SK48798A3 - Method and apparatus for controlling the temperature of the bed of a bubbling bed boiler - Google Patents
Method and apparatus for controlling the temperature of the bed of a bubbling bed boiler Download PDFInfo
- Publication number
- SK48798A3 SK48798A3 SK487-98A SK48798A SK48798A3 SK 48798 A3 SK48798 A3 SK 48798A3 SK 48798 A SK48798 A SK 48798A SK 48798 A3 SK48798 A3 SK 48798A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- bed
- boiler
- fluidized bed
- gas
- fluidizing gas
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
- F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/18—Details; Accessories
- F23C10/20—Inlets for fluidisation air, e.g. grids; Bottoms
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
- F23C9/003—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for pulverulent fuel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
Description
Oblasť technikyTechnical field
Tento vynález sa týka spôsobu podlá preambuly nároku 1 na riadenie teploty lôžka v kotli s fluidizovaným lôžkom, zvlášť v kotloch vyhrievaných uhlím alebo inými palivami s vysokou výhrevnou hodnotou ale obťažnou splynovateľnosťou. Vynález sa tiež týka montáže vhodnej na vykonávanie tohto spôsobu.The present invention relates to a method according to the preamble of claim 1 for controlling the bed temperature in a fluidized bed boiler, in particular in boilers heated with coal or other fuels of high calorific value but difficult gasification. The invention also relates to an assembly suitable for carrying out this method.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Kotol s fluidizovaným lôžkom predstavuje konštrukciu kotla, v ktorej je dané palivo spalované a čiastočne splynované v podstate nad spodnou časťou kotla vo vrstve fluidizovaného lôžka, sformovanej zmesou materiálu lôžka nehorľavých častíc s príslušným palivom. Toto lôžko je udržiavané fluidným prostredníctvom vstrekovania do neho veľkou rýchlosťou fluidizujúceho plynu, obvykle vzduchu, z trysiek umiestnených v dne lôžka. S kotlami s fluidizovaným lôžkom sa počíta pri spaľovaní tuhých palív a sú účinné hlavne pri spaľovaní ľahko splynovateľných palív ako sú drevo a rašelina, čím môže byť teplota lôžka riadená nastavovaním stupňa splynovania prostredníctvom riadeného rozdelovania vzduchu.A fluidized bed boiler is a boiler structure in which a given fuel is combusted and partially gasified substantially above the bottom of the boiler in a fluidized bed layer formed by a mixture of bed material of non-combustible particles with the respective fuel. This bed is maintained fluidized by injection into it at a high rate of fluidizing gas, usually air, from the nozzles located in the bottom of the bed. Fluidized bed boilers are foreseen in the combustion of solid fuels and are particularly effective in the combustion of easily gasified fuels such as wood and peat, whereby the bed temperature can be controlled by adjusting the degree of gasification by means of controlled air distribution.
Tento vynález je použitelný na kotly s prebublávajúcim fluidizovaným lôžkom, obvykle prevádzkovaným pomocou dvoch, zón, a to spodnou zónou, sformovanou približne 1 meter vysokým lôžkom, v ktorom je určité palivo spaľované a čiastočne splynované. Horná zóna je voľným priestorom na prídavné spaľovanie. Palivo splyno-2vané v tomto fluidizovanom lôžku stúpa do hornej volnej zóny, kde je kompletne spálené, pomocou čoho je proces prídavného spalovania riadený prostredníctvom dúchania sekundárneho (prídavného) vzduchu do tejto zóny prídavného spaľovania, na zabezpečenie kompletného zhorenia daného paliva. Steny tejto voľnej zóny sú tradične ochladzované vodou a dochádza k prenosu tepla do vodných stien, hlavne pohlcovaním sálania emanujúceho z plynov spaľovacieho procesu.The present invention is applicable to fluidized bed bubbling boilers, usually operated by means of two zones, a bottom zone formed by an approximately 1 meter high bed in which a certain fuel is combusted and partially gasified. The upper zone is a free space for afterburner. The fuel gasified in the fluidized bed rises to the upper free zone where it is completely combusted, whereby the post-combustion process is controlled by blowing secondary (post-air) into this post-combustion zone to ensure complete combustion of the fuel. The walls of this free zone are traditionally cooled by water and heat is transferred to the water walls, mainly by absorbing the radiation emanating from the gases of the combustion process.
Teplota vnútri daného fluidizovaného lôžka je približne 750-900“C. Na jednej strane, aby sa predišlo stratám účinnosti spalovania, teplota lôžka nesmie poklesnúť príliš nízko. Na druhej strane, ak je teplote lôžka dovolené stúpnuť nad určitú hornú hranicu, začne v lôžku rýchlo dochádzať ku spekaniu, pretože tavený popol spája materiál lôžka do hrúd.The temperature inside the fluidized bed is approximately 750-900 ° C. On the one hand, in order to avoid loss of combustion efficiency, the bed temperature must not drop too low. On the other hand, if the bed temperature is allowed to rise above a certain upper limit, sintering in the bed begins to occur rapidly, as molten ash connects the bed material into lumps.
Keď sa spaľujú ľahko splynovateľné palivá, teplota lôžka môže byť riadená pomocou menenia množstva prúdu vzduchu vstrekovaného do lôžka, pomocou čoho menší tok vzduchu uprednostňuje splynovanie paliva pred jeho zhorením v lôžku, čo vedie k nižším teplotám lôžka. Väčšia časť daného paliva je potom spaľovaná v spomenutej voľnej zóne. Pretože palivá s problematickými vlastnosťami splynovania, ako je uhlie, často zapríčiňujú neriadený vzostup teploty v lôžku, tieto typy palív nemôžu byť používané ako hlavné palivo. K problémom s teplotou lôžka bude tiež dochádzať, keď sa mení kvalita paliva a výstup kotla.When readily gasified fuels are combusted, bed temperature can be controlled by varying the amount of air stream injected into the bed, whereby less air flow favors gasification of the fuel over combustion in the bed, resulting in lower bed temperatures. Most of the fuel is then combusted in said free zone. Since fuels with problematic gasification properties such as coal often cause an uncontrolled rise in bed temperature, these types of fuels cannot be used as the main fuel. Bed temperature problems will also occur when fuel quality and boiler output change.
Preto sa uhlie tradične spaľuje v kotli s cirkulujúcim fluidizovaným lôžkom, kde sa časť materiálu lôžka a paliva vracia cez hornú časť kotla späť do jeho lôžka. Pretože toto usporiadanie vyžaduje cyklónový či iný účinný kolektor častíc, na zachytávanie cirkulujúceho materiálu lôžka zo spalinových (dymových) plynov, jeho konštrukcia sa stáva drahšou než akú majú tradičné kotly s fluidizovaným lôžkom. O kotloch s cirkulujúcimi fluidizovanými lôžkami pojednávajú napríklad patenty US 5 054 436 a 4 766 851.Therefore, coal is traditionally burned in a circulating fluidized bed boiler where a portion of the bed material and fuel is returned to the bed through the top of the boiler. Because this arrangement requires a cyclone or other efficient particle collector to capture the circulating bed material from the flue gas, its construction becomes more expensive than traditional fluidized bed boilers. Circulating fluidized bed boilers are disclosed, for example, in U.S. Pat. Nos. 5,054,436 and 4,766,851.
Tradične bolo riadenie teploty lôžka kotla uskutočňované napríklad menením koeficientu vzduchu upravovaním množstva jehoTraditionally, the temperature control of the boiler bed has been accomplished, for example, by varying the air coefficient by adjusting the amount thereof
-3dodávania do fluidizovaného, lôžka, či cirkulujúcich spalinových plynov, späť do spodku kotla za účelom ochladenia tohto lôžka. V niektorých prípadoch boli používané tepelné výmenníky ponorené do dna, čím vyvstávajú problémy z ich rýchlej erózie. Z hľadiska opotrebovania komponentov určitého kotla je lôžko extrémne namáhaným miestom, v ktorom sa podmienky menia od redukcie na oxidáciu, pôsobiac výnimočne silnou eróziou a koróziou. Obzvlášť spojenie žiaru a viacerých uvedených faktorov s erozívnym účinkom paliva a výsledkami cirkulácie materiálu lôžka vedú k rýchlemu opotrebúvaniu konštrukcií umiestnených v lôžku. Dôsledkom mnohostrannej povahy rôznych mechanizmov spôsobujúcich opotrebovanie v lôžku je takmer nemožné nájsť nejaký materiál na tepelné výmenníky, ktorý bude odolávať tomuto spojenému účinku všetkých vyššie uvedených mechanizmov opotrebovania a mohol by simultánne ponúknuť dostatočne vysokú účinnosť tepelného prenosu. Používaniu dodatočného vzduchového vstrekovania prekáža obmedzené rozpätie riadenia teploty lôžka týmto použiteľné. Hoci môže byť dosahovaný uspokojivý výsledok riadenia premennej hodnoty spaľovania (horenia) cirkuláciou spalinového plynu, toto usporiadanie si vyžaduje postavenie samostatného cirkulačného systému.- supplying the fluidized bed or circulating flue gases back to the bottom of the boiler to cool the bed. In some cases, the heat exchangers used have been submerged, causing problems from their rapid erosion. In terms of wear of the components of a particular boiler, the bed is an extremely stressed place where conditions change from reduction to oxidation, causing exceptionally severe erosion and corrosion. In particular, the combination of the glow and several of the above factors with the erosive effect of the fuel and the results of the circulation of the bed material lead to rapid wear of the structures located in the bed. Due to the multifaceted nature of the various bedding mechanisms, it is almost impossible to find any heat exchanger material which will withstand the combined effect of all of the above wear mechanisms and could simultaneously offer a sufficiently high heat transfer efficiency. The use of additional air injection is hampered by the limited bed temperature control range thus applicable. Although a satisfactory result can be achieved by controlling the combustion combustion variable by circulating the flue gas, this arrangement requires the construction of a separate circulation system.
Cieľom tohto vynálezu je poskytnúť spôsob schopný ovládať teplotu fluidizovaného lôžka kotla spôsobom, ktorý je nadradený tradičným spôsobom popísaným vyššie.It is an object of the present invention to provide a method capable of controlling the temperature of a fluidized bed of a boiler in a manner that is superior to the traditional method described above.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Ciel tohto vynálezu je dosiahnutý prostredníctvom usporiadania chladiacej zóny nad daným lôžkom, ale pod voľnou zónou prídavného spaľovania, a potom dodávaním fluidizujúceho plynu do časti lôžka s nadbytočným množstvom na jednotku plochy, pomocou čoho je nad plochou so zvýšeným množstvom vstrekovania fluidizovaného plynu lôžko rozšírené smerom hore od prebublávajúceho lôžka do spomenutej chladiacej zóny, odkiaľ môžu nespálený horlavý materiál a hmota častíc z lôžka padať (klesať) späť do lôžka.The object of the invention is achieved by arranging a cooling zone above the bed but below the free post-combustion zone, and then supplying the fluidizing gas to a portion of the bed with an excess amount per unit area, thereby expanding the bed above the increased fluidized gas injection area. from the bubbling bed to said cooling zone from where unburned combustible material and particulate matter from the bed may fall (fall) back into the bed.
-4Vstrekovanie plynu s vyššou mierou (množstvom) toku je konkrétne usporiadané do stredu fluidizovaného lôžka, čim môže dochádzať k návratnej cirkulácii . okolo časti vodnej steny zapuzdrujúcich chladiacu zónu, uľahčujúc takto účinný tepelný prenos z materiálu lôžka v podobe sálania pohlcovaného plochami tepelného prenosu vodných stien chladiacej zóny.In particular, the injection of gas with a higher flow rate is arranged in the center of the fluidized bed, whereby recirculation can occur. around a portion of the water wall enclosing the cooling zone, thereby facilitating efficient heat transfer from the bed material in the form of radiation absorbed by the heat transfer surfaces of the cooling wall water walls.
Spôsob podľa tohto vynálezu sa konkrétnejšie vyznačuje tým, čo je uvedené vo vyznačujúcej časti patentového nároku 1.The method of the invention is more particularly characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.
Montáž podľa tohto vynálezu sa navyše vyznačuje tým, čo je uvedené vo vyznačujúcej časti nároku 8.The assembly according to the invention is furthermore characterized by what is stated in the characterizing part of claim 8.
Tento vynález ponúka významné prednosti. Vynález umožňuje spaľovať palivá s vysokou výhrevnou hodnotou v systéme s fluidizovaným lôžkom bez potreby drahých zberačov časticového materiálu ako sú tie, ktoré sa používajú v technikách cirkulačného fluidizovaného lôžka. Teplota v zóne prídavného spaľovania, t.j. vo volnej zóne nad fluidizovaným lôžkom, môže byť zdvihnutá dostatočne vysoko, umožňujúc takto elimináciu škodlivých nitrogénových zlúčenín ako oxid dusitý zo spalinových (dymových) plynov v normálnom postupe horenia vo fluidizovanom lôžku. Teda tento spôsob sa vynikajúco hodí na, napríklad, konvertovanie kotlov vykurovaných práškovým (rozomletým) uhlím na kotly s fluidizovaným lôžkom. Bez toho aby sa ustúpilo od miery dostatočného chladenia sa inštalácia drahých a rýchlo sa opotrebúvajúcich tepelných výmenníkov do zóny fluidizovaného lôžka stáva zbytočnou.The present invention offers significant advantages. The invention makes it possible to burn high calorific value fuels in a fluidized bed system without the need for expensive particulate matter collectors such as those used in circulating fluidized bed techniques. Temperature in the post-combustion zone, i. in the free zone above the fluidized bed, it can be raised high enough to allow the elimination of noxious nitrogen compounds such as nitrogen dioxide from the flue gas in the normal fluidized bed combustion process. Thus, this method is well suited for, for example, converting pulverized-coal-fired boilers to fluidized-bed boilers. Without abandoning the degree of sufficient cooling, the installation of expensive and rapidly worn heat exchangers into the fluidized bed zone becomes unnecessary.
V dôsledku premenného množstva vstrekovania vzduchu v rôznych zónach fluidizovaného lôžka môžu byť parametre procesu spaľovania (horenia) riadené týmto spôsobom lahko a v širšom rozpätí než ako to bolo pri usporiadaní predchádzajúcej techniky. V oblasti vysokorýchlostnej fluidizácie vo fluidizovanom lôžku sú vytvárané oxidačné podmienky, ktoré uľahčujú odsírovanie pomocou vápenca rovnakým spôsobom ako v kotli s cirkulačným fluidizovaným lôžkom.Due to the variable amount of air injection in the different fluidized bed zones, the combustion process parameters can be controlled in this way easily and in a wider range than was the case with the prior art. Oxidation conditions are created in the high-speed fluidization bed in the fluidized bed, which facilitate desulfurization with limestone in the same manner as in a circulating fluidized bed boiler.
S pomocou vstrekovania sekundárneho (prídavného) vzduchu alebo cirkulujúceho plynu, či oboch, môže byť chladiaca stena vybavenáWith the help of injection of secondary (auxiliary) air or circulating gas, or both, the cooling wall can be equipped with
-5plynovým vírom, ktorý stabilizuje vzor toku plynu daného kotla. Výsledkom je, že medziiným dochádza k zníženiu oxidov dusíka. Velkosť regiónu splynovania fluidizovaného lôžka môže byť zmenšená a maximálna teplota v danom kotli znížená kvôli zvýšenej miere tepelného prenosu. Tento faktor rovnako prispieva k lahšiemu odstraňovaniu oxidov dusíka a síry.-5 gas vortex, which stabilizes the gas flow pattern of the boiler. As a result, nitrogen oxides are reduced inter alia. The size of the fluidized bed gasification region can be reduced and the maximum temperature in the boiler is reduced due to the increased heat transfer rate. This factor also contributes to easier removal of nitrogen and sulfur oxides.
Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Tento vynález bude teraz podrobnejšie popísaný pomocou odkazov na príslušné pripojené výkresy, v ktorých:The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:
Obr.l - znázorňuje schematickú blokovú schému usporiadania kotla s fluidizovaným lôžkom podlá tohto vynálezuFig. 1 shows a schematic block diagram of an arrangement of a fluidized bed boiler according to the invention
Obr.2 - znázorňuje podrobnejší pohľad na fluidizované lôžko usporiadania kotla podľa tohto vynálezu.Fig. 2 shows a more detailed view of the fluidized bed of the boiler arrangement according to the invention.
Príklady vyhotovenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Odkazujúc na príslušné schémy je usporiadanie kotla podľa tohto vynálezu v podstate podobné tomu, aké majú tradičné kotly s fluidizovaným lôžkom. Kotol 1. má región pece 1^, nad ktorým je umiestnený región výmeny tepla 2, v ktorom je teplo uvoľňované prostredníctvom spaľovania (horenia) určitého paliva prenášané pomocou tepelných výmenníkov 3 do média nesúceho teplo. Toto médium nesúce teplo je tradične voda, ktorá je odparovaná a prehrievaná v tepelných výmenníkoch na použitie v parných turbínach a iných zariadeniach. Z regiónu výmeny tepla 2 sú chladené spalinové plyny odoberané do komína buď priamo alebo cez čistiace zariadenie, v závislosti od potreby dodatočného čistenia. Podľa prítomného (tohto) spôsobu môžu byť oxidy dusíka a síry v podstate odstránené už v kotli 1. počas procesu spaľovania.Referring to the respective schemes, the boiler arrangement of the present invention is substantially similar to that of conventional fluidized bed boilers. The boiler 1 has a furnace region 11 above which is located a heat exchange region 2 in which heat released by the combustion of certain fuel is transferred by means of heat exchangers 3 to the heat-carrying medium. This heat-carrying medium is traditionally water that is vaporized and superheated in heat exchangers for use in steam turbines and other equipment. From the heat exchange region 2, the cooled flue gas is taken into the chimney either directly or via a scrubber, depending on the need for additional scrubbing. According to the present process, nitrogen and sulfur oxides can be substantially removed already in the boiler 1 during the combustion process.
Región pece kotla je rozdelený do množstva zón. Najnižšie sú v kotli _1 umiestnené dýzy 4y 5 vstrekovania fluidizujúceho plynu, nad ktorými je udržiavané fluidizované lôžko 6. Nad fluidizovanýmThe boiler furnace region is divided into a number of zones. The lowest in the boiler 1 are the nozzles 4y 5 of the fluidizing gas injection, over which the fluidized bed 6 is maintained.
-6lôžkom J5 je zabezpečená chladiaca zóna 7 podlá tohto vynálezu, a nad tým je volná zóna 2 na prídavné spalovanie. Fluidizujúci plyn, tradične vzduch alebo spalinový ,plyn či nejaká ich zmes, je dúchaný do trysiek £, 5 prostredníctvom vetráka 10 pozdĺž potrubia 11. Toto potrubie 11 je na svojej dráhe rozvetvené do kanála 12, vedúceho do laterálnych dýz 5 a do kanálu 13, vedúceho do stredových dýz 2· Dané palivo je dodávané do lôžka prostredníctvom kanála 14, používajúceho tradičné dodávacie usporiadanie.A cooling zone 7 according to the invention is provided by the bed 15, and above that there is a free post-combustion zone 2. The fluidizing gas, traditionally air or flue gas, gas or any mixture thereof, is blown into the nozzles 5, 5 by means of a fan 10 along a duct 11. This duct 11 is branched on its path into a duct 12 leading to lateral nozzles 5 and duct 13, The fuel is supplied to the bed through a channel 14 using a traditional supply arrangement.
Do regiónu medzi chladiacou zónou 2 a voľnou zónou 8 prídavného spaľovania sú usporiadané dýzy sekundárneho (prídavného) vzduchu 15, ktorých funkcia môže byť doplnená dodatočným umiestením, v chladiacej zóne T_, návratovej dýzy 16 na cirkuláciu spalinového plynu alebo časticového materiálu z regiónu kotla 2 P° regióne tepelného prenosu 2.In the region between the cooling zone 2 and the free afterburning zone 8, secondary (after) air nozzles 15 are provided, the function of which may be supplemented by additional placement, in the cooling zone T, the return nozzle 16 for circulating flue gas or particulate material from ° of the heat transfer region 2.
Podľa tohto vynálezu sú dýzy 2» 5 vstrekovania fluidizačného plynu rozdelené do dvoch oblastí. V určitej oblasti kotla 1, prednostne v strede, ako je to znázornené v tomto stvárnení, sú dýzy nakopené hustejšie než ako je to na obvode, čím bude do lôžka 6 stredovo vstrekované viac vzduchu v proporcii k väčšiemu množstvu dýz 4, 5 v strede. Množstvo vzduchu do dýz £, 5 môže byť regulované prostredníctvom riadiacich hradidiel 17, ktoré sú umiestnené vo vzduchových kanáloch 12, 22· Ke<J °be tieto hradidlá 17 úplne otvorené, množstvo vzduchu vstrekovaného do lôžka 6 bude stanovené číselným pomerom dýz stredovej oblasti k počtu dýz na obvode. Ak bude miera toku vzduchu naberaného do dýz centrálnej oblasti £ .regulovaná tak, aby bola menšia než miera toku vzduchu naberaná do dýz 5 obvodovej oblasti v obrátenom pomere k množstvu dýz v oboch oblastiach, prúd vzduchu vstrekovaný do celej plochy kotla 6 s fluidizovaným lôžkom sa bude správať ako v tradičnom kotli s fluidizovaným lôžkom. Dýzy môžu byť umiestnené tak, že napríklad počet dýz je rovnaký v stredovej aj obvodovej oblasti, ale plocha oblasti vysokorýchlostnej fluidizácie je navrhnutá tak, aby bola približne 1/9 plochy obvodovej oblasti. Tento vyná-7lez však neslobodno chápať ako obmedzený určitým pomerom dýz v rôznych plochách lôžka.According to the invention, the fluidizing gas injection nozzles 25 are divided into two regions. In a certain region of the boiler 1, preferably at the center, as shown in this embodiment, the nozzles are tilted more densely than at the periphery, thereby more centrally injected into the bed 6 in proportion to the larger number of nozzles 4, 5 in the center. The amount of air nozzles £ 5 can be regulated through the control dampers 17 are placed in air ducts 12, 22 · K e <J ° be such damper 17 fully open, the amount of air injected into the bed 6 will set the numerical ratio nozzles central area to the number of nozzles on the perimeter. If the flow rate of air drawn into the nozzles of the central region 6 is regulated to be less than the rate of air drawn into the nozzles 5 of the peripheral region in inverse proportion to the number of nozzles in both regions, the air flow injected into the entire surface of will behave like a traditional fluidized bed boiler. The nozzles may be positioned such that, for example, the number of nozzles is the same in the central and peripheral regions, but the area of the high-speed fluidization region is designed to be approximately 1/9 of the peripheral region. This invention, however, is not to be construed as limited by a certain ratio of nozzles in different areas of the bed.
Keď je vzduch vstrekovaný do fluidizovaného lôžka 6, prevádzka kotla je nasledujúca. Celkové množstvo vzduchu vstrekovaného do fluidizovaného lôžka môže byť regulované rovnako ako pri tradičnom spaľovaní s fluidizovaným lôžkom. Pretože je teraz viac vzduchu vstrekovaného do oblasti vysokorýchlostnej fluidizácie, materiál lôžka v nej bude stúpať ako stredový stĺp či pilier 9, dosahujúci do chladiacej zóny Ί_. Chladiaca zóna T. je región sformovaný nad fluidizovaným lôžkom, ale pod voľnou zónou prídavného spaľovania 8y čím je výška tejto zóny stanovená maximálnou výškou od horného povrchu fluidizovaného lôžka 6 dosiahnutá časticami z neho vyvrhovanými smerom nahor. V kotli _1 sa táto zóna preťahuje čiastočne do hornej časti ochranného obloženia 18 zóny fluidizovaného lôžka 6, čiastočne nad ňu. Nad týmto ochranným obložením 18 sú steny tohto kotla sformované do stien prenášajúcich teplo 19, chladených vodou alebo parou. Dýzy sekundárneho (prídavného) vzduchu 15 sú umiestnené v regióne stien prenášajúcich teplo 19.When air is injected into the fluidized bed 6, the operation of the boiler is as follows. The total amount of air injected into the fluidized bed can be controlled as in traditional fluidized bed combustion. As more air is now injected into the high-speed fluidization area, the bed material will rise therein as a central column or pillar 9 reaching the cooling zone 7. The cooling zone T. is a region formed above the fluidized bed, but below the free post-combustion zone 8y, whereby the height of this zone is determined by the maximum height from the upper surface of the fluidized bed 6 reached by particles ejected upward therefrom. In the boiler 1 this zone extends partially into the upper part of the protective lining 18 of the fluidized bed zone 6, partly above it. Above this protective lining 18, the walls of this boiler are formed into heat transfer walls 19, cooled by water or steam. The secondary (additional) air nozzles 15 are located in the region of the heat transfer walls 19.
Vo fluidizovanom lôžku 6 a chladiacej zóne dochádza k vnútornej cirkulácii v podobe stredového stĺpu či piliera, vystupujúceho zo stredovej zóny vysokorýchlostnej fluidizácie lôžka 6, pomocou čoho je stĺp formovaný horľavinami a plynmi strhávanými s hmotou častíc lôžka. V tej oblasti, kde hmota častíc stúpa nad prebublávajúce dno, je miera dodávania vzduchu upravená (nastavená) tak, že dané častice môžu dosiahnuť aspoň'svoju konečnú rýchlosť. V t.omtó kontexte sa pojem konečná rýchlosť týka tej rýchlosti, ktorou časticová hmota lôžka v peci začína stúpať, strhávaná smerom nahor sa pohybujúcim prúdom plynu. Veľkosť častíc materiálu lôžka je zvolená tak, aby tieto častice mohli klesať späť do lôžka bez toho, aby sa stávali úplne nesenými nahor v peci. Materiál lôžka je teda nútený stúpať ako stredový stĺp jj smerom nahor a potom je vrátený späť do lôžka ako spätný tok pozdĺž vnútorných stien kotla .1, takto účinne prenášajúc teplo prostredníctvom sálania do plôch steny 19 chladiacej zóny prenášajúcich tep-8lo. Pretože je emisná schopnosť materiálu lôžka približne trojnásobná v porovnaní s tou, akú majú plyny pece, vnútorná cirkulácia tohto materiálu lôžka poskytuje extrémne účinné chladenie lôžka.In the fluidized bed 6 and the cooling zone there is internal circulation in the form of a central column or pillar extending from the central zone of the high-speed fluidization of the bed 6, by which the column is formed by combustibles and gases entrained with the mass of bed particles. In the area where the mass of the particles rises above the bubbling bottom, the rate of air supply is adjusted so that the particles can at least reach their final velocity. In this context, the term finite velocity refers to the rate at which the particulate matter of the furnace bed begins to rise, entrained in an upwardly moving gas stream. The particle size of the bed material is selected such that the particles can fall back into the bed without becoming fully supported up in the furnace. Thus, the bed material is forced to ascend the center column 11 upwardly and then returned back to the bed as backflow along the inner walls of the boiler 1, thus effectively transferring heat by radiation to the surfaces of the wall 19 of the heat transfer zone. Since the emissivity of the bed material is approximately three times that of the furnace gases, the internal circulation of the bed material provides extremely efficient bed cooling.
Teplota v chladiacej zóne 7 je približne 850°C, zatiaľ čo teplota vo voľnej zóne prídavného spaľovania 2 je približne 1100°C. Tieto hodnoty sú dané len ako príklad na vysvetlenie prevádzkových podmienok použitých v tomto vynáleze. Každý kotol bude mať zrejme odlišné optimálne teploty pre svoje príslušné komponenty a prevádzkové podmienky.The temperature in the cooling zone 7 is approximately 850 ° C, while the temperature in the afterburner 2 free zone is approximately 1100 ° C. These values are given merely as an example to explain the operating conditions used in the present invention. Each boiler will probably have different optimal temperatures for its respective components and operating conditions.
Sekundárny (prídavný) vzduch, požadovaný na zabezpečenie kompletného spaľovania daného paliva, je vstrekovaný do kotla 2 prednostne tangenciálne v regióne chladiacej zóny 2» čím bude jeho prúd spôsobovať zodpovedajúci vír v stredovom stĺpe či pilieri a reflux (spätný tok) prechádzajúci dolu pozdĺž stien kotla. Takto indukované sily vírového toku tlačia častice materiálu lôžka spätného toku blízko k povrchom 19 prenášajúcim teplo, čím sa dosahuje zvýšený tepelný prenos. Navyše tento vír vyrovnáva čiastočné prúdy plynu v rôznych častiach pece. Vstrekovanie sekundárneho vzduchu môže byť sprevádzané vstrekovaním spalinového (dymového) plynu, ktorý môže byť tiež vstrekovaný do chladiacej zóny, keď je žiaduce dodatočné chladenie.The secondary (additional) air required to ensure complete combustion of the fuel is injected into the boiler 2 preferably tangentially in the region of the cooling zone 2, thereby causing its current to cause a corresponding vortex in the center column or pillar and reflux passing back down the boiler walls. . The vortex flow forces thus induced push the particles of the backflow bed material close to the heat transfer surfaces 19, thereby achieving increased heat transfer. Moreover, the vortex balances the partial gas streams in the different parts of the furnace. The injection of secondary air may be accompanied by the injection of flue gas, which may also be injected into the cooling zone when additional cooling is desired.
Spôsob podľa tohto vynálezu na chladenie fluidizovaného lôžka je teda založený na koncentrovanom vstrekovaní prúdu vzduchu naberaného do lôžka tak, že sa určitá oblasť tohto lôžka formuje do plochy s vysokorýchlostnou fluidizáciou, v ktorej je časticová hmota vypudzovaná smerom nahor, v podstate vyššie než častice obklopujúceho povrchu lôžka. Prostredníctvom usporiadania nad lôžkom tangenciálneho prúdu s pomocou prúdov plynu, ktoré môžu byť dodávané pomocou sekundárneho či cirkulujúceho plynu, je celkový prúd plynu v peci tlačený do vírového pohybu, ktorý dopravuje strhávané častice v toku plynu k vnútorným stenám kotla. Dolná časť pece je ďalej vybavená v blízkosti svojich vodou chladených stien oblasťou hustej suspenzie, v ktorej je materiál fluidizovaného dna efektívne chladený počas svojho tokuThus, the method of the present invention for cooling a fluidized bed is based on concentrated injection of a stream of air drawn into the bed such that a region of the bed is formed into a high-speed fluidized area in which the particulate matter is ejected upwards substantially higher than the particles surrounding the surface. bed. Through the arrangement above the tangential flow bed with the aid of gas streams that can be supplied by the secondary or circulating gas, the total gas flow in the furnace is forced into a vortex movement that transports entrained particles in the gas flow to the inner walls of the boiler. Further, the lower part of the furnace is provided, in the vicinity of its water-cooled walls, with a dense slurry area in which the fluidized-bed material is effectively cooled during its flow
-9smerom nadol. Týmto spôsobom je do fluidizovaného lôžka sformovávaná búrlivá vnútorná cirkulácia, v ktorej sú častice umiestnené v stredovej ploche lôžka nútené stúpať vyššie a vracať sa späť v lôžku potom, ako boli ochladené v spätnom toku, ku ktorému dochádza blízko stien pece, čím sa znižuje teplota lôžka, zvlášť keď sú spaľované palivá s vysokou výhrevnou hodnotou. Výsledkom je, že teplota lôžka môže byť regulovaná prostredníctvom menenia vnútornej refluxnej cirkulácie, čím sa pomocou zvýšeného vstrekovania plynu v strede lôžka dosahuje vyšší chladiaci účinok. Vo vyššie popísanom stvárnení na riadenie teploty lôžka dochádza prostredníctvom nastavenia polohy hradidiel 17 vo vzduchových kanáloch 12 a 13.-9 direction down. In this way, a turbulent internal circulation is formed into the fluidized bed in which the particles located in the central surface of the bed are forced to ascend higher and return back in the bed after being cooled in the reflux flow near the furnace walls, thereby lowering the bed temperature. , especially when high calorific value fuels are burned. As a result, the bed temperature can be controlled by varying the internal reflux circulation, thereby increasing the cooling effect through increased gas injection in the center of the bed. In the above-described embodiment for controlling the temperature of the bed, it occurs by adjusting the position of the gate 17 in the air ducts 12 and 13.
V tomto spôsobe je primárny prúd vzduchu cez fluidizované lôžko udržiavaný v podstate rovnaký, ako je v typickom kotli s prebublávajúcim fluidizovaným lôžkom. Za priaznivých podmienok môže byť daný systém dezaktivovaný, čím môžu byť spaľované palivá s vysokým obsahom vlhkosti, ako v tradičnom postupe fluidizovaného lôžka. Tento vynález teda umožňuje spaľovať množstvo rôznych palív v jedinom kotli. Pokial potreba riadenia teploty lôžka stúpa, hlavná časť plynu vstrekovania je nasmerovaná do stredovej oblasti fluidizovaného lôžka, simultánne redukujúc prietok obvodovými plochami lôžka. Vo všetkých momentoch však musí byť vo všetkých častiach tohto lôžka udržiavané také minimálne množstvo toku fluidizujúceho plynu, aby bolo dostatočné na udržiavanie lôžka vo fluidizovanom stave.In this method, the primary air flow through the fluidized bed is maintained substantially the same as in a typical fluidized bed bubbler. Under favorable conditions, the system can be deactivated, whereby fuels with a high moisture content can be combusted, as in a traditional fluidized bed process. Thus, the present invention makes it possible to burn a variety of different fuels in a single boiler. As the need for bed temperature control increases, a major portion of the injection gas is directed to the central region of the fluidized bed, simultaneously reducing flow through the peripheral surfaces of the bed. At all times, however, a minimum amount of fluidizing gas flow must be maintained in all parts of the bed to be sufficient to keep the bed fluidized.
Popri tom, čo bolo popísané vyššie, môže mať tento vynález alternatívne stvárnenie. V princípe by mohli byť vstrekovacie dýzy fluidizujúceho plynu rozdelené do väčšieho počtu oblastí riadenia, ale také usporiadanie je sotva praktické v dôsledku komplikovanej konštrukcie a minimálneho zvláštneho prospechu s tým spojeného. Plyn, ktorý je vstrekovaný do samostatných oblastí dýz, môže byť vzatý použitím oddelených potrubí a vetrákov, čím môže byť miešaný vzduch a cirkulujúci spalinový plyn.In addition to what has been described above, the present invention may have an alternative embodiment. In principle, fluidizing gas injection nozzles could be divided into a plurality of control areas, but such an arrangement is hardly practical due to the complicated design and the minimum particular benefit associated therewith. The gas that is injected into separate regions of the nozzles can be taken using separate ducts and fans, thereby mixing the air and the circulating flue gas.
-10Princíp tohto vynálezu, založený na regulovanom vstrekovaní rôznych množstiev vzduchu do rôznych oblastí v lôžku, môže byť uskutočňovaný rôznymi spôsobmi. Keď sa používajú dýzy rovnakej veľkosti, rovnomerne rozdelené, vstrekovací tlak v niektorých dýzach môže byť dodávaný s vyšším tlakom, pomocou čoho sa zvyšuje prietoková miera prúdu vzduchu. Alternatívne je možné použiť dýzy s väčším priemerom v istých plochách poľa dýzy alebo môže byť usporiadaná vyššia hustota dýz doplnením tradičného systému dýz v určitej oblasti pomocou dýz cirkulujúceho plynu, čím je fluidizované lôžko prevádzkované tradičným spôsobom, zatiaľ čo spätný tok časticového materiálu je poháňaný pomocou cirkulačného plynu. Chladiaca zóna môže byť sformovaná v existujúcich kotloch prostredníctvom nastavenia výšky stredového stĺpu fluidizovaného lôžka v spodnej časti voľnej zóny prídavného spaľovania, čím je príslušný chladiaci efekt dosahovaný prostredníctvom chladených stien tejto voľnej zóny.The principle of the present invention, based on the controlled injection of different amounts of air into different regions of the bed, can be accomplished in different ways. When using nozzles of the same size, evenly distributed, the injection pressure in some nozzles may be supplied with higher pressure, thereby increasing the flow rate of the air flow. Alternatively, larger diameter nozzles may be used in certain areas of the nozzle field or a higher nozzle density may be provided by supplementing the traditional nozzle system in a particular area with circulating gas nozzles, thereby operating the fluidized bed in a traditional manner while the particulate material backflow is driven by circulating. gas. The cooling zone may be formed in existing boilers by adjusting the height of the center column of the fluidized bed at the bottom of the free post-combustion zone, whereby the respective cooling effect is achieved through the cooled walls of the free zone.
Claims (13)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI955011A FI100064B (en) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | Method and arrangement for adjusting the temperature s of a fluidized bed boiler |
PCT/FI1996/000553 WO1997015784A1 (en) | 1995-10-20 | 1996-10-18 | Method and apparatus for controlling the temperature of the bed of a bubbling bed boiler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK48798A3 true SK48798A3 (en) | 1998-12-02 |
Family
ID=8544230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK487-98A SK48798A3 (en) | 1995-10-20 | 1996-10-18 | Method and apparatus for controlling the temperature of the bed of a bubbling bed boiler |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0856129A1 (en) |
AU (1) | AU7301796A (en) |
CZ (1) | CZ117198A3 (en) |
EE (1) | EE9800118A (en) |
FI (1) | FI100064B (en) |
HU (1) | HUP9903894A3 (en) |
LV (1) | LV12095B (en) |
PL (1) | PL326315A1 (en) |
SK (1) | SK48798A3 (en) |
WO (1) | WO1997015784A1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI120515B (en) * | 2008-02-08 | 2009-11-13 | Foster Wheeler Energia Oy | Circulating fluidized bed reactor for oxygen combustion and method of operating such a reactor |
CN115289461B (en) * | 2022-08-04 | 2023-07-28 | 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 | Resistance uniformity treatment structure and treatment method for air distribution plate of circulating fluidized bed boiler |
WO2024052591A1 (en) * | 2022-09-08 | 2024-03-14 | Metso Metals Oy | Swirl induced combustion in circulating fluidized bed systems |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4521976A (en) * | 1981-11-17 | 1985-06-11 | Foster Wheeler Energy Corporation | Method of operating a fluidized bed heat exchanger utilizing induced circulation |
US4539939A (en) * | 1981-12-15 | 1985-09-10 | Johnson William B | Fluidized bed combustion apparatus and method |
DE3503603A1 (en) * | 1985-02-02 | 1986-08-07 | Cornel. Schmidt GmbH & Co KG, 5090 Leverkusen | Furnace installation |
SU1343182A1 (en) * | 1985-05-23 | 1987-10-07 | Всесоюзный Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского | Method of burning solid fuel in fluidized bed combustion apparatus |
HU205442B (en) * | 1987-04-27 | 1992-04-28 | Energiagazdalkodasi Intezet | Method and firing equipment for fluidization firing fuels |
-
1995
- 1995-10-20 FI FI955011A patent/FI100064B/en active IP Right Grant
-
1996
- 1996-10-18 HU HU9903894A patent/HUP9903894A3/en unknown
- 1996-10-18 CZ CZ981171A patent/CZ117198A3/en unknown
- 1996-10-18 EP EP96934842A patent/EP0856129A1/en not_active Withdrawn
- 1996-10-18 PL PL96326315A patent/PL326315A1/en unknown
- 1996-10-18 WO PCT/FI1996/000553 patent/WO1997015784A1/en not_active Application Discontinuation
- 1996-10-18 SK SK487-98A patent/SK48798A3/en unknown
- 1996-10-18 EE EE9800118A patent/EE9800118A/en unknown
- 1996-10-18 AU AU73017/96A patent/AU7301796A/en not_active Abandoned
-
1998
- 1998-04-16 LV LVP-98-71A patent/LV12095B/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0856129A1 (en) | 1998-08-05 |
FI955011A0 (en) | 1995-10-20 |
PL326315A1 (en) | 1998-09-14 |
AU7301796A (en) | 1997-05-15 |
CZ117198A3 (en) | 1998-09-16 |
LV12095B (en) | 1998-09-20 |
FI100064B (en) | 1997-09-15 |
FI955011A (en) | 1997-04-21 |
WO1997015784A1 (en) | 1997-05-01 |
LV12095A (en) | 1998-07-20 |
HUP9903894A3 (en) | 2000-11-28 |
HUP9903894A2 (en) | 2000-03-28 |
EE9800118A (en) | 1998-10-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2459659C1 (en) | Boiler with circulating fluid bed | |
KR100568897B1 (en) | A recuperative and conductive heat transfer system | |
EP2668444B1 (en) | Method to enhance operation of circulating mass reactor and reactor to carry out such method | |
JP2009019870A (en) | Fluidized bed gasification combustion furnace | |
CA1332685C (en) | Composite circulating fluidized bed boiler | |
CA2364400C (en) | Fluidized bed incinerator and combustion method in which generation of nox, co and dioxine are suppressed | |
CA1174905A (en) | Fluidized bed fuel burning | |
SK48798A3 (en) | Method and apparatus for controlling the temperature of the bed of a bubbling bed boiler | |
EP2574841A2 (en) | Method for reducing nitrogen oxide emissions and corrosion in a bubbling fluidized bed boiler and a bubbling fluidized bed boiler | |
JP3913229B2 (en) | Circulating fluid furnace | |
JPH102543A (en) | Fluidized bed gasifying combustion furnace | |
JP2005299938A (en) | Circulated fluidized furnace | |
EP3054214B1 (en) | Method for feeding air to a fluidized bed boiler, a fluidized bed boiler and fuel feeding means for a fluidized bed boiler | |
CN1204391A (en) | Method and apparatus for controlling temp. of bed of bubbling bed boiler | |
JP2001041414A (en) | Inner temperature controller for circulating fluidized- bed combustor and operating method thereof | |
JP2972631B2 (en) | Fluidized bed boiler and heat exchange method thereof | |
SU1719781A1 (en) | Fluidized-bed apparatus | |
JPH10122534A (en) | Furnace wall structure of circulating fluidized bed combustion furnace | |
JP2941785B1 (en) | Operating method of fluidized bed incinerator and its incinerator | |
JP3790418B2 (en) | Operating method of external circulating fluidized bed furnace for waste incinerator with high water content and high volatility such as sewage sludge | |
JPH0370124B2 (en) | ||
JPH0359327B2 (en) | ||
JPS62213601A (en) | Multiple circulation combustion boiler | |
JPS63315809A (en) | Method of preventing unusual combustion in lowest part of dense bed of circulating type fluidized bed boiler | |
JP2024033256A (en) | Combustion equipment with a supply section for low specific gravity combustion bodies |