PL178960B1 - Reaktor na obiegowe paliwo fluidalne PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Reaktor na obiegowe paliwo fluidalne, posia- dajacy strefe dolna wyposazona w ruszt fluidyzacyj- ny, elementy wtryskowe dla powietrza pierwotnego na spodzie rusztu, elementy wtryskowe dla powietrza wtórnego nad rusztem i elementy wprowadzania pali- wa, sciany otaczajace te strefe dolna wyposazone w rury wymiany ciepla i strefe górna otoczona scianami zaopatrzonymi w rury wymiany ciepla, znamienny tym, ze co najmniej jedna sciana co najmniej jednej ze stref górnej (2) i dolnej (3) jest zaopatrzona w pionowe plyty wymiany ciepla zwane rozszerzeniami (14), za- mocowane prostopadle do sciany (4) strefy górnej i sciany (5) strefy dolnej, utworzone z rur (15) wymiany ciepla, znajdujacych sie wewnatrz reaktora, przy czym pozioma szerokosc (1 ) wynosi od 150 do 500 mm, a dlugosc (D) miedzy nimi wynosi od 1,5 do 4 razy ich szerokosci (1). FIG . 3A P L 178960 B 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest reaktor na obiegowe paliwo fluidalne.

Reaktor na obiegowe paliwo fluidalne jest stosowany zwykle w elektrociepłowniach przy czym powstają elektrociepłownie o coraz większej mocy.

178 960

Ściślej, wynalazek dotyczy reaktora na obiegowe paliwo fluidalne posiadającego dolną strefę wyposażoną w ruszt fluidyzacyjny, elementy wtryskowe dla powietrza pierwotnego na spodzie rusztu, elementy wtryskowe dla powietrza wtórnego nad rusztem i elementy wprowadzenia paliwa, ściany otaczające tę dolną strefę, wyposażone w rury wymiany ciepła i strefę górną otoczoną ścianami zaopatrzonymi w rury wymiany ciepła.

Aby uzyskać dobrą wydajność odsiarczenia spalin, temperatura reaktora musi mieć stale wartość bliską850°C. Skutecznym środkiem do utrzymania tej temperatury jest zainstalowanie i wykorzystanie w reaktorze płyt wymiany ciepła, albo wyrównywanie stężenia substancji stałych przez regulację dopływów powietrza pierwotnego i wtórnego, albo różna wydajność recyrkulacji gazu spalinowego, lub ochładzanie substancji stałych recyrkulujących w gęstych złożach fluidalnych zewnętrznych reaktora.

Jest znanych kilka układów tych płyt:

- płyty pionowe w kształcie litery L, zawieszone w górnej części reaktora pełniące rolę przegrzewacza,

- płyty poziome w części górnej, przechodzące na wylot reaktora o roli przegrzewacza,

- płyty w kształcie litery U zawieszone na stropie reaktora, pełniące rolę przegrzewacza,

- płyty bardzo szerokie zamocowane prostopadle do ściany reaktora i przechodzące przez emulsję, takiejak te w reaktorze na obiegowe paliwo fluidalne, opisane w patencie US-4 442 796,

- płyty oddzielające usytuowane częściowo na wysokości reaktora i posiadające ewentualnie wejścia komunikacyjne, jak to opisano w patencie US-4 165 717.

Znany jest na przykład z patentu francuskiego nr 2 690 512 reaktor z gęstymi wewnętrznymi złożami fluidalnymi. Te gęste złoża sąpołączone z wnętrzem reaktora przezjego górną część, która odbiera cząsteczki stałe opadające wzdłuż ścian górnej strefy i odsyłaje przynajmniej częściowo przez przelewanie do strefy dolnej wzdłuż i powyżej ściany wyposażone w rury wymiany połączone w dolnej części z wlotem zasilającym a w górnej części z wylotem. Ewentualnie te złoża posiadają również zanurzone rury wymiany.

Gdy moc urządzenia wzrasta, sądzi się według stanu techniki, że konieczne jest rozszerzenie usytuowania płyt od jednej części powierzchni do drugiej aż do najniższego poziomu w reaktorze ze wzrastającą współzależnością ryzyka erozji w części dolnej tych płyt poddawanych działaniu strumienia cząsteczek stałych, ryzyka zniekształcenia płyt i ścian ponieważ wzrastają wydłużenia względne przez zawsze znaczne wysokości płyt i ryzyka wibracji.

Przedstawiony wynalazek całkowicie rozwiązuje problemy erozji i zniekształcenia, znajdując możliwości powiększenia powierzchni płyt wymiany ciepła w reaktorze.

Reaktor na obiegowe paliwo fluidalne, według wynalazku posiadający strefę dolną wyposażonąw ruszt fluidyzacyjny, elementy wtryskowe dla powietrza pierwotnego na spodzie rusztu, elementy wtryskowe dla powietrza wtórnego nad rusztem i elementy wprowadzania paliwa, ściany otaczające tę strefę dolnąwyposażone w rury wymiany ciepła i strefę górnąotoczoną ścianami zaopatrzonymi w rury wymiany ciepła, charakteryzuje się tym, że co najmniej jedna ściana co najmniej jednej ze stref górnej i dolnej jest zaopatrzona w pionowe płyty wymiany ciepła zwane rozszerzeniami, zamocowane prostopadle do ściany strefy górnej i ściany strefy dolnej, utworzone z rur wymiany ciepła, znajdujących się wewnątrz reaktora, przy czym pozioma szerokość rozszerzeń wynosi od 150 do 500 mm, a odległość między nimi wynosi od 1,5 do 4 razy ich szerokości.

Korzystnie szerokość rozszerzeńjest określonajako odległość między wewnętrznąpowierzchnią żeberek ścian a linią tworzącą najdalszej rury rozszerzeń najdalej odsuniętych, zaś rozszerzenia są spojone w sposób ciągły ze ścianą strefy, ewentualnie znajdują się w odległości od ściany mniejszej niż 60 mm, przy czym ta odległość jest odległościąmiędzy wewnętrzną powierzchnią żeberek ścian a linią tworzącą najbliższej rury rozszerzeń, zaś rozszerzenia są podparte przynajmniej w ich górnej części.

W innym wariancie wykonania wynalazku, rozszerzenia są rozmieszczone na wewnętrznym obwodzie reaktora, lub są usytuowane na całej wysokości reaktora.

Korzystnie rozszerzenia są rozmieszczone na całej wysokości ściany strefy górnej.

178 960

Według jeszcze innego wariantu wynalazku, rozszerzenia rur posiadają rury dodatkowe połączone z wolnym końcem rozszerzeń, zamocowane poza płaszczyzną symetrii rozszerzeń.

W kolejnym, korzystnym wariancie wynalazku, rury rozszerzeń stanowią rury wylotowe przynajmniej jednego wewnętrznego, gęstego złoża fluidalnego, połączonego z wnętrzem reaktora poprzez jego górną część, odbierającego cząsteczki stałe odpadające wzdłuż ściany strefy górnej i odsyłającego je przynajmniej częściowo przez przelewanie do strefy dolnej wzdłuż i powyżej ściany pochyłej, przy czym to wewnętrzne złoże fluidalnejest wyposażone w rury wymiany połączone w ich części dolnej z wlotem zasilającym, a w ich części górnej z wylotem.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia przekrój pionowy klasycznego reaktora na obiegowe paliwo fluidalne, fig. 2 - pionowy przekrój częściowy ściany reaktora według wynalazku, fig. 3 A - przekrój wzdłuż linii III-III pokazanej na fig. 2, fig. 3B - analogiczny przekrój odmiany wykonania, fig. 4A - przekrój pionowy reaktora według wynalazku według odmiany wykonania, fig. 4B - szczegół IV oznaczony na fig. 4A, fig. 5, 6 i 7 przedstawiają częściowe przekroje różnych układów reaktorów według wynalazku.

Na . figurze 1, która odpowiada klasycznemu działaniu reaktora na obiegowe paliwo, reaktor 1 posiada dolną strefę 3 o przekroju powiększającym się do góry i strefę górną 2 równoległościenną. Strefa dolna 3 jest wyposażona w ruszt fluidyzacyjny 11, elementy wtrysku powietrza pierwotnego 12 na spodzie rusztu 11, elementy wtrysku powietrza wtórnego 13 powyżej rusztu 11 i elementy wprowadzenia paliwa 10. Ściany 5 otaczające tę dolną strefę 3 są wyposażone w rury wymiany ciepła. Strefa górna 2 jest również otoczona przez ściany 4 wyposażone w rury wymiany ciepła.

Cząsteczki stałe unosząsię nad rusztem 11 do góry reaktora według strzałek 8. Te cząsteczki odpychają się od siebie w kierunku ścian 4, 5 i opadaj ą na dno. Jednak część najdrobniejszych cząsteczek jest ponownie unoszona do góry, zgodnie z ruchami wirowymi 7. Inne cząsteczki przybliżają się do ścian 4,5 i odpływają wzdłuż nich do dołu według strzałek 8, gdzie tworzą gęstą warstwę.

Pomiary tej gęstej warstwy cząsteczek stałych wskazały, że ma ona różnągrubość na różnej wysokości reaktora, ta grubość wynosi od 50 do 500 mm.

Wynalazek dotyczy wykonania rozszerzeń powierzchni wymiany ciepła o małej szerokości zanurzonych w tej warstwie opadających stałych i w ten sposób polepszenia współczynników wymiany ciepła ścian reaktora.

W reaktorze klasycznym bez rozszerzeń, przy współczynniku ogółem 180 W/m² °K, w przybliżeniu część 1000 W/m2 °K jest uzyskana w wyniku promieniowania a część 80 W/m2 ⁰K przez konwekcję względną cząsteczek stałych. Dzięki wynalazkowi, część wartości współczynnika wynikająca z konwekcji względnej jest bardzo podwyższona, a tym samym cały współczynnik.

Rozszerzenia według wynalazku powodują zwiększenie grubości warstwy cząsteczek stałych wzdłuż ścian i można to nazwać zjawiskiem klina. Jest ono wywołane obecnościąklina ze zgrubienia warstwy cząsteczek, o zaokrąglonym kształcie. Dzięki rozszerzeniom zgodnym z wynalazkiem, tworzy się znaczna liczba klinów i grubość cząsteczek tym bardziej wzrasta. Średnie stężenie cząsteczek stałych jest więc sztucznie zwiększone we wgłębieniu ograniczonym między dwoma rozszerzeniami w stosunku do prostej, płaskiej ściany, co polepsza współczynnik wymiany.

Ponadto rozszerzenia posiadają dwie ściany wymiany, co zwiększa ogólną powierzchnię wymiany reaktora, a więc również polepsza współczynnik wymiany.

Figury 2 i 3A przedstawiają przykład wykonania rozszerzenia zgodnie z wynalazkiem.

Te rozszerzenia są korzystnie wykonane w sposób klasyczny, to znaczy składają się z rur połączonych żeberkami. Na ścianie 4 z podłużnymi rurami wymiany 9 są dołączone rozszerzenia 14 prostopadłe do ściany 4 i wnętrza reaktora. Przedstawione rozszerzenia 14 posiadajątrzy pionowe rury 15 zanurzone i chronione w części górnej i dolnej dwiema warstwami betonu 16. Rury 15 jak i rury 9 są ze sobą połączone płaskimi spojonymi żeberkami 20. Rury 15 są zaopatrywane

178 960 w parę wodną, dołem przez wlot zasilający i górąrównież przez wlot zasilający. Sąone połączone z wylotem 19. Rury 15 zasilane są parą wodną dla uniknięcia wydłużeń względnych.

Według wynalazku, rozszerzenia 14 zamocowane prostopadle na co najmniej jednej strefy 2,3, tworzące rury 15 wewnątrz reaktora, mająszerokość 1 poziomej wynoszącej od 150 do 500 mm, a przestrzenie między nimi w odległości D wynoszą od 1,5 do 4 razy ich szerokości, ta szerokośćjest określonajako odległość między wewnętrznąpowierzchniążeberek 30 ściany 4,5 a liniątworzącą najbardziej oddalonej rury 15A najdalszego rozszerzenia. Rozszerzenia mogą być spojone w sposób ciągły ze ścianami 4,5 strefy 2,3 jak przedstawiono na fig. 2, albo mogą być w odległości d od ścian 4,5 mniejszej od 60 mm, ta odległość jest między wewnętraiąpowierzchniążebcrek 30 ścian a liniątworzącą najbliższego przewodu 15B, co pozwala pominąć pierwsze żeberko 20A rozszerzeń i podeprzeć te rozszerzenia w ich górnej części oraz ewentualnie w części dolnej.

Rozszerzenia 14 rur 15 mogą posiadać rury dodatkowe 15C złączone z wolnym końcem 14A rozszerzeń 14, zamocowane poza płaszczyzną symetrii rozszerzeń 14, aby wzmocnić wytrzymałość mechaniczną rozszerzeń 14, jak przedstawiono na fig. 3B.

Figura 4A przedstawia układ szczególnie korzystny rozszerzeń według wynalazku.

Rury rozszerzeń 14 według wynalazku mogą być stosowane jako rury wylotowe dla tych tworzących ściany złóż 22, 23 i ewentualnie tych zanurzonych w złożach 22, 23, co pozwala uniknąć przenikania przez ścianę 4 z ryzykiem erozji, rury wylotu są pionowe lub pochyłe.

Figura 4B przedstawia przykład połączenia wylotu rur wymiany 24 w złożu wewnętrznym 22 i rur 15 rozszerzenia 14.

W tym przypadku, każde złoże wewnętrzne 22,23 znajduje się między co najmniej dwoma rozszerzeniami 14 i z tego wynika inna jeszcze korzyść techniczna wynalazku. W istocie, przestrzenie między rozszerzeniami 14 tworzą kanały lub trasy spadku 21 cząsteczek stałych do złóż 22,23, co pociąga za sobą zwiększenie przepływu opadających cząstek. Złoża wewnętrzne 22, 23 są połączone z wymiennikami zewnętrznymi, te są zasilane przez górny dopływ cząsteczek, co polepsza wymianę i pozwala widocznie zmniej szyć rozmiar tych zewnętrznych wymienników.

Na figurach 5-7 przedstawiono kilka możliwych układów rozszerzeń 14. Reaktor jest klasycznie zaopatrzony w cyklon 31. Rozszerzenia 14 wyposażone w rury 15 są rozmieszczone na całej wysokości ściany 4 górnej strefy 2 reaktora, na jednym lub kilku brzegach tej strefy 2. W tym przypadku, rozszerzenia idą od stropu reaktora i przechodzą do części dolnej ścian 5 nachylonych do strefy dolnej 3. Cały problem erozji jest więc usunięty, ponadto żadna wolna część pozioma nie jest poddawana pod działanie strumienia cząsteczek.

178 960

178 960

FIG. 6B

FIG. 7B

178 960

178 960

FIG. 2

FIG. 3Δ

178 960

FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Reaktor na obiegowe paliwo fluidalne, posiadający strefę dolną wyposażoną w ruszt fluidyzacyjny, elementy wtryskowe dla powietrza pierwotnego na spodzie rusztu, elementy wtryskowe dla powietrza wtórnego nad rusztem i elementy wprowadzania paliwa, ściany otaczające tę strefę dolną wyposażone w rury wymiany ciepła i strefę górną otoczoną ścianami zaopatrzonymi w rury wymiany ciepła, znamienny tym, że co najmniej jedna ściana co najmniej jednej ze stref górnej (2) i dolnej (3) jest zaopatrzona w pionowe płyty wymiany ciepła zwane rozszerzeniami (14), zamocowane prostopadle do ściany (4) strefy górnej i ściany (5) strefy dolnej, utworzone z rur (15) wymiany ciepła, znajdujących się wewnątrz reaktora, przy czym pozioma szerokość (1) wynosi od 150 do 500 mm, a długość (D) między nimi wynosi od 1,5 do 4 razy ich szerokości (1).
2. 2. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że szerokość (i)jest określonajako odległość między wewnętrznąpowierzchniążeberek (30) ścian (4,5) a liniątworzącąnajdalszej rury (15A) najdalej odsuniętych rozszerzeń (14).
3. 3. Reaktor według zastrz. 2, znamienny tym, że rozszerzenia (14) są spojone w sposób ciągły ze ścianą (4, 5) strefy (2,3).
4. 4. Reaktor według zastrz. 2, znamienny tym, że rozszerzenia (14) znajdują, się w odległości (d) od ściany (4,5) mniejszej niż 60 mm, przy czym ta odległość jest odległościąmiędzy wewnętrzną powierzchnią żeberek (30) ścian a liniątworzącą najbliższej rury (15B) rozszerzeń, zaś rozszerzenia są podparte przynajmniej w ich górnej części.
5. 5. Reaktor według zastrz. 1 albo 3, albo 4, znamienny tym, że rozszerzenia (14) sąrozmieszczone na wewnętrznym obwodzie reaktora.
6. 6. Reaktor według zastrz. 1 albo 3, albo 4, znamienny tym, że rozszerzenia (14) sąusytuowane na całej wysokości reaktora.
7. 7. Reaktor według zastrz. 5, znamienny tym, że rozszerzenia (14) są usytuowane na całej wysokości reaktora.
8. 8. Reaktor według zastrz. 1 albo 3, albo 4, znamienny tym, że rozszerzenia (14) sąrozmieszczone na całej wysokości ściany (4) górnej strefy (2).
9. 9. Reaktor według zastrz. 5, znamienny tym, że rozszerzenia (14) są rozmieszczone na całej wysokości ściany (4) górnej strefy (2).
10. 10. Reaktor według zastrz. 1 albo 3, albo 4, albo 7, albo 9, znamienny tym, że rozszerzenia (14) rur (15) posiadają rury dodatkowe (15C) połączone z wolnym końcem (14A) rozszerzeń (14), zamocowane poza płaszczyzną symetrii rozszerzeń (14).
11. 11. Reaktor według zastrz. 1 albo 10, znamienny tym, że rury (15) rozszerzeń (14) stanowią rury wylotowe przynajmniej jednego wewnętrznego, gęstego złoża fluidalnego (22, 23), połączonego z wnętrzem reaktora poprzez jego górną część, odbierającego cząsteczki stałe opadające wzdłuż ścian (4) strefy górnej (2) i odsyłającego je przynajmniej częściowo przez przelewanie do strefy dolnej (3) wzdłuż i powyżej ściany pochyłej (28, 29), przy czym to wewnętrzne złoże fluidalne (22,23)jest wyposażone w rury wymiany połączone w ich części dolnej z wlotem zasilającym, a w ich części górnej z wylotem.

    * * *