SE464539B - Saett och anordning foer foervaermning av virvelbaedd genom foerbraenning av startbraensle - Google Patents

Description

464 539 2 bädden. Startbränsle, med làg antändningstemperatur, kan tillföras virvelbädden, antändas och under förbränning förvärma virvelbädden. Vid stora virvelbäddar medför dock upplagringen av startbränsle/luftblandningen i virvelbädden en explosionsrisk.

Bäddmaterialet kan förvärmas utanför bäddkärlet och tillfö- 5 ras varmt, eller recirkuleras genom yttre värmemedium.

Vanligtvis sker dock förvärmning genom att heta gaser, före- trädesvis rökgaser, bláses genom bädden. Rökgaserna erhålles vid förbränning i speciella startbrännkammare eller start- brännare, vilka kan vara integrerade i gasvägarna, enligt VDI-bericht nr 322,l978 sida 139 -145, eller vara friståen- de. För att undvika korrosion, sammanhängande med rökgaskon- densat på gasvägarnas kalla väggar, förvärms i regel gasvä- garna med varm, företrädesvis torr luft av en temperatur som bör uppgå till ca 250 °C, innan förbränning med fossila bränslen tillåts i gasvägarna.

Startbrännare och startbrännkammare av konventionellt utfö- rande medför att stora tryckfall och därmed förknippade för- luster erhålles över dem om de tillåts stanna i gasvägarna under driftstillstànd. För att undvika detta kan antingen startbrännarna eller starbrännkammarna introduceras i eller genom omlänkning av luftströmmen till virvelbädden anslutas till gasvägarna endast vid uppstart och avlägsnas eller bortkopplas fràn gasvägarna när anläggningen ställs om till driftstillstànd.

UPPFINNINGEN Med det genom uppfinningen avsedda förfarandet och de för genomförande av förfarandet i gasvägarna anordnade organen för förbränning av startbränsle kan en virvelbädd värmas till minst antändningstemperaturen för i virvelbädden använt huvudbränsle utan att man tvingas introducera eller ansluta speciell förvärmningsutrustning under uppstartsmomentet. Ej 464 559 3 heller orsakar en bäddförvärmare enligt uppfinningen tryck- fallsförluster eller andra störningar i gasvägarna vid driftstillstànd varför den kan anordnas permanent i dessa vilket avspeglas i förenklad konstruktion och reducerade anläggningskostnader.

Enligt uppfinningen arrangeras och utformas organen för för- bränning av startbränsle så att minimalt tryckfall uppkommer över dem samtidigt som den för förbränningen nödvändiga tur- bulensen skapas i bränslespridarnas närhet. Detta åstadkom- mes enligt uppfinningen genom att strömningsriktande organ, företrädesvis flänsar eller styrskenor anordnas kring eller uppströms bränslespridarna. Styrskenorna delar upp luft- strömmen förbi bränslespridarna i en turbulent delström som åstadkommer de för förbränningen nödvändiga tryckskillnader- na och en huvudström som leds förbi bränslespridarna med minimal störning.

Värmningen sker genom förbränning av startbränsle. Organen för förbränning av startbränslet integreras i gasvägarna uppströms virvelbädden. Gasvägarna är anordnade att tillföra virvelbädden luft för fluidisering av det partikulära bädd- materialet och för förbränning av till virvelbädden tillfört huvudbränsle och innefattar bland annat fluidiseringsorgan anordnade i anslutning till virvelbädden. Startbränsle leds till bränslespridare anordnade i fluidiseringsorganen, fin- fördelas med tryck i bränslespridarna genom att det antingen tillförs genom tryckledning eller genom att bränslespridarna samtidigt tillföres trycksatt atomiseringsmedium, exempelvis ånga eller luft. Det finfördelade bränslet blandas med den luft som strömmar igenom fluidiseringsorganen och antänds.

För antändning av startbränsle/luftblandningen installeras tändorgan i bränslespridarnas närhet. Kontrollorgan instal- leras också i anslutning till fluidiseringsorganen för att fastställa om tändning skett. Efter avslutad förvärmning backspolas bränsleledningen med utnyttjande av övertrycket i fluidiseringsorganen. En ventil öppnar en shuntledning sà 464 559 4 att bränslepump och bränslefilter förbigás. Bränsletanken får inte sättas under övertryck.

Genom de utnyttjade tänd- och kontroll-organen undviks att startbränsle ansamlas i gasvägarna och därmed sammanhängande explosionsrisker.

FIGURER Integreringen av organ för förbränning av startbränsle, an- ordnade med strömningsriktande organ enligt uppfinningen, i en virvelbädd för förbränning visas principiellt i figur 1, medan integreringen i fluidiseringsorganen visas i figur 2 och 3. Figur 4 visar organen för förbränning av startbränsle innefattande styrskenor och bränslespridare. De för tillför- sel av startbränsle nödvändiga kretsarna samt de för tänd- ning och övervakning av värmningen använda organen visas i figur 5. Uppfinningen tillämpad i en PFBC-anläggning illust- reras i figur 6.

FIGURBESKRIVNING Vid en förbränningsanläggning med förbränning i en partiku- lär virvelbädd 10, är virvelbädden 10 i enlighet med figur 1 anordnad att innehállas i ett bäddkärl 11. Bäddmaterial, vilket om bränslet är svavelhaltigt åtminstone till en del innehåller svavelabsorbenter såsom, exempelvis kalk, kalk- sten och dolomit, och bränsle är anordnat att tillföras genom organ 12. Luft för fluidisering och förbränning, av till virvelbädden 10 tillfört bränsle, tillföres genom i förbränningsanläggningen befintliga gasvägar 40. Direkt upp- ströms virvelbädden 10 är i gasvägarna 40 anordnade fluidi- seringsorgan 13, för inblàsning och fördelning av luft över virvelbädden 10. I figur 1 betecknar 41 en konventionell cyklon, 12a och l2b betecknar anordningar för tillförsel av svavelabsorbent respektive huvudbränsle. s» 464 539 s Huvuddelen av den vid förbränningen frigjorda värmen tas ut genom minst en i virvelbädden 10 befintlig värmeöverförings- yta 14 ytterliggare värme kan tillgodogöras i virvelbäddens 10 frirum 15 medelst minst en, i frirummet 15 anordnad, vär- meöverföringsyta 16. Energi kan också utvinnas ur rökgaserna från förbränningen i minst en nedströms virvelbädden 10 i gasvägarna 40 anordnad, icke visad, gasturbin.

Innan förbränning av tillfört huvudbränsle kan starta i vir- velbädden 10 måste bäddmaterialet värmas till minst huvud- bränslets antändningstemperatur, vilket vid förbränning av kol innebär 400-700°C, företrädesvist 500-600°C.

Nämnda förvärmning åstadkommes genom att startbränsle för- bränns i gasvägarna 40 uppströms virvelbädden 10, medelst organ 17 anordnade för förbränning av startbränsle. Som startbränsle kan eldningsolja användas men även andra bräns- len med antändningstemperatur lägre än i anläggningen använt huvudbränsle kan användas. Mer bestämt anordnas nämnda organ 17 i fluidiseringsorganen 13. Organen 17 anordnas och utfor- mas sà att de ej behöver avlägsnas från gasvägarna 40 vid omställning från uppstart till normal drift, dvs förbränning av huvudbränslet i virvelbädden 10. Ej heller sker någon omlänkning av luftströmmen i gasvägarna 40 vid omställning från uppstart till drift, dvs luften tillförs virvelbädden 10 genom samma gasvägar 40 och fluidiseringsorgan 13 vid förvärmning av virvelbädden 10 med startbränsle som vid för- bränning av huvudbränsle i virvelbädden 10.

Figur 2, 3 och 4 visar en förvärmning av bäddmaterial i en virvelbädd 10 där fluidiseringsorganen 13 innefattar minst en inloppstrumma 18, minst ett hetgasrör 19, minst en vind- box 20 och ett antal spridarrör 21. Organen 17 anordnas för förbränning av startbränsle i eller i anslutning till het- gasrören 19. Organen 17 anordnas enligt uppfinningen med strömningsriktande organ 27a, 27b så att de orsakar minimal tryckförlust i gasvägarna 40 samtidigt som tillräcklig tur- bulens, för att genera förutsättningar för stabil förbrän- 464 539 6 ning, skapas kring organen 17. Organen 17 för förbränning av startbränsle innefattar minst en bränslespridare 22, minst en bränsleledning 23, vilken kan vara trycksatt, minst ett tändorgan 24, för antändning av startbränslet, och minst ett kontrollorgan 25, för avkänning om startbränslet antänts.

För finfördelning av startbränslet i bränslespridarna 22 kompletteras, om bränsleledningen ej är trycksatt, organen 17 med tryckledning 26 för trycksatt atomiseringsmedium, exempelvis ånga eller luft. Exempel på tändorgan och kont- rollorgan anges i anslutning till beskrivning av figur 5.

Förutsättningen för att organen 17 kan lämnas i gasvägarna 40 även vid anläggningens normala drifttillstànd, förbrän- ning av huvudbränslet i virvelbädden 10, är att organen 17 är anordnade att åstadkomma minimala tryckförluster i gas- vägarna 40 samtidigt som tillräcklig turbulens, för stabil förbränning, skapas kring bränslespridarna 22. Nämnda ström- ningssituation åsadkommes genom att, enligt uppfinningen, srömningsriktande organ 27a,27b, företrädesvis i form av flänsar eller styrskenor, anordnas kring eller uppströms bränslespridarna 22 så att ett turbulent delflöde skapas kring bränslespridarna 22 samtidigt som huvudflödet leds förbi organen 17 med minimal störning, minimal tryckförlust.

För att vid förvärmning av virvelbäddar undvika korrosiva kondensat pá gasvägarnas 40 väggar eller pà andra i gasvä- garna 40 befintliga komponenter sker normalt ej förbränning av fossila bränslen i gasvägarna 40 förrän anläggningens gasvägar 40 förvärmts med torr varm luft, sà är fallet också vid värmning enligt föreliggande uppfinning.

Den för förvärmningen enligt uppfinningen nödvändiga bräns- lekretsen samt för tändning och för övervakning av förvärm- ningen nödvändiga organ visas schematiskt i figur 5. Bränsle från en bränsletank 28 överföres till bränslespridarna 22 via bränsledningen 23. För avlägsnande av oönskade komponen- ter passerar bränslet ett bränslefilter 29. För överföringen utnyttjas exempelvis en bränslepump 30. För antändning av

Claims (6)

464 539 7 startbränslet finns i anslutning till bränslespridarna 22 tändorgan 24, exempelvis tändstift, glödtråd eller pilotlà- ga. För kontroll av att startbränslet antänts anordnas, li- kaså i anslutning till bränslespridarna 22, kontrollorgan 25, exempelvis termoelement eller annan temperatursensor, alternativt optiskt flamvakt typ fotocell. Efter avslutad förvärmning backspolas bränsleledningen 23 till bränsletan- ken 28, under utnyttjande av övertrycket i hetgasrören 18. En ventil 31 öppnar en shuntledning så att bränslepump 30 och bränslefilter 29 ej backspolas. Med ventil 32 undvikes att bränsletanken 28 sätts under övertryck. Vid en anläggning med förbränning i trycksatt fluidiserad bädd, en PFBC-anläggning, inneslutes det virvelbädden 10 in- nehállande bäddkärlet ll i ett tryckkärl 33. Tryckkärlet 33 tillföres luft som trycksats i en, icke-visad, kompressor. Den trycksatta luften leds fràn tryckkärlet 33 in till vfir- velbädden 10 genom fluidiseringsorganen 13. Som i det all- männa fallet anordnas organen 17 för förbränning av start- bränsle i fluidiseringsorganen 13. PATENTKRAV

1. l. Sätt för förvärmning av virvelbädd (10), före tillförsel av huvudbränsle, varvid virvelbädden tillföres luft, för fluidisering och förbränning av till virvelbädden till- fört huvudbränsle, genom gasvägar (40) innefattande flui- diseringsorgan (13) för inblàsning och fördelning av luft över virvelbädden, att virvelbädden förvärmes genom att startbränsle förbrännes i gasvägarna, att luften vid för- värmning av virvelbädden med startbränsle tillföres vir- velbädden genom samma gasvägar och fluidiseringsorgan som vid förbränning av huvudbränsle i virvelbädden samt att startbränslet tillföres och förbrännes medelst organ (17) för förbränning av startbränsle, företrädesvis bränsle- spridare (22), vilka anordnas i eller i anslutning till fluidiseringsorganen, k ä n n e t e c k n a t a v, att luftströmmen av till virvelbädden tillförd luft, medelst 464 539 8 strömningsriktande organ (27a,27b), företrädesvis flänsar eller styrskenor, delas upp i ett turbulent delflöde i anslutning till bränslespridarna och ett huvudflöde som ledes förbi bränslespridarna med minimal störning

2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v, att startbränslet finfördelas av trycksatt atomiserings- medium, exempelvis ånga eller luft, vilket tillföres bränslespridarna (22).

3. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v, att startbränslet tillföres bränslespridarna (22) genom trycksatt bränsleledning (23) och finfördelas i bränsle- spridarna av trycket.

4. Sätt enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n at a v, att virvelbädden (10) förvärmes till minst huvudbränslets antändningstemperatur, företrädesvis 500-600°C.

5. Sätt enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a t a v, att som huvudbränsle användes kol och att kolet förbränns i en partikulär bädd (10) bestående av icke brännbart material och svavelabsorbentmaterial.

6. Bäddförvärmare för förvärmning av en virvelbädd (10) före tillförsel av huvudbränsle, enligt något av föregående patentkrav, där gasvägar (40) med fluidiseringsorgan (13) är anordnade att tillföra virvelbädden luft, för fluidi- sering och för förbränning av till virvelbädden tillfört huvudbränsle, att i anslutning till fluidiseringsorganen, organ (17), innefattande åtminstone bränslespridare (22), är anordnade för förbränning av startbränsle, k ä n n e t e c k n a d a v, att kring eller uppströms bränslespridarna strömningsriktande organ (27a,27b), företrädesvis flänsar eller styrskenor, är anordnade att dela upp luftströmmen av till virvelbädden tillförd luft i ett turbulent delflöde i anslutning till bränslespri- 9 darna och ett huvudflöde som leds förbi organen för för- bränning av startbränsle, med minimal störning, minimalt tryckfall. . Bäddförvärmare enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k - n a d a v, att en bränsleledning (23) är anordnad att tillföra bränslespridarna (22) startbränslet, att bräns~ lespridarna är anordnade att finfördela startbränslet, att tändorgan (24) är anordnade att antända startbräns- let, att kontrollorgan (25) är anordnade att avkänna om bränslet har antänts och att bränslespridare, tändorgan samt kontrollorgan är anordnade i fluidiseringsorganen (13). Bäddförvärmare patentkraven 6 eller patentkrav 7, k ä n - n e t e c k n a d a v, att virvelbädden (10) ingår i en kraftanläggning med förbränning i trycksatt fluidiserad bädd, en PFBC-anläggning.