SE442058B - Stralningspanna for avkylning av en upptill i stralningspannan inford gasstrom som innehaller fasta och smeltflytande partiklar - Google Patents

Description

soø6744-0 i 2 värmeàtervinning visat sig vara pålitlig vid den praktiska till- lämpningen, kan den ytterligare förbättras på några punkter. Så uppgår visserligen askans avskiljningsgrad till mer än 90 % och är därmed överraskande hög. Trots detta måste en ytterligare förbättring av askavskiljningen eftersträvas. Dessutom hindras värmeövergången av ett mycket luckert, i form av ett genomgående askskikt om några få millimeters tjocklek på värmeväxlarytorna också i de fall, där vätskeformig aska inte når väggen. Fast detta askskikt åter lokalt lossnar från värmeväxlarytorna, så snart det uppnått en viss tjocklek, leder det till en avsevärd minskning av värmeövergången.

Vid den omedelbara nedsänkningen av de vätskeformiga ask- dropparna i vattenbadet uppkommer företrädesvis fast aska med en relativt låg skrymdensitet. För att avpassa dimensionen på ut- tömningsslussen ur trycksystemet så liten som möjligt eftersträvas att erhålla grovkornig och kompaktare aska. Bildningen av grov- kornigare aska är fördelaktig också för uppdelningen av den sam- manlagda mängden askai kolfattig grovaska och kolhaltíg finaska, då finaskan ledes tillbaka till förgasningsprocessen. Slutligen bör också beaktas, att enligt den kända metoden går den vätske- formiga askans förnimbara värme nästan helt förlorad. Förelig- gande uppfinning eliminerar de ovan redovisade nackdelarna. Den avser sålunda en strålningspanna för avkylníng av en upptill i strålningspannan vertikalt införd gasström, som innehåller fasta och smältflytande partiklar, vilka stelnar efter avkylning och avlägsnas via ett i den undre delen av strålningspannan befint- ligt vattenbad. Strålningspannan enligt uppfinningen är känne- tecknad av att den innehåller två eller flera koncentriskt anord- nade, cylindriska värmeväxlarelement, av vilka det innersta genom- strömmas uppifrån och nedåt och de ringformiga utrymmena, som bildas av utsidan av dazi respektive fall invändigt liggande och insidan av det i respektive fall utvändigt liggande värmeväxlar- elementet, efter en eller flera gångers omvändning av gasström- mens riktning, varvid rengöringen av de enskilda värmeväxlarele- mentens ytor sker med hjälp av processgas, som införas via mun- stycken under förhöjt tryck, och att den ovanför vattenbadet innehåller en som värmeväxlarelement utformad, centriskt anord- nad nedslagskon, som uppvisar ett munstyckssystem för rengö- ringen med vatten.

Strålningspannan enligt uppfinningen innehåller två eller 3 ' 8006744-0 flera koncentriskt anordnade, cylindriska värmeväxlarelement.

Anordningen med flera värmeväxlarelement tillförsäkrar en bättre återvinning av processvärmet till följd av den ökade värmeväx- larytan.

Vid användning av endast ett värmeväxlarelement kan endast insidan av detta värmeväxlarelement utnyttjas för värmeavledning- en, då värmeväxlarelementet även har till uppgift att skydda den tryckbelastade ytterväggen i stràlningspannan mot termisk be- lastning.

Vid inbyggnad av två eller flera koncentriskt anordnade, cylindriska värmeväxlarelement utnyttjas efter en- eller flerfal- dig omvändning av riktningen för den gasström, som skall avkylas, såväl utsidan av det i respektive fall inåt liggande liksom även insidan av det i respektive fall utåt liggande värmeväxlarele- mentet för avkylningen av gasströmmen och därigenom mer än för- dubblas den för värmeavledningen erbjudna ytan i jämförelse med inbyggnaden av endast ett värmeväxlarelement.

Som värmeväxlarelement kan de sedvanliga inom det aktuella fackområdet kända anordningarna, t.ex. plattkylare, användas.

Särskilt lämpliga har värmeväxlarelement visat sig vara, vilka är uppbyggda genom sammansättning av fenrör till en fenvägg och vilka finner användning vid panntillverkningen för kraftverk.

Fenväggens rörledningssystem kan beskickas med godtyckliga kyl- medel, företrädesvis med vatten eller mättad ånga. Vid inmat- ning av mättad ånga är det för förhindrande av korrosion, som uppträder vid högre temperaturer, nödvändigt att tillverka fen- rören av svavelvätebeständigt material.

Gasen strömmar nedåt genom det innersta värmeväxlarelemen- tet och avleder sitt värme till insidan av detta värmeväxlarele- ment. Efter omkastning av strömningsriktningen strömmar gasen sedan vidare uppåt och överför sitt värme genom strålning till utsidan av det inre värmeväxlarelementet och insidan av det kring detta inre värmeväxlarelement koncentriskt anordnade yttre värme- växlarelementet. Alltefter antalet utnyttjade värmeväxlarelement omkastas gasens strömningsríktning i systemet en eller flera gånger.

Omkastningen av gasströmmens riktning sker medelst det i undre delen av stràlningspannan anordnade vattenbadet i förbin- delse med den centralt inbyggda nedslagskonen och med hjälp av omvändningsplàtar, vilka är fastsatta på respektive värmeväxlar- _ _ V, K _' Q .'91 »KJ '.s.';.;.-_~_^-; V l V 'i ' v., _ __ 3 - « g _".- f¿-__"s.'.ß,.v.';.J,,-1 '_ e.. 8006744-0- ' sel via munstycken.av mekaniskt ren, avkyld processgas. 4 element och doppar ned i vattenbadet. Den nedifrån och uppåt strömmande gasens riktning kastas om ånyo vid värmeväxlarelemen- tets övre ände med hjälp av en kyld omvändningsplåt, som förbin- der två värmeväxlarelement. Den uppifrån och nedåt strömmande gasens riktning omkastas ånyo med hjälp av det i strålningspan- nans undre del anordnade vattenbadet och medelst omvändningsplà- tar, vilka är fastsatta på det aktuella värmeväxlarelementet och doppar ned i vattenbadet.

Den i centrum anordnade nedslagskonen är utbredd som värme- växlarelement på basis av en fenvägg och uppfångar utmärkt den nedfallande grövre vätskeformiga askan och lämnar på så sätt ytterligare processånga. Asken, som avlagrar sig på den kylda stelnar i tunna sjok, vilka till följd av krymp- glider nedslagskonen, spänningar i stor utsträckning lossnar av sig själva och ned i vattenbadet.

Detta förlopp främjas genom periodisk insprutning av vat- ten via ett över nedslagskonen anordnat mnnstyckssystem. Ren- göringen av nedslagskonens yta sker genom kompletterande tryck- vattentillförsel i nedslagskonen, varvid tryckvattnet via ett passande antal utloppsöppningar når fram till den yta på ned- slagskonen, som skall rengöras. Någon bildning av tjockare, ej önskade slaggskikt förekommer sålunda icke längre.

På detta sätt bildas en kolfattig, kompakt aska, kan separeras från den kolhaltiga finaskan, som recirkuleras till Dessutom utnyttjas det i den vätskeformiga askan inneboende värmet för utvinning Vid använd- ning av askrfldïballastkol är detta rentav till fördel. Då ask- sjoken måste passera slussens avstängningsorgan, vilka befinner sig i den nedre delen av vattenbadet, sönderdelas de lämpligen med hjälp av en före avstängningsorganet inkopplad kross för att skydda avstängningsorganet i slussen mot för stora enskilda stycken.

I den tekniska driften av strålningspannan inställer sig snabbt en avsevärd reducering av värmeövergàngen på grund av vär- meväxlarytornas beläggning med i gasströmmen medförd aska, som har till följd en försämring av värmeavgången via värmeväxlerele- menten. I enlighet med föreliggande uppfinning förhindrar man denna försämring av värmeövergången med hjälp av ett speciellt som lätt förgasningsprocessen. av processànga. rengöringssystem.

Härvid-blåses värmeväxlarytorna fria genom periodisk inför- Förut- 8006744-0 sättning för denna överraskande starka verkan vid den relativt svåra gasfyllningen i strålningspannan är en hög begynnelseimpuls hos gasstràlen, som framkallas med hjälp av förnyad kompression om ca 1 % av processgasen till tryck av 50 till 500 bar över arbetstrycket i strålningspannan. För förbättring av denna ren- göringsmetod och undvikande av kraftiga trycksvängningar i strål- ningspannan och reaktorn delas insprutningssystemet upp i ett tillräckligt antal avsnitt, vilka rengöras var för sig.

En kompletterande, fortsatt återvinning av processvärmet ur den i förväg kylda, blott ringa mängder finaska innehållande processgasströmmen sker med hjälp av efteråt inkopplade konvek- tionskylelement.

Gasströmmen tar i stràlningspannan enligt uppfinningen föl- jande väg: Gasströmmen, som skall kylas, kommer in parallellt med axeln i stràlningspannan via den centrala stutsen och strömmar vertikalt nedåt med endast ringa radiellt riktade komponenter.

Grövre vätskeformiga askpartiklar träffas härvid inte och slås mot värmeväxlarelementens väggar utan faller i stället oftast ned på den kylda nedslagskonen. I den övre delen av strålningspan- nan uppträder under partiell återblandning av gasströmmen redan ett intensivt värmeutbyte vid det inre värmeväxlarelementets in- sida, vilket leder till en kraftig avkylning av gasströmmen. I den nedre delen av det inre värmeväxlarelementet finns den cent- ralt anordnade nedslagskonen, som i förbindelse med det under densamma befintliga vattenbadet och den vid det nästföljande vär- meväxlarelementet anbringade, i vattenbadet neddoppande omvänd- ningsplàten åstadkommer en omkastning av gasströmmens riktning, varvid de i gasströmmen medförde askpartiklarna slungas in i vattenbadet. Till följd av insättningen av nedslagskonen uppkom- mer en minskning av strömningstvärsnittet, som drar med sig en motsvarande höjning av gasströmmens strömningshastighet. Genom en tillräcklig avpassning av det ringformiga utrymmet mellan de koncentriskt anordnade, cylindriska värmeväxlarelementen sjunker tydligt gasströmmens strömningshastighet i uppåtstigande rikt- ning samtidigt som en fortsatt sänkning av askhalten uppnås. Gas- strömmen kan ytterligare avkylas med hjälp av extra inmontering- ar av ytterligare koncentriska, cylindriska värmeväxlarelement och härvid omkastas dess strömningsriktning ännu fler gånger.

Summan av dessa åtgärder leder till en förbättring av av- hPÛÜiï *Queenie à 8006744-0 6 skiljningsgraden för aska till ett värde av >95 % vid använd- ning av ett kol, som innehåller ca 6 % aska.

Nedan beskrivs närmare under hänvisning till på bifogade ritning visade utföringsform en för uppfinningen karakteristisk utformning av stràlningspannan. 1 betecknar en yttervägg, som tar upp tryckbelastning och tänkes vara rotationssymmetrisk med strålningspannans centrumaxel. En gasström, som skall kylas, kommer in i strålningspannan via en eldfast infodrad inlopps- stuts 2. Gasen kyles först på den inre ytan av_ett inre värme- växlarelement 5. Den när sedan fram till en centralt anordnad nedslagskon 11, nå vilken den grövre, vätskeformiga askan av- skiljes och avkyles. För understödjande av rengöringsprocessen på nedslagskonen 11 är ovanför nedslagskonen anordnat ett mun- styckssystem 14, som drivs med vatten. Ett vattenbad 9 i den undre delen av strâlningspannan upptar askpartiklar såväl från gasströmmen, vilka medelst svängkraft slungas ut, liksom även den från nedslagskonen härstammande kompakta askan. Den i vattenbadet suspenderade askan tömmas ut via en tömningsstuts 5, som via en slaggkross leder till askslussen. I vattenbadet 9 är anordnad en tratt 10, med vars hjälp de fasta materialen in- föres till den centrala tömningsstutsen 5. Den centralt anord- nade nedslagskonen 11 förses med kylvatten via en ledning 12 och den utvunna processàngan ledes ut via en ledning 13. Det för rengöringen av nedslagskonen 11 inmonterade munstyckssystemet 14 förses med vatten via en ledning 15. Koncentriskt anordnade, cylindriska värmeväxlarelement 5 och 6 erhåller sitt kylmedium via en eller flera inmatningsledningar 7. Den från värmeväxlar- elementen härrörande processàngan ledes ut via en eller flera ledningar 8. Gasströmmens strömningsriktning omkastas vid ytan av vattenbadet 9. yDen kommer därefter in i det ringformiga ut- rymmet mellan de båda koncentriskt anordnade, cylindriska värme- växlarelementen 5 och 6. Avkylningen sker härvid i uppàtstigande riktning såväl pà utsidan av det inre värmeväxlarelementet 5 som på insidan av det yttre värmeväxlarelementet 6. Den på detta sätt kylda och mekaniskt förrenade gasen går ut ur stràlningspannan via en eller flera kylda utloppsstutsar och kylda ledningar 4. Ren- göringen av vârmeväxlarytorna från vidhäftande aska sker genom att man via munstycken blåser in processgas via ett munstyckssystem 17, vilket på samma sätt som en sotbläster står i förbindelse med en förràdsbehàllare 20 för processegen gas och en kompressor 21, 7 soo6744~o Den för reningen utnyttjade processgasen tillföras munstyckssys- temet via en eller flera ledningar 16. För kylningen av munstycks- systemet 17 förses detta kontinuerligt med en liten gasmängd via en parallelledníng 18. Via en ventil 19 matas munstyckssystemet 17 periodiskt med större gasmängder, som utnyttjas för reningen av de enskilda värmeväxlarsegmenten. Den för rengöringen av de enskilda värmeväxlarsegmenten erforderliga höga begynnelseimpul- sen hos gasströmmen säkerställas med hjälp av ett med 50 till 500 bar över strålningspannans arbetstryck liggande övertryck i förrâdsbehállaren 20. 'i vagn Qimnxw ,

Claims (1)

1. öiJÜ6744-Ü Patentkrav Stràlningspanna för avkylning av en upptill i stràlnings- pannan vertikalt införd gasström, som innehåller fasta och smält- flytande partiklar, vilka efter avkylning och stelnande tömmes ut via ett i den undre delen av strålningspannan befintligt vat- tenbad, k ä n n e t e c k n a d av att stràlningspannan inne- håller två eller flera koncentriskt anordnade, cylindriska värme- växlarelement (5), (6), av vilka det innersta genomströmmas uppi- från och nedåt och de ringformiga utrymmena, som bildas av ut- sidan av det i respektive fall invändigt liggande och insidan av det i respektive fall utvändigt liggande värmeväxlarelementet, efter en eller flera gângers omkastning av gasens strömningsrikt- ning, att den ovanför vattenbadet innehåller-en som värmeväxlar- element utformad, centralt anordnad nedslagskon (11), som upp- visar ett munstyckssystem (14) för rengöring med vatten och ef- ter vilket är inkopplat en slaggkross, samt att rengöringen av värmeväxlarelementens ytor sker med hjälp av processgas, som införas via munstycken (17) under för- höjt tryck.