SE464781B - Anordning foer indirekt uppvaermning av luft med hoegt tryck till hoeg temperatur samt anvaendning av anordningen - Google Patents

Description

464 781 2 med horisontella sinsemellan med stagningselement förbundna planparallella bottnar och sidor med företrädesvis halvcirku- lär sektion. "Hårnålarnas" korta skänkel mynnar i inloppskam- marens övre botten medan den långa skänkeln sträcker sig ned genom en rörformad genomföring mellan inloppskammarens bottnar och mynnar i utloppskammarens övre botten.

Enligt uppfinningen är den rörformade genomföringen infäst i inloppskammarens bottnar koncentriskt med den genomgående långa skänkeln och har sådan längd att den sticker upp till avpassad nivå över inloppskammarens övre botten och har sådan invändig diameter att en ringkanal med avpassad bredd bildas mellan tubskänkeln och genomföringen. Denna tjänstgör samti- digt som stagningselement mellan inloppskammarens bottnar.

Ett ytterligare kännetecken hos anordningen enligt uppfin- ningen är "klockor" med lämpligen tandad underkant, som är fästa vid de långa tubskänklarna på avpassad nivå ovanför genomföringsrörens övre ände. Tillsammans bildar "klockorna" och ringkanalerna lämpliga distributionsorgan av "bubbel cap"- -typ för tillförseln av fluidiseringsluften för virvelbädden i vilken värmeväxlaren är nedsänkt.

Anordningen enligt uppfinningen kännetecknas vidare av att det låga horisontella utrymmet mellan tryckkamrarna är avskilt från virvelbädden företrädesvis med en "kjol", som hänger ned från inloppskammarens sidor, förbi utloppskammarens sidor och slutar ungefär i jämnhöjd med utloppskammarens undre botten.

Fluidiseringen av virvelbädden, i vilken värmeväxlaren är ned- sänkt, sker med hjälp av ett mindre avpassat luftflöde, som tillföres utrymmet mellan tryckkamrarna och strömmar upp genom ringkanalerna i genomföringsrören och bubblar ut under "klockornas" tandade underkant därigenom fluidiserande virvel- bädden.

Ett smidigt sätt att tillföra fluidiseringsluften till utrym- met mellan tryckkamrarna är genom avtappning av avpassat luft- flöde från inloppskammaren genom ett eller flera små hål med 1.31” 464 781 3 avpassad diameter i kammarens undre botten.

På grund av den höga temperaturen hos bäddmaterialet ()800°C) och den höga temperaturen hos utgående luften samtidigt med det höga trycket, får stora delen av tubernas ytor och hela utloppskammaren hög temperatur. Detta medför att endast väg- gar av högeldhärdigt material, exempelvis Incoloy 800 H, kla- rar påkänningarna vid rimlig väggtjocklek.

Genom att tuberna utföres med förhållandevis liten inre dia- meter (20-80 mm) blir väggtjockleken högst rimlig, vilket är väsentligt då kilokostnaden för materialet är hög.

Utloppskammaren, där den heta luften från "hårnålarna" samlas upp, utföres liksom inloppskammaren, skivformad med planparal- lella bottnar och sidor med halvcirkelformad sektion, vilket möjliggör uppstagning av bottnarna sinsemellan med avpassat antal stagningselement såsom rör, bultar eller dylikt. Av svetsningstekniska skäl föredrages rörformade stagningselement varvid stagningselementen mitt för tubinfästningarna utföres rörformade med större diameter än tubytterdiametern och perfo- rerade med ett flertal hål, vilkas sammanlagda yta lämpligen är >2 gånger tubens sektionsyta.

Tillförseln av tryckluft till inloppskammaren sker enligt upp- finningen lämpligen genom en vertikal rörledning ned genom bädden, som företrädesvis mynnar mitt på inloppskammarens övre botten. Genom att tryckluften har måttlig temperatur (300-400°C) efter kompressionen blir inloppsrörets väggtempe- ratur relativt låg varigenom väggtjockleken trots den större diametern blir måttlig.

Den heta tryckluften i utloppskammaren avtappas enligt uppfin- ningen lämpligen genom en centralt placerad vertikalt nedåt- riktad i kammarens undre botten infäst rörledning. På grund av den höga temperaturen är volymflödet nära dubbelt så stort som inloppsflödet och rördiametern blir, för att få rimlig gashastighet, relativt stor. Genom att enligt uppfinningen 464 781 4 utföra rörledningen dubbelväggig med en yttre tryckupptagande vägg i normalt tryckkärlsmaterial och en inre tunn vägg i hög- eldhärdigt material och spola mellanrummet mellan väggarna med trycksatt kylluft löses problemen. Den uppvärmda kylluften utnyttjas med fördel exempelvis som förbränningsluft.

För att ytterligare belysa uppfinningen beskrives nedan ett utföringsexempel i anslutning till fig. l: Anordningen enligt fig. l består av ett virvelbäddsrum l med rektangulär horisontalsektion i vilket en virvelbädd l3 upp- rätthålles vid O,6<¿<0,7, där bäddmaterialet 2 utgöres av finfördelad het kolaska, som tillföres bädden 13 under ytan 3 vid 4 och avflyter över bräddavloppet 5.

I virvelbädden 13 är en värmeväxlare nedsänkt. Dess värme- överförande yta består av ett avpassat antal "hårnålsbockade" vertikala tubelement 6 med oliklånga skänklar infästa och myn- nande i var sin skivformad tryckkammare - en övre inloppskam- mare 7 och en strax därunder belägen utloppskammare 8 - var- dera med horisontella sinsemellan med rörformiga stagningsele- g ment 10 förbundna planparallella bottnar och sidor med halv- 5 cirkulär sektion. "Hårnålstubernas" 6 korta skänkel mynnar i och är insvetsad i inloppskammarens övre botten medan den långa skänkeln sträcker sig ned genom en rörformig genomföring 9, insvetsad i inloppskammarens 7 bottnar, varvid den långa skänkeln mynnar i och är insvetsad i utloppskammarens 8 övre botten. Den rörformiga genomföringen 9 har sådan längd att den sticker upp till avpassad nivå över inloppskammarens 7 övre botten och sådan inre diameter att en ringkanal ll med avpassad bredd bildas mellan tuben och genomföringen.

På avpassad nivå ovanför genomföringarnas 9 övre ände är på varje lång skänkel en "klocka" 12 med tandad underkant infäst.

Denna bildar tillsammans med ringkanalen ll distributionsorga- net för fluidiseringsluften till virvelbädden 13, som avtappas genom hålen 17 från inloppskammaren. För att hålla utrymmet 14 mellan tryckkamrarna fritt från bäddmaterial är detsamma 464 781 5 avspärrat från virvelbädden l3 genom "kjolen" 15.

För att hållfasthetsmässigt klara de påkänningar, som tryck- kamrarna på grund av det höga trycket och den höga temperatu- ren utsättes för är tryckkamrarnas bottnar skivformade och stagade sinsemellan med stagningselement 21 utformade som per- forerade rör mitt för tubmynningarna och i övrigt som stagbul- tar eller stagrör. Tryckkamrarnas sidor är av hållfasthets- skäl utformade med halvcirkulär sektion.

Tillförseln av tryckluft till värmeväxlaren sker, vanligen med en temperatur av 300-400°C, genom ett vertikalt rör ned genom bädden 13, som mynnar centralt på och är insvetsat i inlopps- kammarens 7 övre botten (ej visat i fig. 1). Bortförseln av den heta luften från utloppskammaren 8 sker genom ett verti- kalt nedåtriktat centralt placerat rör 18 insvetsat i kamma- rens botten 16. Röret är utfört dubbelväggigt 20+l9 med tryckluftkylning mellan väggarna.

Claims (6)

464 781 é' PATENTKRAV

1. l. _ Anordning för indirekt uppvärmning av luft eller annan, företrädesvis oxiderande, gas vid högt tryck till hög temperatur, särskilt lämpad för stora luftflöden, bestående av en värmeväxlare med speciell utformning nedsänkt i en virvel- bädd av "klassisk" typ, som genomflytes av fluidiserande hett finpulvrigt bäddmaterial, som exempelvis upphettats genom för- bränning av kolhaltigt material i blandning med bäddmateria- let, k ä n n e t e c k n a d därav, a) att virvelbädden upprätthålles i ett rum med före- trädesvis rektangulär horisontalsektion, som tillföres hett bäddmaterial (2) under bäddytan (3) företrädesvis invid en av rumsväggarna (4) och från vilket rum (l) bäddmaterialet avfly- ter över ett bräddavlopp (5) i företrädesvis motsatta väggen; b) att värmeväxlarytan utgöres av ett avpassat antal hårnålsbockade tuber (6), företrädesvis med 20-80 mm invändig diameter, med vertikala nedåtriktade oliklånga skänklar myn- ' nande och infästa i var sin skivformad tryckkammare - en övre inloppskammare (7) strax ovanför en undre utloppskammare (8) - vardera med horisontella sinsemellan med stagningselement för- bundna planparallella bottnar och sidor med företrädesvis halvcirkulär vertikalsektion, varvid hårnålstubernas (6) korta skänkel mynnar i inloppskammarens (7) övre botten medan den långa skänkeln sträcker sig ned genom en rörformad genomföring (9) mellan inloppskammarens (7) bottnar och mynnar i utlopps- kammarens (8) övre botten; c) att den rörformade genomföringen (9) i inloppskamma- v V, ren (7).är infäst mellan kammarbottnarna koncentriskt med den genomgående långa tubskänkeln och har sådan längd att den sticker upp över inloppskammarens (7) övre botten och har sådan invändig håldiameter, att en ringkanal med avpassad bredd bildas mellan tuben (6) och genomföringen (9); 7 464 781 d) att på varje lång skänkel en "klocka" (12), lämpli- gen med tandad underkant, är fäst vid tuben på avpassad nivå ovanför genomföringens (9) övre ände, därvid tillsammans med ringkanalen (ll) bildande ett lämpligt distributionsorgan av typ "bubbel cap" för fluidiseringsluften till den virvelbädd (13) i vilken värmeväxlaren är nedsänkt; e) att det låga utrymmet (l4) mellan tryckkamrarna är avskilt från virvelbädden företrädesvis med en "kjol" (15), som hänger ned från inloppskammarens (7) sidor förbi utlopps- kammarens (8) sidor och slutar i jämnhöjd med utloppskammarens botten (16), varvid ett litet avpassat luftflöde tillföres utrymmet (14), vilket flöde via ringkanalerna (ll) bubblar ut under "klockorna" (12) och fluidiserar bädden (13).

2. Anordning enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k - n a d därav, att tryckkamrarnas planparallella bottnar är stagade sinsemellan med stagningselement, varvid elementen (10) mitt för tubcentra är rörformade med inre diametern större än tubytterdiametern och har manteln perforerad med hål, vilkas sammanlagda yta är >2 gånger tubens sektionsyta.

3. Anordning enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den heta luften avtappas från utloppskammarens (8) botten genom en företrädesvis centralt placerad nedåtriktad rörledning (18), vilken ledning har en yttre tryckupptagande vägg (20) och en inre tunnare högeldhär- dig vägg, varvid trycksatt kylluft spolas genom mellanrummet mellan väggarna.

4. Anordning enligt något av patentkraven l-3, k ä n - n e t e c k n a d därav, att det lilla luftflödet, som till- föres utrymmet (14) mellan tryckkamrarna, avtappas genom ett eller flera små hål (17) med avpassad diameter i inloppskamma- rens (7) undre botten.

5. Användning av en anordning enligt något av patent- kraven l-4 för indirekt upphettning av luft eller annan, före- i4e4"7s1 8 trädesvis oxiderande, gas till hög temperatur, företrädesvis över 700°C.

6. _ Användning enligt patentkrav 5 för upphettning av luft från kompressordelen av en gasturbin före tillföring till expansionsdelen av en gasturbin. ur 12