SE450164B - Sett att reglera beddhojden i en kraftanleggning med en fluidiserad bedd och kraftanleggning med anordning for reglering av beddhojden - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 450 164 2 men blir tubsatsens kyleffekt oförändrad, något som medför oönskad sänkning av bäddtemperaturen. Tubsatsens kyleffekt kan minskas genom att bäddnivån sänkes så att en del av tubsatsen kommer att befinna sig ovanför bäddens yta. Vid laständring regleras kyleffekten genom att bäddnivån varieras så att en viss del av tuberna kommer att befinna sig ovanför bäddfifl Så att de ej kyler denna. Vid effektreglering måste bränsle och luftmängd regleras i beroende av från anläggningen uttagen effekt och bäddnivån samtidigt regleras så att tubknippets kyleffekt anpassas till energitillförseln så att rätt bäddtemperatur upprätthålles. Vid konstant effektuttag hålles bäddens höjd konstant.

Svavelabsorberande material som kalksten eller dolomit måste tillföras i mängd som är beroende av svavelinnehållet i tillfört bränsle. För att bäddnivån ej skall stiga måste förbrukat bäddmaterial som slagg och aska avlägsnas ur brännkammaren. Finkornigt material som finare fraktioner av aska och förslitet bäddmaterial medföljer förbränningsgaserna, avskiljes i en reningsanläggning och borttransporteras från denna- För konstanthåll- ning eller minskning av bäddnivån avlägsnas övrigt material genom utmat- ningsanordningen vid brännkammarens nedre del. Sådant material kan som beskrivas i svenskt patent 8101110-8 med publ nr HSN 087 efter krossning som frilägger oförbrukad svavelabsorbent återföras till brännkammaren.

UPPFINNINGEN Enligt uppfinningen regleras bäddnivån genom reglering av kapaciteten hos en kross eller malutrustning som på såväl sin inloppssida som sin utlopps- sida är direkt ansluten till brännkammaren. I en anläggning med en brän- kammare som arbetar vid ett tryck överstigande atmosfärstrycket (PFBC- anläggning) och har en brännkammare, som är innesluten i ett tryckkärl, placeras kross- eller malutrustningcn inuti tryckkärlet. Bäddmaterialet males till sådan finhet att, när det återförts till brännkammaren, par- tiklarna kommer att medfölja förbränningsgaserna och avskiljes i en stoftavskiljare. Även slaggklumpar krossas. I dessa inneslutna bränsle- partiklar frilägges, varvid de kommer att förbrännas efter återmatningen till bädden. Bränsleutnyttjningcn förbättras.

En viss effekt motsvarar en viss bestämd bäddnivå. Regleringen kan där- för i allt väsentligt baseras på en enkel mätning av bäddnivån och reg- lering av kapaciteten hos en kvarn så att en för effektnívån avpassad bäddhöjd erhålles. Dessutom kan bäddtemperaturen mätas och korrigeringar 20 25 30 35 3 '450 164 av bäddnívån göras när bäddtemperaturen under eller överskrider bestämda gränsvärden.

Bäddnivån kan på ett enkelt sätt bestämmas med ett antal tryckdifferens- givare, som är anslutna till brännkammaren på olika nivåer. En givare är ansluten till brännkammaren ovanför högsta bäddnivån. Övriga är anslutna till brännkammaren mellan dess botten och högsta bäddnivån.

Kvarnen eller krossen i anläggningen kan vara placerad inuti brännkam- maren vid dess botten men är lämpligen planerad invid brännkammaren vid eller något under brännkammarens botten. Kvarnens eller krossens inlopps- sida kan vara direkt ansluten till brännkammarväggen eller vara ansluten till brännkammaren med ett vertikalt eller starkt lutande rör, som mynnar i brännkammaren strax ovanför dess botten eller i en uttagskon för bädd- material under bottnen. Utloppssidan är direkt ansluten till brännkamma- ren. Malt material kan återföras till bäddcn genom pneumatisk transport.

Mellan kvarnen eller krossen och brännkammaren kan finnas en kylare, som kyler bäddmaterialet innan det når kvarnen, varigenom påfrestningarna på materialet i kvarnen minskar. På kvarncns uppströmssida kan finnas en L-ventil medelst vilken bäddmaterialflödet kan regleras kontinuerligt eller intermittent och därmed även kvarnens malningskapacitet. Med denna ventil kan flödet helt avbrytas så att uppströmsledningen och kvarnen kan tömmas innan kvarnen stannas.

I en kraftanläggning med en trycksatt fluidiserad bädd placeras kvarnen lämpligen inuti tryokkärlet som omsluter brännkammaren. Kvarnen kommer då att arbeta vid ungefär samma trycknivå som brännkammaren. Ingen tryck- reducerande utmatningssluss behövs och endast obetydlig effekt fordras för den pneumatiska återmatningen av malt eller krossat bäddmaterial till brännkammaren.

Kvarnen är lämpligen infästad i tryckkärlets vägg med maldelen inskjut- ande i tryckkärlet och drivutrustningen utanför tryckkärlet. öppningen i tryckkärlsväggen bör lämpligen ha sådan storlek att kvarnenheten kan uttagas genom öppningen. Drivaxeln mellan kvarnens roterande maldel och drivutrustningen utformas lämpligen som en röraxel som kyles av förbrän- ningsluft som styres att strömma axiellt längs axeln såväl invändigt som utvändigt. Kvarnens kapacitet kan regleras med reglerdon som styr dess varvtal.

\J'\ 20 25 30 35 4DU 164 FIGURER Uppfinningen beskrives närmare under hänvisning till bifogade figurer.

Pig 1 visar uppfinningen tillämpad i en PFBC-anläggning, fig 2-H olika placeringar av en kvarn i förhållande till anläggningens brännkammare och fig 5 en sektion av en kvarn.

FIGUHBESKRIVNING I figurerna betecknar 11 ett tryckkärl, 12 en brännkammare och 13 en renare av cyklontyp inneslutna i detta tryckkärl 11. Endast en cyklon 13 visas, men i realiteten finns en reningsanläggning med ett flertal parallella grupper med seriekopplade cykloner 13. Bränsle förbrännes i en fluidise- rad bädd 1U i brännkammaren 12. Bädden består av ett partikulärt svavel- absorberande material, som kalksten eller dolomit. Huvudparten av detta material har vanligen en kornstorlek av mellan 0,5 och 5,0 mm. Bildade för- brännningsgaser samlas i fríbordet 15 och strömmar genom ledningen 16 till renaren 13, där stoft avskiljes, och från renaren 13 via ledningen 17 till turbinen 18 och därifrån till exempelvis en icke visad avgaspanna. Avskilt stoft matas ut från cyklonen 13 genom ledningen 19. Turbinen 18 driver en kompressor 21 och en generator 20, som matar ut energi på ett elnät. Denna generator kan även utnyttjas som en startmotor.

Genom ledningen 22 tillföres utrymmet 23 mellan tryckkärlet 11 och bränn- kammaren 12 och renarna 13 komprimerad luft. Trycket kan uppgå till 2 MPa eller mer. Brännkammaren 12 är försedd med en botten 2U bestående av lång- sträckta luftfördelningskamrar 25 med luftmunstycken 26. Genom dessa till- föres bädden 1ü luft för fluidisering och för förbränning av tillfört bränsle. Bränsle tillföres bädden 1U genom en ledning 28 från ett icke visat bränsleförråd. Färskt bäddmaterial tillföres bädden 1U genom led- ningen 30 från ett icke visat baddmaterialförråd. I vissa tillämpningar kan man även föredra att göra inmatning av bränsle och absorbent i samma ledning. Mellan kamrarna 25 finnes spalter 27 genom vilka bäddmaterial frán bädden 15 kan falla ner i utrymmet 32 i utmatningskonen 38 för bädd- material vid brännkammarens 12 nedre del. I detta utrymme finnes kylrör 33 för kylning av bäddmassa innan denna utmatas genom ledningen 37 och utmatningsanordningen 34. I brännkammaren 12 finnes ett tubknippe 35, i vilket vatten värms eller ånga alstras. Effektuttaget från anläggningen är beroende av bäddens höjd. Vid fullast befinner sig hela tubknippet under bäddytan, vid dellast sänkes bäddhöjden och kommer en del av tub- 10 15 20 25 30 35 450 164 knippet att befinna sig över bäddytan 36. Härigenom minskar tubknippets kyleffekt, eftersom värmeöverföringen mellan gas och tuber är lägre an värmeöverföringen mellan bäddmassa och tuber. Genom sänkning av bädd- nivån kan man vid dellast hålla tillräckligt hög temperatur i bädden med hänsyn till förbränningen och svavelabsorptionen. vid drift med konstant last skall bäddytan 36 hållas på konstant nivå.

Bränsle och bäddmaterial tillföres kontinuerligt. Större delen av askan i bränslet och den del av bäddmaterialet som sönderdelas genom förslitning är så finkornig, att den följer med förbränningsgaserna och avskiljes i cykloncrna 13 och utmatas genom ledningen 19. För att förhindra att bädd- nivån stiger måste åtgärder vidtagas för att bäddmaterial kontinuerligt avlägsnas. För detta ändamål är en kvarn UO placerad i rummet 23 inuti tryckkärlet 11. Denna kvarn H0 är på inloppssidan ansluten till bränn- kammaren 12 med en ledning H1 genom vilken bäddmaterial kan rinna ner i kvarnen, och utloppssidan med en ledning H2 genom vilken finkrossat eller malt bäddmaterial pneumatiskt återföres till bädden 27 och efter någon tid medföljer förbränningsgaserna och avskiljes i cyklonen 13 och bort- transporteras. Genom krossningen blir i bäddmaterialkornens inre del be- fintlig oförbrukad svavelabsorbent frilagd och effektiv ur absorptions- synpunkt. Genom finkrossning blir den effektiva ytan stor och kommer materialet att utnyttjas väl trots kort uppehållstid i bädden. Av denna anledning bör kornstorleken hos det krossade materialet vara mindre än 50/um.

Eftersom kvarnen är placerad i tryckkärlct 11 behövs inga materialslussar och energikrävande återmatningssystem. Ur energisynpunkt är det önskvärt att utföra malningen och återmatningen till bädden 27 vid så hög tempera- tur som kvarnen U0 tillåter. I ledningen H1 finnes en kylare H3 för kyl- ning av bäddmassan till lämplig temperatur. Det är också möjligt att an- sluta kvarnens inloppssida till brännkammarrummet 32 under bottnen ZÄ på sådan höjd, att till lämplig temperatur kyld bäddmassa tillföras kvarnen. Bäddhöjden H regleras genom att reglera kvarnens varvtal så att önskad kapacitet för konstanthåilning eller ändring av nivån uppnås- Kvarnen H0 är inbyggd av ett kvarnhus H5, en mellandel H6, en bärplatta H7, en motor H8 med reglerbart varvtal och en kuggväxel 50. I tryckkärlets 11 vägg finnes en cylinder 51 med en fläns 52. Bärplattan H7 är fästad vid flänsen 52 med ett bultförband. öppningen 53 i cylindern är så stor 10 25 BO 450 164 att kvarnhuset kan passera. Hela kvarnenheten H0 kan således lätt avlägs- nas och utbytas.

Fig 1 visar hur ett antal differentialtryckgivare 61-65 är anslutna till brännkammaren 12 på olika höjder. Samtliga är genom ledningen 80 anslutna till brännkammaren 12 i punkten 70 nära bottnen ZU på höjden ho över denna.

På sin andra sida är de genom ledningarna 81-85 anslutna till brännkammaren 12 i punkterna 71, 72, 73, TU respektive 75 på höjderna h1, hg, h3, hg, h5 över bottnen 2H. Anslutningspunkten 75 ligger på en nivå över högsta bädd- ytan 36, dvs mynnar i fribordet 15. Tryckgivarna 61-65 är anslutna till signalbehandlingsanordningen 66 med ledningarna 90-9ü. En i bädden 1U pla- cerad temperaturgivare 67 är med ledningen 86 ansluten till signalbehand- lingsanordningen 66. Ett av effektnivån bestämt börvärde tillföres signal- behandlingsutrustningen 66 från en icke visad effektreglëffltfufitflïflê genom ledningen 87. En reglerutrustning 95 för kvarnens NO kapacitet är ansluten till signalbehandlingsutrustningen 66 via ledningen 97 och till kvarnen H0 via ledningen 98. Genom ledningen 97 överföres börvärdet för varvtalet hos motorn 48, som bestämmer kapaciteten hos krossen HU. En reg- lerutrustning 100 för en icke visad inmatningsanordning för färskt bäddmate- rial är ansluten till signalbehandlingsutrustningen 66 med en ledning 101 och till en icke visad matningsanordning för bäddmateriai med ledningen 102.

Fig 2 visar i större skala ett utförande med kvarnen UO direkt ansluten till brännkammaren nära bottnen ZU. Återmatningsröret H2 avslutas med en fördelare 103 för lämplig spridning av krossat material i bädden 1ü. Äter- matningsröret 42 mynnar ovanför ledningen H1, genom vilken kvarnen till- föres bäddmaterial. Det är nämligen fördelaktigt att trycket vid återmat- ningsrörets H2 mynning är lägre än invid tillförselrörets H1 mynning.

Fig 3 visar en alternativ utförandeform där kvarnens H0 tillförselledning H1 är ansluten till nedre delen av utmatningskonen 38. I konens 38 väggar finnes öppningar 1OU genom vilka förbränningsluft från rummet 21 i tryck- kärlet 11 strömmar in som pilarna 105 visar. Denna luft förbränner rost- kol och kyler bäddmassa innan denna tillföras kvarnen genom ledningen 41 respektive avlägsnas genom ledningen 37 och slussen Bü. I öppningen mot ledningen 41 finnes ett galler 106 som hindrar att större slaggklumpar tillföres kvarnen- U- 20 23 30 450 164 I det i fig N visade utförandet är kvarnen MO direkt ansluten till konen 38 och utgör enda utmatningsanordningen för bäddmaterial. Kvarnen måste vara så utformad att den även kan mottaga och krossa större slaggklumpar.

Fig 5 visar en sektion genom en kvarn enligt uppfinningen.

I kvarnen H0 består kvarnhuset H5 av en i huvudsak KOHISK del 45a Och ett lock U5b. Kvarnhuset är vid sin nedre del förenad med mellandelen H6 med ett bultförband 5U. I kvarnhuset U5 finnes en rotor 110, som består av en konisk malkropp 111 som uppbäres av en hålaxel 112. Denna uppbäres av en mellanaxel 113, som förenar rotorn 110 med växelns 50 utgående axel.

Axeln 113 är lagrad i mellandelen H6 med ett övre lager 11U och ett undre ej visat lager. Mellan kvarnhusets H5 fläns 115 och mellandelens fläns 116 och mellan hålaxelns 112 fläns 117 och axelns 113 fläns 118 finnes distans- element 120 respektive 121, vilka minskar den värmeöverförande ytan och därmed minskar värmetransporten från kvarnhuset H5 till mellandelen H6 respektive rotorn 110 till axeln 113. Mellan distansstyckena 120 bildas kanaler genom vilka luft från utrymmet 23 i tryckkärlet 11 strömmar in i rummet 119 i mellandelen H6 och därifrån vidare i spalten 1H0 mellan kra- gen 12? i huset H5 och hålaxeln 112. Från rummet 119 strömmar också luft vidare mellan distansstyckena 121 in i hålaxeln 112 och inuti denna uppåt i spalten 123 mellan röret 12H och hålaxeln 112. Denna luft kyler hålaxeln effektivt såväl in- som utvändigt. Luften strömmar vidare genom ledningen H2 tillsammans med malgods till bädden 27 och utnyttjas som transportgas och för förbränning. Hålaxelns kragar 125 och 126 och husets U5 krage 122 förhindrar att malgods faller ner i mellandelen vid stillestånd. Luftens strömningsriktningar indikeras med pilar.

I övre delen av kvarnhuset H5 finnes en andra malkropp 127 som samverkar med rotorns 110 malkropp 111. Denna malkropp 111 är anordnad så att den kan förskjutas axiellt men är förenad med husdelen H5a så att den hindras att rotera. Den är centrerad och styrd av hylsan 128 i locket U5b, vilken hylsa även bildar materialinlopp och en rörlig anslutning för material- ledningen H1 så att vid värmeutvidgning rörelser kan upptagas. Malkroppen är så utformad, att ringformiga vikter 130 kan placeras på den, varigenom önskad krossningsgrad kan åstadkommas.

Claims (13)

450 164 s PATENTKRAV

1. Sätt att reglera bäddhöjden (H) i en kraftanläggning med förbränning i av ett svavelhaltigt bränsle, vilken anläggning innefattar: fr* en brännkammare (12) utformad med en botten (ZH) med munstycken (26) för tillförsel av luft för fluidiseríng av en bädd (ïü) innehållande partiku- lärt svavelabsorberande material och för förbränning av bränsle som till- föres bädden (1U), ínmatningsanordningar (28, 30) för att tillföra bädden bränsle och bädd- material, en kompressor (21) för försörjning av brännkammaren (12) med luft för fluidíseringen och förbränningen, k ä n n e t e c k n a t därav, att bäddhöjden (H) regleras i beroende av anläggningens uteffekt genom tillförsel av färskt bäddmaterial till bädden (1H) respektive genom bortförsel av bäddmateríal från bädden (1Ä) genom reglering av kapaciteten hos en kross- eller malanordning (40) för krossning eller malning av bäddmaterial, direkt återföring av det krossade eller malda bäddmaterialet till bädden (1U), borttransport av detta kros- sade eller malda bäddmaterialet från bädden med förhränningsgaserna och avskiljning av bäddmaterialet i en reningsanläggning (13) för vidare borttransport.

2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att är- värdet för bäddhöjden mätes med differentíaltryokgivare (61~65), mät- värdet tillföres en signalbehandlingsutrustning (66) och jämföres med ett börvärde för aktuell uteffekt, varefter om börvärdet överskrides regleras kross- eller malutrustningens kapacitet i beroende av avvikel- sens storlek.

3. Sätt enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att bäddtemperaturen mätes med en givare (67), mätvärdet tillföres signal- behandlingsutrustningen (66), mätvärdet jämföres med ett övre och ett undre tillåtet gränsvärde, varefter bäddhöjdens (H) börvärde ändras om gräns- värdena över- eller underskrides. 9 450 164

4. U. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att för- bränningsluft utnyttjas för kylning av kross- eller malanordningen (NO) och/eller återtransport av krossat eller malt bäddmaterial till bädden (1U).

5. Kraftanläggning för förbränning av ett bränsle innehållande svavel innefattande: en brännkammare (12) utformad med en botten (2N) med munstycken (26) för tillförsel av luft för fluidisering av en bädd (1H) innehållande partiku- lärt svavelabsorberande material och för förbränning av bränsle som till- föres bädden (1H), inmatningsanordningar (28, 30) för att tillföra bädden (IU) bränsle och bäddmaterial, en kompressor (21) för försörjning av brännkammaren (12) med luft för fluidiseringen av och förbränningen av bränslet, k ä n n e t e c k n a d därav, att i anläggningen ingår en i bränn- kammaren (12) inneslutcn eller en till brännkammaren (12) på såväl sin inloppssida som utloppssida ansluten kross eller kvarn (HO) för sönderdel- ning av bäddmaterial och anordningar för direkt återmatning till bädden (1H) i brännkammaren (12) av till sådan finhet sönderdelat bäddmaterial, att detta borttransporteras av förbränníngsgaserna och avskiljes i gasrenare.

6. Kraftanläggning enligt patentkrav U, k ä n n e t e c k n a d därav, att kvarnen (40) på sin uppströmssida är ansluten till brännkammaren (12) med en ledning (H1) som mynnar i brännkammarens (12) bäddområde och att den på sin nedströmssida är ansluten till brännkammaren (12) med en åter- matningslcdning (U2) som mynnar i brännkammaren (12) för återmatning av finfördelat bäddmaterial till bädden (TH).

7. Kraftanläggning enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att i ledningen (H1) på kvarnens uppströmssida finnes en kylanordning (H3) för kylning av passerande bäddmaterial.

8. Kraftanläggning enligt något av patentkraven H-7, k ä n n e t e c k - n a d därav, att i en anläggning med en trycksatt fluidiserad bädd (1U) 450 164 10 i en brännkammare (12) innesluten i ett tryckkärl (11) kvarnens (H0) mal- del (H5) är placerad i tryckkärlet och drivanordningen (H8, 50) utanför tryckkärlet (11).

9. Kraftanläggning enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att kvarnen (H0) är infäst í en öppning (53) i tryckkärlsväggen med en sådan storlek att kvarnen (H0) kan uttagas genom denna.

10. Kraftanläggning enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att i kvarnen ingår ett i tryckkärlet (11) inskjutande kvarnhus (US), en övre begränsat axiellt rörlig stillastående maldel (127) med konisk malyta, en roterande maldel (111) med en likaledes konisk malyta och en kyld driv- axel (112), som förenar denna senare maldel med drivanordningen (H8, 50).

11. Kraftanläggning enligt patentkrav 10, k ä n n e t e c k n a d därav, att axeln (112) är ihålig och kyles av förbränningsluft från tryckkärlet (11) som styres att strömma utefter axelytorna.

12. Kraftanläggning enligt patentkrav 10, k ä n n e t e c k n a d därav, att övre maldelen (127) är belastad med vikter (130) som åstadkommer ett för önskad maleffekt erforderligt tryck.

13.. Kraftanläggning enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att kvarnens drivanordning innefattar reglerutrustning (95) för reglering av kvarnens (HO) varvtal. 1H. Kraftanläggning enligt patentkrav H, k ä n n e t e c k n a d därav, att den innehåller ett antal tryckgivare (61-65) för mätning av bäddnivån, vilka är anslutna till brännkammaren på olika nivåer, varav en är anslu- ten till brännkammarens fribord (15) ovanför högsta bäddnivån, en med givarna förenad signalbehandlingsutrustning (66), som mottager mätsig- naler från givarna (61 -65) och jämför bäddnivåns ärvärde med ett för aktuell uteffckt avpassat börvärde tillfört genom ledningen 87, och en reglerutrustning (95) som reglerar kapaciteten hos den i anläggningen ingående kvarnen eller krossen (H0). 15- Kraftanläggning enligt patentkrav 1D, k ä n n e t e c k n a d därav I att reglerutrustningen (95) reglerar kapaciteten hos kvarnen eller krossen (HO) genom att reglera kvarnens varvtal.