SE445855B - Fluidiserad bedd-vermevexlare - Google Patents

Description

8205394-5 2 utnyttjas och därmed eliminera ovan nämnda nackdelar med detta. Ännu ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en fluidiserad bädd-värmeväxlare av ovan nämnda typ där uppehållstiden för bädd- partiklarna i det fria utrymmet ökar i förhållande till liknande bäddar med 5 samma dimensioner.

Ytterligare ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en fluidiserad bädd-värmeväxlare av ovan nämnda typ där turbulensen av luften och de gasaktiga förbränningsprodukterna gynnas för att förbättra reaktions- effektiviteten och gynna bättre kontakt gas-fastämnen. 10 Ännu ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett baffelsystem i det fria utrymmet ovanför den fluidiserade bädden för att slå mot det ínnestängda partikelmaterialet i luften och de gasaktiga förbrän- ningsprodukterna och avlägsna innestängt material och medge att det faller tillbaka till bädden på grund av gravitationskraften. 15 Ännu ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en fluidicerad bädd-värmeväxlare av ovannämnda typ, där värmeabsorberande medium injiceras från ett område i närheten av ovan nämnda baffelsystem, nedåt mot bädden för att gynna en mera fullständig reaktion och kontroll över bäddytan. Ännu ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en 2G fluidiserad bädd-värmeväxlare av ovannämnda typ, där ytterligare luft inji- ceras från ett område i närheten av ovan nämnda baffelsystem, nedåt mot bädden i tillräcklig mängd för att medge fullständig förbränningsprocess. Ännu ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en fluidiserad bädd-värmeväxlare av ovannämnda typ där en anordning tillhanda- 25 hållas i den fria zonen för att rikta luft och gasaktiga förbränningsprodukter till ovan nämnda baffelsystem.

För att uppnå dessa och ytterligare ändamål innefattar värmeväxlaren enligt föreliggande uppfinning ett galler, vilket uppbäres i ett hölje och är anpassat för att mottaga en bädd av partikelformigt material, varav åtminstone 30 en del kan förbrännas. Luft låtes passera genom gallret och bädden av par- tikelformigt material för att fluidisera det partikelformiga materialet och gynna förbränningen av det förbränningsbara materialet. Ett baffelsystem är placerat ovanför bädden av partikelformigt material för att låta det inne- stängda partikelformiga materialet i luften och de gasaktiga förbränninge- 35 produkterna stöta emot detta och därmed avlägsna det senare materialet från luften och de gasaktiga förbränningsprodukterna samt medge att materialet faller tillbaka till bädden på grund av gravitationskrafterna. En anordning i sektioner är tíllhandahållen i höljet för att rikta luft och gasaktiga för- bränningsprodukter till baffelsystemet och ge luften och de gasaktiga för- 40 bränningsprodukterna en snirklad bana då de passerar från bädden till ut- 10 .A *_11 25 30 35 40 8203394-5 3 loppet, samt en anordning för att injicera ett värmeabsorberande medium från ett område i närheten av baffelsystemet nedåt mot bädden.

Ovan nämnda korta beskrivning, liksom ytterligare ändamål, drag och fördelar med föreliggande uppfinning kommer mera fullständigt att inses med hänvisning till följande detaljerade beskrivning av ett föredraget men icke begränsande utförande av uppfinningen i samband med medföljande ritningar.

Fig. 1 är en vertikal tvärsnittsvy av en del av den fluidiserade bädd- -värmeväxlaren enligt föreliggande uppfinning. Fig. 2 är en tvärsnittsvy tagen längs linjen 2-2 i fig. 1. Fig. 3 är en förstorad tvärsníttsvy av en del av komponenterna i fig. 1. Fig. 4 är en vy liknande den i fig. 1, men visande ett alternativt utförande av föreliggande uppfinning.

Med hänvisning speciellt till fíg. 1, vilken visar en fluidiserad bädd- -ånggenerator innefattande dragen enligt föreliggande uppfinning avser hänvis- níngsbeteckningen 10 till ett hölje i allmänhet bestående av en främre vägg 12, en bakre vägg 14 och två sidoväggar, där en visas med hänvisningsbeteck- ningen 16. Den övre delen av höljet 10 visas icke utan det är underförstått att den består av en konvektionsdel, ett tak och ett utlopp för att medge blandningen av luft och förbränningsgaser att släppas ut från höljet 10 på konventionellt sätt.

En bädd av partikelformigt material, visad allmänt av hänvisningssiffran 18, är belägen inuti kokaren 10 och vilar på ett perforerat galler 20 som sträcker sig horisontellt i den undre delen av inneslutningen 10. Bädden 18 kan utgöras av en blandning av diskreta partiklar av inert material och bränslematerial såsom bituminöst kol eller liknande. En luftcirkulations~ kammare 22 är tillhandahållen omedelbart under gallret 20 och ett luftinlopp 24 finns anordnat genom den bakre delen 14 av kokaren i förening med kammaren 22 för fördelning av luft från en yttre källa (visas icke) till kammaren. Det är underförstått att ovannämnda fördelning av luft till kammaren 22 kan kon- trolleras av en fuktare eller liknande (visas icke) i enlighet med konven- tionell praxis.

En brännare 26 för antändning av bädden är monterad genom den främre väggen 12 omedelbart ovanför gallret 20 för att initiellt antända bädden 18 vid start.

Det inses att ett flertal matare kan vara förenade med en eller flera av väggarna 12, 14 eller 16 för att införa ett partikelformigt bränslematerial, såsom kol, till höljet 10 vid ett område ovanför bädden 18 för att kontinuer- ligt tillföra den senare med bränslematerial. Dessutom kan en utmatningsanord- ning vara försedd för att avlägsna förbrukat partikelformigt material från bädden. Dessa komponenter har inte avbildats i ritningarna eller beskrivits ytterligare i detalj, eftersom de inte utgör del av föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 39 35 40 8203394-5 4 Såsom bättre visas i fig. 1 och 2. är vardera av väggarna 12, 14 och 16 utformade av ett flertal vertikalt på avstånd från varandra belägna rör 28 med kontinuerliga flänsar 30 som sträcker sig från diametralt motstående delar därav längs hela längden av rören. Flänsarna 30 av närliggande rör 28 är för- bundna med varandra för att göra den resulterande väggstrukturen gastät. Även om det inte visas i ritningarna inses att lämpliga samlíngsrör, fallrör eller liknande kan tillhandahållas för att medge vatten från en yttre källa att in- föras i de undre delarna av väggarna 12, 14 och 16, varvid det passerar uppåt genom väggarna för att omvandla vattnet till ånga med hjälp av värme till- handahållen av den Fluidiserade bädden. 7 Dessutom i syfte att tillföra ytterligare värme från den fluidiserade bädden till vatten är ett rörbatteri 32 tillhandahållet i höljet 10 ovanför bädden 18, där ett av rören visas i fig. 1. Varje rör löper som en serpentin från ett inloppssamlingsrör 34 anordnat utanför höljet och närliggande den bakre väggen 14 till ett utloppssamlingsrör (visas icke), vilket också är placerat utanför höljet 10. De återstående rören 32 i rörbatteriet sträcker sig i ett plan som är vinkelrätt mot ritningen och parallellt med det visade röret 32. Dessa rör 32 kan tillhandahållas för att ge ett tillskott av värme till det vatten som passerar genom rören i syfte att överhetta, återuppvärma etc.

Ett flertal parallella, på avstånd från varandra placerade vinkeljärn 36 sträcker sig horisontellt i höljet 10 och omedelbart ovanför bädden 18.

Vinkeljärnet 36 sträcker sig mellan sidoväggarna 16 och således tvärsöver bredden av höljet, varvid det inses att det kan stödjas vid sina änddelar i förhållande till sidoväggarna 16 med hjälp av klackar, stödbalkar eller fäst- anordningar i höljets vägg på konventionellt sätt. Vinkeljärnen 36 är anord- nade med sina spetsar sträckande sig uppåt och ett fördelningsrör 38 hyses i varje vinkeljärn och sträcker sig längs hela längden av denna senare. Såsom visas i fig. 2 sträcker sig rören 38 parallellt på avstånd från varandra mellan två samlingsrör 40 och 42 (fig. 2), vilka fördelar ett värmeabsorbe- rande medium från en yttre källa till rören 38. Rören 38 har ett flertal per- foreringar eller utloppsöppningar i den undre delen såsom ses i fig. 1 för att mata ut det värmeabsorberande mediet utåt och nedåt genom bädden 18. Det värmeabsorberande mediet, som sprutas in via rördelarna 38 kan vara luft, en vätska, en förbränningsgas eller återcirkulerat damm eller material, liksom en acceptor såsom rå kalksten. På detta sätt kan kännbart värme i'det fria ut- rymmet absorberas, medan acceptorerna avlägsnar C02 från de kolhaltiga ämnena närvarande i blandningen av luft och'gashaltiga förbränningsprodukter och samtidigt undvika överbelastning av kapaciteten-för utloppet förenad med höljet 10. Dessutom, om luft utnyttjas som värmeabsorberande medium kan det 8205394-5 5 sprutas in i tillräcklig mängd för att garantera Fullständig förbränning av det partikelformiga bränslematerialet i bädden.

Ett flertal vertikala rör, av vilka ett visas genom hänvisningssiffran 44 i fig. 1, är också Förenade med samlingsrören 40 och 42 och kan vara perfore- 5 rade längs hela längden för att ge ytterligare utlopp av värmeabsorberande medium till inneslutningen 10.

Ett rör 46 är anordnat omedelbart under vinkeljärnen 36 och ovanför den övre ytan av bädden 18. Röret 46 är utformat som en serpentin, vilket resul- terar i ett flertal parallella rörsektioner 46a på avstånd från varandra. 10 Såsom visas i fig. 2 sträcker sig ändarna av röret 46 utåt från de respektive sidoväggarna 16 och kan förenas med en källa med kylvätska, som kan vara samma källa som tillför vatten till rören 28 av väggarna 12, 14 och 16 och till rören 32. Av fig. 1 och 3 framgår att rörsektionerna 46a är sicksack-formigt förskjutna i förhållande till vinkeljärnen 36 samt röret 38 och på så sätt 15 kommer att rikta luften och gaserna från bädden 18 till vinkeljärnen och rören av orsaker som närmare komer att förklaras nedan. Vid drift införes luft till kammaren 22 från inloppet 24 och passerar uppåt genom gallret 20 och in i bädden för att lösgöra partikelformigt material i bädden 18 och fluidisera detsamma. Den antändande brännaren 26 tändes tills bädden uppnår ett förutbe- 2Û stämt värde på en temperatur för att understödja förbränning av det partikel- formiga bränslematerialet, varefter den stängas av och nytt partikelformigt bränslematerial tillsättes; så mycket som behövs för att bibehålla förut be- stämd bäddtemperatur.

Såsom visas i fig. 3 passerar blandningen av luft och gasaktiga för- 25 bränningsprodukter uppåt från bädden 18 längs en slingrig bana på grund av arrangemanget av rörsektionerna 46a i förhållande till vinkeljärnen 36. Rör- sektionerna 46a hjälper till att dirigera förut nämnda blandning mot vinkel- järnen 36 och rören 38, där det slår mot det senare för att inducera separa- tion av varje partikelformigt material instängt i blandningen, vilket par- 30 tikelformigt material faller tillbaka till bädden 18 på grund av gravitatíons- kraften. Detta hjälper naturligtvis till att öka reaktionstiden för de inne- stängda partiklarna och dessutom gynnas turbulens i det fria utrymmet för att uppnå en mera fullständig reaktion och enhetlig produkt genom att den oenhet- liga blandningen av gaser och luft tvingas blandas. 35 Fördelningsrören 38 fördelar det värmeabsorberande mediet från samlings- rören 40 och 42 mot bädden 18 för att gynna mera fullständig reaktion och dessutom för att kontrollera bäddtemperaturen, dvs. för att reducera eller be- gränsa topptemperaturer och reducera våldsamheten av förbränningszonen. Dess- utom arbetar mediet från rören 38 tillbaka det innestängda partikelformiga 40 materialet neråt mot bädden. ..-_._.--n~w-_._....____ , 10 15 20 25 30 35 40 8203394-5 6 Rören 44 utnyttjas för att injicera ytterligare värmeabsorberande mate- rial in i den fria zonen eller direkt till bädden för att kyla och för att blåsa ut det fina damm som kan vara innestängt i blandningen av luft och gaser som passerar uppåt i det fria utrymmet.

Det har noterats att vinkeljärnen 36, fördelningsrören 38 och rörsek- tionerna 46a fungerar som en utstrålande skärm ovanför bädden för att hålla det krävda reaktionsvärmet i den fria zonen tillräckligt högt för att medge mera fullständiga reaktioner i det fria utrymmet.

Kylvätska som kan komma från samma källa som vätskan som passeras genom väggarna 12, 14 och 16 införas i röret 46 och flyter genom rörsektionerna 46a för att bibehålla dessa senare kalla och för att hjälpa till att kontrollera temperaturen i den fria zonen.

Som ett resultat av ovan nämnda kan höjden av det fria utrymmet begränsas för att reducera värmeförluster och bibehålla hög ingångstemperatur till gas- turbingeneratorer, allt medan ovan nämnda nackdelar elimineras.

Ett alternativt utförande av den fluidiserade bädd-värmeväxlaren enligt föreliggande uppfinning visas i fig. 4 och samma komponenter har här getts samma hänvisningsbeteckningar. I utförandet enligt fig. 4 är den bakre väggen 14 högre än den främre väggen 12 och en gasutloppsöppning 50 är anordnad i den övre sektionen av den bakre väggen. Ett tak 52 är tillhandahållet för höljet 10 och sträcker sig med en vinkel uppåt från den främre väggen 12 till den bakre väggen 14 såsom visas. Med detta arrangemang passerar blandningen av luft och gasaktiga förbränningsprodukter uppåt och allmänt till höger såsom visas av pilarna i fig. 4. Vinkeljärnen 36, gasfördelarna 38 (och således samlingsrören 4D och 42) tillsammans med röret 46 är anordnade i den övre högra delen av höljet alldeles bredvid utloppet SU och sträcker sig i ett plan som ligger i vinkel med horisontalen. Som ett resultat härav passerar luften och gaserna uppåt från bädden 18 över dessa komponenter på ett sätt som är identiskt med det som visades i samband med förra utförandet. Således är för- delarna och dragen som anges i samband med utförandena enligt fig. 1-3 iden- tiska med motsvarande för utförandet enligt fig. 4.

Självklart är att även om båda utförandena av föreliggande uppfinning har beskrivits tillsammans med en ånggenerator i exemplifierande syfte kan även andra typer av fluidiserade bädd~värmeväxlare såsom en kokare, en brännare, en förgasare eller liknande utnyttjas inom ramen för uppfinningen. Ûlika modifieringar; förändringar och utbyten är ämnade att ingå i före- gående beskrivning och i vissa lägen kan vissa drag av uppfinningen utnyttjas utan motsvarande användning av andra drag. Således är det lämpligt att de vid- hängande kraven konstrueras brett och på ett sätt som är förenligt med andan av uppfinningen häri.

Claims (5)

1. lÛ l5 20 25 30 35 '7 :Pair tN-TkRAv" 8203394-5 l. Fluidiserad bädd-värmeväxlare, omfattande ett holje (l0); en galleran- ordning (20) uppburen i höljet och anpassad att mottaga en bädd (l8) av partikel- formigt material, av vilket åtminstone en del är förbränningsbart; en anordning (22, 24) för att passera luft genom galleranordningen och nämnda bädd av partikel- formigt material för att fluidisera bädden av partikelformigt material och gynna förbränningen av det förbränningsbara materialet; en anordning i den övre delen av höljet för att medge utlopp av luft och gasaktiga förbränningsprodukter från höljet; en baffelanordning (36),bestâende av ett flertal med mellanrum anordnade bafflar, i höljet anordnad mellan bädden av partikelformigt material och utlopps- anordningen för att låta det innestängda partikelformiga materialet i luften och de gasaktiga förbränningsprodukterna stöta däremot och därmed avlägsna det senare materialet från luften och de gasaktiga förbränningsprodukterna och medge sist- nämnda material att falla tillbaka på bädden tack vare gravitationskraften, k ä n n e t e c k n a d av en anordning (46) i höljet för att rikta luften och de gasaktiga förbränningsprodukterna till baffelanordningen där den riktande an- ordningen innefattar sektioner (46a) som är placerade i ett sicksack-mönster på avstånd i förhållande till bafflarna, varvid en snirklad bana för luften och de gasaktiga förbränningsprodukterna erhålles dä dessa passerar från bädden till utloppet; och en anordning (38, 40, 42, 44) för att injicera ett värmeabsorbe- rande medium i närheten av baffelanordningen nedåt mot bädden, varvid injicerings- anordningen innefattar ett flertal rör (38) som sträcker sig under de med mellan- rum anordnade bafflarna och har ett flertal öppningar däri för att injicera det värmeabsorberande mediet.

2. Värmeväxlare enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att höljet utgöres av ett flertal rör (28) genom vilka vatten passeras för att omvandla vatten till ånga och varvid den inriktande anordningen (46) innefattar åtminstone ett rör som sträcker sig mellan bädden och baffelanordningen och är anpassad att låta vattnet passera därigenom.

3. Värmeväxlare enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att det sistnämnda röret (46) är böjt till en serpentin för att utgöra det flertal på avstånd från varandra parallella sektioner (46a) som sträcker sig i sicksack-mönster på avstånd i förhållande till de med mellanrum anordnade bafflarna.

4. Värmeväxlare enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att de med mellan- rum anordnade bafflarna innefattar ett flertal på avstånd fran varandra parallellt belägna vinkeljärn (36) som sträcker sig tvärs över höljet.

5. Värmeväxlare enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att det värme- absorberande mediet är luft och injiceras i tillräcklig mängd för att garantera fullständig förbränning av det partikelformiga bränslematerialet.