PL83224B1 - - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: Sprocket Properties Limited Darlington Co.Durham (Wielka Brytania) Sposób fluidyzacji i urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób fluidyzacji i urzadzenie do stosowania tego sposobu.Znane sa sposoby fluidyzacji w zlozu fluidalnym, szczególnie korzystne gdy rozdrobniony material staly ma byc wprowadzony w scisly kontakt z ga¬ zem, co ma zastosowanie w wielu przypadkach.Gaz moze byc jedynie osrodkiem przenoszacym cieplo i równoczesnie czynnikiem powodujacym fluidyzacje, lub tez moze w jakis sposób reagowac z materialem zloza lub materialem dodatkowym doprowadzanym do zloza, lub tez material zloza moze byc katalizatorem reakcji zachodzacej pomie¬ dzy dwoma gazami. Reakcje w zlozu moga byc reakcjami spalania i wtedy zloze fluidalne moze miec zastosowanie w piecach.Znane piece ze zlozem flufdalnym i inne urza¬ dzenia ze zlozem fluidalnym posiadaja ogranicze¬ nia w zastosowaniu, wynikajace ze stosunku po¬ miedzy iloscia materialu stalego w zlozu i nateze¬ niem przeplywu gazu powodujacego fluidyzacje.Jezeli natezenie przeplywu gazu jest zbyt male to zloze nie zostanie sfluidyzowane, jezeli natezenie przeplywu jest zbyt duze material zostaje unoszo¬ ny i zloze zostaje przerwane. Jezeli natezenie prze¬ plywu gazu zbytnio wzrasta, zloze traci jednorod¬ nosc, z powodu tworzenia sie duzych pecherzy wew¬ natrz zloza. Zwlaszcza w piecach ze zlozem flui¬ dalnym, ilosc gazów, a w tym przypadku powietrza powodujacego stan fluidalny, bywa niewystarcza- 15 20 jaca do zapewnienia szybkiego, zupelnego spalania materialu doprowadzanego do zloza. - Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i skonstruowanie urzadzenia do fluidyzacji, umoz¬ liwiajacego scisly kontakt pomiedzy gazem a roz¬ drobnionym materialem stalym, przy wiekszym stosunku ilosci gazu do materialu stalego niz to ma miejsce w znanych urzadzeniach ze zlozem fluidalnym.Staly material zloza moze skladac sie z dwóch róznych skladników: obojetnego mat&ialu latwego dio fluiidyzowaniia i mafterialu, który mt byc obra¬ biany przez kontakt z gazem.Urzadzenie ze zlozem fluidalnym wedh^J wyna¬ lazku posiada komore spalania w której wystepuja cztery przylegajace do siebie strefy: strefa fluidal¬ na, strefa filtrowania przylegajaca 4o strefy flui¬ dalnej, strefa unoszenia przylegajaca do strefy flui¬ dalnej po przeciwnej stronie niz strefa filtrowania oraz strefa recyrkulacji rozprzestrzeniajaca sie nad strefa fluidalna, pomiedzy strefami filtrowania i unoszenia.Komora, wypelniona rozdrobnionym materialem stalym posiada otwór wylotowy gazu, laczacy ze strefa recyrkulacji zródlo gazu sprezonego, pola¬ czone z komora przez plyte rozdzielcza usytuowa¬ na w dnie komory pod sjjyefa fluidalna i prze¬ puszczajaca ilosc gazu, odpowiednia do fluidyzowa- nia zloza w strefie fluidalnej.Inny otwór doprowadzajacy gaz do górnej czesci 8322483224 strefy unoszenia jest usytuowany tak, zeby kiero¬ wac gaz wprowadzany do strefy recyrkulacji w kierunku strefy filtrowania. Korzystne jest jezeli urzadzenie posiada druga plyte rozdzielcza umiesz¬ czona w scianie komory, w dolnej czesci strefy unoszenia, przez która to plyte dostarczany jest gaz w ilosci wystarczajacej do unoszenia czastek materialu w strefie unoszenia.Urzadzenie wedlug wynalazku przedstawia szereg korzysci. Chociaz ilosc gazu, która moze byc do¬ prowadzana do strefy fluidalnej bez spowodowania unoszenia czastek jest ograniczona, to jednak pew¬ na dodatkowa ilosc gazu moze byc doprowadzana do strefy unoszenia, w której proces prowadzony w urzadzeniu trro^frzebiegac dalej.Ze strefy unoszeni^, unoszony material przecho¬ dzi do strefy recyrlailacji przez która przeplywa, podlegajac intensywnemu wymieszaniu, a nastepnie do strefy filtrowania! w pcprzek strefy fluidalnej.Strefa recyrkulatfji-"lworzy nad strefa fluidalna przeslone z recyrkulujacego materialu, co zapewnia stabilnosc zloza fluidalnego przy wysokich nate¬ zeniach przeplywu. Material przychodzacy ze strefy fluidalnej do strefy unoszenia jest uzupelniany ma¬ terialem przychodzacym ze strefy filtrowania. Pe¬ cherze, które moga sie tworzyc w strefie fluidalnej sa likwidowane przez material spadajacy ze strefy recyrkulacji i ze strefy filtrowania.Jest konieczne, w praktyce, wprowadzenie i wy¬ prowadzenie materialu' stalego do i z komory i w tym celu urzadzenie jest wyposazone w odpowied¬ nie ku temu srodki. .- Przedmiotem wynalazku jest równiez sposób pro¬ wadzenia procesu fluidalnego. Sposób polega na tym, ze rozdrobniony, zfluidyzowany material sta¬ ly recyrkuluje kolejno przez strefe fluidalna, strefe unoszenia, strefe recyrkulacji lezaca nad strefa fluidalna, oraz przez strefe filtracji, przy czym do :dolnej Czesci strefy fluidalnej jest doprowadzany gaz w ilosci dostatecznej do fluidyzowania znaj¬ dujacego sie tam materialu stalego.Dodatkowa ilosc gaizu jest doprowadzana do dol¬ nej czesci strefy unoszenia, w celu spowodowania stanu unoszenia materialu stalego naplywajacego tam ze isitrefy fluidalnej. Jeszcze jedna czesc gazu doprowadzana jest do górnej czejsci strefy unosze- Iriia w Jaki sposób zeby unoszony material skiero- :wac; <$p fstrefy 'recyrkulacji w-poprzek górnej czesci strefy fluidalnej, w kierunku strefy filtrowania, tak zefoy staly material osiadal w strefie filtrowania zanim, recyrkulujac, dostanie sie do strefy flui¬ dalnej.'Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia piec wedlug wynalazku w przekroju pionowym, fig. 2 ¦-*¦ przekrój oznaczony II—II na fig. 1^ fig. 3 ^—¦ schemat zasady dzialania urzadze¬ nia wectlug wyrialazkui " Przedstawione na fig. 1 i fig. 2 urzadzenie skla¬ da : iie z obudowy zewnetrznej 1/ posiadajacej otwór wlotowy 3 powietrza, otwór wylotowy 4 spa¬ lin, otwór wlotowy 16 i otwór wylotowy 12 dla popiolu. Wewnatrz obudowy 1, komora spalania 2 jest ograniczona czesciowo scianami obudowy i czesciowo plytami 14, 14', 15, 16, 18. 10 15 20 25 30 35 40 50 55 60 Jak to przedstawiono na fig. 2 przeciwlegle scia¬ ny boczne obudowy 1 posiadaja skosne, stozkowe czesci 5 i 5' biegnace do wewnatrz komory spala¬ nia 2 tak ze, komora spalania jest w zasadzie pier¬ scieniowa ze strefa srodkowa 6 do której majace byc spalone odpadki, sa doprowadzane przez otwór 10 przy pomocy transportera 8, po uprzednim roz¬ drobnieniu do granulacji przechodzacej przez sito o oczkach 5 centymetrów.Rozdrobnione odpadki spadaja w kierunku dna komory spalania 2, która jest utworzona przez na¬ chylona perforowana plyte 14. Plyty 14, 14' i 15 wraz z przyleglymi scianami obudowy 1 tworza komore sprezonego powietrza, wchodzacego przez otwór 3 i tloczonego przez sprezarke lub wentyla¬ tor, które nie zostaly na rysunku pokazane.Plyta 14 jest perforowana aby umozliwic, prze¬ plyw powietrza z komory powietrznej do komory spalania 2. Rozmieszczenie perforacji i obszar per¬ forowany, jak równiez konstrukcja plyty sa analo¬ giczne jak w znanych rozwiazaniach technicznych, stosowanych w technice zlóz fluidalnych a maja¬ cych na celu sfluidyzowanie zloza. Material zloza w urzadzeniu wedlug wynalazku stanowia odpadki d pewna ilosc piasku, (który w wiekszosci recyrku¬ luje wewnatrz urzadzenia.Plyta 14' jest równiez perforowana, co pozwala na wprowadzenie nastepujacej czesci powietrza, które pomaga w utrzymaniu w stanie unoszenia materialu plynacego do strefy komory spalania znajdujacej sie przy i nad plyta 14'.W pewnych przypadkach moze sie okazac, ze cala ilosc powietrza potrzebna do zupelnego spa¬ lania odpadków moze byc dostarczona przez plyte 14 i otwór 17 i wtedy plyta 14' moze byc nieper- forowana.Plyta 15 jest nieperforowana i kieruje powietrze j. komory powietrznej do komory spalania przez otwór 17 pod plyte przeslonowa 16, otwór ten i plyta kierujaca sa tak usytuowane, ze powietrze jest kierowane pod plyte kierujaca w poprzek gór¬ nej czesci komory spalania 2. Nastepnie plyta kie¬ rujaca 18 odbija w dól czastki stale unoszonego materialu i pomaga w tworzeniu cyrkulacji mate¬ rialu wokól komory spalania, podczas gdy spaliny i nadmiarowe powietrze wychodza przez szczeline pomiedzy plytami 16 i 18.Jedynie wzglednie lekkie czastki materialu wy¬ dostaja sie z uchodzacymi gazami, a czastki ciez¬ sze opadaja w pewnej odleglosci ód szczeliny pod dzialaniem sil ciezkosci lub tez sa niesione oboE pod dzialaniem wlasnej bezwladnosci. Takie lekkie czastki pylu moga byc usuniete z gazów przy po¬ mocy znanych urzadzen do oczyszczania gazów, zainstalowanych na przewodach przylaczonych do otworu 4. Takimi znanymi urzadzeniami moga byc pluczki, filtry elektrostatyczne lub odpylacze od¬ srodkowe.Wieksze brylki popiolu i zuzla, które nie sa lat¬ wo unoszone maja tendencje do wypadania z ko¬ mory spalania w dól na plyte 14 i nastepnie przez otwór 12 do zsypu, z którego sa usuwane przez transporter slimakowy 13.Poniewaz czasteczki popiolu z odpadków sa wiek¬ sze niz czasteczki piasku, znajdujacego sie w ko^83224 morze spalania wiec popiól bedzie latwiej wycho¬ dzil z pieca, chociaz pewne straty piasku beda jed¬ nak mialy miejsce. Czesc traconego piasku moze byc odzyskana droga separacji od popiolu usuwa¬ nego transporterem 13 i ten odzyskany piasek mo¬ ze byc dodawany do odpadków wchodzacych do urzadzenia razem ze swiezym piaskiem sluzacym do uzupelniania strat. Recyrkulacja odzyskanego piasku pozwala równiez na odzysk pewnej czesci energii cieplnej niesionej razem z. piaskiem.Urzadzenie do spalania odpadków moze praco¬ wac bez zuzywania energii z zewnatrz w przypad¬ ku gdy wartosc opalowa odpadków wynosi 1400 kcal/kg. Odpadki o nizszej wartosci opalowej wy¬ magaja do ich spalania dodatkowego paliwa w po¬ staci cieklej lub gazowej, doprowadzanego przez palnik 20, który uzywany jest tez do rozgrzewania pieca w celu zapoczatkowania samopodtrzymuja- cego sie spalania., ¦ ' Natezenia przeplywu przez plyty 14 i 14' oraz otwór 17 sa dobrane tak, zeby zapewnic, niewielki nadmiar powietrza ponad ilosc teoretyczna potrzeb¬ na do zupelnego spalania odpadków. Chociaz moz¬ liwe sa pewne odchylenia w natezeniu przeplywu recyrkulacji gazów, to natezenie przeplywu powie¬ trza przez plyte 14 powinno byc bardzo zblizone do wartosci minimalnej, potrzebnej do sfluidyzo- wania zloza, a mianowicie powinno wynosic 30% tej ilosci. Poniewaz stanowi to tylko niewielka czesc calkowitej ilosci powietrza potrzebnego do calkowitego spalania, okolo 2 do 3 razy wieksza ilosc powietrza musi przeplywac przez plyte 14' w celu zapewnienia odpowiedniej ilosci powietrza potrzebnego do spalania. Pozostala ilosc potrzebna do wyrównania bilansu jest doprowadzana przez otwór 17.Rozdzial powietrza pomiedzy te dwie plyty i otwór 17 jest dokonywany poprzez dobór wiel¬ kosci powierzchni przekroju otworu 17 .oraz przez dobór wielkosci i ilosci otworów w plytach 14 i 14'. Przez zastosowanie tych srodków, cisnienie w komorze powietrza potrzebne do wytworzenia odpowiedniego natezenia przeplywu moze byc u- trzymane w wartosci minimalnej, pozwalajac na uzycie mniej skomplikowanej i tanszej aparatury potrzebnej do doprowadzania powietrza do komo¬ ry przez otwór 3.Zasada dzialania urzadzenia do spalania odpad¬ ków jest wyjasniona w oparciu o fig. 3 rysunku, która przedstawia schematycznie przekrój urza¬ dzenia wedlug wynalazku, które bedzie opisane za¬ sadniczo jako sluzace do spalania odpadków, a mo¬ ze równiez sluzyc do innych celów. .,., Sposób dzialania urzadzenia polega na dwóch podstawowych procesach odbywajacych sie ,w jed¬ nej komorze, która jest czesciowo wypelniona zlo¬ zem skladajacym sie z czastek takich jak piasek.Procesy te, fluidyzacja i unoszenie, zostana opi¬ sane ponizej.Dla ulatwienia, komora spalania 2 moze byc roz¬ patrywana jako posiadajaca cztery strefy: strefe filtrowania A, strefe fluidalna B, strefe unoszenia C i strefe recyrkulacji D.W przypadku gdy urzadzenie jest uzywane do spalania rozdrobnionych odpadków komunalnych, sa one wprowadzane przez otwór 10 do strefy fil¬ trowania A lub tez wedlug oznaczen uzytych na fig. i i 2 do strefy 6, która znajduje sie na górze strefy fluidalnej B. Material w zlozu filtrowania twonzy skuteczne uszczelnienie dla gazów, które moglyby uchodzic z komory 2 przez przewody za¬ silania komory odpadkami.Material w strefie filtrowania A sluzy równiez do wstepnego podgrzewania odpadków zanim prze¬ plyna one wraz z piaskiem do strefy fluidalnej.W strefie B, przeplyw gazu przez zloza czastek jest zwiekszany przez wprowadzanie powietrza przez perforowana plyte 14, do ilosci przewyzsza¬ jacej ilosc potrzebna do przezwyciezenia ciazenia czastek. Waznymi elementami tego procesu fluidal¬ nego sa wzglednie niskie predkosci gazu, duza kon¬ centracja czastek, mozliwosc przedluzenia czasu przebywania czastek w. strefie fluidalnej,^ scisly kontakt z imaiterialem stalym, który pozwala na gwaltowna wymiane ciepla, a takze bardzo duzy stopien napowietrzenia, bardzo duzy stopien me¬ chanicznego wymieszania i ciagle przerywanie gra¬ nicy strefy spalania przez ruchome czastki piasku co pozwala na wiekszy dostep powietrza do ognisk spalania.Przewaznie okolo jednej trzeciej calkowitej ilosci powietrza spalania jest wprowadzane do strefy B, a wiec spalanie w tej strefie jest jedynie czescio¬ we. Produktami tego czesciowego spalania odpad¬ ków sa gazy obojetne, gazy palne, wegiel i popiól z calkowicie spalonej czesci materialu.Wegiel i popiól wraz z piaskiem przeplywaja czesciowo do strefy C dokad glówna ilosc powie¬ trza spalania jest wprowadzana przez perforowana plyte 14'. W tej strefie zloze znajduje sie w sta¬ nie unoszenia.Stosuje sie tu wysokie predkosci gazu w celu gwaltownego wypalania wegla i resztek palnych popiolu. Ciezkie czastki popiolu ze stref Bi C opadaja grawitacyjnie przez otwór 12 do instalacji usuwania popiolu, która jest uszczelniona warstwa osadzonego materialu E.Warunki unoszenia panujace w strefie C, powo¬ duja przeplyw materialu zloza od dolu do góry.W górnej czesci strefy C jest wprowadzone, pozio¬ mo przez otwór 17 powietrze potrzebne do osta¬ tecznego spalania resztek gazów palnych przecho¬ dzacych tu ze stref B i C. W ten sposób material zloza jest kierowany z górnej czesci strefy C, przez strefe recyrkulacji D, do górnej czesci strefy A gdzie osiada.Material przechodzacy z górnej czesci strefy C .przez, strefe D do strefy A, pochodzi z materialu zjoza plynacego ze strefy B do dolnej czesci strefy C, przy czym strefa B jest zasilana materialem z dolnej czesci strefy A. W ten sposób material zloza cyrkuluje wewnatrz urzadzenia w plaszczyznie pio¬ nowej.Strefa D jest ograniczona plyta 16 ze wzgledu na material. zloza, przesuwajacy sie poziomo pod ot¬ worem 4, przez który gazy opuszczaja komore spa¬ lania. W ten sposób przechodzenie materialu zloza do gazów spalinowych jest ograniczone, podczas gdy ciagle swiezo doplywajacy material ziarnisty podtrzymuje spalanie w rejonie znajdujacym sie 10 15 20 25 30 35 40 45 50 $5 607 83224 8 bezposrednio pod otworem 4, przez który wchodza gazy spalinowe.Staly material przechodzacy strefe recyrkulacji tworzy przeslone nad strefa fluidalna B, co zapew¬ nia jej stabilizacje i pomaga w likwidacji tworza- 5 cych sie pecherzy .gazu.Urzadzenie do spalania odpadków pracujace we¬ dlug opisanych zasad, moze zapewnic calkowite spalanie materialu doprowadzonego do komory spa¬ lania z bardzo malym nadmiarem powietrza co za- 10 pewnia to, ze gazy uchodzace beda wolne od sa¬ dzy, czesci lotnych i zywic i ze beda mogly byc z powodzeniem oczyszczane na znanych urzadze¬ niach odpylajacych jak odpylacze odsrodkowe pluczki wodne lub filtry elektrostatyczne. W po- 15 równaniu z nowoczesnymi urzadzeniami do spa¬ lania odpadków, wyposazonymi w ruszty mecha¬ niczne, urzadzenie wedlug wynalazku wymaga pra¬ wie dwukrotnie mniejszej oczyszczalni gazu, co wynika z mniejszego wspólczynnika nadmiaru po- 20 wietrza potrzebnego do spalania.W urzadzeniu wedlug wynalazku mozna tez spa¬ lac paliwa ciekle, a równiez gazowe paliwa nisko- kaloryczne wprowadzane do zloza w miejsce od¬ padków. Podobne urzadzenie moze byc uzywane ^ do obróbki cieplnej stalych elementów wprowadza¬ nych do zloza, w którym moze byc wytworzona potrzebna temperatura przez doprowadzenie paliwa stalego, cieklego lub gazowego lub tez przez ogrze¬ wanie gazu doprowadzanego do urzadzenia. Za- 30 miast obojetnego piasku moze byc zastosowany in¬ ny material reagujacy z uzywanym w procesie ga¬ zem lub jego skladnikami, lub tez który jest ka¬ talizatorem reakcji zachodzacych pomiedzy gaza¬ mi znajdujacymi sie w mieszaninie wprowadzanej ^ do urzadzenia. Urzadzenie i sposób wedlug wyna¬ lazku moga byc zastosowane do wiekszosci proce¬ sów, które moga byc przeprowadzane w znanym zlozu fluidalnym, jaik równiez w procesach, w któ¬ rych wymagana ilosc gazów przypadajaca na jed- ^ nostke masy ciala stalego jest zbyt duza, zeby mozna bylo stosowac znane urzadzenie ze zlozem fluidalnym. PL PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe ^ 1. Sposób fluidyzacji, znamienny tym, ze rozdrob¬ niony sfluidyzowany material staly recyrkuluje ko¬ lejno przez strefe fluidalna, strefe unoszenia, strefe recyrkulacji-lezaca nad strefa fluidalna oraz przez 50 strefe filtracji przy czym, do dolnej czesci strefy fluidalnej jest doprowadzany gaz w ilosci dosta¬ tecznej do sfluidyzowania znajdujacego sie tam (materialu stalego, a do górnej czesci strefy uno¬ szenia jest tez doprowadzany gaz w taki sposób, £5 zeby material wchodzacy do strefy unoszenia ze strefy fluidalnej byl kierowany do strefy recyrku- . lacji w poprzek górnej czesci strefy fluidalnej, w kierunku strefy filtrowania, tak zeby material sta¬ ly osiadal w strefie filtrowania zanim recyrkulu- jac, dostanie sie do strefy fluidalnej.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze gaz jest doprowadzany takze do dolnej czesci stre¬ fy unoszenia.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze jako gaz wprowadzany do komory spalania sto¬ suje sie powietrze, a recyrkulujacy material osiaga temperature przy której nastepuje samoczynny za¬ plon palnych odpadków, które sa wprowadzane do recyrkulujacego materialu zloza, a popiól i zuzel wydzielane z obiegu recyrkulacji materialu zloza sa usuwane.

4. Urzadzenie do fluidyzacji, zawierajace komore zamykajaca pewna ilosc stalych czasteczek mate¬ rialu fluidyzowanego, przegrode umieszczona po¬ nizej materialu fluidyzowanego i kanal laczacy zródlo gazu pod cisnieniem z plyta rozdzielcza, znamienne tym, ze w komorze spalania (2), wy¬ stepuja cztery przylegajace do siebie strefy, to jest strefa fluidalna (13), strefa filtrowania (A) przyle¬ gajaca do strefy fluidalnej, strefa unoszenia (C) przylegajaca do strefy fluidalnej po przeciwnej stronie w istosunku do strefy filtrowania oraz stre¬ fa recyrkulacji (50) irozprzestrzeniajaca sie nad strefa fluidalna, pomiedzy strefa filtrowania (A) i unoszenia (C), natomiast w komorze spalarnia (2) umieszczona jest na plycie (14), ponizej strefy flui¬ dalnej druga plyta (14'), umieszczona w poblizu dolnego konca strefy unoszenia zas otwór (17) gazu jest tak umieszczony w tej strefie, ze kieruje gaz do szczytu strefy unoszenia, w kierunku strefy fluidalnej, przy czym w komorze (2) znajduje sie wlotowy otwór (10) do wprowadzania jednorodnego ciala stalego w przynajmniej jedna ze stref, a wy¬ lotowy otwór (12) do usuwania popiolu.

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze komora jest utworzona wewnatrz obudowy (1) za pomoca "plyt (14), (14') oraz plyt (15), (16), (18), umieszczonych miedzy przeciwleglymi scianami obudowy, przy czym plyta (16) jest ulozona po¬ ziomo nad otworem (17).

6. Urzadzenie wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze komora (2) ma ogólny ksztalt toroidalny, a jej boczne sciany przebiegajace do wewnatrz komory wyposazone sa w stozkowe czesci (5) i (5') tworzace wlotowy otwór (10) w srodkowej strefie (6).

7. Urzadzenie wedlug zastrz. 4 do 6, znamienne tym, ze plyty (14), (14') i otwór (17) przystosowane sa do doprowadzenia sprezonego powietrza do wspólnej komory.83224 *-\ *&* /&.j?. /m IIIIIIM \ ^ /g?^. PL PL