RU1836602C

RU1836602C - Установка дл сжигани

Info

Publication number: RU1836602C
Application number: SU914894470A
Authority: RU
Inventors: Кинни Йоуни; Руотту Сеппо; Хюетю Пааво; Янка Пентти
Original assignee: Тампелла Пауэр Ой
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1991-01-28
Publication date: 1993-08-23
Also published as: ATA15391A; PL164683B1; HUT57887A; SE9100152D0; CS9100198A2; ES2030358A6; SE9100152L; GB2240285B; IT1246140B; GB2240285A; GB9101324D0; SK278136B6; HU210742B; ITRM910069A0; ITRM910069A1; HU910154D0; FI900436A0; FR2657683A1; PL288876A1; FI900436A

Abstract

Использование: в энергетике, в частности в котлах. Сущность изобретени : установка дл достижени процесса циркул ции содержит реакторную камеру 1 и по крайней мере один сепаратор 6 твердых частиц, расположенный внутри реактор ной камер.ы 1 до верхней ее части. По крайней мере первый , тлг. наружный, отсек 7 сепаратора 6 твердых частиц выполнен с расчетом образовани теплопередающей поверхности. Входной канал.9 топочных газов в первый, т.е. наружный, отсек 7 выполнен с расчетом расширени всей периферии.отсе.ка. 11 з.п. ф-лы, 4 ил. Ы IO о О К Ы

Description

Изобретение к.асаетс блока сгорани , наиболее точно определенного в доотличм- тельной части формулы изобретени в пункте 1. Блок сгорани главным образом содержит камеру реактора, в которой располагаетс , по крайней мере, один сепаратор твердых частиц. Камера расположена , по существу, в вертикальном положений . По крайней мере структура вертикальной стенки реакторной камеры выполнена с образованием теплопереда- ющей поверхности. Теплопередающа поверхность образована трубчатой структурой, поток теплопередающей среды располагаетс внутри. Экзотермическа реакци сгорани , так называемый псевдо- ожиженный слой располагаетс дл протекани в нижней части реакторной камеру путем подачи топлива и воздуха и выпуска отход щих газов, содержащих . вещество твердых частиц, вверх в реакторной камере. Сепаратор твердых астиц в- л етс так называемым циклонным- сепаратором, имеющего два вертикальных и, по существу, соосных отсека, один расположенный по существу внутри другого. Первый , т.е. наружный отсек, образован с входным отверстием дл топочных газов. Далее, первый отсек образован в своей части и предпочтительно соединен с помощью конической части с возвратным трубопроводом дл материала твердых частиц, выделенных в сепараторе твердых частиц из топочных газов, дл возврата материала твердых частиц в нижнюю часть реакторной камеры. Второй, т.е. внутренний отсек соединен в своей верхней части с последующей стадией процесса дл транспортировани топочных газов, по существу свободных от твердых частиц, через внутренний отсек на последующую стадию процесса.в

Блок сгорани этого типа может считатьс как по существу известный из нижеследующего материала: Ф.А. Ценц.. Системы флюидизации и ожиженных твердых частиц. Публикации Ремм-корп., том II, Драфт 1989, страницы 333-334. Эта публикаци касаетс так называемого барботаж- ного реактора с псевдоожиженн.ым слоем. Благодар своим особенност м конструк-. ции и потока представленный реактор настолько неудобен дл эксплуатации, что нет действующих практических применений, особенно таких применений, в которых реакторна камера содержит сепаратор твердых частиц.

Цель насто щего изобретени состоит в создании бпока сгорани , который в применени х , основанных на циркулирующей реакции, обеспечивает выгодную конструкцию дл блока сгорани с конструкционной точки зрени исвойств потока в случа х, когда сепаратор твердых частиц должен устанавливатьс внутри реакторной камеры.

Поэтому цель насто щего изобретени состоит в совершенствовании предшествующего уровн техники в этой области. Дл достижени этих целей блок сгорани согласно изобретению главным образом отличаетс тем, что по крайней мере первый, т е. наружный отсек сепаратора твердых частиц выполнен известным способом таким образом , что образует предпочтительно трубчатую теплопередающую поверхность,

5 причем поток теплопередающей среды располагаетс внутри трубчатой структуры, и что входное отверстие дл топочных газов в первый, т.е. наружный отсек расположено с расчетом расширени всей периферии отсе0 -ка.

Теплопередающа поверхность, котора образована из первого, т.е.- наружного отсека, известна из публикации патента США 4.746.337, котора (публикаци ) одна;

5 ко касаетс отдельного циклонного сеаара .тора. Когда по крайней мере первый, т.е.

наружный отсек сепаратора твердых частиц

. образован в теплопередающей поверхно сти,.весь блок сгорани становитс управл 0 емым узлом в.отношении его конструкции и, в частности, его свойств теплового расширени . В традиционном способе соединение реакторной.камеры, котора функционирует .как теплопередающа поверхность, и

5 изолированного сепаратора твердых частиц вместе представл ет серьезную проблему по причине их разного поведени при тепловом расширении. Совершенно очевидно, : что сепаратор твердых частиц содержащий

0 керамические части толщиной примерно 300 мм,- должен монтироватьс на нижней плоскости и должен быть образован с самоподдерживающим стальным кожухом.реакторна камера с панельными структурами

5 предпочтительно поддерживаетс сверху, и поэтому тепловое расширение происходит главным, образом вниз. .При функционировании температура реакторной камеры в традиционным реакторах с циркул цией ти0 пично около 300°С, тогда как поддерживающий стальной кожух сепаратора твердых частиц должен поддерживатьс максимум при 80°С, как самый высокий по причинам безопасности и снижени тепловых потерь.

5 Поэтому сно, что традиционные реакторы с циркул цией несут ущерб из-за серьезных перемещений, св занными с температурными изменени ми во врем пуска и останова. Это изобретение устран ет вышеназванные проблемы.так как блок сгорани ведет себ

как один узел при названных температурных изменени х во врем пуска и останова. Рассматрива в целом, выгодное конструктивное решение достигаетс , когда входное отверстие топочных газов помеще- но в первом т.е, в наружном отсеке, чтобы расширить всю периферию отсека. Сепаратор твердых частиц и входной трубопровод, традиционно св занный с ним, требует большого пространства. Поэтому традици- онные циклонные сепараторы не могут устанавливатьс внутри реакторной камеры без дорогих необычных и непрактичных конструкций. Тогда проблема состоит в том, как достигнуть, учитыва его конструкцию и свойства его топочных газов, такого входного трубопровода дл топочных газов, который будет обеспечивать достаточное направл ющее действие дл топочных газов , и где пространственные требовани входного трубопровода будут лишь долей по сравнению с пространственными требовани ми входного трубопровода в традиционных циклонных сепараторах Вышеназванна проблема может быть точ- но решена таким образом, что входной канал топочных газов помещаетс , в первом, т.е. наружном отсеке Дл расширени всей периферии отсека. Это дает одно конкретное преимущество в том, что когда исполь- зуётс трубчата теплопередающа поверхность в первом, т.е. наружном отсеке , сами трубы могут создавать илм в некоторых случа х через сгибание труб опорную структуру дл входного канала топочных га- зов, так что перегораживающие лопатки из керамического материала могут быть образованы на этой опорной структуре Дл потока топочных газов.

Согласно одному, в частности, выгодно- му варианту реализации, горизонтальное поперечное сечение реакторной камеры, по крайней мере в точке, где расположен сепаратор твёрдых частиц, вл етс круглым, где центрова лини формы поперечного сечени совпадает с обычной центровой ли- нией отсеков сепаратора. Это техническое решение дает идеальную структуру, котора аксиально симметрична по крайней мере в точке, где расположен сепаратор твердых частиц. Достигаетс р д преимуществ в .отношении сгорани , потока и конструкционных свойств по сравнению с традици- онными реакторами с циркул цией, имеющих пр моугольное поперечное сече- ние. В силу конструкционных причин массовые опорные структуры требуютс дл усилени стенок в обычных пр моугольных реакторных част х, и особенно в больших блоках сгорани . Учитыва тепловое расширение сложность этих опорных структур еще больше увеличиваетс . В применени х с повышенным давлением эти недостатки станов тс хуже в том, что отдельное давление снаружи должно использоватьс , в котором должна быть размещена реакторна камера. Большинство вышеназванных недостатков может быть устранено посредством аксиально симметричной структуры, описанной выше.

Некоторые выгодные варианты реализации блока сгорани согласно изобретению представлены в прилагаемых зависимых пунктах формулы изобретени . Изобретение будет теперь далее иллюстрироватьс со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - вид вертикального поперечного сечени блока сгорани согласно изобретению , произведенного по центровой линии; Фиг.2 и 3 - виды частичного поперечного сечени фиг. 1 по линии А-А в точке, где входной канал топочных газов расположен дл иллюстрации двух вариантов реализации;

Фиг. 3 - поперечное сечение по линии В-В на фиг. 1.

Основные части блока можно видеть особенно на фиг. 1. Цилиндрическа реакторна камера 1 с круглым поперечным сечением установлена в вертикальном положении. Структура стенки, состо ща из кожуха (оболочки реакторной камеры, по существу образована в теплопередающей поверхности , содержащей множество труб и проход щих по крайней мере вдоль вертикальной части структуры стенки. Теплопередающа среда течет внутри трубчатой структуры. В нижней части реакторной камеры 1 имеетс структура решетки 2, образованна с подачей воздуха сгорани путе использовани , например, системы обычн: го сопла (не показано). Дл этой цели предусмотрен так называемый воздушный отсек 3, через который воздух сгорани подаетс на систему сопла. Далее, в св зи с решеткой предусмотрено устройство 4 подачи топлива и выходной канал 5 дл крупного материала.

На верхней части структуры решетки 2 образован псевдоожиженный слой, и генерируемые в нем топочные газы движутс вверх, унос материал твердых частиц.

Внутри верхней части реакторной камеры 1 находитс сепаратор 6 твердых частиц, имеющий первый, т.е. наружный отсек 7, и второй т.е. внутренний отсек 8, которые оба имеют круглые горизонтальные поперечные сечени , и центровые линии которых по существу совпадают и предпочтительно совпадают с центровой линией реакторной камеры 1. Первый, т.е. наружный отсек 7 образован с входным каналом (патрубком) дл топочных газов. Нижн часть первого, т.е. наружного отсека 7 образована с конической частью 7а, котора симметрична относительно центровой линии, и вертикальным возвратным патрубком 10, имеющем предпочтительно круглое поперечное сечение, и его центрова лини совпадает с центровой линией реакторной камеры 1 и соедин етс с нижней частью первого, т.е. наружного отсека. Возвратный патрубок 10 располагаетс в вертикальном направлении от нижней части первого, т.е. наружного отсека, до нижней части реакторной камеры 1 до зоны псевдоожиженного сло .

Второй, т.е. внутренний, отсек 8 сепаратора твердых частиц располагаетс в верти- кальном направлении значительно более коротком, чем первый, т.е. наружный отсек 7, и имеет по существу трубчатую форму, и его верхн часть соединена со стадией процесса, следующей за-блоком сгорани , дл транспортировани топочных газов, свободных от материала твердых частиц, через названный второй, т.е. внутренний отсек 8 на стадию процесса, котора следует после блока сгорани .

По крайней мере первый, т.е. наружный отсек 7 выполнен с возможностью образовани предпочтительно трубчатой теплопередающей поверхности, в которой протекает теплопередающа среда, Совершенно очевидно, что второй, т.е. внутренний отсек 8 также может быть выполнен дл образовани теплопередающей поверхности путем образовани ее в теплопередающей поверхности,, образованной параллельными трубами.

Как видно, в частности, на фиг, 1, трубчата структура, образующа стенку реакторной камеры 1, содержаща тепло- передающую среду, выполнена дл образовани крышевой структуры 1а блока сгорани , и затем часть труб, оставл ющих кольцевую распределительную трубу 11 в нижней части реакторной камеры в кольцевой коллекторной трубе 12, котора окружает второй, т.е. внутренний отсек 8 сепаратора твердых частиц, который (от-. сек) соединен с кольцевой коллекторной трубой 12. Часть труб, оставл ющих кольцевую распределительную трубу 11, может быть соединена в верхней части реакторной камеры, как показано на фиг. 1, со второй кольцевой коллекторной трубой 13 в верхней части реакторной камеры. Далее, обраща сь к фиг. 1, кольцева распределительна труба 11 подает воду, котора

функционирует в качестве /геплопередаю- щей среды, например, через структуру 2 трубчатой решетки, на кольцевую распределительную трубу 14, котора расположена

ниже возвратного патрубка 10, где вертикальные трубы 15 образуют соединение от распределительной трубы 14 до второй кольцевой распределительной трубы 16, котора расположена в нижней части воз0 вратного патрубка 10, и затем возвратный патрубок в целом выполнен с образованием теплообменной поверхности, содержащей вертикальные трубы. Поток теплопередающей среды проходит через возвратный пат5 рубок 10 к нижней части первого, т.е. наружного отсека и оттуда далее через трубчатую структуру отсека 7, через промежуточные коллекторные камеры 18а 18Ь на кольцевую коллекторную трубу 17. От по0 следней, как это видно, поток теплопередающей среды может просто проходить таким образом, что по существу весь блок сгорани функционирует как теплопередающа поверхность.

5 Альтернативна структура в отношении первого, т.е. наружного отсека 7 представлена специально на фиг. 1, где имеетс друга кольцева промежуточна коллекторна камера 18Ь, расположенна вблизи нижней

0 части входного канала 9 топочных газов, откуда разнесенна трубчата структура проходит вверх к коллекторной трубе 17, В результате достигаетс конструкци , специально показанна на фиг. 2, в которой вход5 ной канал 9 топочных газов состоит из нескольких отверстий, расположенными со специальными интервалами по окружности первого, т.е. наружного отсека 7, где отверсти одинакового размера и предпочтитель0 но пр моугольные и расположена на одинаковом уровне высоты. Входной канал 9 топочных газов расположен в верхней части реакторной камеры сразу под крышевой структурой 1а реакторной камеры 1, где

5 крышева структура 1а функционирует в качестве блокирующей поверхности а отношении вертикального потока топочных газов. В зависимости от размера блока сгорани число этих отверстий, расположенных во.

0 входном канале 9 топочных газов, может измен тьс между 5-30, Каждый элемент 19, который состоит из одной или больше труб, и который оставл ет промежуточную коллекторную камеру 18Ь, и которые (эле5 менты) расположены в разнесенном положении по сравнению с расположением в соответствующей части первого, т.е. наружного отсека, ниже промежуточной коллекторной камеры 18Ь, располагаетс внутри лопаток 20, предпочтительно выполненных

из керамического материала. Элементы 19 образованы с соответствующими зажимными элементами, например, зажимные скобы , дл образовани .зажима между керамическим материалом и элементами 19. Множество лопаток, состо щих из названных лопаток 20, размещаетс в наклонном положении относительно периферии первого, т.е. наружного отсека 7, так что топочные газы текут главным образом тангенциально во внутреннюю часть первого, т.е. наружного отсека 7 через входные отверсти 21 топочного газа. Как видно, в частности , на фиг. 2, лопатки 20 расположены по. существу внутри наружной поверхности первого, т.е. наружного отсека 7.

На фит. 3 показано другое структурное альтернативное решение согласно изобретению в отношении входного канала топочных газов, где нет промежуточных коллекторных камер 18Ь как на фиг. 1 и 2, но. трубы первого, т.е. наружного отсека 7 продолжаютс равномерно от первой коллекторной камеры 18а до коллекторной трубы 17 над крышевой структурой 1а. В этом случае керамические лопатки 20 размещают те части трубчатой тёплопередэющей поверхности первого, т.е. наружного отсека 7, ко- то.рые определ ютс .в отношении расположени входным каналом 9 топочных газов. Эти части кажда сгибаютс от поверхностной плоскости отсека таким образом, чтр они располагаютс в площади горизонтального поперечного сечени данной лопатки , и эти ч-асти снабжены зажимными элементами дл осуществлени зажима (захвата ) между этими част ми и керамическим материалом. В варианте реализации, показанном на фиг. 3, поперечное сечение каж- дой лопатки 20 содержит три трубки, и одна в середине 19а расположена в плоскости первого, т.е. наружного отсека 7, и перва одна 19Ь из трубок на ее стороне загнута внутрь относительно отсека 7, и втора одна 19с наружу относительно отсека 7. Таким образом, образовано множество лопаток, которые частично располагаютс снаружи отсека 7, т.е. часть, котора располагаетс в кромочном районе лопаток входного канала топочных газов. Совершенно очевидно, что сгибание труб может производитьс таким образом, что структура образуетс в соответствии с фиг, 2, где множество лопаток располагаетс полностью внутри поверхности отсека 7. В этом случае все трубы, которые должны быть согнуты, сгибаютс в направлении внутрь отсека 7.

На фиг. 4 показано поперечное сечение по линии В--В на фиг. 1 дл иллюстрации структуры в варианте реализации на фиг. 2.

Фю рмула изобретени

Claims

1.Установка дл сжигани , содержаща вертикальный корпус, стенки которого вы5 полнены В виде теплопередающей поверхности из труб, размещенную внутри корпуса реакторную камеру, снабженную в нижней части средствами подачи топлива и через, решетку- воздуха дл образовани псевдо10 сжиженного сло из частиц твердого материала , а в верхней части - по крайней мере одним циклонным сепаратором, выполненным из соосно расположенных внутреннего и наружного кожухов, последний из которых

15 имеет входной канал и в нижней части снабжен патрубком возврата частиц твердого ч материала в нижнюю часть реакторной камеры , при этом внутренний кожух выполнен из труб, имеет открытые нижний и верхний

0 концы, последний из которых соединен с выходом из реакторной камеры, отличающа с тем, что, с целью упрощени конструкции, наружный кожух и его входной канал выполнены соответственно в виде

5 теплопередающей поверхности из труб и расшир ющимс по направлению к внутренней поверхности кожуха.

2.Установка по п. отличающа с тем, что сепаратор установлен соосно с

0 реакторной камерой, выполненной в поперечном сечении круглой по крайней мере в зоне установки сепаратора.

3.Установка поп.1, отличающа с тем, что входной канал выполнен в виде

5 нескольких отверстий, расположенных по поверхности кожуха с заданными интервалами .

4.Установка по пп. 1иЗ, отличающа с тем, что отверсти имеют одинако0 вый размер и расположены на одном уров- ,не.. - .

5.Установка по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ а- 0 с тем, что количество отверстий составл ет 5-30 штук.

5 6. Установка по пп. 1 и 2, отличающа с тем, что общие дл каждых двух смежных отверстий стенки выполнены в виде тангенциально установленных лопаток.

7.Установка по п. 6, отличающа - 0 с тем, что лопатки расположены внутри

наружного кожуха.

8.Установка по п. 6, о т л и ч а ю щ а - с тем, что кажда лопатка сформирована в виде одной детали из керамического мате5 риала, обрамл ющей по крайней мере одну трубу стенки наружного кожуха.

9.Установка по п. 8, отличающа - с тем, что трубы наружного кожуха в зоне входного канала расположены на рассто нии одна от другой.

10.Установка по п. 8, о т л и ч а ю ш, а - с тем, что часть труб наружного кожуха в зоне входной) канала отогнута в область поперечного сечени лопатки,

11.Установка по п. 1, отличающа - с тем, что верхн часть труб реакторной камеры отогнута внутрь последней с обра19

и. «;ц,

зованием ее перекрыти , а входной кана примыкает к последнему.

12. Установка по п. 1, отличаю щ а - с тем, что стенки патрубка возврата выполнены в виде теплопередающей поверхности , включенной в контур циркул ции между решеткой и трубами наружного кожуха ..

10