FI119179B - Kiertomassareaktori - Google Patents
Kiertomassareaktori Download PDFInfo
- Publication number
- FI119179B FI119179B FI20031540A FI20031540A FI119179B FI 119179 B FI119179 B FI 119179B FI 20031540 A FI20031540 A FI 20031540A FI 20031540 A FI20031540 A FI 20031540A FI 119179 B FI119179 B FI 119179B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- riser
- cyclone
- channel
- reactor according
- gas
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
- B01J8/0055—Separating solid material from the gas/liquid stream using cyclones
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
- B01J8/1827—Feeding of the fluidising gas the fluidising gas being a reactant
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/1872—Details of the fluidised bed reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
- B01J8/38—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it
- B01J8/384—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only
- B01J8/388—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only externally, i.e. the particles leaving the vessel and subsequently re-entering it
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/463—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension in stationary fluidised beds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/54—Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
- C10J3/56—Apparatus; Plants
-
- 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
- F23C10/04—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 the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
- F23C10/08—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 the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
- F23C10/10—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 the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2200/00—Details of gasification apparatus
- C10J2200/09—Mechanical details of gasifiers not otherwise provided for, e.g. sealing means
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cyclones (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Description
i 1 119179
Kiertomassareaktori
Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista kiertomassa-reaktoria.
5 Tällainen reaktori käsittää yleensä pitkänomaisen nousukanavan, jolla on ainakin oleellisesti pystysuora keskusakseli. Nousukanavassa on alaosa, johon on yhdistetty kaasun ja kiintoaineen syöttö- ja poistoyhteet, joiden kautta kiintoaine ja leijutuskaasu ovat syötettävissä nousukanavaan ja poistettavissa sieltä. Nousukanavan yläosassa on 10 puolestaan erotusyksikkö kiintoaineen erottamiseksi leijutuskaasusta. Erotusyksikkö koostuu tällöin moniaukkoisesta syklonista, joka käsittää erotuskammion sekä ohjaussiivistön kiintoainepitoisen kaasun johtamiseksi erotuskammion seinämää vasten ja saattamiseksi pyörivään liikkeeseen. Erotuskammiosta saatava, ainakin olennaisesti kiintoainevapaa kaasu poistetaan syklonista poistoputken välityksellä ja erotettu kiintoaine 15 poistetaan puolestaan paluukanavan kautta.
Edellä kuvattua reaktorityyppiä, nk. kiertomassareaktoria (seuraavassa myös ”CFB- reaktoria”), voidaan käyttää sekä höyrykattilana, polttoaineen kaasuttimena, reaktorina, jossa kiinteä katalyytti kiertää, että kuivatuslaitteena. Esimerkkinä kaupallisesta 20 toteutuksesta mainittakoon Tampellan nk. CYMIC-kattila. Mainitulle rakenteelle on ··« 1 • · *··;* ominaista, että jäähdytetty moniaukkosykloni ja paluukanava on sovitettu nousukanavan ··· **" kanssa sama-akselisesti sen sisään. Tämän rakenteen ongelmina ovat mm., että syklonista • · * • · « ‘'"* I tulee virtausteknisesti ahdas ja lisäksi se häiritsee nousukanavan virtausta ja sekoittumista.
• ·
Lisäksi rakenne on jäähdytettynä verraten kallis. Varsinkin syklonikammion ja paluujalan ,···, 25 yhdistävä kartio on valmistusteknisesti hankala, jos se täytyy tehdä jäähdytettynä t·· rakenteena.
·· * • * · • · 4 · ·**': Suomalaisessa patentissa nro 106242 on esitetty parannettu CFB-reaktorirakenne, jossa ,···. moniaukkoinen sykloni ja paluukanava on sovitettu rengasmaisesti nousukammion ··· 30 ympärille. Tämän tunnetun ratkaisun keskeisimpiä etuja kaikkiin sitä ennen tunnettuihin * · CFB-reaktori-tyyppeihin nähden on, että se poistaa aiemman rajoituksen, jonka mukaan • · · korkeuden suhde halkaisijaan on käytännössä oltava olennaisesti suurempi kuin 1. Patentin • ·· 4 · 106242 mukaisessa laitteessa sanottu suhde voi olla 1 tai sitä pienempi, jopa 0,5 - 0,95.
119179 2
Patentissa 106242 esitetty rakenne soveltuu käytettäväksi erityisesti matalissa lämpötiloissa.
Mainitussa rakenteessa on kuitenkin vielä joitain epäkohtia erityisesti mitä tulee sen 5 käyttämiseen korkeita lämpötiloja ja hyvää erotuskykyä vaativissa sovellutuksissa. Nämä epäkohdat johtuvat lähinnä siitä, että syklonin poistoyhde on sovitettu rengasmaisesti nousukanavan ympärille. Nousukammion ympärille rakennetun poistokanavan toteuttaminen jäähdytettynä johtaa väistämättä monimutkaiseen ja kalliiseen rakenteeseen. Jäähdytetty keskusputki tulisi kulumisen vuoksi suojata, jolloin rakenteesta tulee painava, 10 tilaavievä ja kallis. Varsinkin pienissä yksiköissä jäähdytetty syklonin poistoyhde tulee paksun seinämän vuoksi kovin kömpelöksi. Tällaisen rakenteen kolaaminen vaurion sattuessa on hankalaa ja kallista. Myös monimutkaisen kanaviston tukkeutuminen voi muodostaa ongelman. Kaasun poisto rengasmaisesta keskusputkesta vaatii suurissa laitteissa useita poistoyhteitä, joiden jälkeen kaasuvirrat tulee koota uudelleen yhdeksi 15 virraksi. Nämäkin yhteet tulee lämpölaajenemisongelmien välttämiseksi tehdä jäähdytettyinä, jolloin myös niitten rakenteesta tulee kallis, kömpelö ja hankalasti kokattava. Lisäksi nousukanavan ympärille sovitetun poistoputken halkaisijasta tulee ongelmallisen suuri, mikä rajoittaa merkittävästi erottimen erotuskykyä.
20 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetyt ongelmat ja saada aikaan ··· • · *···1 aivan uudenlainen kiertomassareaktori, joka soveltuu nykyisiä rakenteita paremmin «·· *··; toteutettavaksi myös jäähdytettynä rakenteena, joka on rakenteeltaan yksinkertaisempi ja • 1 · • · · ’2 I toiminnallisesti parempi.
• · *« · • · · • · /1·, 25 Keksintö perustuu patentissa 106242 esitetyn rakenteen parantamiseen siten, että • · • · · nousukanavan ympärille sovitettu rengasmainen sykloni korvataan sylinterimäisellä : V. syklonilla, joka sijaitsee sisäänvirtaussiivistön yläpuolella. Keksinnön mukaisessa a · ·'1'· rakenteessa syklonin pystyakseli on siis käännetty patentissa 106242 esitettyyn nähden *·· .···. päinvastaiseksi.
• · ·♦· 30 • · . Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle reaktorille on pääasiallisesti tunnus- • » (·( . omaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
• ·· 2 • · 3 119179
Keksinnön mukaiselle käytölle on puolestaan tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksessa 9.
Keksinnöllä saavutetaan huomattavia rakenteellisia ja toiminnallisia etuja. Keksinnön 5 mukainen rakenne on lämpölaajenemisten kannalta patentin 106242 keksinnön olennainen parannus, koska nousukanava voi lämpölaajeta pystysuunnassa täysin vapaasti. Tällä on suuri merkitys esimerkiksi poltto- tai kaasutusreaktoreissa, koska tällöin yleensä nousuputki ja vaippa lämpölaajenevat eri tavalla. Tämän lisäksi siivistöstä voidaan tehdä helposti vaihdettava, koska sen ei tarvitse liittyä nousukanavaan kaasutiiviisti. Koska 10 siivistö on laitteen eniten kuluva osa, sen helppo vaihdettavuus on merkittävä etu. Patentin 106242 rakenteessa on jo verraten pienissäkin yksiköissä yleensä tarpeen poistaa kaasu keskusputkesta useammasta yhteestä ja koota kaasuvirrat uudelleen yhdeksi. Keksinnön mukaisessa rakenteessa kaasunpoisto syklonista tapahtuu mahdollisimman yksinkertaisella tavalla.
15
Edellä mainittujen rakenteellisten etujen lisäksi keksinnön mukaisella rakenteella aikaansaadaan syklonin erotuskyvyn olennainen tehostuminen patentin 106242 keksintöön nähden, koska poistoputken halkaisijasta voidaan tehdä pieni ja sakeasuspensiovirtauksille ominaiset virtaushäiriöt eivät pääse poistoputkeen. Pyörrevirtauksessa kehänopeus kasvaa 20 pyörimissäteen pienetessä, jolloin keskipakokiihtyvyys vähäkitkaisessa virtauksessa • •e • · *···* kasvaa kääntäen verrannollisesti pyörimissäteen kuutioon. Keksinnön mukaisessa raken- ··* •••| teessä mainittu virtausilmiö voidaan hyödyntää täysimääräisesti, mutta patentin 106242 • * · \ ratkaisussa vain pienessä määrin.
• · ·· * t * • * 25 Toinen merkittävä toiminnallinen etu patentin 106242 mukaiseen ratkaisuun nähden on, • · että runsaasti hiukkasia sisältäville virtauksille luonteenomaiset virtaushäiriöt eivät pääse kuljettamaan hiukkasia poistoputkeen ja huonontamaan erotustehoa. Mainituista syistä • * .*·*. keksinnön mukaisen rakenteen syklonin erotuskyky kasvaa merkittävästi verrattuna M· >.!.i patentin 106242 syklonin erotuskykyyn. Myös kaasun painehäviö keksinnön mukaisessa • · 30 syklonissa on pienempi kuin patentin 106242 mukaisessa syklonissa johtuen muun muassa • · * , yksinkertaisemmasta kaasunpoistokanavasta.
• · • * • * * • ·* • · 4 119179
Verrattuna esimerkiksi Tampellan CYMIC-reaktoriin esillä olevan keksinnön mukainen rakenne tarjoaa paremman kaasun ja kiintoaineen erotuksen, kun keksinnön mukaisessa rakenteessa virtaus syklonikammioon tapahtuu säteen suunnassa, jolloin jopa 98 % kiintoaineesta erottuu jo kaasun ja hiukkasten törmätessä sykloninkammion seinään, ja 5 putoaa paluuvirtauksena nousuputken ulkopuoliseen rengasmaiseen paluukanavaan. Tehokkaan esierotuksen jälkeen varsinaisessa syklonissa puhdistettavan kaasun pölypitoisuus on vähäinen, mikä tehostaa syklonin toimintaa ja vähentää sen kulumista. CYMIC-ratkaisussa kaasun ja kiertoaineen sisäänvirtaus tapahtuu syklonin seinämältä keskelle, jolloin esierottumista ei tapahdu. CYMIC-ratkaisun epäkohtina ovat lisäksi, että 10 nousukammion sisään sovitetusta syklonista tulee ahdas, se on alttiina eroosiolle ja korroosiolle ja haittaa palamisen kannalta tärkeää kaasun sekoittumista. Sisäänvirtaus-siivistön halkaisijan suhde keskusputken halkaisijaan jää CYMIC:ssä pieneksi, minkä johdosta syklonin erotuskyky jää moniin tarkoituksiin riittämättömäksi. CYMIC:iin nähden tässä keksinnössä esitetyn rakenteen etuna on myös, että erotustehoa häiritsevä paluu-15 kanavan nousuvirtaus vähenee, ja etteivät paluukanavan nousuvirtaukset pääse kuljettamaan hiukkasia kaasun poistoputkeen.
Mainituista syistä tässä esitettävä rakenne saa aikaan olennaisia toiminnallisia ja rakenteellisia parannuksia Fl-patentissa 106242 esitettyyn rakenteeseen nähden sekä myös 20 Tampellan patentoimaan CYMIC-ratkaisuun nähden. Toiminnalliset edut ovat merkittäviä , · *. sekä jäähdytetyissä että jäähyttämättömissä rakenteissa. Rakenteelliset parannukset ovat • · • · · .:. erityisen merkittäviä jäähdytystä vaativissa sovellutuksissa, mutta myös jäähdyttämättö- • ΜΦ : . *. missä rakenteissa tämän keksinnön mukainen rakenne johtaa yksinkertaisempaan, halvem- • · · i •: · · · paan, vähemmän huoltoa vaativaan ja helpommin korjattavaan rakenteeseen : · : 25 • · • · · ϊ a a a: Korostettakoon vielä, että koska poistoyhde on sijoitettu sama-akselisesti ohjaussiivistön yläpuolelle, voidaan poistoyhteen halkaisija mitoittaa erotussuhteen kannalta optimaalisesti • · · : * .* eivätkä paluukanavan häiriövirtaukset pääse poistoyhteeseen asti. lisäksi syklonin * * · *... * painehäviö kuormittaa paluukanavaa mahdollisimman vähän.
• · · : : 30 * * a *" " Keksinnön mukaista kiertomassareaktoria voidaan käyttää mm. sinänsä tunnetulla tavalla ·;*·: höyrykattilana, polttoaineen kaasuttimena, reaktorina, jossa kiinteä katalyytti kiertää, tai kuivatuslaitteena.Etenkin sitä käytetään jäähdytettynä rakenteena.
5 119179
Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan yksityiskohtaisen selityksen avulla oheiseen piirustukseen viitaten.
5 Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukaisen CFB-reaktorin periaatteellinen rakenne halkileikattuna sivukuvantona ja kuviossa 2 on esitetty kuvion 1 mukaisen reaktorin vaakaleikkausta tasolta A-A.
Keksinnön mukainen CFB-reaktori muodostuu pääasiallisesti kolmesta osasta I - ΙΠ, 10 nimittäin I. pitkänomaisesta nousukanavasta tai -putkesta 4, jonka keskusakseli on olennaisesti pystysuuntaisesti jäljestetty, Π. nousukanavan alapäässä olevista kaasun ja kiintoaineen syöttövälineistä, 1,2,3 ja 11, ja Hl, nousukanavan yläpäässä vastaavasti olevista kiintoaineen ja kaasun erotusvälineistä, 15 5-10.
Laite voidaan edelleen varustaa IV. nousukanavan jäähdytykseen tarvittavilla jäähdytysfluidin syöttö- ja poistovälineillä 12, 13.
20 . · 1 ·, Laitteen perusrakenne on esitetty kuviossa 1, jossa viitenumerolla 1 on merkitty leijutus- • · 1 kaasun tuloyhde, joka on yhdistetty jakokaappiin 2, jolla virtaus on jaettavissa tasaisesti ···· • :1: nousukanavan 4 poikkileikkauksen yli ylöspäin suuntautuvan virtauksen aikaansaamiseksi.
«·· · •: · ·: Leijutuskaasuvirtaan on tällöin syötettävissä kiintoainetta syöttöyhteen 11 kautta.
! 25 Kiintoaineen syöttöyhde on sopivimminjäijestetty nousukanavaarajaavan putken • ♦ ♦ :: seinämälle siten, että se avautuu nousukanavan sisälle vähän jakokaapin 2 yläpuolella.
·· · • · · ·1 Nousukanavalla 4 voi olla haluttu poikkileikkaus kohtisuoraan pituusakselia vasten. Se voi ··· • · ’·;·1 olla poikkileikkauseltaan ympyrän tai monikulmion muotoinen. Monikulmioista voidaan •... · 30 etenkin mainita 4-, 5-, 6-,7- ja 8-kulmiot. Monikulmioisten poikkileikkausten etuna * 1 1 1; ympyrämuotoon on, että ne voidaan valmistaa tasopaneleista. Nousukanava voi myös *: 1 1: koostua useammasta vierekkäin sovitetusta, poikkileikkaukseltaan pyöreästä tai • ♦ :.1·> monikulmaisesta putkesta. Nousukanava on jäljestetty sopivimmin sama-akselisesti 6 119179 reaktorikuoren sisälle, jolloin nousukanavan ulkovaipan ja reaktorikuoren sisävaipan väliin muodostuu kiintoaineen paluukanava 9.
Kuviossa 2 on esitetty nousukanavan poikkileikkaus kohdassa A-A. Nousukanava on tässä 5 tapauksessa poikkileikkaukseltaan kuusikulmion muotoinen. Kuten kuvioista 1 ja 2 näkyy, nousukanavan yläpään yhteyteen on jäljestetty moniaukkosykloni 5 - 10, joka rakenteellisesti on symmetrinen nousukanavan keskiakselin tason suunnassa.
Syklonissa on tuloyhteet 5, jotka on järjestetty täysin symmetrisesti nousukanavan seinä-10 mään. Leikkaus A-A esittää syklonin tuloyhteitten erään toteutusmuodon, jossa 6-kulmaisen nousukanavan kuhunkin tasopintaan on sovitettu yksi syklonin tuloyhde. Tällainen rakenne on edullinen silloin kun myös nousukanava halutaan jäähdyttää. Jäähdyttämättömät rakenteet on edullisinta toteuttaa pyöreinä levyrakenteina.
15 Syklonikammion 6 seinämän muodostaa reaktorikuoren yläosa 14, joka on yhdistetty paluukanavaan 9 kaulusosan 8 välityksellä. Syklonikammio 6 jatkuu tuloyhteiden 5 tasalta nousukanavan pituusakselin suuntaisesti ylöspäin nousukanavan yläpään ohi. Syklonikammion 6 poikkileikkaus muotoillaan edullisimmin ympyrän muotoiseksi silloinkin, kun paluukanava 9 on valmistusteknisten syitten takia monikulmio. Syklonin keskusputken 7 20 alareunan ja nousukanavan yläpään välisen etäisyyden suhde keskusputken halkaisijaan on :***: ainakin 0,2, sopivimmin suurempi kuin 1,0 (esim. noin 1,1 -10). Syklonikammion • « · yläpäässä, ainakin olennaisesti sama-akselisesti nousukammion keskiakselin kanssa, on m · LI1 2 3 4 5 kaasun poistoyhde 7, joka yhdistyy poistoputkeen (ei esitetty). Syklonikammion alaosassa *:" oleva kaulusosan 8 jatke muodostaa paluukanavan 9 seinämän alaosan. Paluukanavan φ· · : 1.1 25 poistopäässä on kiintoaineen paluuyhde 10, jonka välityksellä erotettu kiintoaine voidaan ··· • 1 *···1 palauttaa nousukanavaan. Paluuyhde 10 sijaitsee yleensä syöttöyhdettä 11 korkeammalla tasolla nousukanavan pituusakselin suunnassa.
• · · • · • « · · t · • · 2 *" Keksinnön mukaan syklonin tuloyhteet 5 on sopivimmin sijoitettu täysin symmetrisesti 3 • · · • · *.. · 1 30 kaasun poistoyhteen suhteen ja tämä on vastavasti sovitettu nousukanavan akselin kohdalla 4 \ 1 keskellä. Tällöin saadaan aikaan kaasun ja kiintoaineen mahdollisimman häiriötön 5 kiertoliike syklonikammiossa.
• · • » · • ·· • ♦ 7 119179
Nousukanavan 4 jäähdyttämiseksi se voidaan varustaa kuvion 1 mukaisesti jäähdytysvirran tuloyhteellä 12 ja jäähdytysvirran poistoyhteellä 13. Edullisen sovelluksen mukaan jäähdytysväliaine voidaan johtaa symmetrisesti sisään nousukanavan seinämiin ja johtaa ulos syklonikammion seinämistä symmetrisesti jäljestetystä poistoyhteestä.
5
Keksinnön mukaan leijutuskaasu, kuten ilma, syötetään tuloyhteen 1 kautta jakokaappiin 2. Jakokaapista leijutuskaasu johdetaan nousukanavan alaosaan 4, jossa kaasu ja leiju-partikkelit sekoittuvat. Kaasun mukana merkittävä osa leijupartikkeleista kulkeutuu nousukanavaan 4 ja edelleen nousukanavan yläosan kehälle sovitettuihin tuloyhteisiin 5.
10 Tuloyhteet 3 suuntaavat virtauksen siten, että kaasu ja partikkelit kulkeutuvat pyörivässä liikkeessä kohti syklonikammion 6 seinää, johon törmätessään pääosa hiukkasista erottuu. Pyörteestä johtuva keskipakokiihtyvyys ajaa vielä törmäyksen jälkeen kaasussa olevat hiukkaset syklonikammion 6 seinälle, josta ne putoavat gravitaation vaikutuksesta kaulusosaan 8 kaasun jatkaessa nousukanavan 4 yläpuolelle sopivimmin sama-akselisesti 15 sovitettuun keskusputkeen 7. Kaulusosasta 8 hiukkaset putoavat paluukanavaan 9, jonka alaosasta ne palautetaan yhteitten 10 kautta nousukanavan 4 alaosaan. Se osa kiintoaineesta, joka ei nouse kaasun mukana, poistetaan yhteen 3 kautta.
Kun ohjaussiivistö (5) johtaa kaasun erotuskammion seinää päin tapahtuu siten 20 kiintoaineen esierotus ja saadaan aikaan pyörrevirtaus. Erotuskammiossa (6) tapahtuu . * * *. puolestaan kaasun esierotuksen j älkeen j ääneitten hiukkasten erotus keskipakovoiman • » · ··· vaikutuksesta.
• ·· f • · • · · • · · ··· · *: * *: Keksinnöllä saavutetaan mm. seuraavat toiminnalliset edut.
·· : 7 25 ··· 1. Syklonin erotuskyky voidaan maksimoida, koska hiukkasiin kohdistuva keskipakokiihtyvyys kasvaa likimain kääntäen verrannollisesti keskusputken • · · • · · : halkaisijan kolmanteen potenssiin.
• · * · * · * 2. Riittävä erotuskyky aikaansaadaan pienemmällä tuloaukon virtausnopeudella kuin FI- • · · :...· 30 patentissa 106242, jolloin rakenteitten kuluminen vähenee.
* * 3. Paluukanavan 9 nousuvirtaukset eivät pääse etenemään syklonin poistoyhteeseen 7 asti, * i *" koska paluukanava j a syklonin poi stoyhde sij aitsevat eri puolilla syklonin tuloyhteitä 5.
• · * · · • · • · 8 119179 4. Sisäänvirtaussiivistön ja poistoputken halkaisijasuhde voidaan tehdä suureksi ilman, että paluukanavan nousuvirtauksia lisäävä paine-ero paluukanavan yli kasvaa.
Mainitut toiminnalliset edut on todennettu sekä laskennollisin tarkasteluin että mallikokein. 5 Vastaavilla suoritusarvoilla ja päämitoilla suoritetuissa vertailevissa kokeissa oli uuden rakenteen poistokaasun kiintoainehävikki vain 7 g/h kun se muutoin täysin vastaavassa koejäijestelyssä FI-patentin 106242 mukaisella laitteistolla oli 350 g/h. Keskusputken halkaisijan vaikutus läpäisyyn todennettiin edellistä suuremmalla koelaitteistolla, jossa muutettaessa keskusputken halkaisija 168 mm:stä 100 mm:iin, hiekkahävikki pieneni 1670 10 g/h:sta 3.9 g/h:aan. Molemmissa kokeissa kiintoaineena käytettiin hiekkaa, jonka hiukkakoko oli välillä 0.1-0.5 mm. Hienojakeen suuremmasta rikastumisesta reaktoriin seuraa useita merkittäviä etuja, joista esimerkkeinä voidaan mainita seuraavat: 1. Voidaan käyttää hienojakeisempaa leijumateriaalia, jolloin rakenteitten kuluminen 15 vähenee.
2. Laitoksen tehonsäätösuhde kasvaa, koska leijunta ja kiintoainekierto voidaan ylläpitää pienemmällä kaasunopeudella.
3. Useassa tapauksessa voidaan välttää kiertokaasulinjan sykloni.
4. Omakäyttöteho pienenee sovellutuksissa, joissa leijukaasuvirran määrää 20 minimileijunta.
. * * *; 5. Kiinteitten aineitten poltossa palamishyötysuhde kasvaa, koska palamaton hiili ··· ··· palautuu tehokkaammin nousukanavaan.
·»·* !a: 6. Jauhemaisten sorbenttien ja katalyyttien käyttö tehostuu.
·:**: 7. Pölyäminen reaktorista vähenee, jolloin kattilan jälkipintojen nouhoustarve ja ·· · • V 25 hiukkaserottimen pölykuorma vähenevät.
»·» • t • · • ·
Yhteenvetona voidaan todeta, että tämän keksinnön sinällään pienellä muutoksella • · · • « · · ;' aikaansaadaan merkittäviä toiminnallisia ja rakenteellisia etuja siihen ratkaisuun nähden, • * **"* joka on tullut tunnetuksi H- patentista 106242.
#·* ·...· 30 • · « • · • ψ • · ♦ • t# • ·
Claims (10)
1. Kiertomassareaktori, joka käsittää - pitkänomaisen nousukanavan (4), jolla on ainakin oleellisesti pystysuora keskusakseli 5 ja jossa on alaosa ja yläosa, jolloin kiintoaine ja leijutuskaasu on syötettävissä nousukanavaan alaosan kautta, ja - nousukanavan yläosaan jäljestetyn erotusyksikön (5 - 9) kiintoaineen erottamiseksi leijutuskaasusta, joka erotusyksikkö koostuu moniaukkoisesta syklonista, joka käsittää - ohjaussiivistön (5), 10. ohjaussiivistöön yhteydessä olevan erotuskammion (6) ja - erotuskammioon yhdistetyn paluukanavan (9) kiintoaineen talteenottamiseksi ja poistoyhteen (7) kaasujen poistamiseksi erotuskammiosta, tunnettu siitä,että - moniaukkoinen ohjaussiivistö (5), paluukanava (9) sekä kaasujen poistoyhde (7) 15 on jäljestetty symmetrisesti nousukanavan (4) ympärille, ja - syklonikammio (6) ja kaasun poistoyhde (7) on sijoitettu ohjaussiivistön (5) yläpuolelle.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiertomassareaktori, tunnettu siitä, että poisto-20 yhde (7) on jäljestetty sama-akselisesti nousukammion kanssa. • * * Φ
· • · • · · *:* 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kiertomassareaktori, tunnettu siitä, että ···· 7 • · :.· · nousukanavaan on jäljestetty jäähdytysväliaineen syöttöyhde (12) ja poistoyhde (13). ♦ · ·· · • · « S ·* 25
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kiertomassareaktori, t u n n e 11 u siitä, että ··« • · ’·*·’ nousukanavan (4) ja paluukanavan (9) sekä syklonikammion (6) seinämät muodostuvat tasomaisista, jäähdytetyistä putkipaneleista.
• « · ♦ · • · ··· • · • · *!* 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kiertomassareaktori, tunnettu siitä, ··· • · ***** 30 että moniaukkoisen syklonin paluukanava (9) on alapäästään kiintoaineen paluuyhteen (10) välityksellä yhdistetty nousukanavaan (4) kiintoaineen kierrättämiseksi. ♦ • · • · • · · • · · • · 10 119179
6. Patenttivaatimuksen S mukainen kiertomassareaktori, tunnettu siitä, että kiintoaineen paluukanava (9) muodostuu useasta rinnakkaisesta kanavasta.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen kiertomassareaktori, tunnettu siitä, että jotkin 5 paluukananavan (9) rinnakkaisista kanavista sisältävät lämmönsiirtopintoja.
8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kiertomassareaktori, tunnettu sylinterimäisestä syklonista (6), joka ainakin pääosin sijaitsee ohjaussiivistön (S) yläpuolella.
9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisen kiertomassareaktorin käyttö höyrykattilana, polttoaineen kaasuttimena, reaktorina, jossa kiinteä katalyytti kiertää, tai kuivatus-laitteena.
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että reaktoria käytetään jäähdytettynä rakenteena. • · · • · • 1 • M ··· • f·1 • 1 » · 1 • · · * · · • 1 ·· · • · · • # • · ·1 • 1 • · ··· ·· » • · 1 « · · • · • · • · · t ··· • · • · *«1 • · · • 1 • t · • M • · Patentkrav: 119179
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20031540A FI119179B (fi) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Kiertomassareaktori |
| PCT/FI2004/000627 WO2005037422A1 (en) | 2003-10-21 | 2004-10-21 | Circulating bed reactor |
| EP04767133A EP1680215A1 (en) | 2003-10-21 | 2004-10-21 | Circulating bed reactor |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20031540A FI119179B (fi) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Kiertomassareaktori |
| FI20031540 | 2003-10-21 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20031540A0 FI20031540A0 (fi) | 2003-10-21 |
| FI20031540A FI20031540A (fi) | 2005-04-22 |
| FI119179B true FI119179B (fi) | 2008-08-29 |
Family
ID=29225979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20031540A FI119179B (fi) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Kiertomassareaktori |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1680215A1 (fi) |
| FI (1) | FI119179B (fi) |
| WO (1) | WO2005037422A1 (fi) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012101324A1 (en) * | 2011-01-24 | 2012-08-02 | Endev Oy | Method to enhance operation of circulating mass reactor and reactor to carry out such method |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007061301A1 (en) * | 2005-09-05 | 2007-05-31 | Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland | Device for producing a product gas from biomass |
| FR2894842B1 (fr) * | 2005-12-21 | 2008-02-01 | Inst Francais Du Petrole | Nouveau systeme de separation gaz solide et de stripage pour les unites de craquage catalytique en lit fluidise |
| NL2000520C2 (nl) * | 2007-03-05 | 2008-09-08 | Stichting Energie | Inrichting voor het vervaardigen van een productgas uit een brandstof, zoals biomassa. |
| US8961629B2 (en) | 2009-12-21 | 2015-02-24 | Southern Company Services, Inc. | Apparatus, components and operating methods for circulating fluidized bed transport gasifiers and reactors |
| CN101749696B (zh) * | 2010-02-09 | 2011-07-20 | 清华大学 | 一种多流程循环流化床锅炉 |
| NL2009733C2 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-06 | Stichting Energie | Reactor for producing a product gas from a fuel. |
| EP2878581A1 (en) | 2013-12-02 | 2015-06-03 | Lappeenrannan Teknillinen Yliopisto | A wastewater purification system |
| CN113877490B (zh) * | 2021-11-01 | 2024-06-25 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种流化床反应器及其进行物料处理的方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE409953B (sv) * | 1976-12-08 | 1979-09-17 | Chambert Lars Axel Andreas | Sett och anordning for separation av material vid en fluidiserad bedd |
| SE421723B (sv) * | 1977-05-09 | 1982-01-25 | Goetaverken Angteknik Ab | Sett och reaktor for genomforande av exoterma reaktioner, t ex forbrenning, i en cirkulerad flytbedd |
| FR2555468B1 (fr) * | 1983-10-07 | 1988-11-25 | Creusot Loire | Disposition d'epuration d'un gaz charge de particules |
| FI106242B (fi) * | 1999-05-20 | 2000-12-29 | Einco Oy | Kiertomassareaktori |
| US7102050B1 (en) * | 2000-05-04 | 2006-09-05 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Multiple riser reactor |
| FI20010676A0 (fi) * | 2001-04-02 | 2001-04-02 | Einco Oy | CSC-reaktori |
-
2003
- 2003-10-21 FI FI20031540A patent/FI119179B/fi active IP Right Grant
-
2004
- 2004-10-21 WO PCT/FI2004/000627 patent/WO2005037422A1/en active Application Filing
- 2004-10-21 EP EP04767133A patent/EP1680215A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012101324A1 (en) * | 2011-01-24 | 2012-08-02 | Endev Oy | Method to enhance operation of circulating mass reactor and reactor to carry out such method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2005037422A1 (en) | 2005-04-28 |
| EP1680215A1 (en) | 2006-07-19 |
| FI20031540A (fi) | 2005-04-22 |
| FI20031540A0 (fi) | 2003-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4378234A (en) | Particulate material collecting apparatus | |
| US6802890B2 (en) | Method and apparatus for separating particles from hot gases | |
| US4789476A (en) | Cyclone separator with two separating zones and static guide mechanisms | |
| FI111229B (fi) | Menetelmä ja laitteisto kiintoaineen erottamiseksi kaasuista | |
| US20110226129A1 (en) | Cyclone separator and separation method | |
| FI102733B (fi) | Erotussykloni | |
| FI119179B (fi) | Kiertomassareaktori | |
| US20180043292A1 (en) | Swirl tube separators | |
| FI109881B (fi) | Menetelmä ja laitteisto kiintoaineen erottamiseksi kaasusta | |
| CN1035885A (zh) | 热交换器 | |
| EP0177527B1 (en) | Two- or multi-component reactor | |
| CA1265660A (en) | Circulating fluidized bed reactor and a method of separating solid material from the flue gases | |
| CN105973057A (zh) | ***式扰流器及其生产、安装方法与用途 | |
| US5171542A (en) | Circulating fluidized bed reactor | |
| CN208976077U (zh) | 一种管式旋风分离器 | |
| CN109340743B (zh) | 一种细煤粒循环流化床锅炉 | |
| FI106242B (fi) | Kiertomassareaktori | |
| CA1258037A (en) | Apparatus for separating solids in a circulating fluidized bed reactor | |
| CN109225689A (zh) | 一种管式旋风分离器 | |
| FI107435B (fi) | Keskipakoerotinlaitteisto ja menetelmä hiukkasten erottamiseksi leijupetireaktorin kuumista kaasuista | |
| US4285142A (en) | Suspension type heat exchanger | |
| EP0494650A2 (en) | Method and apparatus for separating particulate material from hot gas | |
| US4874584A (en) | Fluidized bed reactor | |
| CN212263593U (zh) | 双层壳体式高效旋风分离器 | |
| FI110025B (fi) | Menetelmä leijutusreaktorissa |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 119179 Country of ref document: FI |
|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: BIOLAN OY |