PL171975B1

PL171975B1 - Urzadzenie do wytwarzania uszczelnienia gazowegow reaktorze z krazacym zlozem fluidalnym PL PL

Info

Publication number: PL171975B1
Application number: PL93306294A
Authority: PL
Inventors: Timo Hyppanen
Original assignee: Foster Wheeler Energia Oy
Priority date: 1992-05-21
Filing date: 1993-05-18
Publication date: 1997-07-31
Also published as: EP0640199A1; US5601039A; FI922319A; DE69302379T2; EP0640199B1; FI91220C; FI922319A0; WO1993023703A1; RU2094701C1; DE69302379T4; ATE137322T1; FI91220B; DE69302379D1; KR950701725A; DK0640199T3; RU94046062A; JP3025012B2; JPH07506663A

Abstract

1. Urzadzenie do wytwarzania uszczelnienia gazowego w reaktorze z krazacym zlozem fluidalnym, który jest wyposazony w uksztaltowany szczelinowo kanal powrotny, utworzony przez dwa, zasadniczo pionowe, plaskie panele scienne i zakonczenia laczace te panele scienne, znamienne tym, ze w strefie regula- cyjnej kanalu powrotnego (16), na przynajmniej dwóch poziomach, sa umieszczone elementy zaporowe (22, 24, 26), (122, 124), (222, 224), (322, 324), które maja i konstrukcje stacjonarna, przy czym te elementy zapo- rowe (22,24,26) sa umieszczone poziomo i z zachowa- niem odstepu h pomiedzy tymi poziomami, a ponadto w strefie regulacyjnej sa umieszczone dysze (56, 58, 60) lub otwory zasilajace dostarczajace do strefy regula- cyjnej gaz fluidyzujacy lub gaz wtryskiwania. Fig 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest utworzenie do wytwarzania uszczelnienia gazowego w reaktorze z krążącym złożem fluidalnym, przeznaczone do kontrolowania przepływu krążącej masy w reaktorze.

171 975

Z fińskiego opisu patentowego nr 85416 jest znane urządzenie do wytwarzania uszczelnienia gazowego w reaktorze z krążącym złożem fluidalnym, mającym szczelinowo ukształtowany kanał powrotny utworzony przez dwie, głównie pionowe płaskie ściany panelowe i zakończenia łączące te ściany panelowe. W dolnej części tego kanału powrotnego znajuuje się uszczelnienie gazowe w postaci komory fluidyzacyjnej w kształcie litery U, zaś w górnej części tego kanału znajduje się zawór mający ruchome części, przeznaczony do kontrolowania ilości cząstek stałych, przepływających przez kanał powrotny.

Tego rodzaju uszczelnienie gazowe mające postać komory fluidyzacyjnej w kształcie litery U, zapobiega częściowo lub całkowicie przepływowi krążącej masy z każdego kanału powrotnego. Jeżeli krążący przepływ masy jest tak ustawiony, aby był odmienny w rozmaitych kanałach powrotnych, to powoduje to niejednakowy powrót krążącej masy do rozmaitych punktów dolnej sekcji komory spalania, co w niektórych przypadkach może być szkodliwe. Różnice temperatur w sąsiednich kanałach powrotnych mogą prowadzić do nierównomiernej ekspansji ciepła w konstrukcji, powodując tym samym jej uszkodzenie. Różnice temperatur są szczególnie istotne, jeżeli powierzchnie przenoszenia ciepła kanałów powrotnych są wykorzystywane jako przegrzewacze, ponieważ ich temperatura zmienia się odpowiednio do przepływu masy. Konstrukcja takiego uszczelnienia gazowego jest prosta, niezawodna i niekosztowna. Jednakże, w tym rozwiązaniu paliwo nie może być podawane do kanału powrotnego poniżej poziomu uszczelnienia gazowego, zaś ruchome części zaworu ponad uszczelnieniem gazowym sąbardzo podatne na zużycie w atmosferze gorącej zawiesiny cząstek, przez co wymagają częstej konserwacji.

W reaktorze z krążącym złozem fluidalnym, takich jak kotły PYROFLOW, dolna część ich kanału powrotnego jest wyposażona w urządzenie uszczelniające, tworzące pętle, które to pętlowe urządzenie uszczelniające zabezpiecza gaz przed przepływaniem poprzez kanał powrotny do separatoia.

Konwencjonalna konstrukcja takiego uszczelnienia pętlowego umożliwia odzyskiwanie ciepła z krążącej masy, jednakże dla regulowania temperatury krążącej masy w kanale powrotnym, kanał ten musi być wyposażony w oddzielny wymiennik ciepła, wyposażony we własne złoże fluidalne. Rozwiązanie tego rodzaju zajmuje dużą przestrzeń, jest skomplikowane i oczywiście kosztowne.

Z europejskiego zgłoszenia patentowego EP 0 449 522 jest znane urządzenie do wytwarzania uszczelnienia gazowego, połączone z oddzielnym zewnętrznym wymiennikiem ciepła, w którym krążąca masa z separatora cząstek jest przepuszczana poprzez kanał do oddzielnego, zewnętrznego wymiennika ciepła, który posiada złoże fluidalne i w którym z krążącej masy jest odzyskiwane ciepło dla regulacji temperatury reaktora. Krążąca masa jest przepuszczana z wymiennika ciepła jako przepływ nadmiarowy z jego fluidalnego złoża do komory spalania. Jednakże, uruchamianie reaktora z zewnętrznym wymiennikiem ciepła, połączonym z urządzeniem do wytwarzania uszczelnienia gazowego jest skomplikowane i trudne do sterowania, oraz powoduje dodatkowe koszty inwestycyjne i robocze. Urządzenie takie wymaga stosowania znacznej ilości gazu fluidyzacyjnego dla fluidyzacji złoża przenoszenia ciepła w wymienniku ciepła. Potrzebny gaz fluidyzujący musi być sprężony, co powoduje dodatkowe koszty robocze. Ponadto, ten dodatkowy gaz fluidyzacyjny, którego objętość zależy od działania oddzielnego wymiennika ciepła, musi być prowadzony do odpowiedniego miejsca przeznaczenia po fluidyzacji, przykładowo do komory spalania dla odzyskiwania ciepła z gazu. Doprowadzanie zmieniającej się ilości powietrza do procesu powoduje narastanie problemów związanych z regulacją samego procesu spalania, gdzie ilości powietrza fluidyzującego i powietrza spalania stanowią najważniejsze parametry procesu, które nie powinny być korygowane dla względów innych niż bezpośrednio odniesione do procesu spalania.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do wytwarzania uszczelnienia gazowego, w reaktorze z krążącym złozem fluidalnym, który umożliwia wyeliminowanie problemów występujących w przypadku stosowania znanych urządzeń tego rodzaju.

Urządzenie do wytwarzania uszczelnienia gazowego w reaktorze z krążącym złozem fluidalnym, który jest wyposażony w ukształtowany szczelinowo kanał powrotny, utworzony

171 975 przez dwa, zasadniczo pionowe, płaskie panele ścienne i zakończenia łączące te panele ścienne, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w strefie regulacyjnej kanału powrotnego, na

TAT”7A/nQimnifii divAr»h ηΛ7ΐnrriocb eq ιιτ·ηίρ?7Ρ7Ληρ αΙαγραπΙχ; które mai;» Vpn<5friikriP y 1AUJ imiic-j ei»»wvu \jzjiwiiiiAvn, uilli^u^vŁjvilw *-· l l v 5 ·,».ννχ^ *-!·-< ν» u..

stacjonarną, przy czym te elementy zaporowe są umieszczone poziomo i z zachowaniem odstępu pomiędzy tymi poziomami, a ponadto w strefie regulacyjnej są umieszczone dysze lub otwory zasilające dostarczające do strefy regulacyjnej gaz fluidyzujący lub gaz wtryskiwania.

Wspólny geometryczny obszar prostopadłych rzutowań na wspólną powierzchnię płaską wszystkich elementów zaporowych umieszczonych na rozmaitych poziomach łącznie pokrywa całą powierzchnię przekroju kanału powrotnego.

Elementy zaporowe korzystnie mają postać przynajmniej dwóch płaskich paneli zasadniczo w kształcie poziomego przekroju kanału powrotnego, wyposażonych w otwory umieszczone w rozmaitych miejscach w kierunku pionowym.

Elementy zaporowe mogą też mieć postać przynajmniej dwóch paneli chłodzonych.

Panel dolny przynajmniej dwóch płaskich paneli jest wyposażony w dysze gazu fluidyzującego poniżej otworów panelu górnego.

Elementy zaporowe mogą też być utworzone ze ścian kanału powrotnego przez zagięcie płaskiej panelowej ściany kanału wewnętrznie do kanału powrotnego tak, że w ścianie kanału powrotnego jest utworzony uskok lub występ stanowiący zaporę.

Górna powierzchnia występu tworzącego dolny element zaporowy jest zasadniczo pozioma lub skierowana skośnie ku górze.

Korzystnie, płaskie panelowe ściany mają konstrukcję rury wodnej, a element zaporowy jest utworzony przez zagięcie każdej takiej rury wodnej wewnętrznie w kanale powrotnym.

Elementy zaporowe mogą też być utworzone z belek murarskich umieszczonych w przynajmniej dwóch warstwach lub z belek murarskich wyposażonych w dysze gazu fluidyzującego.

Elementy zaporowe są umieszczone poziomo z zachowaniem takiego odstępu, że jest zasadniczo wstrzymany lub spowolniony przepływ krążącej masy, spowodowany kątem płynięcia, a umieszczone w strefie regulacyjnej dysze lub otwory zasilające służą do doprowadzania gazu fluidyzacyjnego lub gazu wtryskiwania do strefy regulacyjnej.

Wspólny geometryczny obszar prostopadłych rzutowań na wspólną powierzchnię płaską wszystkich elementów zaporowych umieszczonych na rozmaitych poziomach łącznie pokrywa całą powierzchnię przekroju kanału powrotnego, przez co te elementy zaporowe zapobiegają swobodnemu przepływowi pionowemu masy krążącej przez strefę regulacyjną.

Elementy zaporowe są utworzone jako konstrukcja stacjonarna, zasadniczo nieprzesuwna, przez co są mniej podatne na zużycie w atmosferze gorącej zawiesiny cząstek, i mogą być wykonane z umieszczonych poziomo paneli, zasadniczo w kształcie przekroju kanału powrotnego. Panele te są korzystnie przymocowane swoimi krawędziami do ścian kanału powrotnego. Panele są wyposażone w otwory, przez które krążąca masa znajduje drogę i przepływa do przestrzeni poniżej paneli. Otwory w rozmaitych panelach są korzystnie tak umieszczone, ze nie znajdują się one bezpośrednio na wierzchu każdego z kolejnych paneli. Podczas przepływu przez strefę regulacyjną krążąca masa musi zatem zmieniać swój kierunek w taki sposób, że przepływa przynajmniej częściowo poziomo z jednego otworu do drugiego, co spowalnia lub całkowicie zatrzymuje przepływ krążącej masy.

Elementy zaporowe mogą również być utworzone z małych np. murarskich belek pokrywających tylko część przekroju kanału powrotnego. Belki takie są umieszczone na tej samej płaszczyźnie poziomej kolejno i/lub w sąsiedztwie w odstępie jedna od drugiej. Tak więc, pomiędzy belkami są utworzone otwory, przez co nie trzeba ich wykonywać w samych belkach. Szeregi belek na rozmaitych poziomach są korzystnie umieszczone jeden na wierzchu drugiego w taki sposób, że odstępy pomiędzy belkami w dwu lub więcej warstwach nie są usytuowane bezpośrednio na ich wierzchu. Tak więc, krążąca masa musi przepływać częściowo poziomo od położenia pomiędzy szeregiem belek na górnym poziomie do położenia pomiędzy szeregiem belek na dolnym poziomie.

171 975

Elementy zaporowe mogą również po prostu być wykonane z paneli ściennych kanału powrotnego przez zagięcie ściany lub jej części w kierunku środka kanału powrotnego w taki sposób że powstaie uskok lub występ w ścianie kanału powrotnego. Występy mogą być ulwOizone iia obydwu ścianach przeciwległych, korzystnie na odmiennych poziomach ·· -ystępy na jednym poziomie korzystnie pokrywają ponad połowę przekroju kanału powrotnego. W ten sposób, całkowite wysunięcie dwóch występów pokrywa cały przekrój kanału powrotnego. Jeżeli ściany kanału powrotnego są wykonane z wodnych paneli rurowych, to jest możliwe np. zagięcie każdej innej rury panelu wewnętrznego w kierunku środka kanału powrotnego i połączenie wygiętych rur za pomocą żeber, które są szersze niż zwykle, tak aby utworzyć gazoszczelny uskok. Dolne uskoki są korzystnie tak ukształtowane, że ich górna powierzchnia jest przynajmniej częściowo pozioma.

Krążąca masa gromadzi się na górnej powierzchni i pomiędzy elementami zaporowymi, które są ukształtowane jako panel, belka lub uskok jak opisano powyżej. Takie nagromadzenia tworzą stos lub warstwę cząstek stałych w strefie regulacyjnej. Ta warstwa cząstek stałych tworzy uszczelnienie gazowe w kanale powrotnym, zapobiegając tym samym przepływowi gazu z dolnej sekcji komory spalania w górę poprzez kanał powrotny dalej do separatora cząsteczkowego.

W uszczelnieniu gazowym według wynalazku, przestrzenie pomiędzy elementami zaporowymi na rozmaitych poziomach, przestrzenie pomiędzy elementami zaporowymi na tym samym poziomie, lub otwory w elementach zaporowych częściowo tworzą wysokość warstwy cząstek stałych, zbudowanej z krążącej w uszczelnieniu gazowym masy i powodują powstawanie różnicy ciśnień poprzez to uszczelnienie gazowe.

Przepływ krążącej masy przez strefę regulacyjną lub warstwę cząstek stałych tworzących uszczelnienie gazowe jest regulowany poprzez powodowanie przepływu cząstek stałych po elementach zaporowych tak, że do odpowiednich miejsc w strefie regulacyjnej jest wtryskiwana mała ilość gazu fluidyzacyjnego lub gazu wtryskiwania. Gaz powoduje przepływ cząstek stałych po elementach zaporowych do dolnej sekcji kanału powrotnego i dalej do komory spalania. Poprzez wyregulowanie zasilania gazu jest możliwe kontrolowanie przepływu krążącej masy przez strefę regulacyjną. W ten sposób podlega kontroli ilość materiału przepływająca przez kanał powrotny i chłodzenie materiału w kanale powrotnym.

Powietrze fluidyzacyjne lub powietrze wtryskiwania w uszczelnieniu gazowym według wynalazku mogą również być wykorzystane do kierowania krążącej masy tak, aby ta krążąca mas przepływała po elementach zaporowych w pożądanym kierunku, przez co uszczelnienie gazowe służy jako zawór trójdrogowy. Możliwe jest kierowanie krążącej masy w dół od uszczelnienia gazowego w kierunku dolnej sekcji kanału powrotnego lub na boki w kierunku otworu, który jest utworzony w ścianie wspólnej z kanałem powrotnym i komorą spalania i przez który krążąca masa jest podawana do górnej sekcji komory spalania. Elementy zaporowe uszczelnienia gazowego według wynalazku nie muszą znajdować się w dolnej sekcji kanału powrotnego. Tym samym tego rodzaju uszczelnienie gazowe umożliwia wprowadzanie paliwa do kanału powrotnego poniżej poziomu tego uszczelnienia gazowego.

W reaktorze z krążącym złożem fluidalnym mającym zastosowane urządzenie uszczelniające według wynalazku, ilość krążącej masy może być wyregulowana w komorze spalania przez prowadzenie większej lub mniejszej części krążącej masy do kanału powrotnego, to jest przez regulowanie poziomu warstwy cząstek stałych w kanale powrotnym. Jeżeli ilość krążącej masy ma ulegać redukcji w komorze spalania lub jeżeli poziom warstwy cząstek stałych w kanale powrotnym znajduje się poniżej wstępnie ustalonego poziomu, wówczas zostaje natychmiast zredukowana objętość powietrza fluidyzującego lub powietrza wdmuchiwanego w strefie regulacyjnej utworzonej przez elementy zaporowe i tym samym zostaje podniesiony poziom warstwy cząstek stałych. Zmniejszenie fluidyzacji powoduje spowolnienie przepływu cząstek stałych po elementach zaporowych, zaś w kanale powrotnym gromadzi się większa ilość krążącej masy przechodzącej z separatora cząstek. Zgodnie z tym, jeżeli w komorze spalania ma wzrastać ilość krążącej masy lub jeżeli poziom warstwy cząstek stałych przekracza ustaloną wartość, wówczas ilość powietrza fluidyzacyjnego w przestrzeni pomiędzy elementami zaporowymi wzrasta, przez

171 975 co krążąca masa płynie w kanale powrotnym z większą prędkością, a poziom warstwy cząstek stałych obniża się.

Tak więc, przez regulację powietrza fluidyzacyjnego lub powietrza wdmuchiwania w strefie regulacyjnej kanału powrotnego jestmozliwia regulacja ilości cząstek stałych w komorze spalania. Cząstki stałe mogą być gromadzone w razie potrzeby w kanale powrotnym. Tym samym jest regulowana ilość cząstek stałych w komorze spalania. Przykładowo, dla określenia współczynników przenoszenia ciepła komory spalania, całkowita ilość cząstek stałych może być okresowo zmniejszana poprzez gromadzenie części cząstek stałych lub krążącej masy w kanale powrotnym.

Regulacja poziomu warstwy cząstek stałych w kanale powrotnym reaktora z krążącym złożem fluidalnym może również być wykorzystana do regulacji pojemności przenoszenia ciepła wymienników ciepła ponad strefą regulacyjną. Współczynnik przenoszenia ciepła wymiennika ciepła w obrębie warstwy cząstek stałych jest większy niż współczynnik przenoszenia ciepła wymiennika ciepła ponad poziomem warstwy cząstek stałych. Odzyskiwanie ciepła z cząstek stałych może być więc zwiększone poprzez podniesienie poziomu warstwy cząstek stałych lub zmniejszone przez obniżenie poziomu warstwy cząstek stałych, tak że każda zwiększająca lub zmniejszająca część wymiennika ciepła pozostaje w obrębie warstwy cząstek stałych. W ten sposób można uzyskać skuteczne chłodzenie krążącej masy i regulację temperatury komory spalania.

Urządzenie według wynalazku umożliwia wytworzenie uszczelnienia gazowego na wysokim poziomie w kanale powrotnym, przez co może być regulowana temperatura krążącej masy poprzez kontrolowanie przepływu krążącej masy i poprzez wykorzystanie również powierzchni przenoszenia ciepła poniżej uszczelnienia gazowego, np. ścian wodnych kanału powrotnego.

' Jeżeli uszczelnienie gazowe jest umieszczone na wysokim poziomie w kanale powrotnym, to również daje to korzyść polegającą na pracy uszczelnienia gazowego przy niższej różnicy ciśnień lub warstwie cząstek stałych niż w przypadku umieszczenia na niższym poziomie w kanale powrotnym. Przyczyna tego polega na tym, że ciśnienie panujące w górnej sekcji komory spalania jest niższe. Jeśli warstwa cząstek stałych znajduje się niżej, wówczas jest łatwiej utrzymać stabilny przebieg procesu w komorze spalania.

Urządzenie według wynalazku umożliwia również całkowite zatizymanie przepływu do dowolnej sekcji komory spalania poprzez zatrzymanie przepływu powietrza fluidyzującego w strefie regulacyjnej, tak że zapobiega się przepływowi krążącej masy pionowo lub na boki w odpowiednim miejscu w kanale powrotnym. W ten sposób, np. ciepło zawarte w przepływie cząstek stałych może być rozprowadzane do rozmaitych etapów procesu zgodnie z zadaniami postawionymi poprzez regulację procesu.

Urządzenie według wynalazku zmniejsza niebezpieczeństwo korozji przegrzewaczy w kotłach z krążącym złożem fluidalnym, gdzie spalane są paliwa zawierające substancje korozyjne. Zasadniczo, korozja stanowi problem w najgorętszych przegrzewaczach przy spalaniu paliw, które zawierają substancje korozyjne, takie jak chlor. Gorące powierzchnie przegrzewacza umieszczone w górnej sekcji kotła są w wyniku składu gazów spalinowych wysoce podatne na korozję. W kotle z krążącym złożem fluidalnym mającym zastosowane urządzenie według wynalazku, najgorętsze przegrzewacze mogą być umieszczone wewnątrz krążącej masy w kanale powrotnym, gdzie ma dostęp tylko bardzo niewielka ilość szkodliwych gazów spalinowych lub nie docierają żadne gazy spalinowe. Regulacja za pomocą urządzenia według wynalazku umożliwia konserwację warstwy cząstek stałych o pożądanej wysokości w kanale powrotnym. Gaz fluidyzujący dostarczany do kanału powrotnego również skutecznie rozcieńcza szkodliwe gazy ewentualnie przychodzące z komory spalania, przez co skład gazu w kanale powrotnym jest znacznie mniej korodujący niż mieszanina gazu w komorze spalania. Tak więc, według wynalazku, można uniknąć lub przynajmniej znacznie zmniejszyć niebezpieczeństwo korozji przegrzewaczy.

Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pionowy przekrój reaktora z krążącym złozem fluidalnym, w którym jest zastosowane urządzenie według wynalazku, fig. 2 - pionowy przekrój w kierunku ściany

171 975 komory spalania przez strefę regulacyjną w kanale powrotnym, zawierająca urządzenie według wynalazku, fig. 3 - przekrój wzdłuż linii A-A, z fig. 2, fig. 4 - pionowy przekrój w kierunku ściany komory spalania ze strefą regulacyjną w kanale powrotnym, zawierającą drugie rozwiąusrzą z-en<4^r’w^wy Vn -fi- e _ pprcTyAUtv'z1cz rś^crwu/z nr7pVrj»i 7$. 4

ZjU111V Ul ZjlfkiżjkzlllU. Yvvulu£ Ó j UUlUiJnU, ΑΛ&. '-'j i-. , fig. 6 - pionowy przekrój przez trzecie rozwiązanie urządzenia według wynalazku, usytuowanego w strefie regulacyjnej, a fig. 7 - perspektywiczny częściowy przekrój przez czwarte rozwiązanie urządzenia według wynalazku, zastosowanego w strefie regulacyjnej kanału powrotnego.

Na figurze 1 pokazano reaktor z krążącym złożeimfluidalnym 10, który jest zastosowany np. do spalania węgla lub paliwa biologicznego. Reaktor 10 zawiera komorę spalania 12, separator cząsteczkowy 14 do oddzielania krążącego materiału od gazów spalinowych wyładowywanych z górnej sekcji komory spalania, i kanał powrotny 16 do zawracania oddzielonego krążącego materiału do dolnej sekcji komory spalania. Komora spalania 12, separator cząstek 14 i kanał powrotny 16 są przynajmniej częściowo zbudowane z rurowych ścian 17, 18 i 19. W dolnej sekcji komory spalania, rurowe ściany są chronione przed erozją za pomocą warstwy ochronnej 15.

W przybliżeniu w środku kanału powrotnego 16 jest umieszczona pionowa strefa regulacyjna stanowiąca uszczelnienie gazowe 20 dla przepływu krążącej masy. Ta strefa regulacyjna lub uszczelnienie gazowe 20 kontroluje szybkość pionowego przepływu krążącej masy w kanale powrotnym 16 i chroni gazy przed zawracaniem z komory spalania 12 poprzez kanał powrotny 16 do separatora 14. Strefa regulacyjna jest utworzona przez elementy zaporowe 22, 24, 26 umieszczone w kanale powrotnym 16 i pokazane na fig. 1, 2 i 3.

Elementy zaporowe mogą być utworzone w postaci np. elementów murarskich, które mają szerokość zasadniczo równą szerokości ukształtowanego szczelinowo kanału powrotnego 16. Liczne elementy zaporowe 22, 24, 26 są umieszczone na tej samej wysokości poziomej kolejno w szeregach odpowiednio 30, 32 i 34, jak pokazano na fig. 2. Elementy zaporowe 22 w szeregach 30 są umieszczone w małej odległości od siebie tak, że pomiędzy nimi są utworzone otwory 36, 38, 40. Krążąca masa przepływa przez te otwory z poziomu szeregu 30 do poziomu szeregu 32 poniżej w kierunku elementów zaporowych 24. Otwory 36, 38, 40 są korzystnie krótsze niż połowa długości elementów zaporowych 32.

Elementy zaporowe 24 są również korzystnie umieszczone kolejno w szeregu w odległości równej wielkości otworów 42, 44 względem siebie. Elementy zaporowe 22, 24 szeregów 30 i 32 są tak umieszczone, że bezpośrednio poniżej otworów 36, 38, 40 w szeregu 30 jest umieszczona zapora 24, która zapobiega swobodnemu przepływowi krążącej masy w dół, natomiast kieruje go na boki. Krążąca masa przepływa poziomo pomiędzy szeregami 30 i 32 elementów zaporowych 22, 24 az osiągnie otwory szeregu 32, przez które może przepływać w dół do następnego poziomu.

Zgodnie z tym, elementy zaporowe 26 w szeregu 34 poniżej szeregu 32 są tak umieszczone względem elementów zaporowych 24 w szeregu 32, że przepływ krążącej masy musi ponownie zmienić kierunek po dotarciu do elementów zaporowych 26 szeregu 34. Z szeregu 34 krążąca masaprzepływa otworami 46,48,50 poza strefę regulacyjną i swobodnie do dolnej sekcji kanału powrotnego i dalej poprzez otwór 52 do dolnej sekcji komory spalania. W przykładzie pokazanym na fig. 1, uszczelnienie gazowe 20 jest umieszczone stosunkowo wysoko w kanale powrotnym 16. Wewnętrzna ściana 19 kanału powrotnego 16 nie wystaje do najniższej sekcji komory spalania 12, ale otwór 52 prowadzący z kanału powrotnego 16 do komory spalania 12 pozostaje w pewnej odległości od spodu komory spalania 12. Tak więc, dostarczanie wtórnego powietrza 53 nie musi przebiegać poprzez kanał powrotny 16 i dwie jego ściany 18 i 19, ale jedynie poprzez ścianę 18. Jeżeli uszczelnienie gazowe 20 jest umieszczone na stosunkowo wysokim poziomie w kanale powrotnym 16, wówczas łatwo jest dopasować elementy zasilania paliwa 54 do kanału powrotnego.

Elementy zaporowe 22, 24 i 26 są umieszczone w szeregach odpowiednio 30, 32 i 34 tak, że elementy zaporowe 22 i 24 są usytuowane jeden częściowo na szczycie drugiego. Elementy zaporowe są umieszczone na długości 1 jeden na wierzchu drugiego, a szeregi 30 i 32 są

171 975 umieszczone w odległości h jeden od drugiego. Optymalny stosunek długości 1 do odległości h wynosi h = 1/2 x 1. Ten optymalny stosunek jest uzależniony od krążącego materiału. Stosunek długości 1 do odległości h może byc zilustrowany kątem a, pokazanym na fig. 2. Ogólnie mówiąc elementy zaporowe są korzystnie tak umies/c/one, ze kąt α jest mniejszy niz kąt przepływu cząstek stałych, przez co można ograniczyć lub całkowicie zapobiec naturalnemu przepływowi cząstek stałych przez strefę regulacyjną.

Elementy zaporowe 22, 24 i 26 są korzystnie tak umieszczone w kanale powrotnym 16, ze krążąca masa gromadząca się na elementach zaporowych nic będzie samoistnie przepływała w dół na poziom nizszy. Krążąca masa gromadząca się na elementach zaporowych 24 i 26 tworzy uszczelnienie gazowe w strefie regulacyjnej, zapobiegające przepływowi gazu z dolnej sekcji kanału powrotnego 16 do jego górnej sekcji. Tak więc, jest możliwe kontrolowanie przepływu krążącej masy przez strefę regulacyjną za pomocą powietrza fluidyzującego, dostosowanego do strefy regulacyjnej.

Poprzez zastosowanie zasilania powietrza/gazu fluidyzującego lub wtryskiwania poprzez dysze 56,58, 60 do strefy regulacyjnej, jak pokazano na fig. 3, jest możliwie wprawienie w ruch krążącej masy zgromadzonej na elementach zaporowych i przepływ w sposób kontrolowany w dół poprzez otwory 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50. Poprzez odpowiednie ustawienie zasilania powietrza, możnautrzymać warstwę krążącej masy w strefie regulacyjnej tworzącą uszczelnienie gazowe

W elementach zaporowych mogą być dopasowane dysze powietrza 56, 58, 60. Dysze powietrzne 61, 63 mogą również być dopasowane w ścianach kanału powrotnego. Dysze powietrzne 56, 58, 60, 61 są tak umieszczone, że powodują odpowiednią fluidyzację krążącej masy na szczycie i pomiędzy elementami zaporowymi. Taka fluidyzacja umożliwia przepływ materiału poprzez strefę regulacyjną. Dysza powietrzna 63 prowadzi krążącą masę zdolnej sekcji kanału powrotnego do dolnej sekcji komoiy spalania. Dysza powietrzna jest głównie stosowana do kontrolowania ilości cząstek stałych w kanale powrotnym, a tym samym również poziomu przepływu cząstek stałych.

Elementy zaporowe umieszczone w kanale powrotnym mogą być chłodzone. Chłodzenie można realizować, np. przez umieszczenie rurek chłodzących tak, że biegną one przez elementy zaporowe. Kanał powrotny może również być wyposażony w oddzielną powierzchnię przenoszenia ciepła 65, np. powierzchnię pr/egrzewac/a, Tak więc, dysza powietrzna 61 może być wykorzystana do wywoływania fluidyzacji cząstek stałych w strefie przegrzewacza, a dalej do przenoszenia ciepła w przegrzewaczu.

Na figurach 4 i 5 przedstawiono urządzenie według wynalazku, w którym to urządzeniu strefa regulacyjna kanału powrotnego jest wyposażona w elementy zaporowe 122 i 124, utworzone z paneli wykonanych z płaskiego materiału płytowego zasadniczo o kształcie i wielkości przekroju kanału powrotnego. Elementy zaporowe są wyposażone w otwory 136,138, 140, przez które przepływa masa krążąca przez strefę regulacyjną. Dysze powietrzne 156, 158, 160 są umieszczone w powiązaniu z otworami i poniżej nich dla utworzenia pożądanego przepływu krążącej masy. Panele wykonane z płaskiego materiału płytowego mogą być chłodzone. Panele umieszczone na rozmaitych poziomach strefy regulacyjnej mogą stanowić całkowicie oddzielne części lub mogą one być utworzone z pojedynczego panelu zgiętego dwuwarstwowo lub trzywarstwowo.

Na figurze 6 pokazano następne rozwiązanie elementów zaporowych, wykonanych z płaskiego materiału płytowego w strefie regulacyjnej. Panele 222 i 224 są przyłączone tylko jedną krawędzią do ściany kanału powrotnego. Jedna strona 221 panelu 222 jest przyłączona do zewnętrznej ściany 218 kanału powrotnego, a druga strona 223 jest zagięta w dół w kierunku panelu 224. Jedna strona 225 panelu 224 jest przyłączona do wewnętrznej ściany 219 kanału powrotnego, a druga strona 226 jest odgięta w górę w kierunku panelu 222. W ten sposób zostaje utworzony labiryntowy przepływ kanałowy pomiędzy panelami, a wewnątrz jest gromadzona krążąca masa. Przepływ krążącej masy jest utrzymywany z pożądaną szybkością w strefie regulacyjnej za pomocą dysz powietrznych 256, 258 i 260 umieszczonych w panelach. Krążąca masa najpierw przepływa w dół wzdłuż ściany 219 w kierunku panelu 224, gdzie dysze

171 975 powietrzne 258 i 260 fluidyzują krążącą masę w górę w kierunku panelu 222 i stąd dalej ku dołowi wzdłuż ściany 218. Panele 222 i 224 mogą stanowić chłodzone wodą panele utworzone z rur.

Mo -fi m ιγύρ Ί ττιΐη ctmu/oruo ilu i±^LiXZ-iVz / Vł-A

Χ1Ζ VtAł-V-| VT J ξ» 1 rłT-ryoT·»Mz 'Tnnnrnuzo i ^0/1 cn liftunt· w-lC-iiiCiitj ZjWpvivv»v J^L i JzJ-χ otj Uxvvvi chłodzonych paneli rurowych odparowujących wodę lub przegrzewających, które tworzą ściany 318 i 319 kanału powrotnego. Przykładowo, każda rura panelu jest zagięta w kierunku środka kanału powrotnego tak, ze zagięte rury tworzą uskok lub podpórkę 322, 324 w ścianie kanału powrotnego. Uskok jest tworzony na obydwu ścianach, przy czym jeden z uskoków jest wyższy niz drugi, tak ze ich całkowite wysunięcie poziome pokrywa cały przekrój kanału powrotnego. Zagięte rury wodne są połączone z szerokimi żebrami 326 tak, aby występ był gazoszczelny. Występy wyznaczają labiryntowy przepływ krążącej masy. Im więcej krążącej masy zgromadzi się na występach, tym bardziej pozioma jest górna powierzchnia 323 i 325 występów. Dysze powietrzne można umieścić przykładowo na żebrach 326 w górnej powierzchni najniższego występu i przy końcu podpórki lub górnego występu wystającego w kierunku kanału powrotnego. Kanały mogą być ekranowane względem korozji poprzez wyłożenie ochronne. Dla wylaźniejszej ilustracji, ściany 318 i 319 na fig. 7 zostały pokazane w odległości względem siebie.

171 975

Fig. 4

171 975

Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do wytwarzania uszczelnienia gazowego w reaktorze z krążącym złozem fluidalnym, który jest wyposażony w ukształtowany szczelinowo kanał powrotny, utworzony przez dwa, zasadniczo pionowe, płaskie panele ścienne i zakończenia łączące te panele ścienne, znamienne tym, ze w strefie regulacyjnej kanału powrotnego (16), na przynajmniej dwóch poziomach, są umieszczone elementy zaporowe (22, 24, 26), (122,124), (222,224), (322,324), które mają konstrukcję stacjonarną, przy czym te elementy zaporowe (22,24,26) są umieszczone poziomo i z zachowaniem odstępu h pomiędzy tymi poziomami, aponadto w strefie regulacyjnej są umieszczone dysze (56, 58,60) lub otwory zasilające dostarczające do strefy regulacyjnej ga/ fluidyzujący lub gaz wtryskiwania.
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, ze wspólny geometryczny obszar prostopadłych rzutowań na wspólną powierzchnię płaską wszystkich elementów zaporowych (22, 24, 26) (122,124) umieszczonych na rozmaitych poziomach łącznie pokrywa całą powierzchnię przekroju kanału powrotnego (16).
3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, ze elementy zaporowe (122,124) mają postać przynajmniej dwóch płaskich paneli zasadniczo w kształcie poziomego przekroju kanału powrotnego, wyposażonych w otwory (136,138,140) umieszczonego w rozmaitych miejscach w kierunku pionowym.
4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elementy zaporowe (122,124) mają postać przynajmniej dwóch paneli chłodzonych.
5 Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że panel dolny tych przynajmniej dwóch płaskich paneli (122,124) jest wyposażony w dysze (160) gazu fluidyzującego poniżej otworów (136) panelu górnego (122).
6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elementy zaporowe (322, 324) są utworzone ze ścian (318, 319) kanału powrotnego przez zagięcie płaskiej panelowej ściany kanału wewnętrznie do kanału powrotnego tak, że w ścianie kanału powrotnego jest utworzony uskok lub występ stanowiący zaporę.
7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że górna powierzchnia (325) występu tworzącego dolny element zaporowy (322) jest zasadniczo pozioma lub skierowana skośnie ku górze.
8. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że płaskie panelowe ściany mają konstrukcję rury wodnej, a element zaporowy (322, 324) jest utworzony przez zagięcie każdej takiej rury wodnej wewnętrznie w kanale powrotnym.
9. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elementy zaporowe (22, 24, 26) (222, 224) są utworzone z belek murarskich umieszczonych w przynajmniej dwóch warstwach.
10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elementy zaporowe (22,24,26) (222, 224) są utworzone z belek murarskich wyposażonych w dysze (56,58, 60) (256.258. 260) gazu fluidyzującego.