TW201201911A - Apparatus for supplying multiple burners with fine-grained fuel - Google Patents

Description

201201911 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係一種具有申請專範圍第丨項之特徵的供給細 粒燃料至多個燃燒器的裝置。 【先前技術】 在高壓下進行固體燃料（例如各種不同的煤、泥煤、氫 化殘留物、剩料、廢棄物、生質燃料、飛灰、或是上述燃 料的混合物）的熱轉換時，有一個必要條件是要將在正常壓 力及環境條件下存放的用料加壓到熱轉換所需的壓力水 準’以便能夠將其送入承壓反應器。例如按照流化床法或 撞擊流法進行的加熱燃燒或加壓汽化都是可能的熱轉換方 式。 將存放在儲存槽中的細粒燃料配料並輸送到燃燒器是 使汽化器完美運轉的先決條件。 一種可能的配料方法是將類似流化床的儲存槽流化 (EP 0 626 196 A1/DE 41 08 048 A1)。這個方式的缺點是， 一方面需要將大量的氣體流化’另一方面從出口處進入輸 送管的壓力是由非常敏感的流化床的特性決定。流化狀態 及流化床高度會直接影響出口壓力。如果是一種不均勻的 流化（例如會產生氣泡的流化），則會產生額外的壓力起伏/ 密度起伏’這都會對出口壓力及出口物料流量造成影響。 另外一種將固體物從儲存槽送出的可能方法是考慮到 鬆散材料的特性，因此將出料裝置設計成錐形。從錐體上 方或錐體內壁通入氣體有助於固體物從錐體流出（us 201201911 2006/0013660、US 4 941 779)，這是經由多孔組件將氣體 引入出料錐體。這種方法所需的氣體量通常小於流化所需 的氣體量，但仍足以抵銷鬆散材料的壁面摩擦及/或防止局 部沉積物產生架橋現象。如前面所述，這種方法是從裝料 層將固體物抽出（DE 10 2008 012 731 Al、DE 10 2008 014 475 A1)。 在輸送管開端將氣體直接注入輸送管或儲槽錐形出口 處是爲了調整固體物流密度，使其盡可能保持固定不變。 這種方法對於須在大氣壓力及高壓下處理細粒燃料的 汽化設備而言是最佳的方法。因爲這種方法所需的氣體量 小於全流化所需的氣體量，同時又無需額外加裝任何機械 構造。 如果設備產能很大，通常每一個燃燒器管道都有獨立 的出料錐體。當固體物抽取流量很大時，爲確保固體物流 從錐體流出所需注入的氣體量會明顯小於調整固體物流之 輸送密度（例如必須在錐體下方對固體物注入氣體）所需的 氣體量。 【發明内容】 本發明的目的是減少剩餘氣體量，以及免除每一個燃 燒器管道都要有獨立的出料錐體的必要性，而且無需去除 燃燒器管道的脫鉤。 採用具有本發明之申請專利範圍第1項之特徵的裝置 即可達到上述目的。 本發明之特徵是，透過出料錐體之透氣壁面區對待輸 201201911 送之細粒燃料的鬆動產生正面的影響，以及可利用多個通 往燃燒器的固體物管道將燃料輸送至各燃燒器。 附屬申請專利範圍之內容爲本發明之各種有利的施方 式。其中一種有利的實施方式是，將錐體內的固體物出料 管道在重力方向上設置在透氣壁面區的下方。透過這個措 施可以確保，每一個燃燒器管道都能夠裝塡到鬆動的燃料。 錐體壁的造型可以有各種不同、甚至是差異很大的設 計。根據本發明的一種有利的實施方式，出料錐體之平截 頭圓錐體狀單元的整個壁面都是由透氣壁面區構成》 爲了組裝上的便利及易於更換受損的部分，根據本發 明’出料錐體是由多個彼此連結的單元所構成，尤其是由 多個平截頭圓錐體狀單元所構成。 根據本發明的一種有利的實施方式，錐體的終端底部 至少有部分區域是透氣的。 根據本發明的另外一種有利的實施方式，細粒燃料的 儲存槽具有專屬的雙層壁平截頭圓錐體狀單元，該單元具 有一燒結金屬製的透氣內壁及一多孔薄板或類似構造物， 這種用於整個錐體的結構在前面提及的US 2006/0013660 中已被揭示。 根據本發明’爲了簡化及固體物的出料，可以使固體 物出料管道具有一個沿重力方向朝下、與錐體的垂直軸夾 一小於90度的角’爲達到此目的，一種可能的設計方式是 將固體物出料管定位在與對應之錐體壁夾一直角的位置。 對某些種類的燃料而言，一種有利的方式是終端底部 201201911 配備有一位於內部的攪拌裝置。這種位於內部的攪拌裝置 具有多項優點：可透過機械式鬆動促進燃料的流化、使流 化或鬆動的固體密度更加均勻化、以及減少流化氣體注入 時可能產生的氣泡。 根據本發明的另外一種實施方式，在終端底部及/或出 料錐體在重力方向上的底部區域設有介質輸入管道，其作 用是使固體物在錐體內部被鬆動。利用這種裝置可以將添 加物添加到燃料中’例如可以影響灰分溶化行爲的添加 物，例如礦物質或有機物質，也可以添加灰分、爐渣或其 他類似物質，其中爐渣可以回流重複利用。 以下配合圖式及實施例對本發明的內容作進一步說 明。 【實施方式】 基於製造上的便利，第1圖中的出料錐體1區分爲數 個區段，出料錐體1是由構成流化區的內錐體2、固體物 出料區3、以及錐體底部4所構成。根據本發明，也可以 將出料錐體製作成一個具有本發明之特徵的構件（未在圖 式中繪出）。 流化區是由耐壓的外殼5、位於外殻內的內錐體2、流 化劑輸入管道7、以及兩個連接法蘭8a，8b所構成。 出料錐體1經由連接法蘭8a與一個未在圖式中繪出的 固體物儲存槽連接。內錐體的壁面區（6)可讓流化劑穿過， 同時其對垂線/重力方向（箭頭”g”）的開角爲αι。 從流化劑輸入管道7流入的流化劑（箭頭9)分佈在形成 201201911 於外殼5及內錐體2之間的流化劑分配室1 0。流化劑會從 流化劑分配室流過內錐體2的透氣區。因重力作用從上 方進入出料錐體1的固體物（箭頭11)會被流化劑在內錐體 6內鬆動，然後流入連接在流化劑區2下方的固體物出料 區3。 固體物出料區3是由兩個連接法蘭12,13、與垂線夾一 開角α2的錐體壁14、以及固體物出料管道15所構成。固 體物出料區3經由連接法蘭12與出料錐體1之流化區的連 接法蘭8b連接。被鬆動的固體物會流入固體物出料區3, 然後從第1圖之實施方式中的兩個固體物出料管道15被抽 出。 錐體壁的開角α !及α2可以是不一樣的，以便能夠改 變出料錐體的製造高度。 固體物出料區3經由連接法蘭13與錐體底部4的連接 法蘭16連接。錐體底部4具有另外一個流化劑輸入管道 1 7。流化劑（箭頭9a)可以經由錐體底部4的一個氣體分配 裝置18進入固體物出料區3。如第1圖所示，氣體分配裝 置1 8最好是一個設置在中間的噴嘴，其作用是將架橋或糾 結的固體物鬆動，以及將要輸入的氣體/固體物混合物的密 度調整到所需的範圍。 也可以將氣體分配裝置18設計成由位於底部的一或 多個多孔單元構成，例如設計成多孔分配器或多噴嘴裝 置。至於該採用何種設計，主要取決於要輸送之固體物的 裝料特性。 201201911 第2圖顯示本發明的一種實施方式的俯視圖，此種實 施方式中具有3個固體物出料管道15的出口、位於底部中 央的氣體分配裝置18、以及內錐體6，其中，各個錐體6 都是由一種可讓流化劑穿過的透氣材料製成。出料錐體1 被連接法蘭8a及螺絲固定在儲存槽的出料口上。 第3圖顯示的是本發明的另外一種實施方式，和第2 圖的區別是，內錐體6’僅有部分區段具有可讓流化劑穿過 的材料。只要待輸送之材料的裝料特性容許這樣的設計， 就可以透過縮減穿透面積進一步減少輸入的氣體量。 根據一種有利的實施方式，內錐體6的非穿透區段是 由鋼或不銹鋼製成，並透過適當方法（例如焊接）與由燒結 金屬製成的穿透區段連接。設置於若干區段上的流化區最 好是直接位於固定燃料出料管道15的出口上方，以確保固 體物能夠穩定的流入。 此外，在這種實施方式中，每一個非流化區都對應一 個流化區，因此可以降低因架橋現象造成閉塞的危險。這 種以流化劑無法透過的材料製作內錐體6的區段的方式， 可以進一步降低氣體消耗量，但是卻不會對出料造成影響。 .第4圖及第5圖顯示本發明之裝置的兩種實施方式， 其中相同的元件在這兩張圖中均使用相同的元件符號》 相較於第1圖至第3圖的實施方式，第4圖的實施方 式在固體物出料區3’還另外設有一個攪拌器19,其驅動軸 2〇穿過軸封21及一固定在法蘭13上的法蘭底部22。此外 還設有氣體輸入裝置23，例如配備有噴嘴24的裝置，以 201201911 確保能夠達到最佳的氣體分配。也可以將該氣體輸入裝置 設計成由開放的管子構成的典型的流化床-鍾形噴嘴構 成，或是以多孔材料製成。 第5圖顯示一種可另外配送添加物的實施方式，爲此 固體物出料區3具有一個固體物輸送管道25，其輸送方向 如箭頭2 6所示，爲有利於固定物的輸入，最好是如第5圖 所示’將該固體物輸送管道設置在攪拌器19所在的範圍。 當然，以上所述的實施方式仍有許多變化的可能，但 是均不會脫離本發明的範圍。例如可以改變固體物出料管 道15及固體物輸送管道25的位置及數量，必要時也可以 將氣體輸送管道設計成雙壁式的管道，以便利用內管輸送 @體物，外管則用於輸送氣體。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明之出料錐體的一個原剖面圖。 第2圖及第3圖係沿箭頭II/II穿過如第1圖之出料錐 兩種實施方式的俯視圖。 第4圖及第5圖係如第1圖之出料錐體的兩種實施方 式。 【主要元件符號說明】 1 出料錐體 2 流化區 3 固體物出料區 4 錐體底部 5 外殼 201201911 6,6， 透 氣 壁 面 丨品. (內 錐體） 7 流 化 劑 輸 入 管 道 8 a, 8 b 連 接 法 蘭 9,9a 箭 頭 10 流 化 劑 分 配 室 11 箭 頭 12 連 接 法 蘭 13 連 接 法 蘭 14 錐 體 壁 15 固 體 物 出 料 管 道 16 連 接 法 蘭 17 流 化 劑 輸 入 管 道 18 氣 體 分 配 裝 置 19 攪 拌 器 20 驅 動 軸 2 1 軸 封 22 終 丄山 底 部 23 氣 體 輸 入 裝 置 24 噴 嘴 25 固 體 物 輸 送 管 道 26 箭 頭 “g” 重 力 方 向 -10-

Claims (1)

1. 201201911 七、申請專利範圍： 1. 一種在汽化反應器內進行固體燃料之熱轉換時’將儲存 槽中的細粒燃料供給至多個燃燒器的裝置，其中儲存槽 具有一出料錐體，其特徵爲：出料錐體（1)至少有部分區 域具有一透氣壁面區（6，6’），且具有至少兩個通往燃燒 器的固體物出料管道（15)。 2. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中在出料錐體（1)內的 固體物出料管道（15)在重力方向上位於透氣壁面區（6) 的下方。 3 ·如申請專利範圍第1項或第2項的裝置，其中出料錐體 (1)之平截頭圓錐體狀單元（2)的整個壁面都是由透氣壁 面區（6)構成。 4·如前述申請專利範圍中任一項的裝置，其中出料錐體（1) 是由多個彼此連結的單元（2,3,4)所構成，尤其是由多個 平截頭圓錐體狀單元所構成。 5 ·如申請專利範圍第4項的裝置，其中出料錐體（1)的終端 底部（4)至少有部分區域是透氣的。 6. 如前述申請專利範圍中任一項的裝置，其中細粒燃料的 儲存槽具有專屬的雙層壁平截頭圓錐體狀單元’該單元 具有一燒結金屬製的透氣壁面區（6)及一多孔薄板或類 似構造物。 7. 如前述申請專利範圍中任一項的裝置，其中固體物出料 管道（15)具有一個沿重力方向朝下、與錐體的垂直軸夾 —小於9 0度的角。 -11 - 201201911 8 _如申昍專利軺圍帛7項的裝置，其中固體物出料管(丨5 ) 被定位在與對應之錐體壁（I4)夾一直角的位置。 9.如刖述申請專利範圍中任—項的裝置，其中終端底部（22) 配備有一位於內部的攪拌裝置（19)。 1 0.如前述申請專利範圍中任一項的裝置，其中：在終端底 部（22)及/或出料錐體（1)在重力方向（g)上的底部區域設 有介質輸入管道（23,25)，其作用是使固體物在錐體內部 被鬆動或加入添加物。 -12-