CS242996B1

CS242996B1 - Double-skin fluidized bed coal combustion unit

Info

Publication number: CS242996B1
Application number: CS844603A
Authority: CS
Inventors: Jiri Mikoda; Viliam Gondar
Original assignee: Jiri Mikoda; Viliam Gondar
Priority date: 1984-06-18
Filing date: 1984-06-18
Publication date: 1986-05-15
Also published as: CS460384A1

Abstract

Účelem vynálezu je konstrukční a funkční vylepšení stávajících fluidních komor na spalování méněhodnotných uhlí. Tohoto cíle se dosáhne tím, že fluidní spalovací prostor, vymezený plamencem /1/ a propadovým roštem /2/ je obklopen fluidním chladicím prostorem vyplněným pískem či jiným inertním materiálem a vymezeným bezpropadovým trubkovým roštem /4/, vnějším povrchem plamence /1/ a vnějším kovovým pláštěm /3/, přičemž fluidní chladicí i fluidní spalovací prostory jsou spojeny jen nad horní hranou plamence /1/.The purpose of the invention is to improve the design and function of existing fluid chambers for the combustion of low-grade coal. This objective is achieved by the fluid combustion space, defined by a flame tube /1/ and a drop grate /2/, being surrounded by a fluid cooling space filled with sand or other inert material and defined by a drop-free tubular grate /4/, the outer surface of the flame tube /1/ and the outer metal shell /3/, the fluid cooling and fluid combustion spaces being connected only above the upper edge of the flame tube /1/.

Description

(54) Dvouplášťová fluidní jednotka pro spalováni uhlí(54) Double-shell fluidized bed unit for coal combustion

Účelem vynálezu je konstrukční a funkční vylepšení stávajících fluidních komor na spalování méněhodnotných uhlí.The purpose of the invention is to improve the design and function of existing fluidized bed chambers.

Tohoto cíle se dosáhne tím, že fluidní spalovací prostor, vymezený plamencem /1/ a propadovým roštem /2/ je obklopen fluidním chladicím prostorem vyplněným pískem či jiným inertním materiálem a vymezeným bezpropadovým trubkovým roštem /4/, vnějším povrchem plamence /1/ a vnějším kovovým pláštěm /3/, přičemž fluidní chladicí i fluidní spalovací prostory jsou spojeny jen nad horní hranou plamence /1/.This object is achieved in that the fluidized combustion chamber defined by the flame tube (1) and the overflow grate (2) is surrounded by a fluid cooling space filled with sand or other inert material and delimited by an impervious tube grate (4), the outer surface of the flame tube (1) and a metal jacket (3), the fluid cooling and fluidizing combustion spaces being connected only above the upper edge of the flame tube (1).

2£2 £

-σ*-σ *

JI IJI I

242996 2242996 2

Vynález se týká konstrukce dvouplášťové fluidní jednotky pro spalování uhlí.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the construction of a double jacket fluidized bed unit for coal combustion.

Přechod ze spalování ušlechtilých paliv na paliva méněhodnotná se stal zejména v sušárenství nezbytnou podmínkou dalšího rozvoje tohoto oboru. Perspektivním palivem je takzvané podlimitní hnědé uhlí, tj. uhlí těžené z oblasti rozhraní uhelné sloje a nadloží.The transition from the combustion of noble fuels to inferior fuels has become, in particular in the drying sector, a necessary condition for the further development of this field. The prospective fuel is the so-called below-limit brown coal, ie coal extracted from the area of the coal seam boundary and overburden.

Toto uhlí má nízkou výhřevnost 5 000 až 10 000 kJ/kg, obsahuje značné podíly kamenů a jiných nehořlavých příměsí a často až 8 í síry. Výzkum spalování tohoto uhlí, zbaveného nefluidujících kamenů prokázal, že jej lze spalovat ve fluidní vrstvě písku o zrnění 1 až 3 mm za přídavku oxidu nebo uhličitanu vápenatého s molárním poměrem Ca : S = 2 až 4 při teplotáďh spalování 800 až 820 °C a při zachycení 80 až 90 % oxidu siřičitého ve spalinách a to např. ve fluidní spalovací peci.This coal has a low calorific value of 5,000 to 10,000 kJ / kg, contains considerable proportions of stones and other non-combustible admixtures and often up to 8 sulfur. Research on the combustion of this coal, devoid of non-fluidizing stones, has shown that it can be burned in a fluidized bed of 1 to 3 mm grain size with the addition of calcium oxide or carbonate with a Ca: S = 2 to 4 molar ratio at 800-820 ° C. trapping 80 to 90% of the sulfur dioxide in the flue gas, e.g. in a fluidized bed furnace.

Takto lze spalovat částice uhlí do velikosti 100 mm při rychlosti fluidaoe 0,5 až 0,6 m.s^- /20 °C/. Při fluidním spalování jsou popílek, síran vápenatý i oxid vápenatý nadroovány pískem na úletovou frakci, která odchází se spalinami do cyklonu. Toto systematické obnovování volného reakčního povrchu je příčinou vysoké rychlosti oxidace i sulfataoe rozměrných uhelných a vápenných částic.In this way, coal particles of up to 100 mm can be combusted at a fluid velocity of 0.5 to 0.6 ms ^- (20 ° C). In fluidized-bed combustion, fly ash, calcium sulphate and calcium oxide are sprayed with sand to a fraction that leaves with the flue gas to the cyclone. This systematic restoration of the free reaction surface is the cause of the high rate of oxidation and the sulfatation of large coal and lime particles.

Je známa spalovací komora, která je tvořena dvěma souosými válci přepaženými jedním společným trubkovým bezpropadovým roštem. Ve vnitřním válci vymezeném plamencem se při provo zu vytváří fluidní spalovací vrstva písku, popela a uhlí a ve vnějším válcovém meziprostoru je fluidní vrstva písku a popela.A combustion chamber is known which is formed by two coaxial cylinders overlapped by one common tubeless grate. A fluidized bed of sand, ash and coal is formed in the inner cylinder defined by the flame tube, and a fluidized bed of sand and ash is formed in the outer cylindrical intermediate space.

Obě vrstvy jsou propojeny přepadem, uhlí ke spálení, obsahující kameny, se musí předem třídit v předřazené třídicí vrstvě, kam je současně vertikálním dopravníkem přiváděna směs písku a popela z chladicí vrstvy.Both layers are connected by an overflow, coal for burning, containing stones, must be pre-sorted in the pre-sorting layer, where a mixture of sand and ash from the cooling layer is simultaneously fed by a vertical conveyor.

Odtříděná směs písku, uhlí a popela je z třídicí vrstvy zaváděna do fluidní spalovací vrstvy, úletová frakce z fluidní spalovací vrstvy je zachycována v horkých cyklonech, odkud je částečně recyklována zpět do fluidní spalovací vrstvy.The separated mixture of sand, coal and ash is fed from the screening layer to the fluidized bed, the fraction of the fluidized bed is collected in hot cyclones, from where it is partially recycled back to the fluidized bed.

Z roštu fluidní třídicí vrstvy je nefluidující materiál, zejména kameny, periodicky odpouštěn. Vysoká teplota ve fluidní chladicí vrstvě, 400 až 500 °C, vyžaduje použití žáruvzdorného materiálu na konstrukci nosného vnějšího pláště spalovací jednotky.Non-fluidizing material, especially stones, is periodically drained from the fluidized bed screen. The high temperature in the fluidized bed, 400 to 500 ° C, requires the use of a refractory material to design the support outer shell of the combustion unit.

Strojní řešení, zejména vertikálního dopravníku cirkulujícího horkého písku, je složité Nutná přítomnost fluidní‘třídicí vrstvy zvyšuje investiční i provozní náklady a navíc chybí možnost indikovat stupeň zaplnění roštu fluidní třídicí vrstvy nefluidujícím materiálem.The mechanical solution, especially the vertical conveyor of the circulating hot sand, is complicated. The presence of a fluid sorting layer increases the investment and operating costs, and there is no possibility of indicating the degree of filling of the grate of the fluid sorting layer with non-fluidizing material.

Obsah inertu - písku ve fluidní třídicí vrstvě je vzhledem k obsahu inertu ve spalovací vrstvě malýma proto je nutno často doplňovat čerstvý inert do fluidní třídicí vrstvy. Výše uvedené nedostatky odstraňuje dvouplášfová fluidní jednotka pro spalování uhlí, jejíž vlastní spalovací prostor je obklopen fluidním chladicím prostorem, vymezeným vnějším kovovým pláštěm, bezpropadovým roštem a vnějším povrchem plamence podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že součástí fluldního chladicího prostoru je vrstva písku či jiného inertního mteriálu, přičemž fluidní spalovací prostor je vymezen vnitřním povrchem plamence a propadovým roštem a fluidní chladicí i fluidní spalovací prostory jsou spojeny jen nad hor ní hranou plamence.The inert content of the sand in the fluidized bed is small because of the inert content of the combustion bed, so it is often necessary to add fresh inert to the fluidized bed. The aforementioned drawbacks are overcome by a dual-shell fluidized bed coal combustion unit, the combustion chamber of which is surrounded by a fluid cooling chamber defined by an outer metal casing, a grate-free grate and an outer surface of the flame tube according to the invention. another inert material, the fluidized bed being delimited by the inner surface of the flame tube and the overflow grate, and the fluidized cooling and fluidized bed combustion spaces are connected only above the upper edge of the flame tube.

Konstrukce dvouplášfové fluidní jednotky - spalovací komory podle vynálezu - umožňuje spalovat směs uhlí, kamenů a uhelného prachu bez předchozího třídění. Odstraňování nefluidu jících částic - kamenů z fluidního spalovacího prostoru je díky instalaci přepadového roštu velice jednoduché.The construction of the dual-shell fluidized bed unit - the combustion chamber of the present invention - allows the combustion of a mixture of coal, stones and coal dust without prior screening. Removal of non-fluidizing particles - stones from the fluidized bed combustion chamber is very simple due to the installation of the overflow grate.

Vrstva kamenů s určitým podílem písku se odstraňuje odpouštěním z podrostového prostoru zvětšení vrstvy kamenů je indikováno poklesem průtoku spalovacího vzduchu přes fluidní spa3 lovací prostor. Protože fluidní chladicí vrstva inertního materiálu, písku, ve fluídním chladicím prostoru není znečišťována a ohřívána přenosem částic z fluidního spalovacího prostoru, odvádí tato vrstva pouze teplo prošlá přes plamenec.A layer of stones with a certain proportion of sand is removed by draining from the undergrowth space. An increase in the layer of stones is indicated by a decrease in the flow of combustion air through the fluidized bed combustion chamber. Since the fluid cooling layer of the inert material, sand, in the fluid cooling space is not contaminated and heated by the transfer of particles from the fluidized combustion space, this layer only dissipates the heat passing through the flame tube.

Toto uspořádání umožňuje udržet teplotu fluidní chladicí vrstvy a tím i nosného kovového vnějšího pláště z oceli třídy 11 na cca 100 °C. Keramická vnitřní izolace plamence řeší otázku jeho otěru při vyšší teplotě bez snížení životnosti této vyzděné izolační tenké šamotové vrstvy minimálního objemu.This arrangement makes it possible to maintain the temperature of the fluidized cooling layer and thus of the supporting metal outer shell of steel of class 11 at about 100 ° C. The ceramic inner insulation of the flame tube solves the question of its abrasion at a higher temperature without reducing the service life of this walled insulating thin chamotte layer of minimal volume.

Rozsah obsahu písku ve spalovací vrstvě, který umožňuje periodické odpouštění fluidní vrstvy písku, popela a kamenů z fluidní vrstvy přes propadový rošt je vysoký a proto není nutno po každém odpuštění kamenů bezprostředně doplňovat písek do spalovací vrstvy.The extent of the sand content in the combustion layer, which allows periodic discharge of the fluidized bed of sand, ash and stones from the fluidized bed through the overflow grate, is high and therefore it is not necessary to immediately add sand to the combustion bed after each of the stones have been discharged.

Periodický přívod uhlí do spalovací vrstvy zajišťuje homogenitu teplotního pole. Částečný recykl zachyceného úletu z horkých cyklonů zpět do spalovacího prostoru řeší otázku spalování prachových podílů obsažených v uhlí.The periodic supply of coal to the combustion layer ensures a homogeneous temperature field. Partial recycling of the captured fly off from the hot cyclones back to the combustion chamber solves the problem of burning the dust fractions contained in the coal.

Na připojeném výkrese je schematicky v svislém řezu znázorněna dvoupláštová fluidní jednotka pro spalování uhlí podle vynálezu.In the accompanying drawing, a double-shell fluidized bed coal combustion unit according to the invention is schematically shown in vertical section.

Základem je ocelový, šamotovými cihlami vyzděný plamenec £, přepažený propadovým roštem £, tvořeným trubkovým rozvodem. Plamenec £ je uchycen v kovovém vnějším plášti £. Fluidní chladicí prostor mezi plamencem £ a kovovým pláštěm £ je přepažen bezpropadovým trubkovým roštem 4.The base is a steel firebrick £ bricked with fire bricks, overlaid by a sink grate formed by a pipe distribution. The clinker 6 is mounted in a metal outer sheath 6. The fluidized cooling space between the flame tube 8 and the metal casing 4 is obstructed by an impervious tube grate 4.

Uhlí ke spalování je nad spalovací vrstvu dopravováno dvoj šnekem £, jehož opačná strana je zaústěna na dno zásobníku £. Úlet zachycený v prvním cyklonu £ je zaváděn zpět nad fluidní spalovací vrstvu v prostoru vymezeném plamencem £, úlet zachycený v druhém cyklonu £ je pneudopravou přes zásobník £, třetí cyklon II a turniket 12 dopravován do transportního kontejneru 13.The coal to be burned is conveyed above the combustion layer by a double worm 6, the opposite side of which is connected to the bottom of the container. The drift trapped in the first cyclone 6 is fed back over the fluidized bed in the space defined by the flame tube 6, the drift trapped in the second cyclone 4 is transported by pneumatic transport through the container 6, the third cyclone II and the turnstile 12 to the transport container 13.

Vzduch ke fluidnímu chlazení a fluidnímu spalování je do zařízení dodáván ventilátorem 10. Písek k doplnění ztrát ve fluidní spalovací vrstvě a uhličitan nebo oxid vápenatý je dodáván do fluidní jednotky spolu s uhlím.Air for fluid cooling and fluidized bed combustion is supplied to the apparatus by a fan 10. Sand to replenish the losses in the fluidized bed and the carbonate or calcium oxide is supplied to the fluidized bed together with the coal.

Start zařízení se zajišťuje předehřevem fluidní spalovací vrstvy na 500 °C, což je zajištěno přetlakovou spalovací komorou 15 na kapalná nebo plynná paliva, opatřenou přetlakovým hořákem 14.The start of the device is ensured by preheating the fluidized bed to 500 ° C, which is provided by a pressurized combustion chamber 15 for liquid or gaseous fuels equipped with a pressurized burner 14.

Kapalná nebo -plynná paliva jsou dodávána první trasou 17. Kameny a písek jsou šnekovým dopravníkem 16 periodicky odtahovány z kuželového dna plamence £. Vyčištěné spaliny po průchodu cyklony £, £ jsou druhou trasou 18 vedeny k technickému využití do sušárny, do výměníků atd.Liquid or gaseous fuels are supplied by the first route 17. The stones and sand are periodically withdrawn from the conical bottom of the flame tube by the screw conveyor 16. The cleaned flue gas, after passing through the cyclones 8, 8, is led through the second route 18 for technical use to an oven, heat exchangers, etc.

Teplota ve fluidní spalovací vrstvě je 810 °C, ve fluidní chladicí vrstvě je 100 °C. Rychlost fluidace ve fluidní spalovací vrstvě je 0,6 m.s ¹ /20 °C/, ve fluidní chladicí vrstvě je 1,2 m.s ⁴ /20 °C/.The temperature in the fluidized bed is 810 ° C, in the fluidized bed is 100 ° C. The fluidization rate in the fluidized bed is 0.6 ms ¹ (20 ° C), and in the fluidized bed is 1.2 ms ⁴ (20 ° C).

Teplota spalin je 600 °C, teplota popílku z turniketu 12 je do 200 °C. Obdobná je i teplota odpouštěné směsi kamenů a písku. Uhlí má zrnění do 30 mm, písek má zrnění 1 až 3,1 mm, úletový popílek má velikost do 0,5 mm, odsiřovací uhličitan nebo oxid vápenatý má zrnění 0,5 až 2 mm.The flue gas temperature is 600 ° C, the temperature of the fly ash from the turnstile 12 is up to 200 ° C. The temperature of the mixture of stones and sand released is similar. Coal has a grain size of up to 30 mm, sand has a grain size of 1 to 3.1 mm, fly ash has a size of up to 0.5 mm, desulfurizing carbonate or calcium oxide has a grain size of 0.5 to 2 mm.

Spalovací jednotka s tepelným výkonem 2 MW má průřez 2,1 x 2,1 m, průřez plamence £ je 1,6 x 1,6 m. Výška expandované vrstvy písku je 0,7 m. Uhlí je dávkováno vždy 40 s s přestávkou 40 s. Propadový rošt £ tvoří pět paralelních trubek 0 200 mm₍opatřených nátrubky s roztečemi 100 x 100 mm. Tlaková ztráta těchto nátrubků je 2 000 Pa.The combustion unit with a heat output of 2 MW has a cross-section of 2.1 x 2.1 m, the cross-section of the flame tube is 1.6 x 1.6 m. The height of the expanded sand layer is 0.7 m. The overflow grate consists of five parallel tubes of 200 mm ₍ provided with sockets of 100 x 100 mm spacing. The pressure loss of these sockets is 2,000 Pa.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A double-skinned fluidized bed coal combustion unit, the combustion chamber of which is surrounded by a fluidized cooling space defined by an outer metal casing, an impregnated grate and an outer flame surface, characterized in that an inert material, e.g. sand, is contained in the fluidized cooling space. an internal surface of the flame tube (1) and an overflow grate (2), whereby both the fluid cooling and fluidized bed combustion spaces are connected only above the upper edge of the flame tube (1).