FI76933C - Apparatus for separating solids in circulating bed reactor - Google Patents

Description

1 769331 76933

Laite kiintoaineen erottamiseksi kiertopetireaktorissa Anordning för avskiljning av fast material i reaktor med cirkulerande bäddApparatus for separating solids in a circulating bed reactor Anordning för avskiljning av fast material i Reaktor med circulerande bädd

Esillä oleva keksintö kohdistuu kiertopetireaktorin yhteydessä käytettävään laitteeseen kiintoaineen erottamiseksi reaktorin poistokaasuista ja kiintoaineen palauttamiseksi reaktoriin.The present invention relates to an apparatus for use in connection with a circulating bed reactor for separating solids from reactor exhaust gases and returning solids to the reactor.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan laite, jolla kiertopetireaktorin poistokaasuista voidaan tehokkaasti erottaa kiintoainetta ja palauttaa haluttuun kohtaan reaktoriin.The object of the invention is to provide a device with which solids can be efficiently separated from the exhaust gases of a circulating bed reactor and returned to the desired location in the reactor.

Kiertopetitekniikkaa on sovellettu kauan mm. pasutoissa ja nykyisin enenevässä määrin erilaisissa reaktoreissa, kuten polttopesissä ja kaasuttimissa. Tunnetuissa sovellutuksissa kiintoaineen erottaminen kaasuista tapahtuu tavanomaisessa, alaosaltaan suppilonmuotoisessa syklonierottimessa, jossa olevaan sylinterimäiseen pyörrekammioon on sovitettu kaasuja ylöspäin johtava kaasunpoistoputki ja josta kiintoaine palautetaan reaktoriin kaasulukon kautta. Kaasulukon tehtävänä on estää reaktorikaasujen virtaus sykloniin laskuputken kautta. Yleisimmin tällaisena kaasulukkona toimii mekaaninen sulkulaite tai kehittyneemmissä laitteissa U-putkessa leijuva hiekka. Varsinkin korkealämpötilareaktoreissa tulee kiinto-materiaalin palautusjärjestelmästä monimutkainen ja kallis. Koska osa kaasulukon leijutukseen tarvittavasta ilmasta virtaa laskuputkessa ylöspäin, on tällä haitallinen vaikutus erityisesti kevyen ja hienojakeisen materiaalin erottumiseen. Lisäksi nouseva kaasuvirtaus pienentää laskuputken kuljetus-kapasiteettia .The rotary bed technology has been applied for a long time e.g. in roasters and, increasingly, in various reactors such as incinerators and gasifiers. In known applications, the separation of solids from gases takes place in a conventional, funnel-shaped cyclone separator, in which a cylindrical vortex chamber is fitted with a gas-carrying exhaust pipe and from which the solids are returned to the reactor via a gas trap. The purpose of the gas trap is to prevent the flow of reactor gases into the cyclone through the downcomer. The most common such gas lock is a mechanical shut-off device or, in more advanced devices, sand floating in a U-tube. Especially in high temperature reactors, the solids recovery system becomes complex and expensive. Since part of the air required to fluidize the gas trap flows upwards in the downcomer, this has a detrimental effect, especially on the separation of light and fine material. In addition, the rising gas flow reduces the transport capacity of the downcomer.

Tavanomaisessa syklonissa muodostuu tunnetusti keskelle voimakas alipaine ja suuri aksiaalinen virtausnopeus. Tästä johtuen pyrkii tavanomainen sykloni imemään laskuputkesta.In a conventional cyclone, a strong vacuum and a high axial flow rate are known to form in the middle. Because of this, a conventional cyclone tends to suck from the downcomer.

2 769332,76933

Syntyvällä imuvirtauksella ei yleensä ole tangentiaalinopeut-ta, joten lähes kaikki sen mukanaan kuljettama kiintoaine kulkeutuu syklonin keskusputken kautta ulos. Tavanomaisella syklonilla varustettu palautusjärjestelmä on siis erittäin herkkä paluuputken imuvirtauksille ja vaatii luotettavan kaasulukon.The resulting suction flow generally does not have a tangential velocity, so that almost all of the solids it carries pass through the central tube of the cyclone. Thus, a return system equipped with a conventional cyclone is very sensitive to the suction flows of the return pipe and requires a reliable gas lock.

Höyrykattilasovellutuksissa johtaa tavanomaisen syklonin käyttö epäedulliseen rakenteeseen, koska tavanomainen sykloni jakaa kattilan erilliseen polttopesään ja syklonin jälkeiseen konvektio-osaan, joiden välissä sijaitsevat kiintomateriaalin palautuslaitteet.In steam boiler applications, the use of a conventional cyclone results in an unfavorable structure because the conventional cyclone divides the boiler into a separate combustion chamber and a post-cyclone convection section between which are solids recovery devices.

Mekaaniset kaasulukot kuluvat nopeasti erityisesti kuumissa olosuhteissa ja niissä esiintyy usein käyttöhäiriöitä.Mechanical gas locks wear rapidly, especially in hot conditions, and often malfunction.

Tunnettuja ovat myöskin ratkaisut, joissa reaktorin sisään asennetaan tavanomainen sykloni, jolloin koko kiintoaineen palautusjärjestelmä sijaitsee reaktorin sisällä. Tässä järjestelmässä esiintyy suurina haittoina syklonin korroosio-ja eroosio-ongelmia, koska tukirakenteen jäähdytystä ei yksinkertaisin keinoin voida järjestää. Lisäksi systeemi kärsii tavanomaisen syklonin herkkyydestä paluuputken imu-virtauksille .Solutions are also known in which a conventional cyclone is installed inside the reactor, in which case the entire solids recovery system is located inside the reactor. Cyclone corrosion and erosion problems are major drawbacks in this system because cooling of the support structure cannot be provided by simple means. In addition, the system suffers from the sensitivity of a conventional cyclone to return suction flows.

Edellä mainituissa laitteissa esiintyvät epäkohdat on voitu poistaa keksinnön mukaisella yksinkertaisella laitteella, jolle on tunnusomaista se, että se käsittää reaktorin päälle sijoitetun pääasiallisesti lieriömäisen pyörrekammion, pyörre-kammioon tangentiaalisesti liittyvän, reaktoriin yhdistetyn kaasuntulokanavan, pyörrekammioon tangentiaalisesti liittyvän, reaktoriin yhdistetyn erotetun kiintoaineen palautuskanavan ja pyörrekammion kanssa samankeskisen kaasunpoistoaukon.The disadvantages of the above-mentioned devices can be eliminated by a simple device according to the invention, characterized in that it comprises a substantially cylindrical vortex chamber, a gas inlet tangentially connected to the vortex chamber, a gas inlet connected to the reactor, concentric degassing port.

3 769333,76933

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää erästä keksinnön suoritusmuotoa pystyleikkauk-sena ja kuvio 2 esittää kuvion 1 leikkausta viivaa A - A pitkin.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows an embodiment of the invention in vertical section and Figure 2 shows a section of Figure 1 along the line A-A.

Kuvioissa 1 ja 2 viitenumero 1 tarkoittaa pystysuoraa kierto-petireaktoria, jonka yläosasta poistuvat kaasut virtaavat erottimeen vaakasuoraan sovitettuun pyörrekammioon 2 tangen-tiaalisesti liittyvän kaasuntulokanavan 3 kautta. Pyörre-kammion seinille 4 erottunut kaasuvirtauksen kuljettama kiintoaine poistuu pyörrekammiosta seinämässä olevien aukkojen 5 kautta ja virtaa pyörrekammioon tangentiaalisesti liittyvien palautuskanavien 6 kautta takaisin reaktoriin. Pääosa kaasuista poistuu pyörrekammion toisessa päädyssä 7 olevan pyörrekammion kanssa samankeskisen poistoaukon 8 kautta konvektio-osaan 9.In Figures 1 and 2, reference numeral 1 denotes a vertical rotary bed reactor, the gases leaving the top of which flow into the separator in a horizontally arranged vortex chamber 2 through a tangentially connected gas inlet duct 3. The solid carried by the gas flow separated on the walls 4 of the vortex chamber leaves the vortex chamber through the openings 5 in the wall and flows back to the reactor through the return channels 6 tangentially connected to the vortex chamber. Most of the gases exit with the vortex chamber at the other end 7 of the vortex chamber through a concentric outlet 8 to the convection section 9.

Puhdistetut kaasut virtaavat pyörrekammion 10 päädyssä olevan aukon 14 kautta konvektio-osaan 9.The purified gases flow through the opening 14 at the end of the vortex chamber 10 to the convection section 9.

Virtausteknisestä keksinnön mukainen järjestelmä eroaa tavanomaisesta mm. siten, että kiintoaine palautuu reaktoriin kaasu-virtauksen (1 - 10 % kaasuista) kuljettamana. Koska kiintoaineen poistumiskohta on pyörrekammion kehällä, missä kiintoaineen nopeus on suurimmillaan, saavutetaan hyvä erotuskyky.The system according to the invention differs from the conventional one in terms of flow technology, e.g. so that the solid returns to the reactor by a gas flow (1-10% of the gases). Since the solids exit point is on the circumference of the vortex chamber, where the solids velocity is at its highest, good resolution is achieved.

Keksinnön mukaisella järjestelmällä saadaan ilmeisiä rakenteellisia etuja, joista mainittakoon: - kompakti rakenne - paisuntasaumoja voidaan välttää - kiertopetireaktori voidaan paineistaa aiheuttamatta huomattavia lisäkustannuksia.The system according to the invention provides obvious structural advantages, such as: - compact structure - expansion joints can be avoided - the circulating bed reactor can be pressurized without causing significant additional costs.

4 769334,76933

Kiintoaine voidaan poistaa pyörrekammiosta yhden yli koko pyörrekammion leveyden ulottuvan aukon ja siihen liitetyn palautuskanavan kautta tai useiden vierekkäisten aukkojen ja palautuskanavien kautta. Palautuskanavat voidaan varustaa jäähdytysvaipalla, mikäli halutaan jäähdyttää reaktoriin palautettava kiintoaine. Palautuskanavien liittymiskohdat voidaan sijoittaa eri korkeudelle reaktorissa niin, että kiintoaine voidaan ohjata haluttuun kohtaan.The solids can be removed from the vortex chamber through an opening extending over the entire width of the vortex chamber and a return channel connected thereto, or through a plurality of adjacent openings and return channels. The return ducts can be provided with a cooling jacket if it is desired to cool the solid returned to the reactor. The connection points of the return channels can be placed at different heights in the reactor so that the solid can be directed to the desired location.

Keksintö ei ole rajoitettu esimerkeinä esitettyyn suoritusmuotoon vaan voidaan muunnella ja soveltaa patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.The invention is not limited to the exemplary embodiment but can be modified and applied within the scope of the inventive idea defined by the claims.

Claims (2)

7693376933 1. Kiertopetireaktorin yhteydessä käytettävä laite kiintoaineen erottamiseksi reaktorin poistokaasuista ja kiintoaineen palauttamiseksi reaktoriin, tunnettu siitä, että se käsittää reaktorin päälle sijoitetun pääasiallisesti lieriömäisen pyörrekammion (2), pyörrekammioon tangentiaali-sesti liittyvän, reaktoriin (1) yhdistetyn kaasuntulokanavan (3) , pyörrekammioon tangentiaalisesti liittyvän, reaktoriin yhdistetyn erotetun kiintoaineen palautuskanavan (6) ja pyörrekammion kanssa samankeskisen kaasunpoistoaukon (8).Apparatus for separating solids from reactor exhaust gases and returning solids to a reactor for use in a circulating bed reactor, characterized in that it comprises a substantially cylindrical vortex chamber (2), a gas inlet tangentially connected to the vortex chamber, connected to the reactor (1); , a degassed solids return channel (6) and a concentric degassing port (8) connected to the reactor. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että siinä on useita erotetun kiintoaineen palautus-kanavia (6) .Device according to Claim 1, characterized in that it has a plurality of separated solid return channels (6).