SE467984B - Pfbc-anlaeggning innefattande en braennkammare utformad som ett maanghoernigt prisma med sex sidovaeggar - Google Patents

Description

467 984 UPPFINNINGEN Enligt uppfinningen utföres brännkammaren som ett månghörnigt prisma med minst sex sidoväggar. Lämpligast utföres brännkammaren med hexagonalt tvärsnitt med en bäddel med en ånggenerator bestående av förångnings- och överhettningstuber, en fribordsdel för mottagande av förbränningsgaserna från bädden. Fribordet är upptill anslutet till minst ett i huvudsak ver- tikalt schakt som leder förbränningsgaserna till en reningsanläggning som är placerad i ett mellan schaktet och det omgivande tryckkärlet bildat utrymme.

Denna reningsanläggning består av ett antal grupper av i serie kopplade cykloner, hetgasfilter eller en kombination av cykloner och hetgasfilter.

Brännkammarutförandet och placeringen av gasreningsanläggningen medger ett avsevärt bättre förhållande mellan brännkammartvärsnitt och tryckkärls- tvärsnitt. En förbättring i storleksordningen 20 X eller mer är möjlig.

Minskningen av tryckkärlsdiametern och nödvändig väggtjocklek hos tryck- kärlet innebär en väsentlig vikt- och kostnadsminskning. Brännkammarens form innebär vidare enklare upphängning. Lämpligen upphänges brännkammaren vid sina hörn i stänger som är infästade direkt i tryckkärlet eller i relativt korta balkar i tryckkärlet. Ytterligare en fördel med utförandet är att brännkammarens plana väggar blir kortare. Detta minskar längden av omgivande balkar som upptar krafter på grund av tryckdifferensen mellan brännkammarens in- och utsida. Vikten av och kostnaden för ramverket minskar.

Det vertikala schaktet mellan brännkammarens fribord och reningsanlägg- ningen medför en gynnsam utströmning och blandning av förbränningsgaserna och förbränning av medföljande oförbränt bränsle. Vidare kan avskiljning av grova partiklar åstadkommas i schaktet med enkla avskiljningsanord- ningar. NOX-reducering kan ske i schaktet genom insprutning av additioner, exempelvis ammoniak. Schaktet kan också utnyttjas som efterförbrännings- kammare för att höja gastemperaturen och därmed gasturbineffekten.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är plana vertikala tub- skivor anordnade i en brännkammare med hexagonalt tvärsnitt i tre grupper med tubskivorna i respektive grupp orienterade parallella med två motstå- ende sidoväggar. I ett utförande kan brännkammaren vara utförd med en sex- 467 984 kantig ringformig bäddel. I ett annat utförande utfyller tubskivorna hela det hexagonala utrymmet och uppfyller var och en av tubskivegrupperna ett parallellepipediskt utrymme.

Tubskivorna är orienterade parallella med sidoväggar i brännkammaren.

Trots brännkammarens form kan enkla plana tubskivor av lika storlek an- vändas i hela brännkammaren.

I ett utförande av uppfinningen är tubskivorna uppbyggda av tuber i tre parallella angränsande plan. Av de olika planens tuber i en tubskiva ingår minst ett tubplan i en förångare och ett eller två tubplan i överhettare.

I en tubskiva kan tuberna i ett mellersta tubplan vara upphängda i bär- organ i brännkammaren och uppbära de övriga tubplanen.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen beskrives närmare under hänvisning till bifogade figurer.

Fig 1 visar en vy och sektion av en PFBC-kraftanläggnings tryckkärl med brännkammare, reningsanläggning m m. Fig 2 visar schematiskt en horison- tell sektion genom tryckkärl och brännkammare vid A-A i fig 1. Fig 3 visar en vertikal sektion av brännkammaren enligt B-B i fig 2. Fig 4 visar en perspektivskiss av en parallellepipedisk grupp tubskivor och samlingsrör för matarvatten och ånga. Fig 6 visar schematiskt två tubskivor represen- tativa för hela ånggeneratorn och flödet genom dessa. Fig 5 visar schema- tiskt en ändvy över en grupp av tre tubskivor som uppbäres av tuber i resp tubskivas mittersta tubplan. Fig 7 visar schematiskt ett alternativt sätt att anordna tubskivor i en hexagonal brännkammare. Fig 8 visar ett alter- nativt sätt att ordna tuber i en tubskiva.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMEL I figurerna betecknar 1 ett cylindriskt tryckkärl som innesluter en bränn- kammare 3, en behållare 5 för mottagning och lagring av bäddmassa, en reningsanläggning 7 bestående av ett antal grupper seriekopplade cykloner 7a, 7b, 7c samt viss annan hjälputrustning. Brännkammarens 3 nedre del bildar brännkammarens 3 bäddel Ba. I denna del finnes värmeupptagande tuber som bildar en ånggenerator. Brännkammarens 3 övre del bildar bränn- kammarens 3 fribord 3b som mottager förbränningsgaser som lämnar bränn- kammarens 3 bädd. Brännkammarens 3 fribord Bb är anslutet till ett schakt 467 984 9 som förbinder brännkammaren 3 med reningsanläggningen 7, som är placerad i det ringformade utrymmet 11 mellan schaktet 9 och det omgivande tryck- kärlet 1. Renade gaser samlas i ledningen 13 och ledes till en i kraftan- läggningen ingående gasturbin. Avskilt stoft bortföres genom en tryckredu- cerande cyklonaskkylare 15. Som visas i fig 2 och 7 har brännkammaren 3 i ff föredraget utförande hexagonalt tvärsnitt och bildar ett prisma. Den är lämpligen upphängd vid sina hörn 17 i pendlar 19 som kan vara infästade i konsoler eller balkar 21 infästade i tryckkärlet. F I det i fig 2 och 4 visade utförandet är tubsystemet 23 i brännkammarens 3 bäddel 3a uppdelat i tre lika grupper 23a, 23b, 230 med rombiskt tvärsnitt som uppfyller var sitt parallellepipediskt utrymme i bäddelen 3a. Genom detta arrangemang erhålles möjlighet att helt uppfylla tvärsnittet i brännkammaren 3 med plana parallella tubskivor 24.

Varje tubskivegrupp 23 är i det visade utförandet uppbyggd av tubskivor 24 bestående av tubslingor 25a, 25b, 25c med olika funktion och innehåller tuber ingående i ånggeneratorns förångare (EVA), överhettare I (SHI), överhettare II (SHII) och mellanöverhettare (ISH). Sammansättningen inom olika tubskivor 24 kan variera för att få lämpligt avpassad värmeöverför- ande yta i ånggeneratorns förångningsdel och överhettardelar med hänsyn till gällande prestandakrav. I den schematiska figuren 4 visas tubskivor 24 med tre tubslingor 25a, 25b, 25c i varje tubskiva i ett av brännkam- marens parallellepipediska utrymmen. I ett sådant utrymme kan i verklig- heten finnas 20-40 skivor 24. Som framgår av fig 3, 4 och 5 är tubskivorna 24 upphängda i den mellersta tubslingan 25b. Denna är infäst vid sin mitt- punkt i balkar 71, i en av brännkammarens 3 ytterväggar 3c och i en vägg 3d mellan de parallellepipediska utrymmena inuti brännkammaren 3. Balkarna 71 är anslutna till brännkammarens 3 koniska tak med kylda dragstänger (tuber) 73 och 75.

I det i fig 6 i diagramform visade utförandet av ànggeneratorn finnes två typer av tubskivor 24a och 24b. Skivan 24a innehåller tuber 27 med två parallella tubslingor 27a, 27b som ingår i ånggeneratorns evaporator EVA, en tubslinga 29 som ingår i en första överhettare SHI och tuber 31 med två parallella tubslingor 31a, 31b som ingår i en mellanöverhettare ISH. Tub- skivor 24b innehåller tuber 29 som ingår i en första överhettare SHI, tuber 33 i två tubslingor 33a, 33b som ingår i en andra överhettare SHII och tuber 31 i två parallella tubslingor 31a, 31b som ingår i en mellan- överhettare ISH. Överhettartuberna 29 i första överhettaren SHI tjänstgör 467 984 som bärtuber. I dessa tubers 29 plan och mellan dess vertikala delar kan andra överhettartuber vara placerade (i detta fall är mellanöverhettar- tuberna 31 visade i detta läge).

Matarvatten från matarvattenbehållaren 35 pumpas via matarvattenpumpen 37 till evaporatorns fördelningsrör 39 och vidare till evaporatortuberna 27, samlas efter passagen genom evaporatorn i evaporatorns samlingsrör 41 och ledes till ângseparatorn H3. Avskilt vatten återföres till matarvatten- behållaren 35 via ledningen H5 och vattennivâregleringsventilen 97 till matarvattenbehâllaren 35. Ångan ledes via första överhettarens fördel- ningsrör #6 till tuberna 29 i första överhettaren SHI och uppsamlas efter passage genom överhettaren i första överhettarens samlingsrör 51, passerar genom ångkylaren 54 där ångans temperatur regleras medelst vatteninsprut- ning innan den via andra överhettarens fördelningsrör 52 tillföres den andra överhettarens SHII tuber 33a, 33b. Efter passage genom överhettaren SHII samlas den överhettade ångan i andra överhettarens samlingsrör 53 och förs i ledning 55 till turbinens 57 högtrycksdel 57a. Ängan från denna turbindel föres i en ledning 59, via mellanöverhettarens fördelningsrör 61, till mellanöverhettarens ISH tuber 31a, 31b, uppsamlas efter passagen genom mellanöverhettaren ISH i mellanöverhettarens samlingsrör 63 och återföres till turbinens 57 mellan- och lågtrycksdel 57b och från denna till en ej visad kondensor via ledningen 67.

Som visas i fig 3 kan brännkammaren vara utrustad med exempelvis gaseldade brännare 77 i fribordsdelen 3b eller i schaktet 9 för höjning av gastempe- raturen speciellt vid dellast. I schaktet 9 kan finnas anordningar 79 med munstycken 81 för insprutning av ett NOX-reducerande ämne, t ex ammoniak i rökgaserna.

Fig 7 visar ett alternativt sätt att arrangera tubskivorna 29 i en stor brännkammare. Vid detta arrangemang minskar tubskivornas 24 storlek. I det centrala bildade utrymmet 83 kan hjälputrustning placeras.

Claims (1)

1. 467 984 PATENTKRAV

1. PFBC-kraftanläggning innefattande en brännkammare (3) innesluten i ett i huvudsak cylindriskt tryckkärl (1) med cirkulärt tvärsnitt och där - brännkammaren (3) innefattar en bäddel (3a) och en fribordsdel (3b) - kraftanläggningen innefattar en ånggenerator bestående av förångningstuber och överhettartuber (25a, 25b, 25c) - reningsanläggning (7) för rökgaser är ansluten till fribordsdelen (3b) kännetecknad av att - brärmkammaren (3) är utformad som ett månghörnigt prisma med sex sidoväggar, vars bäddel (3a) innefattar en för hela brännkammaren (3) gemensam fluidiserad bädd - förångnings- och överhettartuber (25a, 25b, 25c) anordnade i tre grupper är placerade i den fluidiserade bädden - fribordsdelen (3b) innefattar ett för hela brännkammaren (3) gemensamt fribord, vilket mottar rökgaser från den fluidiserade bädden. PFBC-kraftanläggning enligt patentkrav 1 kännetecknad av att förångnings- och överhettartuber (25a, 25b, 25c) är utförda som ett antal parallella plana skivor (24) i tre grupper (23) och med skivorna (24) i respektive grupp orienterade parallellt med två motstáende sidor i den hexagonala brännkammaren (3) och där varje tubskiva (24) innehåller tuber (25a, 25b, 25c) som utgör förängningstuber och/ eller överhettartuber. - PFBC-kraftanläggning enligt patentkrav 2 kännetecknad av att varje grupp (23a, 23b, 23c) av tubskivor (_24) uppfyller en parallellepipedisk subvolym av bäddelen (3a). PFBC-kraftanläggning enligt patentkrav 1 kännetecknad av att varje tubskiva (24) utgörs av tuber (25a, 25b, 25c) i flera, företrädesvis tre plan och att tubskivan är upphängd i brännkammaren i det mellersta tubplanet. PFBC-kraftanläggning enligt patentkrav 1 kännetecknad av att brännkammaren (3) upptill övergår i åtminstone ett schakt (9) som förbinder fribordsdel (3b) med reningsanläggning (7). PFBC-kraftanläggning enligt patentkrav 5 kännetecknad av att reningsanläggningen (7) är inrymd ovan brännkanunaren (3) i utrymmet mellan schaktet/schakten (9) och tryckkärlets (1) väggar. 467 984 PFBC-kraftanläggning enligt patentkrav 6 kännetecknad av att reningsanläggrringen (7) innefattar cykloner och /eller hetgasfilter och är anordnad i ett runtom ett centralt schakt (9) utbildat ringformigt utrymme. PFBC-kraftanläggning enligt patentkrav 2 kännetecknad av att brännkammaren (3) är utformad med en sexkantig ringformig bäddel (3a) , vilken omsluter ett inre hexagonalt rum (83) som inrymmer hjälputrustning. PFBC-kraftanläggning enligt patentkrav 1 kännetecknad av att brännkammaren (3) är upphängd i bärorgan (19) som är infästa i tryckkärlsväggen och i brännkammaren (3) vid dess höm.