalazku, w drugim przykładzie wykonania, pokazaną schematycznie w rzucie poziomym, w przekroju poprzecznym, fig. 4b przedstawia dyszę z fig. 4a, według wynalazku, pokazaną schematycznie w rzucie z boku, fig. 5a przedstawia dyszę, według wynalazku, w trzecim przykładzie wykonania, pokazaną schematycznie w rzucie poziomym, w przekroju poprzecznym, fig. 5b przedstawia dyszę z fig. 5a, według wynalazku, pokazaną schematycznie w rzucie z boku, fig. 5c przedstawia dyszę z fig. 5a, według wynalazku, pokazaną schematycznie w rzucie pionowym, w przekroju poprzecznym.

Na fig. 1 jest przedstawiony reaktor 10 ze złożem fluidalnym 16, pokazany w rzucie pionowym w przekroju poprzecznym, składający się z komory reakcyjnej 12 oraz skrzyni powietrznej 18 znajdującej się pod komorą reakcyjną 12 w dolnej części reaktora 10. Komora reakcyjna 12 jest utworzona z pionowych ścian 14. W komorze reakcyjnej 12 znajduje się złoże fluidalne 16 ze stałych cząstek. Pomiędzy komorą reakcyjną 12 a skrzynią powietrzną 18 jest umieszczony ruszt 40 służący do podtrzymywania złoża fluidalnego 16 w komorze reakcyjnej 12. Złoże fluidalne 16 jest utrzymywane w stanie fluidalnym poprzez wprowadzanie gazu fluidyzacyjnego przez otwór wlotowy 22 gazu fluidyzacyjnego do komory powietrznej 18, skąd gaz jest wtryskiwany do komory reakcyjnej 12 liniami 48 dysz, usytuowanymi w ruszcie 40.

Fig. 1 przedstawia reaktor 10 z szybkim złożem fluidalnym 16, w którym prędkość gazu fluidyzacyjnego w komorze reakcyjnej 12 jest tak duża, że stałe cząstki, takie jak paliwo stałe, absorbenty i obojętny materiał złoża, są unoszone przez gaz fluidyzacyjny do górnej części komory reakcyjnej 12 i przez otwór wylotowy 26 do cyklonu 28. W cyklonie 28 większość stałych cząstek, unoszonych przez gazy wylotowe, jest oddzielana od gazów wylotowych. Tak oczyszczone gazy wylotowe są usuwane przez wylot 30 gazu, zaś oddzielone stałe cząstki są zawracane do komory reakcyjnej 12 kanałem powrotnym 32. Alternatywnie, reaktor 10 może być również reaktorem 10 ze złożem fluidalnym 16 innego typu, na przykład, reaktorem 10 z wolnym złożem fluidalnym 16.

Procesy zachodzące w komorze reakcyjnej 12, na przykład, spalanie lub zgazowywanie paliwa stałego, zwykle wytwarzają drobny materiał resztkowy, na przykład, popiół lub materiał zwęglony, który w wyniku przepływu gazu fluidyzacyjnego znajduje się w ciągłym, gwałtownym ruchu i może być usuwany z komory reakcyjnej 12 przez kanał wylotowy 34. Jednakże procesy zachodzące w komorze reakcyjnej 12 wytwarzają również gruboziarnisty materiał stały, taki jak bryłki popiołu, które opadają na dno komory reakcyjnej 12 i przesuwają się do kanału wylotowego 34 jedynie po zastosowaniu szczególnych środków. Materiał stały wprowadzany do komory reakcyjnej 12 przez wloty 36 może również zawierać gruboziarniste stałe cząstki, takie jak kamienie lub złom żeliwny, które muszą być usuwane z dna komory reakcyjnej 12. Dla przyspieszenia migracji gruboziarnistego materiału na dnie komory reakcyjnej 12, znajduje się ruszt 40, który jest pochylony w kierunku kanału wylotowego 34, jak pokazano na fig. 1.

Na fig. 2 jest przedstawiony schematycznie fragment konstrukcji rusztu 40, według wynalazku. Ruszt 40 składa się z zespołów 42 dysz, które mają powierzchnie czołowe 44 i powierzchnie boczne 46. Zespoły 42 dysz tworzą ciągłe linie 48, 48' dysz przez to, że stykają się ze sobą powierzchniami czołowymi 44. Linie 48, 48' dysz są korzystnie liniami ciągłymi bez występów lub zagłębień, które mogłyby wywołać nierównomierny i niestabilny charakter przepływu powietrza fluidyzacyjnego. Taki nierównomierny lub niestabilny charakter przepływu mógłby hamować przepływ materiału stałego przez ruszt 40 i mógłby zwiększyć ryzyko erozji konstrukcji rusztu 40. Rowek 50 stanowi gładką, liniową część rusztu 40, która znajduje się poniżej wierzchołka linii 48, 48' dysz. Rowek 50 jest utworzony pomiędzy każdą parą sąsiadujących, równoległych linii 48, 48' dysz.

PL 208 641 B1

Na powierzchniach bocznych 46 zespołów 42 dysz są umieszczone otwory wylotowe 52 gazu, przez które strumienie 54 gazu fluidyzacyjnego są wtryskiwane do rowków 50, 50' sąsiadujących z zespołami 42 dysz. Otwory wylotowe 52 gazu są utworzone tak, że kierują strumienie 54 gazu fluidyzacyjnego pod kątem, np. od około 20° do około 70°, względem prostopadłej do rowka 50, 50' sąsiadującego z zespołem 42 dysz. Zatem strumienie 54 gazu fluidyzacyjnego tworzą w każdym rowku 50, 50' połączony strumień 56 gazu, który skutecznie przesuwa gruboziarnisty stały materiał wzdłuż rowka 50, 50', w kierunku otworu wylotowego 58 dla materiału stałego.

Połączone strumienie 56 gazu przenoszą materiał stały bezpośrednio do otworu wylotowego 58 dla materiału stałego lub do obszaru gromadzenia 60 materiału stałego, gdzie materiał zgromadzony z kilku rowków 50, 50' jest przenoszony, na przykład, za pomocą wydajnego strumienia 62 gazu w kierunku otworu wylotowego 58 dla materiału stałego. Taki wydajny strumień 62 gazu jest dostarczany, na przykład, przez specjalne otwory wylotowe 64 gazu znajdujące się na powierzchniach czołowych 44, 44' zespołu 42 dysz, w sąsiedztwie obszaru 60 gromadzenia materiału stałego. Dno obszaru 60 gromadzenia materiału stałego jest pochylone w kierunku otworu wylotowego 58 dla materiału stałego. Obszar 60 gromadzenia materiału stałego zawiera również linię 66 dysz prostopadłą do linii 48, 48], 48'' dysz.

Dla specjalisty w danej dziedzinie jest oczywiste, że istnieje wiele alternatywnych sposobów skonstruowania dolnego rusztu 40 z wielu części, przy czym każda część zawiera równoległe linie 48, 48', 48'' dysz, rowki 50, 50' i obszary 60 gromadzenia materiału stałego tak, że gruboziarnisty materiał stały jest skutecznie przenoszony do otworu wylotowego 58 dla materiału stałego, z całego dolnego obszaru reaktora 10 ze złożem fluidalnym 16. Układ otworów wylotowych 52 w liniach 48, 48], 48'', 66 dysz, i w poszczególnych zespołach 42 dysz, zależy od ich położenia w ruszcie 40. Dla przykładu, na fig. 2 jest pokazana linia 48 dysz znajdująca się na krawędzi rusztu 40, która zawiera otwory wylotowe 52 gazu umieszczone tylko z jednej strony powierzchni bocznej 46.

Na fig. 3a do fig. 3d jest przedstawiona dysza 70, według wynalazku, w pierwszym przykładzie wykonania, która jest stosowana w konstrukcji rusztu 40. Pokazana na fig. 3a dysza 70 zawiera dwa otwory wylotowe 72, 72' gazu usytuowane, odpowiednio, na powierzchniach bocznych 74, 74' dyszy 70. Strumienie 76, 76' gazu fluidyzacyjnego są wtryskiwane przez otwory wylotowe 72, 72' gazu do rowków 78, 78' sąsiadujących z dyszą 70.

Dysza 70 jest połączona powierzchniami czołowymi 80, 80' z sąsiadującymi dyszami 70', 70. Dysze 70, 70', 70 tworzą fragment linii 82 dysz, z gładkimi połączonymi powierzchniami bocznymi 74, 74'. W rowku 78 strumień 76 gazu wypływający z dyszy 70' i strumień 76 gazu wypływający z dyszy 70''' tworzą połączony strumień 84 gazu, który skutecznie przemieszcza gruboziarnisty materiał wzdłuż rowka 78. Jednocześnie, np. strumień 76 gazu i materiał w rowku 78 chronią dyszę 70”' przed erozją, która w przeciwnym przypadku zostałaby wywołana przez strumień 76 gazu o dużej prędkości, wytryskujący z dyszy 70.

W pobliżu powierzchni czołowej 80' dyszy 70 znajduje się pionowy otwór wylotowy 86, służący do przesyłania gazu ze skrzyni powietrznej 18, usytuowanej pod rusztem 40 do dyszy 70. Pionowy otwór wylotowy 86 jest połączony z otworami wylotowymi 72, 72' gazu poziomym kanałem centralnym 88. Pionowy otwór wylotowy 86 i kanał centralny 88 są również pokazane na fig. 3b, która przedstawia dyszę 70, w rzucie z boku, w częściowym przekroju poprzecznym. Na fig. 3b pokazano również otwory wylotowe 72 gazu mające korzystnie płaski pionowy przekrój poprzeczny, których szerokość jest większa niż wysokość. Pozioma szerokość otworów wylotowych 72 gazu jest co najmniej czterokrotnie większa niż ich wysokość. Całkowita pozioma szerokość otworów wylotowych 72 gazu w powierzchni bocznej linii dysz 82 korzystnie wynosi co najmniej około 20%, korzystniej wynosi co najmniej 40% całkowitego, poziomego wymiaru powierzchni bocznej odpowiedniej linii dysz 82.

Na fig. 3b jest przedstawiony kanał centralny 88, który zwęża się w kierunku przepływu gazu dla utrzymania stałej prędkości przepływu gazu i dystrybucji gazu maksymalnie równomiernie w całym szerokim otworze wylotowym 72 gazu. Równomierna dystrybucja gazu w otworze wylotowym 72 gazu jest bardzo ważna dla zachowania idealnego rozkładu prędkości przepływu gazu w otworze wylotowym 72 gazu i w sąsiadującym z nim rowku 78. Niejednorodny przepływ gazu może wywoływać przepływy wsteczne, a tym samym zwiększać erozję w wyniku gromadzenia się materiału wewnątrz dyszy 70, 70], 70'', 70'.

Na fig. 3b przedstawiono również sposób połączenia dyszy 70 z sąsiednimi dyszami 70', 70 powierzchniami czołowymi 80, 80]. Górna powierzchnia 90 połączonych dysz 70, 70, 70 tworzy gładPL 208 641 B1 ką powierzchnię bez występów lub zagłębień, do których mogłyby przywierać gruboziarniste cząstki leżące na dnie komory reakcyjnej 12.

Na fig. 3c i fig. 3d jest przedstawiona dysza 70, według wynalazku, w rzucie pionowym, w przekroju poprzecznym poprowadzonym wzdłuż linii, odpowiednio, A-A i B-B, pokazanych na fig. 3b. W przykładach wykonania wynalazku, rzut pionowy przekroju poprzecznego dyszy 70 może różnić się w wielu aspektach od pokazanego na fig. 3c i fig. 3d. Na fig. 3c jest przedstawiony kanał centralny 88 i otwory wylotowe 72, 72' gazu, których dna są płaskie. Dla niektórych rodzajów materiału stałego w złożu fluidalnym 16 jest korzystne, aby pochylenie otworów wylotowych 72, 72' gazu było do dołu, w kierunku przepływu gazu. Kąt pochylenia otworów wylotowych 72, 721, który jest równy od około 10° do około 20°, minimalizuje ryzyko cofania się materiału do wnętrza dyszy 70. Na fig. 3c i fig. 3d pokazano pionową powierzchnię boczną 74, 74' dyszy 70. W przypadku niektórych materiałów złoża, korzystne jest pochylenie górnych części powierzchni bocznych 74, 74' pod kątem, na przykład, pod kątem około 10° na zewnątrz, aby dodatkowo utrudnić cofanie się materiału do wnętrza dyszy 70. Na fig. 3c jest pokazana płaska górna powierzchnia 90. W niektórych zastosowaniach korzystne jest, aby górna powierzchnia 90 była w innym kształcie. Oznacza to, że górna powierzchnia 90 może mieć, na przykład, kształt klinowy lub też zewnętrzne krawędzie 92 górnej powierzchni 90 mogą mieć kształt zaokrąglony.

Na fig. 3d jest pokazana dysza 70 z pionowym otworem wylotowym 86, w którym jest umieszczony pionowy kanał 94. Gaz fluidyzacyjny jest doprowadzany pionowym kanałem 94 ze skrzyni powietrznej 18 pod ruszt 40 do dyszy 70. Płytka 96 z otworem 98 jest umieszczona na górnej krawędzi pionowego kanału 94. Płytka 96 ma zwężenie, które jest stosowane do regulowania spadku ciśnienia w dyszy 70 celem uzyskania właściwego poziomu ciśnienia. Kiedy ruszt 40 jest pochylony w stronę kanału wylotowego 34, to dysze 70 są umieszczone na różnych poziomach, a złoże fluidalne 16 ma zróżnicowane średnie ciśnienie. Zatem wymagane są różne spadki ciśnienia, aby utrzymać stabilną fluidyzację materiału stałego we wszystkich częściach złoża fluidalnego 16. Za pomocą otworów 98 w płytkach 96, można łatwo regulować spadki ciśnienia w poszczególnych dyszach 70 zależnie od potrzeby.

Na fig. 4a i fig. 4b jest przedstawiona dysza 110, według wynalazku, w drugim przykładzie wykonania. Na fig. 4a jest pokazana dysza 110 w rzucie poziomym, w przekroju poprzecznym, zaś na fig. 4b jest pokazana dysza 110 w widoku z boku. Dysza 110 różni się od dyszy 70 pokazanej na fig. 3a do fig. 3d tym, że dysza 110 zawiera dwa pionowe otwory wylotowe 112, 112a. Wypływający z każdego pionowego otworu wylotowego 112, 112a gaz fluidyzacyjny jest wtryskiwany otworami wylotowymi 114, 114', 114a, 114a' do sąsiadujących z nimi rowków. Dla poprawienia kierunku przepływu strumieni gazu z otworów wylotowych 114, 114', 114a, 114a', każdy z nich jest przedzielony przegrodą 116, 116' dzielącą otwory wylotowe 114, 114', 114a, 114a' na dwie części. W przypadku gdy otwory wylotowe 114, 114', 114a, 114a' gazu są bardzo szerokie, mogą być przedzielone za pomocą dwóch lub więcej przegród 116, 116'.

Na fig. 5a do fig. 5c jest przedstawiona dysza 120, według wynalazku, w trzecim przykładzie wykonania, która jest stosowana w konstrukcji rusztu 40. Na fig. 5a jest przedstawiona dysza 120, w rzucie pionowym, w przekroju poprzecznym, na fig. 5b jest przedstawiona dysza 120 w widoku z boku, zaś na fig. 5c jest przedstawiona dysza 120, w rzucie pionowym, w przekroju poprzecznym, poprowadzonym wzdłuż jednego z otworów wylotowych 122 gazu z fig. 5a. Dysza 120 różni się od poprzednich tym, że otwory wylotowe 122 gazu mają kołowy przekrój poprzeczny. Przy zastosowaniu wielu otworów wylotowych 122 gazu o kołowym przekroju poprzecznym, można zapewnić stosunkowo jednorodny połączony strumień gazu w rowkach sąsiadujących z dyszą 120. Na fig. 5c jest przedstawiona dysza 120 mająca klinową górną powierzchnię 124, pochylone powierzchnie boczne 126 i otwory wylotowe 122 gazu.

Oczywiście istnieją również inne alternatywne konstrukcje dyszy dla rusztu, według wynalazku. Jedną z możliwości jest utworzenie poziomego kanału centralnego, połączonego z pionowym kanałem wylotowym, jak pokazano na fig. 3a, przy czym kanał centralny jest połączony z wieloma kanałami wylotowymi o kołowym przekroju poprzecznym, jak pokazano na fig. 5a.

Chociaż wynalazek został opisany na przykładach wykonania w odniesieniu do obecnie uważanych za najbardziej korzystne, należy rozumieć, że wynalazek nie jest ograniczony do przedstawionych przykładów wykonania, ale obejmuje różne kombinacje lub modyfikacje jego cech i różnych innych zastosowań, mieszczących się w zakresie wynalazku, jak określono w dołączonych zastrzeżeniach.

Claims (10)

1. Ruszt do reaktora ze złożem fluidalnym, przy czym reaktor składa się z komory reakcyjnej utworzonej przez pionowe ściany, w której znajduje się złoże fluidalne ze stałych cząstek oraz ze skrzyni powietrznej znajdującej się pod komorą reakcyjną, w dolnej części reaktora, a ponadto pomiędzy komorą reakcyjną a skrzynią powietrzną jest umieszczony ruszt, który zawiera co najmniej jeden kanał wylotowy odprowadzający gruboziarnisty materiał z komory reakcyjnej, ciągłe linie dysz mające ciągłe powierzchnie gładkie, do dystrybucji gazu fluidyzacyjnego ze skrzyni powietrznej do komory reakcyjnej oraz ciągłe rowki umieszczone pomiędzy liniami dysz, przy czym w powierzchniach bocznych linii dysz znajdują się otwory wylotowe gazu kierujące główny strumień gazu fluidyzacyjnego w kierunku sąsiadującego z nimi rowka, znamienny tym, że otwory wylotowe (52, 64, 72, 72', 114, 114', 114a, 114a', 122) gazu są ustawione pod kątem względem prostopadłej do sąsiadującego z nimi rowka (50, 50), 78, 78').

2. Ruszt według zastrz. 1, znamienny tym, że otwory wylotowe (52, 64, 72, 72', 114, 114', 114a, 114a', 122) gazu znajdują się na dwóch przeciwnych powierzchniach bocznych tych linii (48, 481, 48], 66, 82) dysz.

3. Ruszt według zastrz. 1, znamienny tym, że otwory wylotowe (52, 64, 72, 72', 114, 114', 114a, 114a', 122) gazu są ustawione poziomo.

4. Ruszt według zastrz. 3, znamienny tym, że pozioma szerokość otworów wylotowych (52, 64, 72, 72', 114, 114', 114a, 114a', 122) gazu jest co najmniej cztery razy większa niż ich wysokość, zaś całkowita pozioma szerokość otworów wylotowych (52, 64, 72, 72', 114, 114', 114a, 114a', 122) gazu umieszczonych w powierzchni bocznej linii (48, 48', 48'', 66, 82) dysz wynosi co najmniej 20% całkowitego poziomego wymiaru powierzchni bocznej tej linii.

5. Ruszt według zastrz. 4, znamienny tym, że całkowita pozioma szerokość otworów wylotowych (52, 64, 72, 72', 114, 114', 114a, 114a', 122) gazu w powierzchni bocznej linii (48, 48], 48'', 66, 82) dysz wynosi co najmniej 40% całkowitego poziomego wymiaru powierzchni bocznej linii (48, 48', 48, 66, 82) dysz.

6. Ruszt według zastrz. 1, znamienny tym, że linie (48, 48', 48, 66) dysz zawierają kolejne umieszczone zespoły (42) dysz i mają powierzchnie boczne (46) i powierzchnie czołowe (44), przy czym kolejne zespoły (42) dysz stykają się powierzchniami czołowymi (44).

7. Ruszt według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej z jednym z otworów wylotowych (72, 72') gazu oraz ze skrzynią powietrzną (18) jest połączony pionowy kanał (94) dyszy (70).

8. Ruszt według zastrz. 7, znamienny tym, że dysza (70) zawiera poziomy kanał centralny (88) łączący pionowy kanał (94) i co najmniej jeden z otworów wylotowych (72, 72') gazu.

9. Ruszt według zastrz. 7, znamienny tym, że w górnej części pionowego kanału jest umieszczona płytka (96).

10. Ruszt według zastrz. 1, znamienny tym, że linie (48, 48', 48, 66, 82) dysz są utworzone z odlewanych materiałów ogniotrwałych.