FI89202B - Kraftanlaeggning med foerbraenning av ett braensle i en fluidiserad baedd - Google Patents

Description

1 89202

Voimalaitos, jossa polttoaine poltetaan leijukerroksessa

Esillä oleva keksintö kohdistuu voimalaitokseen, jossa polt-5 toaine poltetaan hiukkasmaista materiaalia olevassa leijukerroksessa. Tämä materiaali muodostuu tai sisältää rikkiab-sorboimisainetta kuten kalkkia tai dolomiittia polttoaineen rikin sitomiseksi palamisen aikana. Esillä oleva keksintö on lähinnä tarkoitettu PFBC-laitoksiin, joissa palaminen tapah-10 tuu ilmanpainetta suuremmassa paineessa ja palamishuoneella tai polttokammiolla varustettu leijukerrosastia on ympäröity paineastialla, jossa on palamisilmaa, paineen ollessa jopa suuruusluokkaa 2 MPa. PFBC tulee sanojen Pressurized Fluidized Bed Combustion alkukirjaimista.

15

Leijukerrosastia sisältää säiliön, joka on jaettu pohjalla ylempään palamiskammioon, jossa on leijukerros, ja alempaan tuhkakammioon tuhkan ja käytetyn leijukerrosmateriaalin poistamiseksi. Pohja voi sisältää pitkänomaiset, samansuun-20 täiset ilmanjakokammiot, joissa on suukappaleet hiukkasmaista materiaalia olevan leijukerroksen muodostamiseksi pohjan yläpuolella ja tuodun polttoaineen polttamiseksi. Palamisil-ma tuodaan palamiskammioon kompressorista. Palamiskammion ja tuhkakammion välillä on aukot, joiden lävitse tuhka ja lei-; 25 jukerrosmateriaali kulkevat palamiskammiosta leijukerrosas-tian pohjan alapuolella olevaan tuhkakammioon. Tuhka ja lei-jukerrosmateriaali jäähdytetään ilmalla ennen kuin ne kuljetetaan pois sulkujärjestelmän kautta.

-/30 Tuhkan ja leijukerrosmateriaalin poistokammio on tavallisesti': ti kartion tai pyramidin muotoinen, sen alaspäin suuntautu van kärjen ollessa yhdistetty putkella poistolaitteeseen. Jotta jäähdytysilmaa pystyttäisiin käyttämään hyväksi mahdollisimman tehokkaasti, se johdetaan alas tuhkanpoistokam-:/35 mioon ja kohtaa poistettavan materiaalin vastavirtaan. On osoittautunut, että jäähdytysilma ei jakaudu tasaisesti poikkileikkaukselle, kun virtaus tapahtuu ylöspäin tuhkakammion lävitse. Tämä merkitsee, että jäähdytys kammion ylem- 2 89202 missä osissa on epätyydyttävä ja että ilmannopeus voi nousta niin korkeaksi kammion keskiosassa, että tuhkakammiossa ja ilmanjakokammioiden välillä oleva materiaali muuttuu leijuvaksi. Tämä muuttuminen lisää lämmönsiirtoa ilmanjakokammi-5 oiden seiniin ja voi aiheuttaa sellaisen lämpenemisen, että kestävyys vaarantuu. Lisäksi tuhkan jäähdytysilman keskittyminen aiheuttaa ei-toivotun ja epätasaisen ilman jakautumisen palamiskammion poikkileikkauksella, mikä voi häiritä virtausta.

10

Esillä olevan keksinnön mukaisesti parannetaan jäähdytysil-man jakautumista tuhkanpoistokammiossa asettamalla siihen ristikko, jossa on pääasiassa vaakasuoria ilmakanavia, joissa on merkityksetön virtausvastus. Ristikko voi olla muodos-15 tettu avoimista profiileista, esimerkiksi U-profiileista, aukkojen ollessa käännetty alaspäin siten, että niiden sisälle muodostuu materiaalista vapaita kanavia. Ristikolta voi olla kahdella tai useammalla tasolla. Näiden välillä voi olla pystysuoria yhdysputkia, joiden lävitse jäähdytysilma 20 voi virrata ylöspäin alemman ristikon kanavasta yläpuolella olevan ristikon kanavaan. Kammion keskiosan kanaviin kerääntyvä jäähdytysilma virtaa vaakatasossa ulospäin ja pois materiaalista kammion ulommissa osissa. Lisäksi yhdysputkia voi olla ristikkokerroksen ja palamiskammion välillä. Ris-25 tikkokerroksesta ulottuva putki kulkee ilmanjakokammioiden välissä, jotka muodostavat leijukerrosastian leijukerrospoh-jan. Nämä putket voivat hyvin päättyä suukappaleeseen, joka muistuttaa ilmanjakokammioiden suukappaletta, ja olla Selmalla tasolla kuin ne.

30

Esillä oleva keksintö kuvataan lähemmin viittaamalla oheisiin piirroksiin.

Kuvio 1 kuvaa kaavioilisesti esillä olevan keksinnön sovel-35 lettuna PFBC-laitokseen, kuvio 2 kuvaa vaihtoehtoisen sovellutusmuodon leijukerrosastian alaosan.

3 89202 kuvio 3 on poikkileikkaus tuhkanpoistokammiosta kuvion 1 viivaa A-A pitkin ja kuvio 4 on perspektiivikuva ilmakanavilla varustetusta ristikosta.

5

Kuvioissa viitenumero 11 osoittaa paineastian, 12 leijuker-rosastian ja 13 syklonityyppisen puhdistimen, joka on sijoitettu paineastiaan 11. Vain yksi sykloni on kuvattu, mutta todellisuudessa puhdistuslaitteessa on useita, rinnakkaisia 10 ryhmiä sarjaan kytkettyjä sykloneja. Leijukerrosastiassa 12 on pohja 14, joka jakaa sen ylempään palamiskammioon 15 ja alempaan tuhkakammioon 16. Pohja 14 sisältää joitakin samansuuntaisia ilmanjakokammioita 17, joissa on suukappale 18. Näiden kautta johdetaan palamiskammioon 15 palamisilma kam-15 miosta 20, joka on paineastian 11 ja leijukerrosastian 12 välissä. Tämä ilma saattaa leijukerroksen 21 muodostavan materiaalin leijuvaan muotoon ja polttaa leijukerrokseen tuodun polttoaineen. Ilmanjakokammioiden 17 välillä on aukot 22, joiden lävitse tuhka ja käytetty leijukerrosmateriaali 20 pääsevät kammioon 16. Polttoaine ja tuore leijukerrosmateriaali tuodaan leijukerrosastiaan 12 johtoja 23 ja 24 pitkin varastosta, jota ei ole kuvattu. Palamiskammiossa 15 on jäähdytysputki 25 leijukerroksen alustan jäähdyttämiseksi ja höyryn tuottamiseksi höyryturbiiniin, jota ei ole kuvattu.

: 25

Muodostuvat palamiskaasut kerätään leijukerrospinnan 27 yläpuolella olevaan vapaaseen tilaan 26 ja johdetaan johtoa 28 pitkin puhdistimeen 13, jossa tomu erotetaan kaasuista. Tomu kuljetetaan johtoa 30 pitkin keräilysäiliöön, jota ei ole "30 kuvattu. Puhdistetut kaasut johdetaan johtoa 31 pitkin turbiiniin 32. Tämä käyttää kompressoria 33, joka johtaa kammioon 20 palamisilman johtoa 34 pitkin.

Leijukerrosastian alemmassa, kartiomaisessa osassa 35, joka : :35 muodostaa tuhkakammion 16, on säätölaitteilla 39 varustetut aukot 36 jäähdytysilman johtamiseksi kammiosta 20 kammioon 16 siellä olevan materiaalin jäähdyttämiseksi. Kuvion 1 mukaisessa sovellutusmuodossa kammiossa 16 on kaksi ristikko- 4 89202 kerrosta 37 ja 38, jotka on muodostettu U-profiileista 40 ja 41, aukkojen ollessa suunnatut alaspäin ja muodostaessa vaakasuorat kanavat 46. Ristikkokerrokset 37, 38 on yhdistetty pystysuorilla putkilla 42, jotka mahdollistavat jäähdytys-5 kaasun pystysuoran kuljettamisen kerrosten välillä. Kartio-mainen leijukerrosastian osa 35 on yhdistetty poistoputkella 43 sulkutyyppiseen poistolaitteeseen 44.

Kartiomaisen tuhkakammion 16 alaosaan johdettu jäähdytysilma 10 kohtaa alaspäin virtaavan leijukerrosmateriaalin ja tuhkan ja virtaa pohjan 14 lävitse palamiskammioon 15, jossa se käytetään palamiseen.

Jäähdytysilma valitsee suorimman reitin materiaalin lävitse 15 kammion 16 keskellä. On olemassa se vaara, että kammion 16 keskellä tapahtuu materiaalin ei-toivottavaa juoksevaksi muuttumista. Lisäksi kartiomaisen osan 35 seinän vieressä oleva materiaali ei jäähdy. Kun osa jäähdytysilmasta kerätään ristikkojen 37, 38 alaspäin avoimiin U-profiileihin 40, 20 41, joissa ne pystyvät virtaamaan vaakatasossa sivusuunnassa muodostetuissa, materiaalista vapaissa kanavissa 46, joissa ei ole mainittavaa virtausvastusta, saavutetaan jäähdytys-ilman virtauksen tasaisempi jakautuminen koko poikkileikkaukselle. U-profiilien kanavissa 46 oleva ilma hakeutuu 25 pois kammion 16 materiaalista profiileja pitkin, kuten nuolilla 45 on osoitettu. Kuviosta 3 ilmenee, että ristikoissa 37, 38 on aukot 47, joiden lävitse tuhka ja leijukerrosmate-riaali pystyvät kulkemaan.

30 Kuvion 2 mukaisessa sovellutusmuodossa kammiossa 16 on ainoastaan yksi, profiileista 40 muodostettu ristikko 37. Näihin profiileihin on yhdistetty pystysuorat putket 50, jotka ulottuvat ylöspäin ilmanjakokammioiden 17 välissä ja päättyvät suukappaleisiin 51 samalla tasolla kuin ilmasuukappaleet 35 18. Ilmanjakokammioiden 17 pohja on varustettu virtausau- koilla 52 palamisilman pienempää osaa varten. Koska virtaa-misvastus putkessa 50 on pienempi kuin virtaamisvastus mate-riaalikerroksessa ristikon 37 ja pohjan 14 välillä, profii- 5 89202 leihin 40 kerääntynyt ilma virtaa olennaisessa määrässä pa-lamiskammioon 15 putkea 50 pitkin. Tällä tavalla jopa voimakkaassa jäähdytysilman virtauksessa saadaan aikaan niin alhainen virtaus ristikon 37 ja pohjan 14 välillä olevan 5 kerroksen lävitse, että vaara siitä, että kerros muuttuisi ' leijuvaan muotoon siinä ja ilmanjakokammioiden 17 välillä voidaan eliminoida.

Claims (6)

6 89202

1. Voimalaitos, jossa polttoaine poltetaan leijukerrokses-sa, joka sisältää leijukerrosastian (12), pohjan (14), joka jakaa leijukerrosastian (12) ylempään palamiskammioon (15) 5 ja alempaan tuhkanpoistokammioon (16), aukot (22) pohjassa (14), jotka mahdollistavat tuhkan ja käytetyn leijukerrosma-teriaalin poistumisen tuhkanpoistokammioon (16), syöttölaitteet leijukerrosmateriaalin ja polttoaineen syöttämiseksi leijukerrosastian (12) palamiskammioon (15), kompressorin '0 (33) ilman johtamiseksi leijukerrosastiaan (12) leijutilaa ja palamista varten, poistolaitteet (44) tuhkan ja käytetyn leijukerrosmateriaalin poistamiseksi tuhkanpoistokammiosta (16) ja aukot (36) ilman johtamiseksi palamiskammion pohjan alapuolella olevaan tuhkanpoistokammioon (16) siellä olevan 15 materiaalin jäähdyttämiseksi, tunnettu siitä, että tuhkan-poistokammiossa (16) on laitteet, joissa on pääasiassa vaakasuorat kourunmuotoiset, alaspäin avoimet ilmakanavat (46), jotka sijaitsevat palamiskammion (15) alapuolella sijaitsevan pohjan (14) ja laitteiden (36) jäähdytysilman johtami-20 seksi tuhkanpoistokammioon (16) välissä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimalaitos, tunnettu siitä, että ilmakanavat (46) muodostuvat profiileista (40, 41), joilla on edullisimmin U-muotoinen poikkileikkaus. 25

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen voimalaitos, tunnettu siitä, että kaksi eri tasoilla sijaitsevaa ilmakanavien (46) kerrosta on yhdistetty pystysuorilla yhdysjohdoilla (42).

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen voimalaitos, tunnettu siitä, että profiilikanaviin (46) on yhdistetty pystysuorat johdot (50), jotka aukeavat palamiskammion (15) pohjaan (14), edullisimmin pääasiassa samalla tasolla kuin pohjan (14) ilmasuukappaleet (18).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen voimalaitos, tunnettu siitä, että ilmanjakokammioissa (17) on pohja, jossa on il-manvirtausaukot tai suukappaleet (52). 55 7 89202

6. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen voimalaitos, tunnettu siitä, että ilmakanavien (46) profiilit (40, 41) muodostavat vaakasuoran ristikon, jossa on aukot (47) materiaa-’ Iin läpäisemistä varten. 5