CS273736B1

CS273736B1 - Fluidization furnace for low-grade fuels combustion

Info

Publication number: CS273736B1
Application number: CS647088A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Filous; Petr Nemecek; Stanislav Ing Marek; Josef Ing Hopjan; Jaroslav Ing Podmolik; Vitezslav Ing Dolezelik; Michal Ing Svoboda
Original assignee: Filous Jiri; Petr Nemecek; Marek Stanislav; Josef Ing Hopjan; Podmolik Jaroslav; Vitezslav Ing Dolezelik; Michal Ing Svoboda
Priority date: 1988-09-29
Filing date: 1988-09-29
Publication date: 1991-04-11
Also published as: CS647088A1

Abstract

For feeding with fluidization air the fluid furnace is equipped with fluidization grid, consisting of slanting grid tubes (4) opened with their upper ends into side walls of a chamber (1), whose bottom is slanting towards the centre, where it enters into central outlet part (3). The principle of the solution consists in the fact that the inclination of the slanting bottom (2) is greater or the same as the inclination of the grid tubes (4), while the distance of the slanting bottom (2) from the grid tubes (4) is along the whole section of the furnace smaller then the double of the grid tube (4) diameter.<IMAGE>

Description

Vynález se týká fluidního topeniště pro spalování méněhodnotných pevných paliv, zejména řešení odtahu popelovin a nefluidujících hrubších částic ze spodní části tohoto fluidního topeniště.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a fluidized bed furnace for combustion of low-value solid fuels, and more particularly to a solution for the removal of ash and non-fluidizing coarse particles from the bottom of the fluidized bed furnace.

V současné době se pro spalování méněhodnotných a odpadních pevných paliv stále více používá fluidních topenišť. V důsledku vysoké intenzity tepelných pochodů se v něm mohou spalovat paliva o minimální výhřevnosti až 5 MJ . kg', Vlastní spalování probíhá při nízkých teplotách do 950 °C, takže nenastává tavení vzniklých popelovin a vytváří se méně škodlivých produktů, jako je např. Η0_χ. Existuje i jednoduchá možnost snížení množství vzniklých kysličníků siry přidáváním vápence do topeniště. V neposlední řadě je jednodušší úprava a příprava paliva, protože je možno zpracovat palivo o vyšší granulometrii a vlhkosti.At present, fluidized bed combustion is increasingly being used for the combustion of low-value and waste solid fuels. Due to the high intensity of the thermal processes, fuels with a minimum calorific value of up to 5 MJ can be combusted there. The combustion itself takes place at low temperatures up to 950 ° C, so that the ash produced does not melt and less harmful products are produced, such as Η0 _χ . There is also a simple possibility of reducing the amount of sulfur oxides produced by adding limestone to the furnace. Last but not least, it is easier to treat and prepare the fuel, since it is possible to process fuel with higher granulometry and moisture.

Při zpracovávání popelnatých paliv činí problémy odvod vzniklých popelovin a nefluidujících hrubších částí paliva, které se shromažďují ve spodní části fluidní vrstvy nad roštem. Pokud není zaručen rovnoměrný odvod těchto částic z celého průřezu topeniště, narušuje se rovnoměrnost fluidizace po průřezu topeniště, což následně způsobuje tavení popelovin v nefluidujících místech a vede postupně k zaškvárování topeniště. Obtížně se řeší odtáli popelovin u nefluidujících hrubých podílů zejména u topeniště vybaveného neprůchozím fluidním roštem. Pro zlepSení funkce se používá skloněný nebo různě tvarovaný rošt, avšak rovnoměrný odvod z celého průřezu nelze většinou dosáhnout.In the treatment of ash fuels, the removal of the ashes and non-fluidizing coarse fuel fractions that collect in the lower part of the fluidized bed above the grate is a problem. If a uniform discharge of these particles from the entire cross-section of the furnace is not guaranteed, the uniformity of fluidization is disrupted along the cross-section of the furnace, which in turn causes the ash to melt at non-fluidizing points and gradually results in the furnace slagging. It is difficult to solve the ash from non-fluidizing coarse fractions, especially in the case of a furnace equipped with an impassable fluid grate. A sloping or differently shaped grate is used to improve the function, but a uniform discharge from the entire cross-section is usually not possible.

Při použití průchozího fluidního roštu, např. trubkové konstrukce, je již situace příznivější. Popeloviny a nefluidující hrubé částice procházejí přes rošt do výpadové části topeniště, kde se shromažďují a odkud jsou odtahovány mimo systém pomocí například šnekového podavače, turniketu apod. Tvar podrostového prostoru stávajících topenišť vybavených průchozím roštem trubkového typu však nezaručuje rychlý a rovnoměrný svod všech částic prošlých roštem do ústí výpadové části topeniště. Následkem toho vznikají místa s nehybnou vrstvou částic, ve kterých může, za přítomnosti vzduchu proniklého z fluidní vrstvy nebo netěsností výpadu, nastávat vyhořívání případného nedopalu. To může vést k místnímu přehřívání a tvorbě škvárovin a postupně negativně ovlivnit rovnoměrnost průchodu částic roštem a následně narušit rovnoměrnost fluidizace po průřezu topeniště se všemi nepříznivými důsledky na spolehlivost provozu.By using a fluidized bed grate, such as a tubular structure, the situation is already more favorable. The ash and non-fluidizing coarse particles pass through the grate to the furnace outlet, where they are collected and removed from the system by means of a screw feeder, turnstile, etc. However, the undergrowth space of existing furnaces equipped with a tubular through grate does not guarantee into the mouth of the firing part of the furnace. As a result, there are places with a stationary layer of particles in which, in the presence of air penetrated from the fluidized bed or leakage of the discharge, a possible butt-burning may occur. This can lead to local overheating and cinder formation and gradually adversely affect the uniformity of passage of particles through the grate and consequently impair the uniformity of fluidization along the cross-section of the furnace with all adverse consequences on the reliability of operation.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje fluidní topeniště pro spalování méněhodnotných paliv, opatřené pro přívod fluidizačního vzduchu fluidním roštem ze šikmých roštových trubic, zaústěných horními konci do bočních stěn komory, jejíž dno je šikmé se sklonem do středu, kde přechází do středové výpadové části topeniště, ve které je umístěno zařízení na odtah materiálu propadlého roštem, podle vynálezu, jehož podstatou je, že sklon šikmého dna je větší než sklon roštových trubic nebo s ním stejný, přičemž vzdálenost šikmého dna od roštových trubic je v celém průřezu topeniště menší než dvojnásobek průměru trubic.The aforementioned drawbacks are eliminated by a fluid furnace for combustion of inferior fuels, provided with a fluid grate for supplying fluidizing air from oblique grate tubes, leading into the side walls of the chamber, the bottom of which is inclined to the center. The invention relates to a device for withdrawing material which has fallen through the grate according to the invention, characterized in that the inclination of the inclined floor is greater than or equal to the inclination of the grate tubes.

Podle jednoho provedení jsou spodní konce roštových trubic zaústěny do bočních stěn komory.According to one embodiment, the lower ends of the grate tubes extend into the side walls of the chamber.

Další provedení má spodní konce roštových trubic zaústěny do stěn středové výpadové Části.Another embodiment has the lower ends of the grate tubes orifices to the walls of the central discharge portion.

Podle jiného provedení jsou spodní konce roštových trubic zaústěny do rozvodného potrubí umístěného v komoře.According to another embodiment, the lower ends of the grate tubes are connected to a manifold located in the chamber.

Navržená řešení fluidního topeniště s průchozím trubkovým roštem podle vynálezu zajistí spolehlivý svod materiálu prošlého roštem do ústí výpadové části topeniště. V podrostovém prostoru nedochází ke shromažďování většího množství materiálu. Tím je zamezeno vyhořívání nedopalu v nehybné vrstvě materiálu zapříčiňující místní přehřívání a následné škvárování. Je zaručen rovnoměrný odtah popelovin a nefluidujících hrubších podílů z celého průřezu topeniště. Nedochází tak k narušení rovnoměrnosti fluidace po průřezu topeniště, což umožňuje jeho spolehlivý a dlouhodobý provoz.The proposed solutions of the fluidized bed furnace according to the invention ensure a reliable discharge of the material passed through the grate to the mouth of the outlet part of the furnace. No more material is collected in the undergrowth. This prevents the burning of the butt in the immobilized layer of material causing local overheating and subsequent slagging. An even discharge of ash and non-fluidizing coarse fractions from the entire cross-section of the furnace is guaranteed. Thus, the uniformity of fluidization over the cross-section of the furnace is not impaired, allowing its reliable and long-term operation.

GS 273 736 B1GS 273 736 B1

Příklady uspořádání fluidního topeniště podle vynálezu jsou znázorněny na připojených obr. 1, obr. 2 a obr. 3, kde jsou schematicky zobrazena alternativní řešení spodní části topeniště.Examples of the fluidized bed furnace arrangement according to the invention are shown in the attached Figs. 1, 2 and 3, where alternative solutions of the lower portion of the furnace are schematically illustrated.

První alternativní řešení spodní části topeniště je zakresleno na obr. 1. Vlastní fluidní topeniště je tvořeno komorou 2 obdélníkového nebo čtvercového tvaru, opatřenou dnem 2, středovou výpadovou částí 3 s odtahovým šnekem 7 a fluidním roštem s přívodním potrubím 5 vzduchu. Fluidní rošt je tvořen šikmými trubicemi 4 opatřenými otvory 6, kterými vstupuje vzduch do fluidní vrstvy 8. Fluidizační vzduch se přivádí do roštových trubic 4 pomocí přívodního potrubí 5. Roštové trubice 4 jsou upevněny oběma konci v bočních stěnách komory J. fluidního topeniště.The first alternative solution of the lower part of the furnace is shown in Fig. 1. The actual fluidized bed is formed by a chamber 2 of rectangular or square shape, provided with a bottom 2, a central discharge part 3 with an exhaust screw 7 and a fluid grate with air supply pipe 5. The fluidized bed is formed by oblique tubes 4 provided with openings 6 through which air enters the fluidized bed 8. Fluidized air is supplied to the grate pipes 4 via an inlet pipe 5. The grate pipes 4 are fixed at both ends in the side walls of the fluidized bed chamber.

Dno fluidního topeniště je šikmé se sklonem do středové části komory. Sklon dna 2 je volen tak, aby částice prošlé roštem v důsledku gravitace i účinkem fluidizačního vzduchu vystupujícího z otvorů 6 roštových trubic 4 sklouzávaly do středové výpadové části 3 topeniště. Sklon dna 2 se proto podle provozních zkušeností předpokládá minimálně 7°.The bottom of the fluidized bed furnace is inclined with a slope to the central part of the chamber. The inclination of the bottom 2 is chosen so that the particles passed through the grate due to gravity as well as the fluidizing air exiting from the openings 6 of the grate tubes 4 slide into the central outlet part 3 of the furnace. The slope of the base 2 is therefore assumed to be at least 7 ° according to operating experience.

Musí být poněkud větší nebo alespoň stejný v porovnání se sklonem roštových trubic 4, aby nedocházelo ke zužování podrostového prostoru směrem ke středu topeniště. Vzdálenost dna 2 od roštových trubic 4 nesmí být velká, aby se nevytvářela větší vrstva propadlého materiálu, ve které by docházelo k vyhořívání nedopalu, což by mohlo vést k tvorbě škvárovin s následným narušením rovnoměrné fluidace. Vzdálenost dna 2 od roštových trubic 4 se proto po celém průřezu topeniště volí menší než dvojnásobek průměru roštových trubic 4. Taková vzdálenost ještě zaručuje působení fluidizačního vzduchu vystupujícího z otvorů 6 roštových trubic 4 na pohýb částic. Na druhé straně však musí být tato vzdálenost tak veliká, aby umožňovala plynulý pohyb částic do středové části komory bez jejich případného zaklínování mezi trubicemi 4 a dnem 2. Optimální volba eklonu dna 2 a jeho vzdálenosti od roštových trubic 4 se provádí podle vlastností a granulometrie zpracovávaného materiálu a je nutno přihlížet také k požadavkům a možnostem konstrukčního řešení.It must be somewhat larger or at least equal to the inclination of the grate tubes 4 so as not to narrow the undergrowth space towards the center of the furnace. The distance of the bottom 2 from the grate tubes 4 must not be large, so as not to form a larger layer of collapsed material in which the butt is burnt out, which could lead to the formation of cracks with the consequent disruption of uniform fluidization. The distance of the bottom 2 from the grate tubes 4 is therefore chosen to be less than twice the diameter of the grate tubes 4 over the entire cross-section of the furnace. On the other hand, this distance must be large enough to allow the particles to move smoothly into the central part of the chamber without any wedging between the tubes 4 and the bottom 2. The optimal choice of bottom eclon 2 and its distance from the grate tubes 4 is made according to the properties and granulometry material and it is also necessary to take into account the requirements and possibilities of design.

Popeloviny a hrubší nefluidující částice, které projdou přes rošt do podrostového prostoru, postupují do středové výpadové části 3. Tato výpadová část 3 má v provedení podle obr. 1 tvar žlabu, ve kterém je umístěn odtahový šnekový dopravník 7. Tento šnekový dopravník 7 je upraven, např. pomocí proměnného stoupání šroubovice nebo proměnného průřezu tak, aby odebíral materiál rovnoměrně po celé šířce komory £. U komor větších rozměrů může být použito i více odtahových šneků pro odvod materiálu z topeniště. Dno 2 i výpadová část 3 jsou pak tvořeny více sekcemi podle popsaného řešení.The ash and coarser non-fluidizing particles, which pass through the grate into the undergrowth space, proceed to the central discharge part 3. This discharge part 3, in the embodiment according to Fig. 1, has the shape of a trough in which , for example, by varying helix pitch or variable cross-section to remove material uniformly over the entire width of the chamber. In larger chambers, more exhaust screws may be used to remove material from the furnace. The bottom 2 and the discharge part 3 are then formed by several sections according to the described solution.

Jiné alternativní řešení spodní části fluidního topeniště je zřejmé z obr. 2. Fluidní rošt je vytvořen šikmými trubicemi 4, které jsou uchyceny horním koncem ve stěnách komory J a spodním koncem ve středové výpadové části 3. Přívod vzduchu do trubic 4 je na horním konci uchyceném ve stěně komory 2 z přívodního potrubí 5· Spodní konec trubic 4, který je zabudovaný ve střední výpadové části 3, je opatřen zátkou 22» což umožňuje čištění trubicAnother alternative solution of the lower part of the fluidized bed is evident from Fig. 2. The fluid grate is formed by inclined tubes 4, which are fastened by the upper end in the walls of the chamber J and the lower end in the central discharge part 3. in the wall of the chamber 2 from the supply line 5 · The lower end of the tubes 4, which is built in the middle outlet part 3, is provided with a plug 22 »which allows cleaning of the tubes

4. Dno 2 je opět skloněné do středové výpadové části 3, jeho sklon i vzdálenost od roštových trubic 4 jsou voleny opět jako u předchozího provedení. Odvod propadlých Částic je podle obr. 2 řešen pomocí turniketového podavače 9. Turniketový podavač 9 může být podle velikosti komory 2 buň jeden nebo může být použito většího počtu. Podle počtu těchto podavačů 9 je pak uzpůsobeno i řeěení výpadové části 3.4. The bottom 2 is again inclined into the central discharge part 3, its inclination and the distance from the grate tubes 4 are again selected as in the previous embodiment. Depending on the size of the chamber 2 of the cell 2, the turnstile feeder 9 may be one or more, depending on the size of the chamber 2 of the cells. According to the number of these feeders 9, the solution of the discharge part 3 is also adapted.

Další alternativní provedení spodní části fluidního topeniště je znázorněno na obr. 3. Šikmé roštové trubice 4 jsou u tohoto řešení uchyceny horním koncem ve stěně komory 2 a spodním koncem v potrubí 12» umístěném ve střední části topeniště. Toto potrubí 22 slouží rovněž pro přívod fluidizačního vzduchu do trubic 4, takže vzduch postupuje do roštových trubic 4 z obou stran pomocí rozvodného potrubí 5 a 11 . Potrubí 11 může být ve spodní části opatřeno otvory pro přívod fluidizačního vzduchu do fluidní vrstvy 8. Dno 2 je řešeno obdobným způsobem jako u předcházejících alternativ. Odvod materiálu ze středové výpadové části 3 je proveden dalším možným řešením využívajícím kuželový výpustný ventil 22. Rovněž může být použito více těchto výpustných ventilů 22· 7 tomto případě je však uzpůsobeno řešení výpadové části 3.Another alternative embodiment of the lower part of the fluidized bed furnace is shown in Fig. 3. In this solution, the inclined grate tubes 4 are fastened by the upper end in the wall of the chamber 2 and the lower end in the duct 12 located in the central part of the furnace. This line 22 also serves to supply fluidizing air to the tubes 4, so that air flows into the grate tubes 4 from both sides by means of the distribution lines 5 and 11. The pipe 11 may be provided with openings in the lower part for supplying fluidizing air to the fluidized bed 8. The bottom 2 is designed in a manner similar to the previous alternatives. The removal of material from the central discharge part 3 is provided by another possible solution using a conical discharge valve 22. Also, several of these discharge valves 22 · 7 can be used. However, the solution of the discharge part 3 is adapted in this case.

Claims

A fluidized-bed furnace for combustion of low-value fuels, provided with a fluid grate formed from inclined grate tubes for supplying fluidizing air with mouths leading up to the side walls of the chamber, the bottom of which is inclined towards the center. a device is provided for withdrawing the material through the grate, characterized in that the inclination of the inclined bottom (2) is greater than or equal to the inclination of the grate tubes (4), the distance of the inclined bottom (2) from the grate tubes (4) being the cross-section of the furnace is less than twice the diameter of the grate tubes (4).

2. Fluid furnace according to claim 1, characterized in that the lower ends of the grate tubes (4) open into the side walls of the chamber (1).

3. Fluid furnace according to claim 1, characterized in that the lower ends of the grate tubes (4) open into the walls of the central outlet part (3).

A fluidized bed furnace according to claim 1, characterized in that the lower ends of the grate tubes (4) are connected to a manifold (11) located in the chamber (1).