SE455127B - Kraftanleggning med forbrenning i fluidiserad bedd - Google Patents

Description

455 127 2. En tubsats för mellanöverhettning av ånga placeras i ett separat bäddkärl. Detta utförande gör det möjligt att pà önskat sätt separat reglera mellanöverhettningen och uppnå optimala ångdata för olika turbin- steg vid alla driftförhållanden. Anläggningen kompliceras genom att var och en av bâddarna måste förses med fullständiga reglersystem för såväl lufttillförsel. brânsletillförsel och bäddhöjdsreglering, dvs fördubbling av reglersystemen.

UPPFINNINGEN Enligt uppfinningen utföres en kraftanläggnings bäddkärl med en skiljevägg som uppdelar bäddkärlet i en första del och en andra del. I skiljeväggen finns minst en öppning genom vilken de båda bäddkärlsdelarna kommunicerar och genom vilken ett begränsat utbyte av bäddmaterial äger rum. I den första bäddkärlsdelen finns en första tubsats för alstring och överhett- ning av ànga till en högtrycksturbin eller ett första turbinsteg och i den -andra bäddkärlsdelen en från den första tubsatsen skild andra tubsats för mellanöverhettning av ångan som tillföres en lågtrycksturbin eller ett andra turbinsteg. Utöver sedvanliga mät- och regleranordningar för effekt. bëddhöjd, bäddtemperatur och luftmängd etc är anläggningen försedd med en temperaturgivare som känner den mellanöverhettade ångans temperatur, en temperaturgivare som känner temperaturen i den andra bäddelen och en signalbehandlings- och reglerutrustning som mottager utsignaler från dessa givare och reglerar bränsletillförseln till ett separat bränsletillförsel- system för den andra bäddkammardelen. Den mellanöverhettade ångans tempe- ratur regleras genom att bäddens temperatur regleras mellan ett högsta och ett lägsta värde genom reglering av bränsletillförseln.

FÖRDELAR Genom uppdelning av brännkammaren i två delar med en vägg med en eller flera öppningar som möjliggör ett begränsat bäddmaterialutbyte och för- sörjer bäddelarna med separat reglerade bränsleförsörjningssystem kan *olika bäddtemperatur åstadkommas i de båda brännkammardelarna vid samma bäddhöjd och samma specifika luftflöde. För reglering av den mellanöver- hettade àngans temperatur fordras endast ett separat bränslematnings- system och ett separat reglersystem för detta. Tillräckliga möjligheter för reglering av mellanöverhettning av ånga kan erhållas på ett enkelt sätt till en ringa ökad investerings- och driftkostnad. 455 127 FIGURER Uppfinningen beskrives närmare under hänvisning till bifogade schematiska figurer. Fig 1 visar uppfinningen tillämpad i en PFBC-kraftanläggning med en brännkammare och en reningsutrustning innesluten i ett tryckkärl, fig 2 visar en längdsektion genom en brännkammare och fig 3 en tvärsektion genom brännkammaren vid A-A i fig 2.

FIGURBESKRIVNING I figurerna betecknar 1 ett tryckkärl. I detta finns ett bäddkärl 2 och en gasreningsanläggning som symboliseras med en cyklon 3. Bäddkärlet 2 är som visas i längdsektionen i fig 2 uppdelad av en mellanvägg 4 i två delar Za och 2b. Bäddkärlet 2 är försett med en botten 5 med luftmunstycken 6 och med bränslemunstycken 7 i delen 2a och bränslemunstycken 8 i delen 2b. I bäddkärlet 2 finns en bädd 10 av partikulärt material som innehåller eller består av en svavelabsorbent som kalk eller dolomit. I den första bädd- kärlsdelen 2a finns, som visas i fig 2, ett tubknippe som är uppdelat i ett första tubknippe 11a och ett andra tubknippe llb för alstring resp överhettning av ånga till en turbin 13 som driver en generator lü. Turbi- nen innehåller en högtrycksdel 13a. som tillföres överhettad ånga från överhettartubknippet 11b, och en lâgtrycksdel 13b, som tillföras ånga som passerat turbinens högtrycksdel och överhettats i mellanöverhettaren 12. Ånga som lämnar turbinens 13 làgtrycksdel föres i ledningen 15 till kon- densorn 16. Kondensat áterföres till tubknippet lla via ledningen 17 med matarvattenpumpen 18 som drives av motorn 19. Bränsle tillföres bränn- kammardelen 2a från bränsleförrådet 20 via cellmataren 21, transportled- ningen 22 och munstyckena 7. Bränsle tillföres brännkammardelen 2b från bränsleförràdet 23 via cellmataren 24. transportledningen 25 och mun- styckena 8. Luft för fluidisering av bädden 10 och för förbränning av tillfört bränsle tillföres brännkammaren 2 via munstyckena 6 i dess botten 5 från rummet 26 mellan tryckkärlet 1 och brännkammaren 2 (fig 1). Bädd- material tillföres bädden 10 genom en ledning 27 och avlägsnas genom en ledning 28. Transportgas komprimeras i kompressorerna 30 resp 31.

Förbränningsgaserna samlas i det för brännkammarens 2 båda delar 2a, 2b gemensamma fribordet 32 ovanför bädden 10 och föres via ledningen 33 till en cyklon 3, där stoft avskiljes från gaserna. Detta avskilda stoft bort- transporteras genom ledningen 3fl till uppsamlingsbehållaren 35. Mellan 455 127 4 ledningsdelarna 34a och 3Äb finns en tryckreducerande kylare 35 för stof- tet och dess transportgas. De renade förbränningsgaserna föres genom led- ningen 36 till gasturbinen 31 som driver kompressorn 38 som komprimerar förbränningsluft som tillföres rummet 26 i tryckkärlet 1. Turbinen 37 driver även en generator 40. Gaserna som lämnar turbinen 37 föras till en icke visad matarvattenförvärmare.

Som visas i fig 3 är väggen utförd som en kyld panelvägg. Den avskiljer ej helt brännkammarrummen 2a, 2b från varandra. Den har en höjd något över- stigande högsta bäddhöjden. Fri förbindelse finnes mellan rummen Za, 2b i fribordet genom öppningen Ål ovanför skiljeväggen Ä. Vidare finns i det visade utförandet en öppning 42 mellan bottnen 5 och skiljeväggen 4 samt spalter Ä3 mellan skiljeväggen U och brännkammarens sidoväggar H4. Totala arean av öppningen 42 och spalterna 43 väljes så att tilräckligt material- utbyte kan ske mellan bäddarna 2a och 2b så att samma bäddnivå erhålles samtidigt som utbytet mellan bäddarna är så lågt att olika temperatur- nivåer kan upprätthållas. Genom öppningen H2 och spalterna #3 är bränn- kammardelarna Za. 2b kommunicerande kärl i bäddomràdet. Bäddnivàn blir därför lika i båda bäddkärlsdelarna 2a, 2b. Vid jämn drift erhålles en mycket begränsad överföring av bäddmaterial mellan rumen 2a och 2b. Det blir därför möjligt att i viss utsträckning och på ett enkelt sätt reglera temperaturen i bädden i det andra brännkammarrummet 2b så att temperaturen avviker från temperaturen i det första brännkammarrummet 2a endast genom att reglera bränsletillförseln och på så sätt reglera överhettningen av ångan från högstrycksturbinen l3a som i tubknippet 12 mellanöverhettas innan den tillföres lågtrycksturbinen l3b. Genom att rummen 2a och 2b kommunicerar med varandra och en fluidiserad bädd 10 uppträder som en vätska kan hela bäddens nivå ändras med ett enda nivàregleringssystem.

Lämplig bäddtemperatur är i viss utsträckning beroende av bränslet och dess tendens att bilda större slaggklumpar. En bäddtemperatur på cirka 850 °c ar vanligen lämplig och möjligheter kan finnas att driva hidden inom området 750-900 OC. Sjunker temperaturen till under en viss tem- peratur kan förbränning inte upprätthållas. Stiger temperaturen till över en viss nivå kan slaggbildning omöjliggöra fortsatt drift. För reglering av överhettningen är möjligheten att höja temperaturen i bädden i det andra brännkammarrummet 2b 25 °C över eller sänka den 50 °C under tempe- raturen i bädden i det första brännkammarrummet 2a fullt tillräckligt.

Claims (5)

5 455 127 I den första brännkammardelen finns en temperaturgivare 50. Denna är ansluten till en signalbehandlings- och reglerutrustning 51 som mottager givarens 50 utsignal och jämför ärvärdet med ett börvärde och reglerar i beroende av detta hastigheten hos motorn 52 som driver cellmataren 21 som bestämmer bränsletillförseln till brännkammardelen 2a. Vidare finns icke visade mätorgan för mätning av bäddhöjd, luftöverskott med mera samt signalbehandlings- och manöverorgan för reglering av bäddhöjd och luft- tillförsel i beroende av effektbehovet. I den andra brannkammardelen 2b finns en temperaturgivare 60. I den från tubsatsen 12 utgående ledningen 12a finns en temperaturgivare 61 som mäter den utgående àngans temperatur. Dessa båda givare 60, 61 är anslutna till en signalbehandlings- och reglerutrustning 62 som jämför tillförda är- värden med börvärden och reglerar hastigheten hos motorn 63 som driver cellmataren 24 som reglerar bränsletillförseln till brännkammardelen 2b. Genom reglerutrustningen 62 regleras bränsletillförseln till brännkammar- delen 2b så att en sådan temperatur upprätthålles i bädden att önskad ángtemperatur erhålles. Reglermöjligheten begränsas av maximalt och mini- malt tillåten temperatur i bädden med hänsyn till risk för slaggbildning resp möjlighet att upprätthålla förbränning. Med lämplig dimensionering av tubsatsen 12 kan tillräcklig reglering av ångtemperaturen erhållas inom den tillåtna temperaturvariationen inom bädden. PATENTKRAV

1. Kraftanläggning för förbränning av ett bränsle, främst kol. i en bädd (10) av partikulärt material i fluidiserat tillstånd inuti ett bäddkärl (2), k ä n n e t e c k n a d därav, att i bäddkärlet (2) finns en skiljevägg (Ä) som uppdelar bäddkärlet (2) i en första och en andra del (2a, 2b), att i skiljeväggen (4) finns minst en öppning (42, 43) genom vilken bädd- kärlets (2) första och andra del (2a. 2b) kommunicerar och genom vilken ett begränsat utbyte av bäddmaterial äger rum, att i första bäddkärlsdelen (2a) finns en första tubsats (11) för alstring av ånga och att i andra bäddkärlsdelen (2b) finns en andra tubsats (12) för över- hettning av ånga. 455 127 6

2. Kraftanläggning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att i kraftanläggningen ingår en ångturbin (13) med en högtrycksdel (13a) och en lågtrycksdel (13b) och att den andra tubsatsen (12) är ansluten mellan turbinens högtrycksdel (13a) och lågtrycksdel (13b) och bildar en mellanöverhettare.

3. Kraftanläggning enligt patentkrav 1 eller 2. k ä n n e t e c k n a d därav, att anläggningen innefattar ett första bränsleinmatningssystem (20, 21, 22) som försörjer den första brännkammardelen (Za) med bränsle och ett andra bränsleinmatningssystem (23, 24, 25) som försörjer den andra bränn- kammardelen (Zb) med bränsle.

4. Kraftenläggning enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d därav. att anläggningen innehåller ett temperaturmätorgan (61) som mäter tempera- turen hos den i den andra tubsatsen (12) överhettade ångan och ett tempe- raturmätorgan (60) som mäter temperaturen i bädden (10) i den andra bränn- kammardelen (Zb) och en signalbehandlings- och reglerutrustning (62) som mottar utsignaler från de nämnda mätorgenen (60. 61), jämför ångtemperatu- rens ärvärde med ett givet börvärde och bäddtemperaturens ärvärde med tillåtna max- och minvärden för bäddtemperaturen och i beroende av avvik- elser från givna börvärden avger en reglersignal till en matningsanordning (63, Zü) för bränsle till den andra brännkammardelen (2b).

5. Kraftanläggning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a d därav, att brännkammeren (2) år innesluten i ett tryckkärl (1) och omgiven av komprimerad förbrënningsluft. (I