close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3004

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 3004
(13)
C1
6
(51) F 23C 9/00,
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
(19)
F 23C 9/08,
F 23N 5/00,
F 23M 5/08,
F 23M 13/00
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ СОЗДАНИЯ ГАЗОВОГО ЗАТВОРА
В ВОЗВРАТНОМ КАНАЛЕ И/ИЛИ РЕГУЛИРОВКИ ЦИРКУЛИРУЮЩЕГО
ПОТОКА ЧАСТИЦ В РЕАКТОРЕ
С ЦИРКУЛИРУЮЩИМ ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ
(21) Номер заявки: 2281
(22) 1994.11.21
(86) РСТ/FI93/00208, 1993.05.18
(31) 922319
(32) 1992.05.21
(33) FI
(46) 1999.09.30
(71) Заявитель: ФОСТЕР УИЛЕР ЭНЕРГИЯ ОЙ
(FI)
(72) Автор: Тимо Хюппёнен (FI)
(73) Патентообладатель: ФОСТЕР
УИЛЕР
ЭНЕРГИЯ ОЙ (FI)
(57)
1. Способ создания газового затвора и/или регулирования потока циркулирующих частиц в реакторе с
циркулирующим псевдоожиженным слоем, который имеет вертикальный щелевидный возвратный канал,
сформированный с помощью двух в основном вертикальных панелей в виде плоской стенки и соединяющих
Фиг. 1
BY 3004 C1
их деталей, отличающийся тем, что газовый затвор выполняют и/или вертикальный поток циркулирующих
частиц в возвратном канале регулируют в зоне регулирования, сформированной преграждающими приспособлениями, расположенными в возвратном канале, причем эти преграждающие приспособления расположены горизонтально, по меньшей мере, на двух уровнях с таким расстоянием h между ними, что протекание
циркулирующих частиц, вызванное их углом потока, в значительной степени уменьшается или прекращается
в зоне регулирования, и поток циркулирующих частиц поддерживают и регулируют в зоне регулирования,
сформированной преграждающими приспособлениями путем подачи ожижающего или инжекционного газа
в зону регулирования.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поток циркулирующих частиц регулируют в зоне регулирования так, что в ней образуется слой твердых частиц, причем этот слой создает газовый затвор в существующем перепаде давлений в пределах преграждающих приспособлений.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ожижающий газ для регулирования потока циркулирующих
частиц подают в зону регулирования через сопла или загрузочные отверстия, расположенные в верхней части нижних преграждающих приспособлений на нижнем уровне, по меньшей мере, двух уровней.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ожижающий газ для регулирования потока циркулирующих
частиц подают в зону регулирования через сопла или загрузочные отверстия, расположенные в верхних преграждающих приспособлениях на верхнем уровне, по меньшей мере, двух уровней.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что тепловую мощность, переносимую от циркулирующего материала к теплопроводящим поверхностям, регулируют в возвратном канале, выполненном охлаждаемым, путем регулирования вертикального потока циркулирующих частиц через зону регулирования, сформированную преграждающими приспособлениями.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что тепловую мощность далее регулируют с помощью охлаждаемых преграждающих приспособлений.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что весь поток циркулирующих частиц возвратного канала протекает через зону регулирования.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что циркулирующие частицы протекают вниз в возвратный канал
под действием силы тяжести.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что преграждающие приспособления изменяют направление вертикально направленного вниз потока циркулирующих частиц на, по меньшей мере, частично горизонтальное
или направленное вверх в зоне регулирования.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что топливо подают в возвратный канал ниже зоны регулирования.
11. Установка для выполнения газового затвора для регулирования потока циркулирующих частиц в реакторе с циркулирующим псевдоожиженным слоем, содержащая щелевидный возвратный канал, сформированный двумя в основном вертикальными панелями в виде вертикальных плоских стенок и деталями, соединяющими эти панели, отличающаяся тем, что в зоне регулирования возвратного канала, по меньшей мере
на двух горизонтальных уровнях, расположены преграждающие приспособления, которые выполнены в виде
стационарной конструкции для уменьшения и/или предотвращения протекания циркулирующих частиц через зону регулирования, при этом преграждающие приспособления расположены горизонтально, по меньшей мере, на двух уровнях, имеющих такое расстояние h друг от друга, что протекание циркулирующих частиц, вызываемое углом потока, в значительной мере уменьшается или прекращается в зоне регулирования, и
что кроме того, сопла или загрузочные отверстия расположены в зоне регулирования для подачи ожижающего газа или инжекционного газа в зону регулирования.
12. Установка по п. 11, отличающаяся тем, что преграждающие приспособления, расположенные на
различных уровнях, выполнены с проекциями, вместе покрывающими все поперечное сечение возвратного
канала, предотвращая тем самым свободный вертикальный поток циркулирующих частиц через зону регулирования.
13. Установка по п. 11, отличающаяся тем, что преграждающие приспособления выполнены, по меньшей мере, из двух плоских панелей в основном в форме горизонтального сечения возвратного канала с отверстиями, расположенными в различных точках в вертикальном направлении, для обеспечения потока циркулирующих частиц через панели.
14. Установка по п. 13, отличающаяся тем, что эти панели выполнены охлаждаемыми.
15. Установка по п. 13, отличающаяся тем, что нижняя панель из, по меньшей мере, двух панелей содержит сопла для ожижающего воздуха ниже окна верхней панели из, по меньшей мере, двух панелей.
16. Установка по п. 11, отличающаяся тем, что преграждающие приспособления выполнены из стенок
возвратного канала путем изгиба панели из плоской стенки внутрь возвратного канала так, что плечо или
выступ, служащий в качестве барьера, выполнен в стенке возвратного канала.
17. Установка по п. 16, отличающаяся тем, что верхняя поверхность выступа, составляющего нижние
преграждающие приспособления из преграждающих приспособлений, по меньшей мере, на двух уровнях,
выполнена по существу горизонтальной или направленной вверх в направлении потока.
BY 3004 C1
18. Установка по п. 16, отличающаяся тем, что панель в виде плоской стенки выполнена из водяных
трубок, а преграждающие приспособления выполнены путем изгиба каждой второй водяной трубки внутрь в
возвратный канал.
19. Установка по п. 11, отличающаяся тем, что преграждающие приспособления сформированы из перегородок, выполненных кладкой, расположенных, по меньшей мере, в двух слоях так, что прекращается
свободный вертикальный поток циркулирующих частиц в возвратном канале.
20. Установка по п. 19, отличающаяся тем, что в перегородке, выполненной кладкой, расположены сопла ожижающего газа.
(56)
1. FI 85416, МПК5 F23C 11/02, 1991.
Данное изобретение относится к способу и установке для создания газового затвора в возвратном канале
и/или регулировки циркулирующего потока частиц в реакторе с циркулирующим псевдоожиженным слоем,
который имеет щелевидный вертикальный возвратный канал, сформированный двумя в основном вертикальными панелями в виде плоских стенок и соединяющими их деталями.
Реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем все чаще используют для сжигания и газифицирования различных топлив, а также в качестве реактора в разнообразных химических процессах. Он обеспечивает эффективное смешивание газообразных и твердых частиц, что приводит к равномерной температуре
процесса и безошибочному его контролю. В реакторах с циркулирующим псевдоожиженным слоем скорость
газового потока в реакторе или камере сгорания поддерживают такой высокой, что значительная часть материала слоя захватывается газами, вытекающими из камеры. Основную часть этого твердого материала, то
есть циркулирующие частицы, отделяют от газов в сепараторе частиц, соединенном с камерой, и возвращают в нижнюю часть камеры сгорания с помощью возвратного канала.
В реакторах с циркулирующим псевдоожиженным слоем, например в котлах PYROFLOW, используют
циклонные сепараторы для отделения материала циркулирующего слоя от газа. Этот циркулирующий материал в этом случае возвращают с помощью возвратного канала из нижнего участка циклона в нижнюю часть
камеры сгорания. Нижняя часть возвратного канала имеет деталь, которая служит в качестве газового затвора, предотвращающего вытекание газа через возвратный канал в сепаратор.
Подача топлива в реакторах с циркулирующим псевдоожиженным слоем часто происходит в возвратном
канале, где это топливо эффективно смешивают с циркулирующими частицами. Топливо обычно содержит
некоторые летучие вещества, которые отделяют от твердого топлива уже в возвратном канале. Поэтому подача топлива должна происходить в возвратном канале ниже петлевого затвора, так что эти летучие вещества вводят в камеру сгорания, не вызывая тем самым никаких затруднений, которые были бы в том случае,
если бы их поток был направлен вверх в возвратном канале.
Регенерацию тепла от циркулирующих частиц неудобно осуществлять в стандартной конструкции петлевого затвора. Для регулирования температуры циркулирующих частиц в возвратном канале последний оборудуют отдельным теплообменником, например, с псевдоожиженным слоем. Однако такое устройство занимает большое пространство, является сложным и, естественно, дорогостоящим.
В котлах с циркулирующим псевдоожиженным слоем тепло обычно регенерируют с помощью водяных
стенок камеры сгорания и с использованием теплопередающих поверхностей, расположенных в верхней
части котла. Однако иногда для регулирования температуры желательно, чтобы тепло могло также регенерировать от циркулирующих частиц до возвращения материала из сепаратора частиц в нижнюю часть камеры сгорания. Что касается оптимального сгорания, то в камере сгорания желательно регулирование температуры, особенно если в одной и той же камере сжигают несколько топлив, имеющих различные значения
теплоты сгорания. Для того чтобы достичь оптимального поглощения серы, желательна температура в камере сгорания в диапазоне от 800 до 950° С. В известных ранее способах регулирование температуры сгорания
является проблематичным, особенно если теплота сгорания топлива или загрузка котла сильно изменяются.
Регулирование температуры в котлах, используемых ранее, осуществляли, например, путем изменения
избытка воздуха в камере сгорания, путем рециркуляции топочных газов в камере сгорания, или путем изменения плотности суспензии в камере сгорания, или путем разделения слоя на различные рабочие участки.
Снижение температуры сгорания путем увеличения избытка воздуха снижает коэффициент полезного действия котла, поскольку потери топочного газа возрастают, и повышаются требования к мощности воздуходувки. Рециркуляция топочных газов увеличивает объем газа, протекающего через котел, повышая тем самым
требования к мощности котла, капитальные вложения и эксплуатационные расходы.
Известно, что температуру котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем регулируют путем охлаждения циркулирующих частиц или материала слоя в отдельном внешнем обменнике. Для этой цели использовались различные сочетания газового затвора и теплообменника. Например, заявка на Европейский патент
0 449 522 предлагает прохождение циркулирующих частиц от сепаратора частиц по каналу к отдельному те-
BY 3004 C1
плообменнику, который имеет псевдоожиженный слой и в котором тепло регенерирует от циркулирующих
частиц. Циркулирующие частицы проходят из теплообменника как перелив от псевдоожиженного слоя в камеру сгорания. Однако работа внешнего реактора с псевдоожиженным слоем, снабженного отдельными охлаждающими поверхностями, усложнена и с трудом контролируется. Кроме этого, это влечет за собой дополнительные капиталовложения и эксплуатационные расходы. Этот прибор требует значительного
количества ожижающего газа для псевдоожижения теплопередающего слоя удовлетворительным способом в
теплообменнике. Необходимый ожижающий газ должен быть сжат, что увеличивает эксплуатационные расходы. Кроме того, этот дополнительный ожижающий газ, объем которого зависит от работы отдельного теплообменника, должен быть приведен к соответствующему назначению после псевдоожижения, например к
камере сгорания, для регенерации тепла из газа. Подача различных количеств воздуха в этом процессе вызывает проблемы в регулировании самого процесса сгорания, где количество ожижающего воздуха и атмосферы сжигания являются наиболее важными параметрами процесса и поэтому не должны быть изменены по
причинам, отличных от тех, которые непосредственно связаны с процессом сжигания. В котлах с циркулирующим псевдоожиженным слоем каждая удельная нагрузка вызывает оптимальное распределение между
первичной, вторичной и потенциальной третичной атмосферами. Регулирование процесса пострадает, если
произойдет отклонение от этого оптимального распределения атмосфер, например, вследствие флуктуаций в
количестве воздуха, поступающего от отдельного теплообменника.
Были сделаны попытки упростить структуру реакторов с циркулирующим псевдоожиженным слоем и
сделать их так, что часть структуры может быть изготовлена из теплопроводящих поверхностей, например
панелей из трубок с водой. Эта работа привела к конструкциям, в которых циркулирующее вещество отделяют от газов в сепараторах, которые пропускают отделенное вещество к возвратному каналу, имеющему ту
же самую ширину, как и вся камера сгорания. Таким образом, возвратный канал может также состоять из
теплопроводящих поверхностей и может быть использован для регулирования температуры циркулирующих
частиц.
В [1] предлагается реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем, имеющий горизонтальный циклон, который имеет по существу ту же ширину, что и камера реактора, и который служит в качестве сепаратора частиц. Множество соседних возвратных каналов, разделенных друг от друга перегородкой, направлены от горизонтального циклона к нижней части реакционной камеры. Эти возвратные каналы, по меньшей
мере частично, состоят из стенок с трубками, наполненными водой. По крайней мере часть из возвратных
каналов имеет средства контроля количества твердых частиц, протекающих через возвратный канал. Например, верхняя часть возвратного канала имеет клапаны для полного или частичного закрывания возвратного
канала. Эти клапаны, расположенные в верхней части возвратного канала, являются подвижными частями,
они весьма подвержены износу в горячей суспензии частиц и требуют в связи с этим частого обслуживания.
Было высказано предположение, что в нижней части каждого возвратного канала должна быть камера
псевдоожижения U-формы, работающая в качестве газового затвора. Эти газовые затворы полностью или
частично предотвращают движение потока циркулирующих частиц от каждого возвратного канала. Если потоки циркулирующих частиц отрегулированы так, что они являются разными в различных возвратных каналах, это приводит к неравномерному возврату циркулирующих частиц к различным точкам нижней части
камеры сгорания, это может быть в некоторых случаях вредным. Различие температур в соседних возвратных каналах может привести к неравномерному тепловому расширению в структуре, вызывая тем самым повреждение. Это различие температур особенно опасно, если теплопроводящие поверхности возвратных каналов используются в качестве перегревателя, поскольку их температура изменяется в соответствии с
потоком частиц. Действительная структура реактора является простой и надежной, а его производство не
дорогим. Структура газового затвора также не является дорогостоящей. Однако в этой конструкции топливо
не может попасть в возвратный канал, так как газовый затвор находится в нижней части канала. Если топливо вводят в возвратный канал, то его летучие вещества вызовут газовые потоки в возвратном канале. Трубопроводы, подающие вторичный воздух в стенку камеры сгорания на стороне возвратного канала, должны
быть проведены через обе стенки возвратного канала, что несколько усложняет структуру.
Задача данного изобретения - создать усовершенствованный способ и установку для осуществления газового затвора и/или регулирования циркулирующего потока частиц в реакторе с циркулирующим псевдоожиженным слоем.
В частности, задача данного изобретения - создать простой газовый затвор, который является преимущественно охлаждаемой структурой.
Другая задача изобретения - обеспечить оптимальный возврат циркулирующих частиц, насколько это
возможно, к нижней части камеры сгорания, независимо от регулирования потока и температуры, осуществляемого в возвратном канале.
Характерной особенностью способа по данному изобретению для осуществления газового затвора и/или
регулирования потока циркулирующих частиц в реакторе с циркулирующим псевдоожиженным слоем со
щелевидным возвратным каналом является то, что вертикальный поток циркулирующих частиц регулируется в возвратном канале в зоне регулирования, сформированной преграждающими приспособлениями, распо-
BY 3004 C1
ложенными в возвратном канале, за счет того, что эти приспособления располагаются горизонтально, по
меньшей мере, на двух уровнях с таким расстоянием h между уровнями, что протекание циркулирующих
частиц, вызванное их углом потока, значительно предотвращается или снижается в зоне регулирования, и
что циркулирующий поток частиц поддерживается или регулируется в зоне регулирования, сформированной
преграждающими приспособлениями, с помощью подачи сжижающего или инжекционного газа в зону регулирования.
Характерной особенностью установки, согласно данному изобретению, является то, что в зоне регулирования возвратного канала, по меньшей мере, на двух горизонтальных уровнях расположены преграждающие
приспособления, причем они выполнены в виде стационарной конструкции для уменьшения и/или прекращения протекания циркулирующих частиц через зону регулирования, при этом преграждающие приспособления расположены горизонтально, по меньшей мере, на двух уровнях, имеющих такое расстояние h между
уровнями, что протекание циркулирующих частиц, вызванное их углом потока, значительно уменьшается
и/или прекращается в зоне регулирования, и, кроме того, в зоне регулирования расположены сопла или питающие отверстия для подачи сжижающего газа или инжекционного газа в зону регулирования.
Проекции различных преграждающих приспособлений, вместе взятые, перекрывают все сечение возвратного канала, тем самым преграждающие приспособления предотвращают свободный вертикальный поток через зону регулирования.
Преграждающее приспособление в основном формируют как стационарную конструкцию, причем преимущественно - неподвижную. Преграждающие приспособления стационарной конструкции могут быть выполнены из горизонтально расположенных панелей, преимущественно в форме поперечного сечения возвратного канала. Эти панели преимущественно прикреплены на концах к стенкам возвратного канала. В этих
панелях есть промежутки, через которые находят свой путь циркулирующие частицы и протекают в пространство под панелями. Эти промежутки в различных панелях предпочтительно располагают так, чтобы
они не были непосредственно один над другим на последовательных панелях. Поэтому при протекании через зону регулирования циркулирующие частицы должны изменить свое направление таким образом, чтобы
они протекали, по меньшей мере, частично горизонтально от одного промежутка к другому, что снижает или
полностью останавливает циркулирующий поток частиц.
Преграждающие приспособления могут быть сформированы также из малых перегородок, например выполненных кладкой, покрывающих только часть сечения возвратного канала. Такие перегородки располагаются на одной и той же горизонтальной плоскости последовательно и/или располагаются по соседству на
расстоянии друг от друга. Таким образом, между перегородками формируются промежутки и нет необходимости делать окна в самих перегородках. Ряды перегородок на различных уровнях преимущественно располагаются один над другим таким образом, что промежутки между перегородками на двух и более уровнях не
находятся непосредственно один над другим. Таким образом, циркулирующие частицы должны протекать
частично горизонтально из пространства между рядами перегородок на верхнем уровне до пространства между рядами перегородок на нижнем уровне.
Преграждающие приспособления могут также быть просто выполнены из панелей стенок возвратного
канала путем изгиба стенки или ее частей по направлению к центру возвратного канала таким способом, что
в стенке возвратного канала образуется плечо или выступ. Эти выступы могут быть образованы на двух противоположных стенках, преимущественно на различных уровнях. Выступы на одном уровне преимущественно покрывают половину сечения возвратного канала. Таким образом, полная проекция двух выступов
покрывает все сечение возвратного канала. Если стенки возвратного канала сделаны из панелей в виде водяных трубок, то можно, например, изогнуть каждую вторую трубку панели внутрь по направлению к центру
возвратного канала и соединить изогнутые трубки пластинами, которые являются более широкими, чем
обычно, и образуют газонепроницаемое плечо. Более низкие плечи имеют преимущественно такую форму,
что их верхняя поверхность является по меньшей мере частично горизонтальной.
Циркулирующие частицы накапливаются на верхней поверхности преграждающих приспособлений и
между этими приспособлениями, которые имеют форму панели, перегородки или плеча, как описано выше.
Такие накопления образуют скопление или слой твердых частиц в зоне регулирования. Этот слой твердых
частиц образует газовый затвор в возвратном канале, предотвращая тем самым протекание газа от нижнего
участка камеры сгорания вверх через возвратный канал дальше к сепаратору частиц.
В газовом затворе расстояния между преграждающими приспособлениями на различных уровнях, расстояния между преграждающими приспособлениями на том же самом уровне или отверстия в преграждающих приспособлениях отчасти определяют высоту слоя твердых частиц, состоящего из циркулирующих частиц в газовом затворе, и, кроме того, они определяют разность давлений в пределах газового затвора.
Протекание циркулирующих частиц через зону регулирования или слой твердых частиц, образующий газовый затвор, регулируется путем вызывания потока твердых частиц регулируемым образом мимо преграждающих приспособлений таким образом, что малое количество сжижающего газа или инжекционного газа
инжектируют в подходящие места в зоне регулирования. Газ вызывает течение твердых частиц мимо преграждающих приспособлений к нижнему участку возвратного канала и дальше к камере сгорания. Регулируя
BY 3004 C1
подачу газа, можно регулировать поток циркулирующих частиц через зону регулирования. Таким образом,
количество материала, протекающего через возвратный канал, и охлаждение материала в возвратном канале
являются регулируемыми.
Ожижающий воздух или инжекционный воздух в газовом затворе может также использоваться для того,
чтобы направить циркулирующие частицы так, чтобы они протекали мимо преграждающих приспособлений
в желательном направлении, поэтому газовый затвор служит в качестве трехходового клапана. Можно направить поток циркулирующих частиц вниз от газового затвора по направлению к нижнему участку возвратного канала или в сторону по направлению к отверстию, которое формируют в стенке, общей для возвратного канала и камеры сгорания, и через которое циркулирующие частицы подают к верхней части камеры
сгорания.
В реакторе с циркулирующим псевдоожиженным слоем, согласно данному изобретению, количество
циркулирующих частиц может быть отрегулировано в камере сгорания, направляя большую или меньшую
часть циркулирующих частиц к возвратному каналу, то есть регулируя уровень слоя твердых частиц в возвратном канале. Когда количество циркулирующих частиц в камере сгорания должно быть уменьшено или
уровень слоя твердых частиц в возвратном канале находится ниже определенного значения, объем сжижающего воздуха или вдуваемого воздуха мгновенно уменьшается в зоне регулирования, сформированной преграждающими приспособлениями, и тем самым возрастает уровень слоя твердых частиц. Уменьшение псевдоожижения снижает поток твердых частиц мимо преграждающих приспособлений, а большое количество
циркулирующих частиц, приходящих от сепаратора частиц, накапливается в возвратном канале. Соответственно, если количество циркулирующих частиц должно быть увеличено в камере сгорания или если уровень слоя твердых частиц превышает установленное значение, то количество сжижающего воздуха в пространстве между преграждающими приспособлениями увеличивают, поэтому циркулирующие частицы
протекают с более высокой скоростью в возвратном канале, и уровень слоя твердых частиц снижается.
Таким образом, путем регулирования сжижающего воздуха или вдуваемого воздуха в зоне регулирования
возвратного канала можно регулировать количество твердых частиц в камере сгорания. Если это необходимо, твердые частицы могут накапливаться в возвратном канале. Поэтому количество твердых частиц в камере сгорания является регулируемым. Например, для того чтобы уменьшить коэффициенты теплопереноса
камеры сгорания, полное количество твердых частиц может быть временно уменьшено за счет хранения
части твердых частиц или циркулирующих частиц в возвратном канале.
Регулирование уровня слоя твердых частиц в возвратном канале реактора с циркулирующим псевдоожиженным слоем может также быть использовано для регулирования способности теплопередачи теплообменников выше зоны регулирования. Коэффициент теплопередачи теплообменника в слое твердых частиц превышает коэффициент теплопередачи теплообменника выше уровня слоя твердых частиц.
Таким образом, регенерация тепла от слоя твердых частиц может быть увеличена путем повышения
уровня слоя твердых частиц или уменьшена путем снижения уровня слоя твердых частиц так, что возрастающая и уменьшающаяся часть теплообменника остается в слое твердых частиц. Таким образом, охлаждение циркулирующих частиц может быть сделано более или менее эффективным и температура самой камеры
сгорания может регулироваться.
В установке, согласно данному изобретению, возможно также иметь газовый затвор на высоком уровне в
возвратном канале, за счет чего температура циркулирующих частиц может регулироваться путем регулирования потока циркулирующих частиц и также путем использования теплопроводящих поверхностей ниже газового затвора, например водяных стенок возвратного канала.
Когда газовый затвор располагают на высоком уровне в возвратном канале, это также влечет за собой
преимущество газового затвора, действующего при более низкой разнице давлений или слоя твердых частиц,
чем если бы он располагался на более низком уровне в возвратном канале. Причиной этого явления является
то, что давление в верхней части камеры сгорания является более низким. Когда слой твердых частиц расположен ниже, то легче поддержать устойчивую работу процесса в камере сгорания.
Способ и установка, согласно данному изобретению, дают также возможность потоку полностью останавливаться в любой части камеры сгорания путем остановки потока сжижающего воздуха в зоне регулирования, так что предотвращается течение циркулирующих частиц вертикально вверх или в стороны в соответствующей точке возвратного канала. В таком способе, например, тепло, содержащееся в потоке твердых
частиц, может быть распределено к различным частям процесса в соответствии с задачами, определяемыми
контролем процесса.
Кроме того, способ и установка по данному изобретению уменьшают опасность коррозии пароперегревателей в котлах с циркулирующим псевдоожиженным слоем, в которых сжигают топливо, содержащее коррозионные вещества. Обычно коррозия представляет собой проблему в самых горячих пароперегревателях при
сжигании топлива, в котором содержатся коррозионные вещества, например хлор. Горячие поверхности
пароперегревателя, расположенные в верхней части котла, вследствие состава дымовых газов весьма чувствительны к коррозии. В котле с циркулирующим псевдоожиженным слоем данного изобретения самые горячие пароперегреватели могут быть расположены среди циркулирующих частиц в возвратном канале, где
BY 3004 C1
имеется только очень малое количество вредных дымовых газов или они отсутствуют вообще. Регулирование, согласно данному изобретению, позволяет сохранить слой твердых частиц необходимой высоты в возвратном канале. Сжижающий газ, подаваемый в возвратный канал, также эффективно растворяет вредные газы, возможно поступающие из камеры сгорания, за счет чего состав газа в возвратном канале является
другим, то есть значительно менее коррозионным, чем состав газа в камере сгорания. Таким образом, согласно изобретению, опасности коррозии пароперегревателей можно избежать или по крайней мере значительно
уменьшить ее.
Данное изобретение будет описано более детально ниже с помощью примера со ссылками на чертежи.
Фиг. 1 - вертикальное сечение реактора с циркулирующим псевдоожиженным слоем, в котором используют способ регулирования по данному изобретению.
Фиг. 2 - вертикальное сечение в направлении стенки камеры сгорания зоны регулирования в возвратном
канале согласно данному изобретению.
Фиг. 3 - поперечное сечение фиг. 2 вдоль линии А - А.
Фиг. 4 - вертикальное сечение в направлении стенки камеры сгорания второй зоны регулирования в возвратном канале.
Фиг. 5 - перспективный частичный разрез фиг. 4.
Фиг. 6 - вертикальное поперечное сечение третьей зоны регулирования в соответствии с данным изобретением.
Фиг. 7 - перспективный частичный разрез четвертой зоны регулирования в возвратном канале в соответствии с данным изобретением.
На фиг. 1 представлен реактор 1 с циркулирующим псевдоожиженным слоем, который применим, например, для сжигания угля или биологического топлива и в котором используется способ регулирования потока циркулирующих частиц в соответствии с данным изобретением. Реактор 1 содержит камеру 2 сгорания,
сепаратор 3 частиц для отделения циркулирующего материала от дымовых газов, выпускаемых из верхней
части камеры сгорания, возвратный канал 4 для возвращения отделенного циркулирующего материала в
нижнюю часть камеры 2 сгорания. Камера сгорания, сепаратор частиц и возвратный канал, по крайней мере
частично, состоят из трубчатых стенок 5, 6 и 7. В нижней части камеры сгорания трубчатые стенки предохраняются от эрозии защитным слоем 8.
Приблизительно в середине возвратного канала 4 располагается вертикальная зона регулирования или газовый затвор 9 для потока циркулирующих частиц. Эта зона регулирования или газовый затвор 9 регулируют скорость вертикального потока циркулирующих частиц в возвратном канале 4 и предотвращают рециркуляцию газов из камеры 2 сгорания через возвратный канал 4 в сепаратор 3. Зона регулирования
формируется преграждающими приспособлениями 10, 11 и 12, расположенными в возвратном канале. Некоторые из них показаны на фиг. 1, 2 и 3.
Эти преграждающие приспособления могут быть сформированы, например, из участков кладки, по существу равных по ширине щелевидному возвратному каналу. Множество преграждающих приспособлений 10
располагают на одном и том же горизонтальном уровне последовательно в рядах 13, 14, 15, как показано на
фиг. 2. Преграждающие приспособления в ряду 13 располагают на малом расстоянии друг от друга, так что
между ними образуются промежутки 16, 17 и 18. Циркулирующие частицы протекают через эти промежутки
к уровню ряда 14, расположенному ниже, и по направлению к преграждающему приспособлению 11. Промежутки 16, 17, 18 преимущественно короче, чем половина длины преграждающих приспособлений 10.
Преграждающие приспособления 11 также преимущественно располагаются последовательно в ряду с
равными промежутками 19 и 20 друг от друга. Преграждающие приспособления рядов 13 и 14 располагаются так, что прямо под промежутками 16, 17, 18 в ряду 13 располагается барьер 11, который предотвращает
свободное протекание циркулирующих частиц вниз и направляет его в стороны. Циркулирующие частицы
протекают горизонтально между рядами 13 и 14 преграждающих приспособлений до тех пор, пока не достигнут промежутков ряда 14, через которые они могут протекать вниз к следующему уровню.
Соответственно, преграждающие приспособления 12 в ряду 15 под рядом 14 располагаются так относительно преграждающих приспособлений 11 в ряду 14, что поток циркулирующих частиц должен изменить
свое направление снова, когда достигнет преграждающих приспособлений ряда 15. От ряда 15 циркулирующие частицы свободно протекают через промежутки 21, 22, 23 из зоны регулирования к нижней части возвратного канала и далее через промежуток 24 к нижней части камеры сгорания. В примере, показанном на
фиг. 1, газовый затвор располагается относительно высоко в возвратном канале. Внутренняя стенка 7 возвратного канала не простирается до нижней части камеры сгорания, но промежуток 24 от возвратного канала к камере сгорания остается на некотором расстоянии от дна камеры сгорания. Таким образом, подача
вторичного воздуха 25 не осуществляется через возвратный канал 4 и две стенки 6 и 7, а только через стенку
6. Когда газовый затвор 9 располагается на относительно высоком уровне в возвратном канале, то он хорошо соответствует средствам подачи топлива 26 в возвратный канал.
Преграждающие приспособления располагаются в рядах 13, 14 и 15 таким образом, что преграждающие
приспособления 10 и 11 находятся частично друг над другом. Преграждающие приспособления перекрыва-
BY 3004 C1
ются на длину L, а ряды 13 и 14 находятся на расстоянии h друг от друга. Оптимальное отношение длины L к
расстоянию h составляет h=l/2xL. Это оптимальное отношение зависит от циркулирующего материала. Отношение длины L к расстоянию h может быть проиллюстрировано с помощью угла α, как показано на фиг.
2. Вообще говоря, преграждающие приспособления располагаются преимущественно так, что угол α меньше, чем угол потока твердых частиц, за счет чего естественный поток твердых частиц через зону регулирования ограничивается или полностью прекращается.
Преграждающие приспособления располагаются в возвратном канале преимущественно так, что циркулирующие частицы, накапливающиеся на преграждающих приспособлениях, не стекают сами вниз к нижележащему уровню. Циркулирующие частицы, накапливающиеся на преграждающих приспособлениях 11 и
12, создают газовый затвор в зоне регулирования, предотвращая течение газа от нижней части возвратного
канала к его верхней части. Таким образом, можно регулировать поток циркулирующих частиц через зону
регулирования с помощью сжижающего воздуха, подведенного к зоне регулирования.
Организовав подачу сжижающего или инжекционного воздуха/газа через сопла 27, 28, 29 в зону регулирования, как показано на фиг. 3, можно сделать так, что циркулирующие частицы, накопленные на преграждающих приспособлениях, будут двигаться и протекать контролируемым способом вниз через промежутки
16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23. Путем соответствующей регулировки подачи воздуха в зоне регулирования поддерживают слой циркулирующих частиц, формирующий газовый затвор.
В преграждающих приспособлениях могут быть выполнены воздушные сопла 27, 28, 29. Кроме того, в
стенках возвратного канала могут быть сделаны воздушные сопла 30, 31. Воздушные сопла 27, 28, 29, 30
располагаются так, что они обеспечивают соответствующее псевдоожижение циркулирующих частиц поверх
преграждающих приспособлений и между ними. Это псевдоожижение позволяет материалу протекать через
зону регулирования. Воздушное сопло 31 ведет циркулирующие частицы от нижней части возвратного канала 4 к нижней части камеры сгорания. Воздушное сопло используют в основном для регулирования количества твердых частиц в возвратном канале 4 и, таким образом, для регулирования уровня потока твердых частиц.
Преграждающие приспособления, расположенные в возвратном канале 4, могут быть охлаждаемыми.
Охлаждение может быть осуществлено, например, за счет такого расположения охлаждающих трубок, чтобы
они проходили через преграждающие приспособления. Возвратный канал 4 может также обеспечиваться отдельной теплопередающей поверхностью 32, например поверхностью перегревателя. Таким образом, воздушное сопло 30 может быть использовано для влияния на псевдоожижение твердых частиц в зоне пароперегревателя и дальнейшего теплопереноса пароперегревателя.
На фиг. 4 и 5 показано устройство для регулирования согласно данному изобретению, в котором в структуре зоны регулирования возвратного канала имеются преграждающие приспособления 33 и 34, сформированные из панелей, изготовленных из материалов в виде плоских пластин, по форме и размеру соответствующих сечению возвратного канала. В преграждающих приспособлениях имеются отверстия 35, 36, 37,
через которые протекают циркулирующие частицы через зону регулирования. Воздушные сопла 38, 39, 40
располагаются как вместе с отверстиями, так и ниже них для того, чтобы обеспечить необходимое протекание циркулирующих частиц. Панели, сделанные из материала в виде плоских пластин, могут охлаждаться.
Панели, расположенные на различных уровнях зоны регулирования, могут представлять собой отдельные
куски или могут быть изготовлены из одной панели, изогнутой двукратно или трехкратно.
На фиг. 6 показан другой способ изготовления преграждающих приспособлений, сформированных из материала в виде плоской пластины в зоне регулирования. Панели 41 и 42 присоединяются только на одном
конце к стенке возвратного канала. Одна сторона 43 панели 41 присоединена к внешней стенке 6 возвратного канала, а другая сторона 44 изогнута вниз по направлению к панели 42. Одна сторона 45 панели 42 присоединяется к внутренней стенке 7 возвратного канала, а другая сторона 46 изогнута вверх по направлению к
панели 41. Таким образом между панелями создается лабиринтный поток и в нем накапливаются циркулирующие частицы. Поток циркулирующих частиц поддерживают при требуемой скорости в зоне регулирования с помощью воздушных сопел 47, 48, 49, расположенных в панелях. Циркулирующие частицы сначала
протекают вниз вдоль стенки 7 в направлении панели 42, от которой воздушные сопла 48 и 49 ожижают
циркулирующие частицы вверх в направлении панели 41 и от нее дальше вниз вдоль стенки 6. Панели 41 и
42 могут быть выполнены из охлаждаемых водой трубчатых панелей, сформированных из трубок.
На фиг. 7 показано устройство, где преграждающие приспособления 50 и 51 сформированы из охлаждаемых водой трубчатых панелей, водяных, испарительных или перегревающих трубчатых панелей, которые
образуют стенки 6 и 7 возвратного канала. Например, каждая вторая трубка панели изгибается в направлении центра возвратного канала так, что изогнутые трубки образуют плечо или выступ 50, 51 в стенке возвратного канала. Плечо создают на обеих стенках, и одно из плеч выше другого, так что их полная горизонтальная проекция покрывает все сечение возвратного канала. Изогнутые водяные трубки объединяются
широкими пластинами 52, так что выступ будет газонепроницаемым. Эти выступы вызывают лабиринтный
поток циркулирующих частиц. Чем больше циркулирующих частиц накапливается на выступах, тем более
горизонтальной является верхняя поверхность 53 и 54 выступа. Например, воздушные сопла могут быть рас-
BY 3004 C1
положены в пластинах 52 в верхней поверхности самого нижнего выступа и на конце выступа или верхнего
выступа, выдвигающегося в направлении возвратного канала. Трубки могут быть защищены от эрозии с помощью защитного покрытия. Для лучшего понимания фиг. 7 стенки 6 и 7 изображены на расстоянии друг от
друга.
Данное изобретение не ограничивается вышеописанными примерами. Возможны различные изменения и
дополнения, не выходящие за пределы сущности и объема изобретения и охватываемые приводимой формулой.
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
BY 3004 C1
Фиг. 6
Фиг. 7
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
250 Кб
Теги
by3004, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа