SE500098C2 - Sätt och anordning för utmatning av kornformigt material från en trycksatt behållare - Google Patents

Description

kornformigt material från en trycksatt behållare. Det kornformiga materialet avser främst restprodukter i form av ask- och stoftpartiklar från en trycksatt brännkammare med förbränning i en fluidiserad bädd. Ett annat ändamål är att vid utmatning uppnå jämnare utmatning än i ett lock- hoppersystem. Ytterligare andra ändamål är att minska antalet ventiler och gasförbrukningen i utmatningssystem.

I den svenska patentansökan 8803599-3 redovisas ett förslag till en teknisk lösning av de ovan nämnda problemen vid ut- matning av kornformigt material, i det följande även beteck- nade med termen partiklar, och som dessutom uppfyller vissa av de nämnda ändamålen med föreliggande uppfinning. Den svenska skriften visar en anordning där tryckreduktionen vid utmatning av partiklar från en trycksatt behållare åstad- kommes genom att partiklarna utmatas via ett i huvudsak lodrätt rör, vari en stående pelare i form av partiklar av utmatat kornformigt material uppbygges i röret. Genom att denna partikelpelare tillåts att bli tillräckligt hög ger partikelpelaren upphov till en trycksänkning hos den med- följande gasen från den trycksatta behållaren, när gasen tvingas att genomströmma den stående partikelpelaren. Är partikelpelaren tillräckligt hög kan en trycksänkning hos gasen ned till atmosfärstryck erhållas. Kornformigt material i partikelpelarens nedersta del bortföres med en cellmatare.

En nackdel med tryckreduktion i en partikelpelare av sålunda känt slag är att instabilitet kan uppkomma. Som exempel mås- te utmatning av det kornformiga materialet regleras medelst någon form av regleranordning. Härvid kommer partikelpelaren att få olika höjd över tiden. När partikelpelaren är kortare uppträder i partikelpelaren en högre tryckdifferens över varje delsträcka av partikelpelaren, vilket medför högre hastighet på gasgenomströmningen och högre påskjutande kraft på materialet i partikelpelaren under dessa omständigheter. Även det utmatade materialet kan påverka stabiliteten i utmatningsanordningen. Om plötsligt en större andel grövre partiklar eller till klumpar hopkittade fina partiklar ingår 5^^Û G98 i partikelpelaren kan gassträk uppkomma inne i denna. Häri- genom uppstär en snabbare gasgenomströmning som páverkar gasflödet och i sin tur partikelflödet genom utmatningsan- ordningen, varvid den tryckreducering som skulle ästadkommas av partikelpelarens motstànd mot gasgenomströmning ej fungerar som avsett.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning avser ett sätt och en anordning för utmatning av kornformigt material frán en högre belägen be- hällare som stär under tryck till ett lägre beläget upplag som stàr under lägre tryck via ett företrädesvis vertikalt rör och vidare via en mängdreglerande materialmatare. Det kornformiga material som utmatas bildar i röret en pelare av partiklar som genom sitt strömningsmotständ ästadkommer en tryckreduktion över denna partikelpelare hos den gas som fràn den högre behållaren strömmar genom partikelpelaren.

Utmatningen stabiliseras gentemot variationer i gasflödetl genom att partikelpelaren genomlöper minst en tryckstabili- sator innefattande ett kärl som medelst en strypning är förbundet med en omgivning, varvid partikelpelarens tryck- nivä vid tryckstabilisatorn hàlles stabilt i förhàllande till trycket vid utmatningsrörets mynning, eftersom tryck- stegringar hos den med partiklarna medföljande gasen begrän- sas genom att gas avtappas till omgivningen via strypningen.

Det stora strömningsmotstándet i partikelpelaren begänsar starkt gasflödet. Avtappning av gas via tryckstabilisatorns strypning sker kontinuerligt. Tryckstabilisatorn innefattar ett kärl, vari partikelpelaren mynnar. Till kärlet är anslu- ten en strypning, exempelvis i form av en Lavaldysa, varige- nom gas avtappas till omgivningen, vanligen atmosfären. I tryckstabilisatorn utformas gasavströmningen, sä att det kornformiga materialet inte rör sig med det avtappade gas- flöde som bestäms av och passerar ut genom strypningen. Fran nedre delen av tryckstabilisatorns kärl löper utmatningsrö- 01 CJ L) o 4 C90 ret med dess partikelpelare vidare ned till en materialmatare.

Om exempelvis den behållare med det högre tryck varifrån kornformigt material utmatas utsätts för en tryckstegring kommer trycket i tryckstabilisatorkärlet att stiga. Som ytterligare ett exempel kommer trycket att stiga i tryck- stabilisatorkärlet vid ett läge där strömningsmotståndet minskar i partikelpelaren uppströms tryckstabilisatorn. Vid sådana förändringar av tryckförhållandena stoppas utmatning av kornformigt material via materialmataren vid utmatnings- rörets nedersta del. Via strypningen avtappas nu automatisk gas från tryckstabilisatorns kärl till omgivningen med ett större avtappat gasflöde än normalt till dess att trycket i tryckstabilisatorn återgår till normala förhållanden, varefter materialmataren kan återuppta borttransport av stoft. Tryckstegringen i utmatningsröret på grund av nämnda onormala förhållanden får ej nå partikelpelarens mynning vid materialmataren, vilket undviks med den extra avtappning av gas via strypningen som redovisats.

Genom att en tryckdifferens mellan materialmatarens upp- ströms- och nedströmssida på visat sätt kan undvikas utsätts ej materialmataren för påfrestningar på grund av tryckskill- nader mellan dess inlopp och utlopp varigenom en enkel cellmatare kan användas och god driftsäkerhet uppnås.

Utmatning av kornformigt material fungerar även utan tryck- differens över partikelpelaren, eftersom det kornformiga materialet av sin egen tyngd rör sig nedåt i utmatnings- systemet, där utmatning av partiklar sker från en högre till en lägre nivå. När ingen tryckdifferens förekommer kan utmatningssystemet tömmas och fyllas med kornformigt material utan behov av de i denna uppfinning beskrivna tillsatsanordningarna.

Utmatning av enstaka större klumpar (sinter o. d.) fungerar i alla driftstillstånd i utmatningsanordningen.

FIGURBESKRIVNING Figur 1 återger schematiskt en utmatningsanordning för stoft från en trycksatt behållare enligt uppfinningen.

Figur 2a - 2c visar ett antal varianter på utförandet av den trypningen som styr gasflödet ut från tryckstabilisatorn.

Figur 3 återger en variant av materialmatare i form av en L- ventil UTFÖRINGFORMER Ett utföringsexempel av uppfinningen redovisas med stöd av figurerna. I utföringsexemplet hänvisas till användning av utmatningssättet och anordningen i en PFBC-kraftanlàggning, där utmatning av kornformigt material enligt uppfinningen kan utnyttjas både för utmatning av aska och restprodukter från ett bäddkårl och utmatning av avskild aska från stoft- avskiljare, exempelvis cykloner, som avskiljer stoft i avgaser från anläggningen. I båda fallen sker utmatning från en trycksatt behållare.

I figur 1 är visad en första behållare 10 för kornformigt material, företrädesvis aska. I denna första behållare råder trycket P1, som väsentligt överstiger atmosfärstrycket. En andra behållare 14 är en behållare med trycket P0 som i ett upplag 16 mottar utmatat kornformigt material. Trycket P0 är vanligen detsamma som atmosfärstrycket, men kan naturligtvis ha annat värde. I det fall att trycket P0 är atmosfärs- trycket kan materialupplaget 16 utgöras av enbart ett upplag 16 för kornformigt material, där en andra behållare 14 för upplaget 16 ej erfordras. Ett utmatningsrör 18, indelat i en övre rördel 18a och en nedre rördel 18b, från den första behallaren 10 är vertikalt orienterat men kan atnjuta annan lutning exempelvis för att minska erforderlig bygghöjd för utmatningsanordningen. Den övre rördelen l8a mynnar i en tryckstabilisator 20, vilken innefattar ett kärl 21. Fran kärlet 21 avtappas gas som strömmar genom en i röret 18 vid utmatning utbildad partikelpelare 22. Nedströms tryckstabi- lisatorn 20 fortsätter utmatningsröret 18 med den nedre rördelen l8b, nad. Den nedre rördelen l8b behöver inte ha nagon egentlig till vars utlopp en cellmatare 26 är anord- utsträckning i langdled, utan kan helt enkelt utgöra en inloppsöppning till cellmataren 26 eller till en annan typ av stoftutmatare, exempelvis en L-ventil 27. Ett utloppsrör 28 fran cellmataren 26 mynnar i den andra behallaren 14.

Cellmataren 26 drivs av en motor 30 vars hastighet kan regleras sa att cellmatarens 26 kapacitet kan varieras.

Kàrlet 21 är försett med ett utlopp 32 för avtappning av gas som genomströmmar partikelpelaren 22 i utmatningsröret 18 vid utmatningen. Utloppet 32 är i sin tur utrustat med en strypning 34 för bestämning av avtappat gasflöde. Stryp- ningen 34 kan lämpligen utgöras av enbart en enkel strypning av gasflödet astadkommen medelst en Lavaldysa eller medelst en enkel fast strypbricka, bada varianterna illustrerade med 35 i fig 2b resp 2c, men även andra typer av strypningar kan komma ifraga. Saledes kan strypningen 34 utgöras av en tryckhallningsventil 36. Vidare kan, enligt figur 2b, strypningen 34 astadkommas med en fast strypning 35 parallellt med en tryckhallningsventil 36. Ytterligare ett exempel visas i figur 2c, där en tryckhallningsventil 36 i serie med en enkel fast strypning 35 kopplats parallellt med ytterligare en tryckhallningsventil 36.

Vid utmatning utbildas en partikelpelare 22 i röret l8a.

Partiklarna i det kornformiga materialet 12 faller ned i utmatningsröret 18 av sin egen tyngd och genom paverkan fran den gas som strömmar fran den första behallaren 10 ned i röret 18. Detta rör 18 är med sin övre rördel l8a infört ett stycke in i kärlet 21 och mynnar ungefärligen halvvägs ned i kärlet 21. Den övre rördelens l8a mynning 23 är koniskt 7 580 098 utformad. När partiklar i partikelpelaren 22 utträder genom mynningen 23 uppsamlas de i kàrlet 21, varvid partiklar kommer att lagras till en viss nivå i kärlet 21. Gas som strömmar genom partikelpelaren 22 kommer dels att avtappas via utloppet 32 och dels strömma vidare genom den nedre rördelen l8b av utmatningsröret 18 ned till cellmataren 26.

För att förhindra att partiklar i det utmatade stoftet medföljer den gas som avtappas via utloppet 32 är mynningen 23 konformad, vilket medför att partiklarna med sin större tröghet ej kan medfölja den avtappade gasen utan bromsas upp före utloppet 32 utan att samtidigt för stor turbulens skapas vid utmatningsrörets 18 utmynnande inne i kärlet 21.

Gashastigheten förbi konmynningen 23 och i övrigt i kärlet 21 får ej bli så hög (lokalt eller allmänt) att rörelsen i stoftet blir så stor att instabilitet uppstår. Sådan insta- bilitet kan exempelvis uppträda om gashastigheten i kärlet 21 blir så hög att kornformigt material rivs med av gas- flödet till utloppet 32 eller att det kornformiga materialet fluidiseras uppströms utloppet 32. Areaförhållandet mellan olika areor i tryckstabilisatorn 20 avgör utmatningens stabilitet. Konmynningens 23 area i relation till arean vid utloppet 32 utgör exempel på ett sådant areaförhållande. Ett antal andra parametrar bestämmer detta areaförhållande. Som till exempel i en PFBC-anläggning är det areaförhållande som omnämnts beroende av det kornformiga materialets kornstor- lek. För bäddaska, med ett grovt matt som exempel, kan förhållandet mellan konmynningen 23 och utloppet 32 vara l00:l, medan motsvarande areaförhållande för fin cyklonaska grovt kan anges till l00OO:l Genom val av diameter och längd på utmatningsröret 18 och därmed höjd pä partikelpelaren 22 kan önskat strömningsmot- stånd uppnås i partikelpelaren 22 och ett tolerabelt gas- flöde från den första behållaren 10 erhållas. Genom samti- digt val av parametrar för gasavtappning i strypningen 34 kan ett tolerabelt tryckfall över stoftutmataren (26, 27) erhållas.

Claims (9)

1. 07 CD 098 8 PATENTKRAV l. Sätt att mata ut kornformigt material (12) fràn en första behállare (10) till ett upplag (16) som star under ett väsentligt lägre tryck och där materialet (12) utmatas via ett företrädesvis vertikalt utmatningsrör (18) ständigt innehållande en partikelpelare (22) av det kornformiga kännetecknat av att partikelpelaren (22) genomlöper minst en tryckstabilisator (20) där gas som materialet strömmar genom partikelpelaren (22) avtappas till en (34) stabilisera utmatningen och göra denna oberoende av (22) omgivning via en strypning för att därigenom tryckvariationer i partikelpelaren uppströms tryckstabilisatorn (20).

2. Sätt att mata ut kornformigt material enligt patentkrav 1 kännetecknat av att materialet utmatas via en övre rördel (l8a) fràn den första högre belägna behällaren (10), en tryckstabilisator (20), en nedre rördel (l8b) 27) till ett upplag (16) varvid materialpelarna i de tva och en materialmatare (26, för mottagning av det utmatade materialet, rördelarna (l8a, l8b) utnyttjas för reducering av trycket och materialmataren (26, 27) för reglering av utmatad materialmängd.

3. Sätt att mata ut kornformigt material enligt patentkrav 2 kännetecknat av att vid en uppkommen tryckstegring i (22) stoppas materialmataren (26, uppströms tryckstabilisatorn (20) 27) till dess att trycket i ätergär till normal nivà genom partikelpelaren tryckstabilisatorn (20) gasavtappningen via strypningen (34).

4. Sätt att mata ut kornformigt material enligt patentkrav 2 kännetecknat av att avtappat gasflöde styrs av utformningen av strypningen (34). kO 500 098

5. Utmatningsanordning för utmatning av ett kornformigt material frän en första behällare (10) till ett upplag (16) som star under ett väsentligt lägre tryck, kännetecknad av att anordningen innefattar ett till den första behållaren (10) anslutet företrädesvis vertikalt anordnat utmatningsrör (18), en mellan utmatningsrörets (18) övre rördel (l8a) och dess nedre rördel (18b) anordnad tryckstabilisator (20) och en nedströms tryckstabilisatorn (20) mängdreglerande utmatare (26, 27) för det kornformiga materialet, där tryckstabilisatorn (20) till en omgivning via en strypning (34) avtappar gas som strömmar genom en i utmatningsröret (18) utbildad stående partikelpelare (22) för att därigenom ästadkomma ett vid materialmataren (26, 27) stabilt tryckvärde.

6. Utmatningsanordning enligt patentkrav 5 kännetecknad av att tryckstabilisatorn (20) innefattar ett kärl (21) för mottagning av det kornformiga materialet frän utmatnings- rörets (18) övre rördel (l8a), ett i kärlets (21) övre del befintligt utlopp (32) för gas som avtappas via en strypning (34).

7. Utmatningsanordning enligt patentkrav 5 kännetecknad av att tryckstabilisatorn (20) utgöres av ett kärl (21), i vilket utmatningsrörets (18) övre rördel (l8a) mynnar pä ett väsentligt avständ frän kärlets (21) övre vägg.

8. Utmatningsanordning enligt patentkrav 5 kännetecknad av att strypningen (34) utgöres av a) en fast strypning (35) i form av en Lavaldysa eller en enkel fast strypbricka eller b) en tryckhällningsventil eller c) ett utförande med en strypning enligt a) och en strypning enligt b) parallellt med varandra eller d) ett utförande med en strypning enligt a) och en strypning enligt b) i serie med varandra eller e) ett utförande med en strypning enligt b) parallellt med en strypning enligt d). LH CU CD 8 l0 CI) kg)

9. Utmatningsanordning enligt patentkrav 5 kännetecknad av att den mängdreglerande materialmataren utgöres av en roterande cellmatare (26) eller av en materialmatande L- ventil (27).