DE69824497T2

DE69824497T2 - Vorrichtung zur Regulierung der Bewegung von Feststoffpartikeln in Wirbelschichten

Info

Publication number: DE69824497T2
Application number: DE69824497T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Nagasaki-shi Arima; Kenji Nagasaki-shi Tagashira; Yoshihisa Chiyoda-ku Arakawa; Isao Nagasaki-shi Torii; Kazuyuki Nagasaki-shi Myoyo
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-08-04
Filing date: 1998-08-03
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2018-08-04
Also published as: PL189012B1; JP3595435B2; JPH1151315A; DE69824497D1; EP0895807B1; HU228085B1; HUP9801785A3; ID20658A; PL327724A1; ES2219846T3; EP0895807A2; EP0895807A3; HUP9801785A2; HU9801785D0; CZ289339B6; US6122842A; CZ237498A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für die Größe der Bewegung eines Teilchenflusses, welche die Größe der Bewegung von Teilchen in einem Fließbett mit einem nicht-mechanischen Verfahren steuert.
11 ist eine schematische Darstellung, die einen Boiler mit einem Kreislauf-Fließbett zeigt. Ein solcher Boiler ist ein typisches Beispiel für eine Fest-Gas-Reaktionsvorrichtung, die eine Steuerung der Größe der Fließbewegung von Teilchen erfordert.
Wie in 11 gezeigt, weist der Boiler mit einem zirkulierenden Fließbett einen Brennraum 1 auf, in dem ein Hochgeschwindigkeitsfließbett gebildet und eine Verbrennung durchgeführt wird.
Teilchen und Gas, die im Brennraum 1 ein Hochgeschwindigkeits-Fließbett bilden, bewegen sich vom Brennraum 1 zu einem Zyklon 2. Die daraus abgetrennten Teilchen werden einer Steuereinheit 3 für die Teilchenzirkulation zugeführt. Ein Teil der abgetrennten Teilchen kehrt über ein Heißumwälzsystem 4 zum Brennraum 1 zurück, ohne gekühlt zu werden. Und der andere Teil der Teilchen wird durch seine Verdampfung oder einen Wärmeaustausch gekühlt und durch ein Kaltumwälzsystem 5 zum Brennraum 1 zurückgeführt.
Das aus dem Zyklon 2 ausgetretene Gas wird einem Wärmeaustausch an einer Konvektionswärme-Übertragungsfläche 6 unterzogen, strömt dann durch einen Beutelfilter 7, ein Saug-Gebläse 8 und einen Kamin 9 und wird schließlich in die Atmosphäre ausgestoßen.
Die zur Verbrennung notwendige Luft wird aus Lüftern 10a und 10b zugeführt. Andererseits wird zur Steuerung der Teilchenzirkulation benötigte Luft aus einem Lüfter 11 und einer Luftzuführquelle 12 zugeführt.
12 ist eine Schnittdarstellung, welche die Steuereinheit 3 für die Teilchenzirkulation nach dem Stand der Technik schematisch veranschaulicht.
Das Innere der Steuereinheit 3 für die Teilchenzirkulation ist in drei Fließbetten 20a, 20b und 20c unterteilt, in denen Luft vom Lüfter 11 aus Windkästen 21a, 21b und 21c durch Düsen 22a, ..., 22m bereitgestellt wird. Die Fließbetten 20a, 20b und 20c werden über diese Luft angetrieben.
Die von dem (in 12 nicht gezeigten) Zyklon 2 abgetrennten Teilchen treten in das Fließbett 20b ein. Ein Teil davon zirkuliert direkt, ohne gekühlt zu werden, durch das Fließbett 20a und das Warmumwälzsystem 4 zum (in 12 nicht gezeigten) Brennraum 1.
Der andere Teil der Teilchen gelangt durch das Fließbett 20b in das Fließbett 20c und wird an einer Wärmeübertragungsfläche 24 gekühlt. Nachdem die Temperatur der Teilchen gefallen ist, werden diese durch das Kaltumwälzsystem 5 zum Brennraum 1 hin umgewälzt.
Die in dem Kaltumwälzsystem 5 fließende Teilchenmenge wird wiederum durch eine Düse 23 zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit gesteuert, die durch von der Luftzuführquelle 12 zugeführte Luft gesteuert wird.
13 zeigt eine Beziehung zwischen der Teilchenmenge, die in dem Kaltumwälzsystem 5 fließt, und der Luftmenge, die durch die Düse 23 zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit im herkömmlichen Aufbau strömt. Folgendes ergibt sich aus den in 13 gezeigten Kurven:

(i) Die Beziehung zwischen der Luftmenge, die durch die Düse zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit fließt, und der kaltumgewälzten Teilchenmenge ist nicht-linear und steigt abrupt an.
(ii) Wenn die Menge an fließender Luft gering ist, setzt die Teilchenzirkulation nicht ein.
(iii) Es liegt eine Hysterese-Charakteristik vor, d. h. selbst wenn die in der Düse zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit fließende Luftmenge gegen Null geht, setzt die Zirkulation der Teilchen nicht aus, oder es gibt eine Verzögerungszeit, bis der Fluß anhält.

Die vorstehenden Merkmale verursachen beim Betrieb der Vorrichtung zahlreiche Probleme, beispielsweise schwankt im Falle eines Boilers die Verbrennungstemperatur und/oder die Verdampfungsmenge. Diese Phänomene können folgendermaßen erklärt werden.
14 ist eine detaillierte Schnittansicht, welche schematisch den Umfang der Düse zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit nach dem Stand der Technik veranschaulicht.
Die obigen Probleme beim Betrieb sind dadurch bedingt, daß eine große „Höhe L einer Öffnung" zwischen der Düse 23 zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit und einer Zwischenwand vorliegt. Somit kann die Veränderung der Luftmenge, die in der Düse 23 zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit fließt, die Bewegung von Teilchen aus dem Fließbett 20b zum Fließbett 20c nicht präzise steuern.
Ein Ziel besteht darin, eine Einrichtung zur Steuerung der Größe einer Teilchenbewegung mit einer im wesentlichen proportionalen, hysteresefreien Beziehung zwischen der in einer Düse zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit fließenden Luftmenge und der Größe der Teilchenbewegung bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Fließbettvorrichtung mit mindestens einem ersten und einem zweiten Fließbett bereit, die miteinander gekoppelt sind, für eine im wesentlichen horizontale Teilchenbewegung vom ersten Bett zum zweiten Bett hin, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ferner eine Steuereinrichtung für die Teilchenbewegung mit einer Vielzahl voneinander beabstandeter Düsenrohre zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit umfaßt, deren jedes eine Vielzahl von Düsenlöchern aufweist, wobei die Düsenrohre so verteilt sind, daß sie eine zweidimensionale Anordnung der Löcher über einen Bereich bilden, der von den Teilchen durchlaufen wird, wenn diese sich im wesentlichen horizontal zwischen den beiden Betten bewegen.
Wie hier insbesondere beschrieben, sind die Rohre horizontal angeordnet und in einer vertikalen Richtung voneinander beabstandet, wobei jedoch auch andere Anordnungen der Rohre und andere Beabstandungsrichtungen möglich sind.
Bei einer Fließbettvorrichtung gemäß der Erfindung ist die Einrichtung zur Steuerung der Teilchenbewegung so angeordnet, daß sie die Fließgeschwindigkeit von Teilchen aus dem ersten Fließbett zum zweiten Fließbett hin steuert, wobei die Düsenrohre zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit übereinander als Sprossen einer Leiter in dem Bereich angeordnet sind, der von den Teilchen durchlaufen wird, wenn sie sich im wesentlichen horizontal zwischen den beiden Fließbetten bewegen, wobei die vertikalen Abstände und Zwischenräume zwischen den Sprossen so festgelegt sind, daß die Rohre als ein Widerstand gegen den Teilchenstrom wirken und der Widerstand durch die Gasmenge, die aus den Düsenlöchern ausgeblasen wird, gesteuert wird.
Auf diese Weise kann die Steuerung des Teilchendurchflusses zwischen den beiden benachbarten Fließbetten ohne mechanische Mittel verbessert werden.
Ferner kann in einer Fließbettvorrichtung gemäß der Erfindung die Steuereinrichtung für die Teilchenbewegung dazu eingerichtet sein, den Durchfluß von Teilchen vom ersten Fließbett (20b) zum zweiten Fließbett (20c) hin zu steuern, wobei die Düsenrohre zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit übereinander als Sprossen einer Leiter in dem Bereich angeordnet sind, der von den Teilchen durchlaufen wird, wenn sie sich im wesentlichen horizontal zwischen den beiden Fließbetten bewegen, wobei die Steuereinrichtung ferner eine Gaszuführeinrichtung zum Zuführen eines Gases, das aus den Düsenlöchern ausgeblasen werden soll, sowie eine Steuereinrichtung für die Ausblasgasmenge zum Steuern der Menge des aus den Düsenlöchern ausgeblasenen Gases umfaßt.
Die Düsenlöcher sind vorzugsweise an der Unterseite der Düsenrohre angebracht.
Die folgenden Effekte werden durch die vorliegende Erfindung erhalten:

(1) Die Fließgeschwindigkeit von Teilchen, die sich zwischen den benachbarten Fließbetten bewegen, kann durch ein nicht-mechanisches Verfahren gesteuert werden.
(2) Die Hysterese-Charakteristik der Durchflußsteuerung wird beseitigt.
(3) Die Fließgeschwindigkeit sich bewegender Teilchen kann genau dann, wenn es notwendig ist, auf Null verringert werden.
(4) Selbst wenn das Fließbett ziemlich dick oder wenn das Fließbett ziemlich dünn ist, kann die Fließgeschwindigkeit genau gesteuert werden.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich beim Studium der beigefügten Ansprüche, auf die der Leser verwiesen wird, sowie bei Berücksichtigung der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird. Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung, welche eine Steuereinheit für die Teilchenzirkulation mit einer Einrichtung zur Steuerung der Größe der Teilchenbewegung gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht;
2 eine teilweise vergrößerte Darstellung der Einrichtung zur Steuerung der Größe der Teilchenbewegung aus 1;
3 eine Seitenansicht, welche eine erste Ausführungsform einer Anordnung von Düsen zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit und ein Leitungssystem für die Einrichtung zur Steuerung der Größe der Teilchenbewegung aus den 1 und 2 darstellt;
4 ein charakteristisches Kurvendiagramm, das einen Vergleich eines Merkmals (durchgezogene Linie) der Einrichtung zur Steuerung der Größe der Teilchenbewegung aus 1 und eines Merkmals (gestrichelte Linie) der Einrichtung zur Steuerung der Größe der Teilchenbewegung aus 14 gemäß einem Stand der Technik zeigt;
5 eine Seitenansicht, welche eine zweite Ausführungsform einer Anordnung von Düsen zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit und ein Leitungssystem für die Einrichtung zur Steuerung der Größe der Teilchenbewegung nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 eine Charakteristik der Steuerung für die Teilchenzirkulation aus 5, bei der die Abszissenachse die Anzahl gleichzeitig geöffneter Ventile und die Ordinatenachse die kaltumgewälzte Teilchenmenge, durch eine maximale Fließgeschwindigkeit normalisiert, zeigt;
7 eine Seitenansicht, die eine dritte Ausführungsform einer Anordnung von Düsenrohren zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit und ein Leitungssystem der Einrichtung zur Steuerung der Größe der Teilchenbewegung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 eine Charakteristik der Teilchenzirkulationssteuerung bei der Ausführungsform aus 7, bei der die Abszissenachse die Anzahl gleichzeitig geöffneter Ventile und die Ordinatenachse die kaltumgewälzte Teilchenmenge, durch eine maximale Fließgeschwindigkeit normalisiert, zeigt;
9 eine Seitenansicht, die eine vierte Ausführungsform einer Anordnung von Durchfluß-Steuerventilen und ein Leitungssystem der Einrichtung zur Steuerung der Größe der Teilchenbewegung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 eine Schnittdarstellung, die eine Steuereinheit für die Teilchenzirkulation zeigt, bei der die vierte Ausführungsform Anwendung findet;
11 ein schematisches Diagramm, das einen Boiler mit Zirkulationsfließbett darstellt, bei dem es sich um eine Fest-Gas-Reaktionsvorrichtung handelt, die mit einer Einrichtung zur Steuerung der Größe der Teilchenbewegung versehen ist;
12 eine Schnittdarstellung, die eine Steuereinheit für die Teilchenzirkulation nach einem Stand der Technik schematisch veranschaulicht;
13 einen Graph, der die Beziehung zwischen einer Teilchenmenge, die in einem Kaltumwälzsystem fließt, und einer Luftmenge zeigt, die in einer Düse zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit in einer Einrichtung zur Steuerung der Größe der Teilchenbewegung nach einem Stand der Technik fließt, und
14 eine Schnittdarstellung, welche den Umfang einer Düse zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit nach einem Stand der Technik schematisch darstellt.
1 ist eine Schnittdarstellung, die eine Steuereinheit für die Teilchenzirkulation schematisch zeigt, welche mit einer Einrichtung zur Steuerung der Größe der Teilchenbewegung gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist. Die Einrichtung zur Steuerung der Größe der Teilchenbewegung umfaßt eine Vielzahl von Düsenrohren 30a, 30b, ..., 30j zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit, die aus horizontal verlaufenden Rohren gebildet sind, welche einander vertikal in Intervallen überlappend angeordnet sind, an Stelle der Düse 23 zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit der herkömmlichen Steuereinheit für die Teilchenzirkulation, die in 12 gezeigt ist. Die anderen Elemente sind die gleichen wie in 12. Einander entsprechende Elemente in beiden Zeichnungen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und auf deren Beschreibung wird verzichtet.
2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der Einrichtung zur Steuerung der Größe der Teilchenbewegung aus 1. Die Düsenrohre 30a, 30b, ..., 30j zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit sind horizontal zwischen den Fließbetten 20b und 20c, senkrecht zu dieser Zeichnung, angeordnet, und jedes der Düsenrohre weist ein Luftauslaßloch (Düsenloch) 31 an der Unterseite des Düsenrohrs auf.
Die Länge d eines vertikalen Spaltes oder Abstandes zwischen den Düsenrohren 30a, 30b, ..., 30j zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit kann auf jeden beliebigen Wert eingestellt werden. In dem Beispiel aus 2 ist die Länge d so eingestellt, daß sie nahezu gleich einem Durchmesser des Düsenrohres zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit ist. Die Länge d wird vorwiegend aufgrund des Wertes einer dynamischen physikalischen Eigenschaft von Teilchen, wie z. B. eines Wertes, der als Ruhewinkel bezeichnet wird, bestimmt.
3 zeigt eine erste Ausführungsform eines Leitungssystems der Düsenrohre 30a, 30b, ..., 30j zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit. Luft aus der gemeinsamen Luftzuführquelle 12 strömt durch einen Durchflußmesser 32 und ein Durchfluß-Einstellventil 32b hindurch und in die Düsenrohre 30a, 30b, ..., 30j zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit hinein. Die Größe und Anordnung der Auslaßlöcher (Düsenloch) 31, die in den Düsenrohren zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit geöffnet sind, ist dergestalt, daß unter Berücksichtigung der Eigenschaften der zum Einsatz kommenden Anlage, z. B. einer Verbrennungsanlage, und der durch die Düsenlöcher hindurchfließenden Luftmenge ein angemessener Druckverlust vorliegt.
Da der Durchmesser D der Düsenrohre 30a, 30b, ..., 30j zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit und der zwischen diesen gebildete Abstand d klein ist (allgemein ist d/D < 10), bewegen sich die Teilchen im Fließbett 20b kaum zum Fließbett 20c hin, sofern nicht die dazwischenliegenden Teilchen zwangsläufig in Bewegung versetzt werden.
Wenn den Düsenrohren 30a, 30b, ..., 30j zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit Luft zugeführt und aus den Düsenlöchern in die Räume zwischen den Düsenrohren ausgelassen wird, können sich die Teilchen vom Fließbett 20b zum Fließbett 20c hin bewegen, und Teilchen, die zum Fließbett 20c hinbewegt werden, zirkulieren durch das Kaltumwälzsystem 5 zum Brennraum 1. Die Düsenrohre 30a, 30b, ..., 30j zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit, die zwischen den Fließbetten 20b und 20c angeordnet sind, dienen als steuerbarer Widerstand gegen die Teilchen, welche die Fließbetten bilden.
4 zeigt die Steuerkurven für die Teilchenzirkulation gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik. Die Menge an fließender Luft ist an sich größer als bei herkömmlichen Brennräumen, um die Eigenschaften der Düsenrohre zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit als steuerbare Widerstände zu nutzen. Die Beziehung zwischen der Luftmenge, die in den Düsenrohren zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit fließt, und der Menge an kaltumgewälzten Teilchen wird im Vergleich zu herkömmlichen Brennräumen glatter. Zudem wird die Hysterese, bei der die kaltumgewälzte Teilchenmenge in der Phase erhöhter Luftzufuhr sich von der Phase verringerter Luftzufuhr unterscheidet, aufgelöst.
5 ist eine Seitenansicht, die eine zweite Ausführungsform einer Anordnung von Düsenrohren zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit und ein Leitungssystem der Einrichtung zur Steuerung der Größe der Teilchenbewegung gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt, und 6 zeigt ein Merkmal der Steuereinrichtung für die Teilchenzirkulation in der Ausführungsform von 5.
Bei der Ausführungsform ist ein Mechanismus zum Zuführen und Unterbrechen des Luftstroms durch die Düsenrohre zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit vorgesehen, so daß der Betrieb einer Vielzahl von Düsenrohren zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit gleichzeitig gemäß einem Zielwert für die Fließgeschwindigkeit der Teilchen verändert werden kann.
Die Hauptstruktur der Ausführungsform ist die gleiche wie bei der ersten Ausführungsform. Luft aus der Luftzuführquelle 12 wird durch den Durchflußmesser 32 und die sich öffnenden und schließenden Ventile 33a, 33b, ..., 33j zugeführt und strömt in die Düsenrohre 30a, 30b, ..., 30j zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit ein.
Einer Steuereinrichtung 34 wird ein eingestellter Eingabewert für den Teilchendurchfluß und ein Ausgabewert des Durchflußmessers 32 zugeführt, um die sich öffnenden und schließenden Ventile 33a, 33b, ..., 33j zu steuern.
Bei der Ausführungsform kann ein beliebiger Teil der Düsenrohre 30a, 30b, ..., 30j zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit als Reaktion auf den Ziel-Eingabewert des Ziels für die Teilchen-Fließgeschwindigkeit geöffnet werden. Die leiterartigen Düsenrohre 30a, 30b, ..., 30j zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit dienen als steuerbarer Widerstand gegen den Teilchenfluß. Nahe den Düsenrohren zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit vorhandene Teilchen, in denen keine Luft fließt, bewegen sich kaum.
Ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Anzahl der Düsenrohre zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit für den Luftstrom (Anzahl der offenen Ventile) und der Menge an kaltumgewälzten Teilchen ist in 6 gezeigt. Die Steuerung kann bei diesem Verfahren als Stufensteuerung bezeichnet werden. Mit anderen Worten, gemäß der Anzahl der offenen Düsenrohre zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit für den Luftstrom ändert sich die Menge an kaltumgewälzten Teilchen stufenweise.
7 ist eine Seitenansicht, die eine dritte Ausführungsform einer Anordnung von Düsenrohren zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit und ein Leitungssystem der Einrichtung zur Steuerung der Größe der Teilchenbewegung gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
Die Ausführungsform umfaßt einen Mechanismus zum Zuführen und Unterbrechen des Luftstroms in den Düsenrohren zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit und einen Einstellmechanismus zum Einstellen einer Luftmenge auf einen beliebigen Wert. Die Anzahl der Düsenrohre zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit kann gleichzeitig mit der durch die Düsenrohre fließenden Luftmenge verändert werden.
Der Hauptaufbau der Ausführungform ist der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform. Luft aus der Luftzuführquelle 12 wird durch den Durchflußmesser 32 und Ventile 35a, 35b, ..., 35j zum Einstellen der Fließgeschwindigkeit zugeführt und strömt in die Düsenrohre 30a, 30b, ..., 30j zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit ein. Der Steuereinrichtung 34 werden ein eingestellter Eingabewert für die Teilchen-Fließgeschwindigkeit und der Ausgabewert des Durchflußmessers 32 zugeführt, um die Ventile 35a, 35b, ..., 35j zum Einstellen der Fließgeschwindigkeit zu steuern.
Bei der Ausführungsform wird die Eingabe der angestrebten Teilchen-Fließgeschwindigkeit durch eine Kombination des Betriebs, bei dem nur ein Teil der Düsenrohre zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit 30a, 30b, ..., 30j geöffnet ist, und des Betriebs, bei dem die den offenen Ventilen 35a, 35b, ..., 35j zum Einstellen der Fließgeschwindigkeit zugeführte Gasmenge geändert wird, verwirklicht. Dies führt dazu, daß zusätzlich zur Steuerung der Teilchen-Fließgeschwindigkeit durch die EIN/AUS-Steuerung, die bei der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, die in den Düsenrohren zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit fließende Gasmenge geändert wird, um die Teilchen-Fließgeschwindigkeit sanft zu verändern.
8 zeigt die Beziehung zwischen der Anzahl gleichzeitig geöffneter Ventile und der Menge an kaltumgewälzten Teilchen bei der Ausführungsform. Wie aus 8 ersichtlich ist, wird im Vergleich zu einem System, das nur sich öffnende und schließende Ventile verwendet, eine sanftere Steuerung erreicht.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die Luftmenge, die durch die offenen Ventile 35a, 35b, ..., 35j zum Einstellen der Fließgeschwindigkeit fließt, und die Gesamtluftmenge, die durch alle Düsenrohre 30a, 30b, ..., 30j zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit zusammen strömt, im wesentlichen proportional. Je größer die Menge an kaltumgewälzten Teilchen ist, desto größer ist die Fließgeschwindigkeit der Luft.
9 ist eine Seitenansicht, die eine vierte Ausführungsform einer Anordnung der Düsenrohre zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit und ein Leitungssystem schematisch darstellt.
Der Betrieb dieser Ausführungsform ist derselbe wie bei der zweiten Ausführungsform, ausgenommen, daß die zur Zirkulationssteuerung der Teilchen verwendete Luftmenge unabhängig von der Teilchenzirkulationsmenge konstant gehalten werden kann.
Luft aus der Luftzuführquelle 12 wird durch den Durchflußmesser 32 und die sich öffnenden und schließenden Ventile 33a, 33b, ..., 33j zugeführt und strömt in die Düsenrohre 30a, 30b, ..., 30j zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit ein. Ein Umleitungsventil 36 zur Einstellung der Fließgeschwindigkeit ist mit einer Auslaßseite des Durchflußmessers 32 verbunden. Die Auslaßseite des Umleitungsventils 36 zur Einstellung der Fließgeschwindigkeit ist mit einem oberen Abschnitt der Steuereinheit 3 für die Teilchenzirkulation verbunden (nicht gezeigt).
Ein eingestellter Eingabewert für die Teilchen-Fließgeschwindigkeit und der Ausgabewert des Durchflußmessers 32 werden der Steuereinrichtung 0034 zugeführt. Diese steuert das Öffnen und Schließen der sich öffnenden und schließenden Ventile 33a, 33b, ..., 33j und den Öffnungsgrad der Öffnung des Umleitungsventils 36 zur Einstellung der Fließgeschwindigkeit.
Das Umleitungsventil 36 zur Einstellung der Fließgeschwindigkeit kann bei dieser Ausführungsform die in der Vorrichtung (z. B. Boiler mit Zirkulationsfließbett) fließende Luftmenge selbst dann konstant halten, wenn die Anzahl der offenen Ventile 33a, 33b, ..., 33j verändert wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform, z. B. in einem Boiler, ist eine notwendige Menge des Sauerstoffs meist konstant, was durch die Änderung der Menge an kaltumgewälzten Teilchen verursacht sein kann.
Das Prinzip der Steuerung ist folgendes: Die Steuereinrichtung 0034 bestimmt die Anzahl der Ventile 33a, 33b, ..., 33j, die zu öffnen sind, aufgrund der Menge an kaltumgewälzten Teilchen unter Verwendung einer bekannten Funktion. Die Steuereinrichtung 0034 sorgt für eine Luftgesamtmenge Q_T, die durch die Düsenrohre 30a, 30b, ..., 30j zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit fließt, wenn alle Ventile 33a, 33b, ..., 33j geöffnet sind (in diesem Zustand ist die Menge an kaltumgewälzten Teilchen maximal). Das Umleitungsventil 36 zur Einstellung der Fließgeschwindigkeit wird so gesteuert, daß die Anzeige des Durchflußmessers 32 stets gleich der Gesamtmenge Q_T ist.
Die Steuerung nach dieser Ausführungsform kann auch bei der dritten Ausführungsform zum Einsatz kommen.
10 ist eine Schnittdarstellung, welche die Steuereinheit für die Teilchenzirkulation, bei der die Ausführungsform zum Einsatz kommt, schematisch veranschaulicht.
Die Hauptbestandteile sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform.
Ein Umleitungsdämpfer (Umleitungsventil zur Einstellung der Fließgeschwindigkeit) 36 ist in einem Luftsystem (das mit dem Windkasten 21c verbunden ist) vorgesehen, um das Fließbett 20c auf einer Seite des Kaltumwälzsystems 5 zu bilden, und es ist ein Mechanismus zum Umleiten eines Teils der im Windkasten 21c fließenden Luft in den oberen Abschnitt der Steuereinheit 3 für die Teilchenzirkulation vorgesehen.
Diese Ausführungsform wird hauptsächlich zu den Zeiten des Einschaltens oder des Ausschaltens der Anlage, z. B. einer Verbrennungsanlage, eingesetzt. Ein Teil der in einem Fließbett fließenden Luft wird umgeleitet, um die Luftgeschwindigkeit zu verringern und damit die Teilchenzirkulation zwischen benachbarten Fließbetten anzuhalten.
Bei einem Boiler mit Zirkulationsfließbett ist die Verbrennungsmenge und auch die Gesamtmenge der Teilchenzirkulation zum Startzeitpunkt klein. Daher ist es unter dem Gesichtspunkt des thermischen Gleichgewichtes des Boilers nicht notwendig, Teilchen zum Kaltumwälzsystem 5 fließen zu lassen. Da die Gesamtzirkulation der Teilchen jedoch gering ist, sind die Niveaus der Fließbettschichten 20a, 20b und 20c, insbesondere das Niveau des Fließbettes 20c, niedrig. Wenn kein mechanischer Mechanismus zum Schließen eines Teilchenflußkanals vorgesehen ist, wie beim Stand der Technik, treten daher folgende Probleme auf, die nicht beseitigt werden können: Teilchen aus dem Fließbett 20b fließen in das Fließbett 20c, oder an der Übertragungsfläche 24 wird Wärme absorbiert, was jedoch während des Startzeitraums nicht geschehen soll.
Im Gegensatz dazu kann der Umleitungsdämpfer 36 (das Ventil zur Einstellung der Fließgeschwindigkeit des Bypass-Stromes) bei dieser Ausführungsform geöffnet werden, um die Luftgeschwindigkeit des Fließbettes 20c zu verringern, wenn es erwünscht ist, die Teilchenbewegung vom Fließbett 20b zum Fließbett 20c hin, z. B. zum Startzeitpunkt, zu unterbinden.
Diese Ausführungsform ist bei jeder der ersten bis dritten Ausführungsformen anwendbar.

Claims

Fließbettvorrichtung mit mindestens einem ersten und einem zweiten Fließbett (20b, 20c), die für eine im wesentlichen horizontale Teilchenbewegung vom ersten Bett (20b) zum zweiten Bett (20c) hin miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Steuereinrichtung für die Teilchenbewegung mit einer Vielzahl voneinander beabstandeter Düsenrohre (30a bis 30j) zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit umfaßt, deren jedes eine Vielzahl von Düsenlöchern (31) aufweist, wobei die Düsenrohre so verteilt sind, daß sie eine zweidimensionale Anordnung der Löcher (31) über einen Bereich bilden, der von Teilchen durchlaufen wird, wenn diese sich im wesentlichen horizontal zwischen den beiden Betten bewegen.
Fließbettvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Düsenrohre (30a bis 30j) zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit in solchen Abständen angeordnet sind, daß die Düsen als Widerstand gegenüber der Bewegung von Teilchen dienen, wenn durch die Düsenlöcher kein Gas abgegeben wird.
Fließbettvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Abstandsverhältnis der Düsenrohre (30a bis 30j) zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit zu ihrem Außendurchmesser nicht größer als 10 ist.
Fließbettvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit einem Ventil (32b) zum Einstellen der Fließgeschwindigkeit, das in einem Rohr zum Zuführen eines Strömungsgases an die Düsenrohre (30a bis 30j) zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit angeordnet ist.
Fließbettvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit einem entsprechenden Ventil (35a bis 35j) zum Einstellen der Fließgeschwindigkeit, das in einem entsprechenden Einlaßrohr jedes Düsenrohres (30a bis 30j) zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit angeordnet ist.
Fließbettvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit einem entsprechenden EIN/AUS-Ventil (33a bis 33j), das in einem entsprechenden Einlaßrohr für jedes der Düsenrohre (30a bis 30j) zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit angeordnet ist.
Fließbettvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit einem Abzweigrohr, das von einem Rohr zum Zuführen von Strömungsgas an die Düsenrohre abzweigt und mit einem Raum über dem zweiten Fließbett (20c) verbunden ist, und mit einem Ventil (36) zum Einstellen der Fließgeschwindigkeit, das in dem Abzweigrohr angeordnet ist.
Fließbettvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit einem Abzweigrohr, das von einem Strömungskanal zum Zuführen von Strömungsgas an einen unteren Abschnitt (21c) des zweiten Fließbettes (20c) abzweigt und mit einem Raum über dem zweiten Fließbett (20c) verbunden ist, und mit einem Ventil zum Einstellen der Fließgeschwindigkeit (36), das in dem Abzweigrohr angeordnet ist.
Fließbettvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Einrichtung zur Steuerung der Teilchenbewegung so angeordnet ist, daß sie die Fließgeschwindigkeit von Teilchen aus dem ersten Fließbett (20b) zum zweiten Fließbett (20c) hin steuert, wobei die Düsenrohre zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit übereinander als Sprossen einer Leiter in dem Bereich angeordnet sind, der von den Teilchen durchlaufen wird, wenn sie sich im wesentlichen horizontal zwischen den beiden Fließbetten bewegen, wobei die vertikalen Abstände oder Räume zwischen den Sprossen so bestimmt sind, daß die Rohre als Widerstand gegen den Teilchenstrom wirken, und der Widerstand durch die Gasmenge bestimmt wird, die durch die Düsenlöcher (31) ausgeblasen wird.
Fließbettvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Einrichtung zur Steuerung der Teilchenbewegung so angeordnet ist, daß sie die Fließgeschwindigkeit von Teilchen aus dem ersten Fließbett (20b) zum zweiten Fließbett (20c) hin steuert, wobei die Düsenrohre zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit übereinander als Sprossen einer Leiter in dem Bereich angeordnet sind, der von den Teilchen durchlaufen wird, wenn sie sich im wesentlichen horizontal zwischen den beiden Fließbetten bewegen, wobei die Steuereinrichtung ferner eine Gaszuführeinrichtung zum Zuführen eines Gases, das aus den Düsenlöchern ausgeblasen werden soll, sowie eine Steuereinrichtung für die Ausblasgasmenge zum Steuern der Menge des aus den Düsenlöchern ausgeblasenen Gases umfaßt.
Fließbettvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Düsenlöcher an der Unterseite der Düsenrohre angeordnet sind.