PL179305B1

PL179305B1 - Sposób i urzadzenie do regulacji temperatury zloza w reaktorze z obiegowym zlozem fluidalnym PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL179305B1
Application number: PL95316004A
Authority: PL
Inventors: Felix Belin; Kiplin C Alexander; David E James
Original assignee: Mcdermott Technology; Mcdermott Technologyinc
Priority date: 1994-02-18
Filing date: 1995-01-26
Publication date: 2000-08-31
Also published as: HU218059B; SK107096A3; DE69509501T2; CN1141073A; AU1835095A; BG100788A; HU9602258D0; EP0745206A4; HUT76503A; WO1995022717A1; SK284253B6; TW243511B; EP0745206A1; CZ294253B6; ATE179788T1; CZ9602388A3; EP0745206B1; RO117398B1; RU2119120C1; PL316004A1

Abstract

przez obudow e reaktora, przy czym reaktor obejmuje pierwotny i wtórny se- parator czastek, który to sposób obejmuje kilka etapów, przy czym w pier- wszym etapie zbiera sie czastki porwane przez gazy spalinowe, przeplywajace przez i wyplywajace z obudowy reaktora, w pierwotnym separatorze czastek i zawraca sie te czastki do dolnej czesci obudowy reaktora, a w drugim etapie zbiera sie we wtórnym separatorze czastek, czastki porwane przez gazy przeplyw ajace przez i w yplyw ajace z reaktora, które przeszly przez pierw ot- ny separator czastek, znam ienny tym, ze nastepnie m agazynuje sie zebrane w e wtórnym separatorze (22) czastki (16) w zbiorniku (4 0 , 60), i reguluje sie ilosc zawracanych z tego zbiornika do dolnej czesci obudowy reaktora (6) czastek, przy czym ustala sie, czy pozadane jest zwiekszenie czy zmniejszenie ilosci zawracanych czastek do zbiornika (40, 60) materialu stalego do dolnej czesci obudowy reaktora (6) i nie odprowadza sie ze zbiornika (4 0 , 60) m ate- rialu poza uklad, w przypadku, gdy pozadane jest zw iekszenie ilosci czastek zawracanych ze zbiornika do dolnej czesci obudowy reaktora, a odprowadza sie m aterial poza uklad, gdy pozad an e jest zmniejszenie ilosci zawracanych czastek ze zbiornika materialu stalego do dolnej czesci obudowy reaktora oraz tym, ze obserw uje sie poziom materialu stalego w zbiorniku (4 0 , 60) i zaklada sie celow o okreslony poziom materialu w zbiorniku (4 0 , 60), oraz porównuje sie ten zalozony celow o poziom z poziomem wskazanym, i reguluje sie po- ziom m aterialu stalego w zbiorniku i opierajac sie na tym porównaniu regulu- je sie odprow adzanie m aterialu stalego ze zbiornika (40, 60) poza uklad, a nastepnie odprow adza sie m aterial staly ze zbiornika (40, 60) m aterialu stalego, w przypadku, gdy w skazany poziom m aterialu stalego w zbiorniku lezy pow yzej celow o zalozonego poziomu, i jesli nie zalozono zw iekszenia ilosci zawracanych czastek ze zbiornika do reaktora, a nie odprowadza sie poza uklad, m aterialu stalego ze zbiornika (4 0 , 60), gdy wskazany poziom lezy po- nizej celow o zalozonego poziom u i tym, ze zawraca sie bezposrednio do do- lnej czesci obudow y reaktora (6) pewna czesc zebranych czastek poprzez uklad recyrkulacji i przenoszenia, a inna czesc zebranych czastek P L 179305 B 1 FIG 5 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do regulacji temperatury złoża w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym a szczególnie w spalarce.

Reaktory z obiegowym złożem fluidalnym stosowane w produkcji pary technologicznej i/lub w energetyce przemysłowej znane są dobrze w różnych wykonaniach przedstawionych na fig. 1,2 13, przy czym fig. 1 przedstawia schemat układu znanego reaktora z obiegowym złożem fluidalnym wyposażonego w zewnętrzny, pierwotny, wtórny i końcowy separator cząstek, oraz układ recyrkulacji cząstek zebranych w separatorze pierwotnym i wtórnym z po4

179 305 wrotem do reaktora, fig. 2 - schemat układu znanego reaktora z obiegowym złożem fluidalnym wyposażonego w pierwotny i wtórny separator cząstek oraz układ recyrkulacji cząstek zebranych w pierwotnym i wtórnym reaktorze, fig. 3 - schemat układu znanego reaktora z obiegowym złożem fluidalnym wyposażonego w zewnętrzny, pierwotny i wtórny separator cząstek, regulowany układ recyrkulacji cząstek zebranych w pierwotnym separatorze cząstek, z powrotem do reaktora, żeby umożliwić regulację temperatury złoża w reaktorze i układ recyrkulacji cząstek zebranych we wtórnym separatorze z powrotem do reaktora. Reaktor lub spalarka z obiegowym złożem fluidalnym oznaczona ogólnie cyfrą 1 została przedstawiona na tych figurach. Paliwo 21 sorbent 4 doprowadzane są do dennej części reaktora lub komory spalania 6 zawierającej w obudowie ściany 8, które przeważnie stanowiąprzepływowe rury chłodzące. Powietrze 10 potrzebne do spalania i fluidyzacji dostarczane jest do skrzyni powietrznej 12, i wchodzi do komory spalania 6 poprzez dziurkowaną płytę 14 rozdzielającą powietrze. Spalmy zawierające porwane cząstki lub bryłki (cząstki biorące udział w reakcji i obojętne) przepływają w kierunku do góry poprzez komorę spalania 6 przekazując ciepło ścianom obudowy 8. W wielu rozwiązaniach, dodatkowo powietrze jest doprowadzane do komory spalania 6 poprzez kanały 18 doprowadzania powietrza wtórnego. Urządzenie zaopatrzone jest również w przepust 19

Zarówno cząstki biorące udział w reakcji, jak i cząstki obojętne sąporywane przez spalmy w komorze spalania 6, które przepływając w górę przenoszą te cząstki do wylotu znajdującego się w górnej części komory spalania 6. Tam część tych cząstekjest wychwytywana przez pierwotny separator cząstek 20 i zawracana do dennej części komory spalania 6 w ilości regulowanej, lub nieregulowanej. Efektywność wychwytywania pierwotnego separatora 20 jest zwykle niewystarczająca do zatrzymania cząstek w komorze spalania 6, jak to jest wymagane do efektywnego działania i/lub do wymaganej redukcji zawartości cząstek w gazach wydalanych do atmosfery. Z tego powodu za pierwotnym separatorem gazu 20 instalowane są dodatkowe separatory

Zgodnie z fig. 1 w znanym reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym zainstalowany jest wtórny separator cząstek 22 wraz z przewodem 24 służącym do recyrkulacji cząstek stałych, który to separator służy do zbierania i recyrkulacji cząstek, które przeszły przez pierwotny separator cząstek 20, co jest potrzebne do efektywnego działania reaktora. Gazy i cząstki stałe oddają ciepło na drodze konwekcji powierzchniom grzewczym 26 usytuowanym między separatorem pierwotnym 201 wtórnym 22. Końcowy lub inaczej trzeci separator cząstek stałych 28 usytuowany za wtórnym separatorem cząstek 22 (biorąc pod uwagę przepływ spalin i porywanych cząstek 16) pełni rolę końcowego odpylacza gazów wydalanych do atmosfery, które muszą spełniać określone warunki emisji pyłów. Układ usuwania odpadów 30 może być użyty do usuwania cząstek stałych usuniętych ze spalin we wtórnym separatorze 22.

W innym wykonaniu przedstawionym na fig. 2, wtórny separator cząstek 22 jest jednocześnie separatorem końcowym. W tym przypadku, dla poprawy stopnia retencji cząstek, potrzebnej do wydajnego działania reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, cząstki paliwa i cząstki obojętne zbierane we wtórnym separatorze spalin 22 mogąbyć częściowo zawracane, poprzez transportowy przewód recykrulacyjny 24 do dolnej części reaktora 6. Układ usuwania odpadów 30 służy do odprowadzania cząstek stałych zebranych przez wtórny separator cząstek 22

Gdy zawracanie cząstek stałych z wtórnego separatora cząstek 22 potrzebne jest dla podniesienia wydajności działania, ustalenie stopnia recyrkulacji jest zależne od bilansu materiałowego reaktora obejmującego dodawaną do układu ilość cząstek stałych i jest funkcją fizycznych właściwości stosowanego paliwa, wydajności pierwotnego 20 i wtórnego 22 separatora cząstek, ograniczeń nałożonych na wielkość recyrkulacji spowodowanych przez, a) pojemność przewodu 24 służącego do recyrkulacji cząstek, b) maksymalnąpojemność konwekcyjnego urządzenia grzewczego 26, usytuowanego za separatorem pierwotnym 20, c) ustaloną wielkość przepływu, która gwarantuje optymalne działanie reaktora, (w znaczeniu wydajności spalania, utylizacji sorbentów, erozji powierzchni grzewczych, kosztów pracy i eksploatacji układu recyrkulacji cząstek, d) dolną granicę temperatury złoża w komorze spalania reaktora

179 305

Gdy ustalona wielkość recyrkulacji cząstek z wtórnego separatora cząstek 22 jest ograni- czona w porównaniu do wielkości, która byłaby uzyskiwana jako określona na podstawie bilansu materiałowego, w wyniku działamajednego z ograniczeń opisanych powyżej, nadmiar zawracanych cząstekjest usuwany z wtórnego separatora 22 na zewnątrz, poprzez układ usuwania odpadów 30, pokazany na fig. 1 i fig. 2, aby dostosować wielkość recyrkulacji do istniejących ograniczeń.

W znanych układach minimalna ilość cząstek jest utrzymywana w zbiorniku 32 wtórnego separatora cząstek poprzez regulację ilości odprowadzanego materiału realizowanej za pomocą układu regulacji odprowadzania 30. W tych układach, zwiększenie przepływu zawracanych cząstek z wtórnego separatora cząstek 22, aby zwiększyć zawartość cząstek w reaktorze może być realizowane tylko bardzo powoli. Zwiększenie ilości zawracanych cząstekjest podyktowane przez zmianę wielkości przepływu odprowadzanych z wtórnego separatora cząstek, który jest redukowany do zera, gdy wielkość przepływu recyrkulacyjnego zaczyna się zwiększać.

W układzie według fig 1 wielkość przepływu odprowadzanego materiału jest przeważnie nie większa niż 10% wielkości przepływu recyrkulacyjnego i zwiększenie wielkości przepływu jest niewystarczające dla odpowiedniej regulacji ilości materiału w reaktorze

Figura 3 pokazuje schematycznie układ reaktora z obiegowym złozem fluidalnym, lub kotła, typu opisanego w opisie patentowym USA nr 4538549 (Strómberg). W tym układzie temperatura złoża w reaktorze 6 przy zmianie ilości zwracanych cząstek w komorze spalania 6 jest regulowana poprzez regulację ilości zawracanych cząstek zbieranych w pierwotnym separatorze 20 i magazynowanych w zbiorniku 34 usytuowanym pod separatorem 20. Masa cząstek w zbiorniku 34 separatora pierwotnego jest regulowana w zależności od wymagań układu regulacji reaktora. Gdy wymagana jest większa ilość materiału palnego w komorze spalania 6 aby obniżyć temperaturę złoża, zwiększa się ilość cząstek zawracanych L-kształtnąrurąwznośną36 łączącą zbiornik separatora 36 z dolną częścią obudowy komory spalania 6 W ten sposób część zmagazynowanego materiału złoza jest przekazywana do komory spalania 61 staje się częściąjej zawartości. Gdy należy obniżyć poziom zawartości materiału palnego w reaktorze, następuje działanie odwrotne, którego wynikiem jest akumulacja cząstek w zbiorniku 34 pierwotnego separatora cząstek

W układzie reaktora z obiegowym złożem fluidalnym pokazanym na fig. 3 wielkość przepływu cząstek zawracanych z wtórnego separatora cząstek 22 nie jest „regulowana, lecz samosterowna” (patrz kolumna 7 wiersz 16-19 opisu patentowego nr 4538549) na podstawie bilansu materiałowego. Jednakże praktyczne stosowanie reaktorów, kotłów, z obiegowym złożem fluidalnym i sposób regulacji opisany w opisie patentowym USA nr 4538549 ma następujące wady:

- przekazywanie cząstek zmagazynowanych w zbiorniku pierwotnego separatora cząstek do zagęszczonego złoża powoduje problemy związane z płynnością, spowodowane sprzyjającymi warunkami panującymi w zagęszczonym złożu, w których przy temperaturze 1144K może nastąpić aglomeracja cząstek obrabianego materiału, która jest typowym zjawiskiem powstającym przy zasilaniu palnego złoza fluidalnego,

- magazynowanie, transportowanie i elementy regulacji przepływu gorących cząstek wymaganych do przeprowadzenia tego sposobu regulacji powodują znaczne koszty instalacji i przyczyniają się do znacznego skomplikowania konstrukcji reaktorów z obiegowym złożem fluidalnym

Ulepszona konstrukcja reaktora została zaproponowana w amerykańskim zgłoszeniu patentowym nr 08/037986 zgłoszonym 25 marca 1993 , w którym cząstki zbierane sąprzez wewnętrzny separator cząstek, który również zawraca cząstki zbierane wewnątrz bezpośrednio do dolnej części reaktora z obiegowym złożem fluidalnym. W ten sposób ulepszona konstrukcja reaktora eliminuje-potrzebę jakiejkolwiek zewnętrznej recyrkulacji przewodami takimi jak rury wznośne, co znacznie upraszcza konstrukcję reaktora i obniża koszt jego wytwarzania Wadą tego rozwiązania, jako porównywanego z opisanym w opisie patentowym USA nr 4538549 jest to, że nie jest ono przystosowane do regulacji temperatury złoża przy regulacji ilości materiału

179 305 zawracanego do reaktora poprzez regulację wielkości recyrkulacji cząstek z pierwotnego separatora cząstek.

Przedmiotem wynalazku jest sposób regulacji temperatury zloza w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym materiału stałego uformowanym w reaktorze i przenoszonym przez obudowę reaktora, przy czym reaktor obejmuje pierwotny i wtórny separator. Zaproponowany sposób obejmuje kilka etapów, przy czym w pierwszym etapie zbiera się cząstki porwane przez gazy spalinowe, przepływające przez i wypływające z obudowy reaktora, w pierwotnym separatorze cząstek i zawraca się te cząstki do dolnej części obudowy reaktora. W drugim etapie zbiera się we wtórnym separatorze cząstek, cząstki porwane przez gazy przepływające przez i wypływające z reaktora, które przeszły przez pierwotny separator cząstek.

Istota wynalazku polega na tym, że następnie magazynuje się zebrane we wtórnym separatorze cząstki w zbiorniku, i reguluje się ilość zawracanych z tego zbiornika do dolnej części obudowy reaktora cząstek, przy czym ustala się, czy pożądane jest zwiększenie czy zmniejszenie ilości zawracanych cząstek do zbiornika materiału stałego do dolnej części obudowy reaktora i nie odprowadza się ze zbiornika materiału poza układ, w przypadku, gdy pożądane jest zwiększenie ilości cząstek zawracanych ze zbiornika do dolnej części obudowy reaktora. Ponadto ustala się, czy pożądane jest zwiększenie, czy zmniejszenie ilości zawracanych cząstek ze zbiornika materiału stałego do dolnej części obudowy reaktora i odprowadza się materiał poza układ, gdy pożądane jest zmniejszenie ilości zawracanych cząstek ze zbiornika materiału stałego do dolnej części obudów reaktora. Obserwuje się również poziom materiału stałego w zbiorniku i zakłada się celowo określony poziom materiału w zbiorniku, porównuje się ten założony celowo poziom z poziomem wskazanym, i reguluje się poziom materiału stałego w zbiorniku i opierając się na tym porównaniu reguluje się odprowadzanie materiału stałego ze zbiornika poza układ. Materiał stały odprowadza się ze zbiornika poza układ. Materiał stały odprowadza się ze zbiornika materiału stałego, w przypadku, gdy wskazany poziom materiału stałego w zbiorniku leży powyżej celowo założonego poziomu, i jeśli me założono zwiększenia ilości zawracanych cząstek ze zbiornika do reaktora, natomiast nie odprowadza się poza układ, materiału stałego ze zbiornika, gdy wskazany poziom leży poniżej celowo założonego poziomu. Następnie zawraca się bezpośrednio do dolnej części obudowy reaktora pewną część zebranych cząstek poprzez układ recyrkulacji i przenoszenia, a inną część zebranych cząstek przesyła się do zbiornika poprzez określony układ przenoszenia.

Korzystnie, reguluje się ilość materiału zawracanego ze zbiornika do dolnej części obudowy reaktora poprzez regulację ilości wdmuchiwanych cząstek ze zbiornika, poprzez układ wdmuchiwania do obudowy reaktora.

Poza tym zakłada się celowy poziom materiału w zbiorniku, obserwuje się poziom materiału w zbiorniku porównując ten założony poziom z poziomem obserwowanym i reguluje się poziom materiału w zbiorniku opierając się na porównaniu regulowanego przepływu materiału z wtórnego separatora cząstek poprzez układ przenoszenia do zbiornika materiału.

Zakłada się również celowo poziom dla leja wyładowczego usytuowanego w dolnej części wtórnego separatora cząstek, obserwuje się poziom w leju, porównuje się poziom założony z poziomem wskazanym i odprowadza materiał z tego leja, jeśli poziom wskazany w leju leży powyżej poziomu założonego, i jeśli nie jest pożądane podwyższenie poziomu materiału w zbiorniku, i jeśli nie jest pożądane zwiększenie ilości cząstek zawracanych do reaktora, a nie odprowadza się materiału stałego poza układ, gdy poziom materiału wskazany w leju leży poniżej celowo założonego poziomu.

Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do regulacji temperatury złoza w reaktorze z obiegowym złozem fluidalnym zawierającym obudowę, przy czym obudowa ta posiada dolną i górną część, i posiadającym pierwotny separator cząstek służący do zbierania cząstek porywanych przez gazy przepływające przez i wypływające z obudowy reaktora. Poza rym reaktor wyposażony jest we wtórny separator cząstek służący do dalszego zbierania cząstek porywanych i jeszcze pozostałych w gazie przepływającym z obudowy reaktora, po przejściu gazu przez pierwotny separator.

179 305

Istota wynalazku polega na tym, że reaktor obejmuje również zbiornik cząstek mający pojemność ładunkową określoną przez rozmiar wahań ilości zawracanych cząstek do reaktora. Ponadto reaktor obejmuje układ recyrkulacji połączony z wtórnym separatorem i dolną częścią obudowy reaktora, jak również układ regulacji temperatury złoża połączony ze zbiornikiem i układ regulacji poziomu cząstek w zbiorniku służący do regulacji ilości cząstek w zbiorniku.

Korzystnie, zbiornik cząstek wyposażonyjest w czujniki poziomu cząstek w zbiorniku

Zbiornik cząstek jest zlokalizowany bezpośrednio pod wtórnym separatorem cząstek i zawiera lej połączony z układem regulacji poziomu cząstek w zbiorniku.

Układ recyrkulacji zawiera przewód recyrkulacyjny łączący zbiornik z dolną częścią obudowy reaktora i elementy regulacji przepływu, regulowane układem regulacji temperatury złoza

Zbiornik cząstek usytuowany jest w pewnej odległości od wtórnego separatora cząstek i zawiera poza tym układ transportu materiału regulowany przez układ regulacji poziomu cząstek w zbiorniku, włączony między wtórny separator cząstek zbiornik, oraz układ wdmuchiwania cząstek magazynowanych w oddalonym od separatora zbiorniku z powrotem do dolnej części obudowy reaktora, regulowany układem regulacji temperatury złoża.

Zbiornik usytuowany jest w pewnej odległości od separatora i jest wyposażony w czujniki poziomu magazynowanego w nim materiału, a układ transportu materiału stałego zawiera przewód łączący wtórny separator cząstek z usytuowanym w pewnej odległości zbiornikiem i zawór regulacyjny do regulacji wielkości przepływu przez ten przewód.

Układ wdmuchiwania zawiera przewód łączący zbiornik z dolną częścią obudowy reaktora i elementy regulacyjne regulujące ilość materiału stałego przepływającego przez ten przewód.

Reaktor zawiera również lej samowyładowczy usytuowany w dolnej części wtórnego separatora cząstek a ponadto czujniki służące do wskazywania poziomu materiału stałego w tym leju, i układ odprowadzania regulowany za pomocą układu regulacji poziomu materiału stałego w zbiorniku, reguluj ącego poziom w leju w oparciu o wskazywany za pomocą czujników poziom materiału stałego.

Ponadto reaktor zawiera czujniki temperatury, ciśnienia i prędkości obrotowej zawicradła zaworu regulacyjnego określające warunki działania reaktora i podłączone do układu regulacji temperatury złoża, umożliwiające określenie pożądanych ilości zawracanych cząstek do reaktora poprzez układ regulacji temperatury złoza.

Jak widać z powyższego, zaproponowany sposób służący do regulacji temperatury złoza w reaktorze lub piecu z obiegowym złożem fluidalnym, nie polega na kontrolowanej recyrkulacji cząstek zebranych przez pierwotny separator.

Według przedmiotowego wynalazku zamiast regulacji wielkości recyrkulacji cząstek z pierwotnego separatora cząstek, z powrotem do reaktora, reguluje się wielkość recyrkulacji cząstek zbieranych przez wtórny separator cząstek, przekazujący pewną ilość cząstek między środkami magazynowania cząstek zbieranych przez wtórny separator cząstek i reaktorem.

Wielkość recyrkulacji cząstek jest regulowana poprzez układ regulacji temperatury złoza, który zmienia zawartość komory spalania dla podtrzymania temperatury pieca na określonym poziomie. Zadana wartość temperatury komory spalania jest zdeterminowana jako funkcja obciążenia reaktora. Zawartość komory spalania jest sterowana zalezme od różnicy między aktualną i zadaną temperaturą złoża.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 4 przedstawia schemat układu według pierwszego przykładu wykonania wynalazku, który jest przystosowany do zawracania cząstek zbieranych we wtórnym separatorze cząstek i magazynowanych w zbiorniku usytuowanym bezpośrednio pod wtórnym separatorem z powrotem do reaktora, w regulowanej ilości, aby zmienić zawartość zawracanego materiału stałego w reaktorze, co jest wymagane do regulacji temperatury złoza reaktora z obiegowym złozem fluidalnym, fig. 4a, 4b, 4c - schematy kilku przykładowych układów recyrkulacji cząstek według fig. 4 i fig. 5 - schemat układu według drugiego przykładu wykonania wynalazku, w którym zbiornik materiału stałego jest usytuowany w pewnej odległości od wtórnego separatora cząstek.

179 305

W poniższym omówieniu figur rysunku podobne oznaczenia cyfrowe oznaczają te same lub podobne elementy tworząc tę część opisu dotyczącą przykładów wykonania przedmiotowego wynalazku i nawiązując do opisu stanu techniki. Schemat pierwszego układu, który stanowi przykład wykonania wynalazku jest pokazany na fig. 4. Jest zrozumiałe, że podczas gdy pierwotny separator cząstek 20 jest schematycznie pokazany jako element oddzielony od reaktora 6 na fig. 41 fig. 5 dla jasności opisu, przykłady według obydwu figur 4 i 5 obejmują omówiony powyżej ulepszony reaktor z obiegowym złożem fluidalnym przedstawiony w opisie stanu techniki przedmiotowego zgłoszenia, w którym materiał stały jest zbierany w wewnętrznym, pierwotnym separatorze cząstek, który również zawraca zebrane w nim cząstki bezpośrednio do dennej części reaktora. Cząstki 16 są oddzielane od spalin we wtórnym separatorze 22 i zawracane z powrotem do reaktora 6, w regulowanych ilościach, aby zmienić zawartość zawracanego materiału stałego w reaktorze 6 i tym sposobem regulować temperaturę złoża.

Układ regulacji temperatury spalanego złoża 80 reguluje ilość zawracanych z powrotem do reaktora 6 cząstek. Układ różnych elementów czujnikowych i przekaźnikowych służących do określenia obciążenia kotła „x” różnicy ciśnień w komorze spalania ΔΡ, temperatury T i ilości zawracanych cząstek przekazuje sygnały odwzorowujące warunki pracy reaktora, do układu regulacji temperatury złoża 80, tak że może on określić i sterować pożądaną ilościąmatenału stałego zawracanego z powrotem do reaktora 6. Wtórny zbiornik cząstek 40 jest przystosowany do magazynowania cząstek 16, przy czym układ 81 regulacji poziomu materiału w zbiorniku reguluje zawartość lub poziom materiału stałego (cząstek 16) w zbiorniku 40 Zbiornik 40 może stanowić duży pojemnik, lub podobne naczynie i jest przeważnie usytuowany bezpośrednio pod wtórnym separatorem 22. Lej samowyładowczy 42 jest dopasowany do dolnej części zbiornika 40. Zbiornik 40 ma pojemność określonąprzez zmienną ilość zawracanego do obudowy reaktora 6 materiału stałego, wymaganą do regulacji temperatury złoża biorąc pod uwagę spodziewaną zmienność właściwości paliwa i sorbentu i zmiany obciążenia Zbiornik 40 jest wyposażony w czujniki poziomu, ogólnie oznaczone 44, służące do określania poziomu materiału stałego w zbiorniku. Układ 81 regulacji poziomu w zbiorniku reguluje poziom opierając się na porównaniu wskazywanego poziomu z poziomem wcześniej celowo określonym.

W pierwszym przykładzie wykonania czujniki 44 mogą obejmować jedno lub więcej urządzeń zamontowanych na zbiorniku 44, służących do wskazywania poziomu, takich jak czujniki pojemnościowe, służące do wskazywania poziomu materiału stałego rozmieszczone przy wcześniej określonej odpowiedniej lokalizacji. Najprostsza kombinacja obejmuje dwie lokalizacje na zbiorniku 40 odpowiednio do „wysokiego” lub maksymalnego pożądanego poziomu materiału, i „niskiego”, albo minimalnego, pożądanego poziomu materiału w zbiorniku. Jeśli jest to pożądane, może być użytych kilka, każdy usytuowany na zbiorniku 40 na poziomie, który nas interesuje Na przykład, jak tojest pokazane na figurach rysunku, mogąbyć wybrane trzy poziomy, pierwszy odpowiadający średniemu poziomowi materiału stałego „M”, drugi odpowiadający niskiemu poziomowi „L” i trzeci odpowiadający wysokiemu poziomowi „H”. Dokładna regulacja może być wtedy pomyślana w oparciu o porównanie wskazanych poziomów materiału stałego z tymi trzema założonymi poziomami.

W drugim przykładzie wykonania czujniki 44 mogą obejmować środki przystosowane do ciągłego wskazywania poziomu, przy każdej lokalizacji w zbiorniku 40. W takim przypadku oznaczenia L, M i H przedstawione na figurach rysunku określałyby bardziej dokładnie nastawione poziomu, tak że mogłoby być wcześniej wprowadzone do układu 80 regulacji temperatury złoza i układu 81 regulacji poziomu materiału stałego bardziej czułe urządzenia wskazujące rzeczywistą lokalizację poziomów materiału stałego.

Układ odprowadzania zbędnego materiału stałego z układu reaktora zawierający przewód odpływowy 72, przewód odpływowy 48 i urządzenie regulujące przepływ materiału stałego - są wyposażone i połączone z lejem 42 służącym do regulacji poziomu materiału stałego w zbiorniku cząstek 40.

179 305

Urządzenie 50, regulujące przepływ materiału stałego przeważnie zawiera zawór zasuwowy lub inne urządzenie typu „on - off” regulowane układem 81 regulacji poziomu materiału stałego w zbiorniku.

Przewód odprowadzania materiału 40 połączony jest z pojemnikiem 51, z którego materiał stały jest odprowadzany na składowisko odpadów za pomocą układu ewakuacji 51', korzystnie układu pneumatycznego.

Pojemność pojemnika 51 została tak dobrana, aby stworzyć pojemność buforową, tak że pojemność układu ewakuacji 5 Γ nie może dorównać pojemności układu odprowadzania 46, która pozwala na cykliczne działanie układu ewakuacji 5Γ.

Układ recyrkulacji 52 jest regulowany przez układ regulacji temperatury złoża 80, aby uzyskać pożądaną ilość zawracanego materiału stałego ze zbiornika 40 poprzez lej samowyładowczy 42 z powrotem do dolnej części obudowy reaktora 6 i, aby zmienić zawartość zawracanego materiału w reaktorze, co jest wymagane do regulacji temperatury złoża w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym. Układ 52 korzystnie zawiera przewód recyrkulacyjny 54 służący do przenoszenia materiału stałego z leja 42 z powrotem do dolnej części obudowy reaktora 6. W układzie tym występują elementy służące do pomiaru i regulacji przepływu materiału stałego przez przewód recyrkulacyjny 54 i służące do uszczelnienia ciśnieniowego między wysokim poziomem ciśnienia istniejącego w punkcie wprowadzania materiału stałego do reaktora 6 a niskim poziomem ciśnienia istniejącego wewnątrz leja 42.

Te elementy nadzorujące i regulacyjne połączone są czynnie z układem regulacji temperatury złoża 80.

Przedmiotowy wynalazek obejmuje kilka przykładów wykonania układu 52 przystosowanego do pełnienia funkcji uszczelnienia i regulacji wielkości przepływu materiału stałego Przykłady te zostały przedstawione schematycznie na fig. 4a, 4b 14c. Jak to pokazano na fig. 4a w jednym z przykładów wykonania zastosowano środki mechaniczne takie jak zawór z zawieradłem obrotowym 56 przystosowany zarówno do odcinania przepływu, jak i regulacji ilości materiału stałego przepływającego przez zawór. W tym przypadku prędkość obrotowa „S” zawieradła obrotowego została wykorzystana do wskazywania wielkości przepływu zawracanego materiału stałego.

Jak to pokazano na fig. 4b w drugim przykładzie wykonania zastosowano środki niemechamczne, takie jak układ strumieniowy 58 Powietrze podawane do strumienicy 58 zabezpiecza regulację przepływu zawracanego materiału stałego. W tym przypadku wielkość przepływu powietrza podawanego do strumienicy jest wykorzystywana do wskazywania wielkości przepływu zawracanego materiału stałego. W końcu 4c pokazuje układ, w którym zostały użyte zarówno elementy mechaniczne, jak i niemechaniczne (zawór z obrotowym zawieradłem, do regulacji przepływu i strumienica lub, pętla uszczelnienia do uszczelniania ciśnieniowego). Układ odprowadzania 46 regulowany układem 81 regulacji poziomu materiału stałego w zbiorniku, odprowadza materiał stały z leja 42 utrzymując pożądany poziom materiału w zbiorniku 40. Podczas gdy fig. 4a - 4c pokazują trzy warianty układu 52, zrozumiałe jest, że mogą być używane również inne układy.

Jak to zostanie poniżej w pełni wyjaśnione działania regulacyjne podejmowane przez układ regulacji temperatury złoża 80 i układ regulacji 81 poziomu w zbiorniku współpracują w zależności od wyników porównania poziomu materiału stałego wskazanego w zbiorniku 40 z wcześniej określonym poziomem granicznym. Na przykład, gdy wskazany poziom zrównał się z najniższym dopuszczalnym poziomem, lub leży poniżej, ilość materiału stałego zawracanego z powrotem do reaktora me może się zwiększać, i będzie faktycznie obniżana, aż do chwili, gdy poziom materiału stałego znajdzie się powyżej dopuszczalnego najniższego poziomu.

Drugi przykład wykonania przedmiotowego wynalazku został przedstawiony na fig. 5. W tym układzie, zbiornik materiału stałego 60 jest przeznaczony do magazynowania materiału (cząstek) 16 usuwanych ze spalin we wtórnym separatorze cząstek 22, ale zbiornik 60 jest umieszczony w pewnej odległości od wtórnego separatora cząstek 22. Zbiornik 60 może stanowić pojemnik, lub podobne naczynie wyposażone w lej samowyładowczy 62, usytuowany w jego

179 305 dolnej części, a pojemność ładunkowa zbiornika 60 jest dobrana przy użyciu takich samych kryteriów, jakie opisano powyżej dla zbiornika 40. Elementy wskazujące poziom, ogólnie oznaczone liczbą 64 wykorzystywane do wskazywania poziomu materiału stałego w zbiorniku 60 mogą być podobne do tych, które zostały omówione wcześniej w związku z opisem funkcji zbiornika 40.

Według fig. 5 lej 42 jest teraz bezpośrednio połączony z dolną częścią wtórnego separatora cząstek 22. Układ recyrkulacji 52 w sposób regulowany zawraca cząstki zbierane we wtórnym separatorze cząstek 22, z leja 42, z powrotem do dolnej części reaktora 6. Wielkość przepływu przez przewód recyrkulacyjny 54 jest podawana do układu regulacji temperatury złoża 80 poprzez czujnik „S” prędkości obrotowej zawieradła zaworu z zawieradłem obrotowym. Z drugiej strony, różne inne elementy wskazujące i/lub przekaźnikowe służące do określenia obciążenia kotła „x”, zróżnicowanego ciśnienia „P” panującego w komorze spalania, temperatury „T” i prędkości „S” dostarczająmformacji o parametrach działania reaktora do układu regulacji 80. Układ 52 jest pierwotnie ustalony, ponieważ ze względu na wysokie koszty i energochłonność procesu niepożądana jest cyrkulacja wszystkich cząstek zebranych i zawracanych przez wtórny separator cząstek poprzez układ przenoszenia 66 (omówiony poniżej) do zbiornika 60.

W przykładzie wykonania na fig. 5 element 44' wskazujący poziom materiału, jest usytuowany na leju 441 wskazuje wysoki poziom „H” i niski „L”. Układ odprowadzania 46 regulowany układem 81 regulacji poziomu materiału w zbiorniku, współdziałający z układem 80 regulacji temperatury złoża odprowadza materiał stały z leja 42 aby utrzymać pożądany poziom w leju 42 Pojemność leja 42 między poziomami „H” i „L” określona jest przez minimum objętości wymaganej do odpowiedniego działania układu odprowadzania 46 bez częstych nadmiernych wahań. Te kryteria rozmiarowe sąpodobne do tych, które zostały zastosowane do leja 32 znanego ze stanu techniki.

Układ przenoszenia cząstek 66, korzystnie transporter pneumatyczny, zawiera przewód 68 i środki służące do regulacji przepływu takie jak zawór 70 z obrotowym zawieradłem. Jak to pokazano na fig. 5 układ przenoszenia cząstek 66 przejmuje cząstki zebrane w leju 42 i przenosi je do zbiornika 60. Przewód transportowy 68 może być podłączony do przewodu odprowadzania 72 w punkcie znajdującym się między lejem 42 i zaworem 50, jak to pokazano na fig. 5 lub może być połączony bezpośrednio do leja 42.

Układ wdmuchiwania 74 łączy lej 62 z reaktorem 6 poprzez przewód 76. W tym przykładzie wykonania układ wdmuchiwania 74 jest regulowany układem regulacji temperatury złoża 80, i głównie odpowiada za zawartość materiału stałego przekazywanego do reaktora 6 (ze zbiornika 60) aby uzyskać pożądaną zawartość w komorze spalania, a w konsekwencji temperaturę złoża.

Środki regulacji przepływu, takie jak strumienica 78 albo zawór z obrotowym zawieradłem zostały wprowadzone do przewodu 76. Jako środki regulacji przepływu można zastosować elementy mechaniczne lub inne, albo ich kombinacje.

Jeśli nie dysponuje się odpowiednią przestrzenią aby usytuować zbiornik 40 o określonej pojemności pod wtórnym separatorem cząstek, zbiornik 60 może być instalowany w pewnej odległości od tego separatora. Oddalona od separatora lokalizacja zbiornika pozwala na dużą różnicę wysokości między dnem zbiornika 60 i dnem reaktora 6. Ta różnica wysokości jest potrzebna do grawitacyjnego przekazywania materiału stałego przy użyciu strumienia rynien grawitacyjnych, ześlizgów i tym podobnych, które są stosowane dla uproszczenia instalacji.

Znany układ regulacji reaktora z obiegowym złożem fluidalnym zmienia zawartość komory spalania, co pozwala sterować pochłanianiem ciepła, tak żeby zmierzona temperatura złoża była zgodna z docelowa temperaturą złoza określoną w zależności od obciążenia reaktora (lub przepływu pary przez kocioł). Zawartość reaktora jest mierzona na podstawie spadku ciśnienia lub różnicy między specyficznymi wzniesieniami w obudowie reaktora 6, jak to jest powszechnie znane wśród fachowców.

Przedmiotowy wynalazek opiera się na znanym systemie regulacji, przy wyposażeniu komory spalania w układ regulacji temperatury złoża 80, który zmienia ilość materiału stałego wprowadzanego do reaktora 6 z wtórnego zbiornika cząstek 40 lub 60 aby uzyskać pożądaną za

179 305 wartość reaktora, i konsekwentnie pożądaną temperaturę złoza. Układ regulacji poziomu 81 w zbiorniku wybiera i utrzymuje za pomocąukładu odprowadzania lub przenoszenia, celową zawartość zbiornika 40 lub 60 jako funkcję obciążenia reaktora i zawartości komory spalania, ograniczoną między wcześniej określonym poziomem „wysokim” i „niskim” lub alternatywnie utrzymuje zawartość zbiornika 40 lub 60 na poziomie „wysokim”.

Sposób według wynalazku jest bardziej efektywny, niż gdy w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym, stosuje się układ z pierwotnym separatorem cząstek o porównywalnie mniejszej efektywności na przykład separatorem zderzeniowym i gdzie separatory wtórne usytuowane są w układzie za trzecim lub końcowym urządzeniem zbierającym cząstki (na przykład stacja filtrów workowych lub odpylacz elektrostatyczny), wtórne separatory cząstek, w tym przypadku są typowymi separatorami mechanicznymi (na przykład multicyklonami, lub odpylaczami cyklonowymi), które nie są bardzo efektywne w oddzielaniu najdrobniejszych cząstek. Jednak z punktu widzenia regulacji zawartości, korzystne jest to, że urządzenia te pomagają osiągnąć w nieustalonym materiale znajdującym się w reaktorze.

Podczas działania w stanie ustalonym z nieregulowanym powrotem materiału stałego z pierwotnego separatora cząstek, ogólna zawartość materiału stałego w komorze spalania reaktora i jego rozkład między zagęszczoną (dolne złoze) i rozrzedzoną (górne złoże) częściąreaktora 6 jest określony przez właściwości paliwa 2 i sorbentu 4 i natężenia przepływu, efektywności oddzielenie separatora pierwotnego 20 i wtórnego 22, prędkości gazu w reaktorze, rozdziału powietrza międzyzasilania 10 w skrzyni powietrznej 12 i powietrze wtórne 18, wielkości przepływu materiału opuszczającego złoże przez przelew 19, i ilości zawracanego materiału z wtórnego separatora cząstek 22. W warunkach stanu ustalonego wielkość recyrkulacji jest ustalana poprzez spełnienie wymagań reaktora i ilość materiału stałego odprowadzonego z układu, który został oddzielony we wtórnym separatorze cząstek 22 biorąc pod uwagę bilans materiałowy w układzie. Układ regulacji temperatury złoża 80 wywołuje zapotrzebowanie na zwiększenie zawartości w komorze spalania, gdy wartość zmierzonej temperatury komory leży powyżej założonej wartości, lub od zmniejszenia zawartości w komorze, gdy wartość zmierzonej temperatury leży poniżej założonej wartości. Zwykle temperatura komory jest funkcją obciążenia kotła, lub reaktora z obiegowym złożem fluidalnym (lub przepływu pary przez kocioł) z poprawką na ręczne sterowanie urządzeniem. Aby uzyskać bardziej dynamiczną odpowiedź regulacji rozrzedzona zawartość złoza jest równie mierzona poprzez pomiar różnicy ciśnień między dwoma punktami usytuowanymi w górnej części reaktora lub obudowy reaktora 61 jest porównywana z obserwowaną wcześniej zawartością komory, który jest funkcją obciążenia reaktora z obiegowym złożem fluidalnym. Układ regulacji temperatury złoża 80 w komorze porównuje zmierzoną temperaturę i różnicę ciśnień w komorze z ich założonymi poziomami i wywołuje sygnał zapotrzebowania, używając znanych środków przekazujących sygnały, odpowiadający pożądanemu przepływowi zawracanego materiału ze zbiornika 40 lub 60 do reaktora 6 Ten sygnał zapotrzebowania porównywany jest z faktyczną ilością materiału zawracanego (zmierzoną na przykład za pomocą zaworu z obrotowym zawieradłem) i zmienia ilość zawracanego materiału aby sprostać zapotrzebowaniu.

W układzie pokazanym na fig. 4 układ regulacji temperatury złoża 80 w komorze spalania współdziała ze środkami dokładnej regulacji przepływu 56 i/lub 58 (patrz fig. 4a - 4c) wprowadzonymi do układu recyrkulacji 52.

W układzie pokazanym na fig. 5, układ regulacji temperatury złoża w komorze spalania współdziała ze środkami dokładnej regulacji przepływu wprowadzonymi zarówno do układu wdmuchiwania 74, jak i układu recyrkulacji 52 Gdy sygnał zapotrzebowania płynący z układu regulacji temperatury złoża 80 w komorze sygnalizuje potrzebę zwiększenia zawartości komory, sygnał regulacji przesyłany jest do układu wdmuchiwania 74 i układu regulacji 52. Sterowanie ilością zawracanego materiału stałego ze sprzężeniem zwrotnym w układzie 52 jest realizowane poprzez współdziałanie między układem regulacji poziomu 81 w zbiorniku i układu regulacji temperatury złoża 80. Gdy pojawi się sygnał do zwiększenia zawartości komory spalania, sterowanie to zwiększy przepływ zwrotny w układzie recyrkulacji 52, gdy poziom materiału w leju 42 osiągnie wartość „wysoką”, albo zmniejszy przepływ zwrotny, gdy poziom materiału w leju 42

179 305 osiągnie wartość „niską”. Podobnie, gdy pojawi się sygnał do zmniejszenia zawartości komory sygnał ten jest przesyłany do układu wdmuchiwania 74 dla powstrzymania wdmuchiwania materiału stałego, i do układu recyrkulacji 52 dla zwiększenia przepływu recyrkulacyjnego z odpowiednią regulacją ze sprzężeniem zwrotnym, bazując na wysokości poziomów materiału w leju 42.

Ograniczenia nakładane na funkcjonowanie regulacji dla nastawienia ilości zawracanego materiału są następujące.

- W przykładach wykonania na fig. 4 i 5 wielkość recyrkulacji w układzie recyrkulacyjnym 52 nie może być zwiększana ponad wcześniej określoną maksymalną granicę przepływu.

- Wielkość recyrkulacji w układzie recyrkulacyjnym 52 nie może być zwiększana, gdy poziom w zbiorniku 40 (fig. 4) lub leju 42 (fig. 5) znajduje się poniżej granicy „niski”, od tego momentu, nie można przekazywać znaczącej ilości cząstek do układu recyrkulacji, podczas podtrzymywania odcinania przepływu.

- Wielkość recyrkulacji w układzie recyrkulacyjnym 52 me może być zwiększona, gdy całkowita zawartość komory spalania przekroczyła wcześniej określoną maksymalną granicę. (Jest to układ pierwotnie nałożonych ograniczeń limitowanych objętością powietrza wprowadzanego do reaktora).

Układ regulacji poziomu 81 w zbiorniku reguluje poziom materiału stałego w zbiorniku 40 (fig. 4) i w zbiorniku 60 i leju 42 (fig. 5).

W przykładzie wykonania według fig. 4 układ 87 regulacji poziomu w zbiorniku:

- otwiera zawór 50, gdy poziom materiału stałego w zbiorniku 40 leży na lub powyżej założonego poziomu (który może obejmować również poziom „wysoki”) i me ma zapotrzebowania ze strony układu regulacji temperatury złoża 80 na wzrost ilości zawracanego materiału poprzez układ recyrkulacji 52, i

- utrzymuje w pozycji zamknięcia zawór 50, gdy poziom materiału stałego w zbiorniku 40 leży na lub powyżej założonego poziomu

W przykładzie wykonania według fig. 5 układ 81 regulacji poziomu materiału stałego w zbiorniku:

- otwiera zawór 50, gdy poziom materiału stałego w zbiorniku leży na, lub powyżej założonego poziomu, (który może również obejmować poziom „wysoki”) i nie ma zapotrzebowania ze strony układu regulacji temperatury złoża 80 wdmuchnąć materiał stały do reaktora 6 ze zbiornika 60, i poziom materiału stałego w leju 42 osiąga poziom „wysoki”, lub leży powyżej tej granicy;

- zwiększa przepływ materiału stałego przez przewód 68 gdy poziom materiału stałego w zbiorniku 60 leży poniżej założonego poziomu, i poziom materiału stałego w leju 42 osiąga granicę „dolny”, i

- utrzymuje zawór 50 w pozycji zamknięcia, gdy poziom materiału stałego w zbiorniku 60 leży poniżej założonego poziomu.

Zgodnie z przykładem wykonania według fig. 4 układ według przedmiotowego wynalazku działa i jest regulowany w sposób następujący. Ilość materiału zawracanego ze zbiornika 40 zmienia się w zależności od zapotrzebowania rejestrowanego przez układ regulacji temperatury złoża 80. Ilość materiału odprowadzanego poza układ jest regulowana, aby utrzymać założony poziom zawartości zbiornika 40. Na przykład gdy temperatura złoza zwiększy się zgodnie ze zmianami właściwości paliwa lub sorbentu, to dla właściwej regulacji temperatury złoża może być konieczne zwiększenie pochłaniania ciepła przez powierzchnie grzewcze reaktora. Dzieje się to poprzez zwiększenie zawartości (gęstości) w rozrzedzonej (górnej) części złoża, gdzie zlokalizowanych jest najwięcej powierzchni grzewczych. Można to osiągnąć dzięki redukcji wielkości przepływu opuszczającego spust 19, ale ten typ regulacji działania jest wolny w porównaniu do regulacji przepływu materiału stałego zawracanego z pierwotnego 20, lub wtórnego separatora cząstek 22. Jest to również nieefektywne od momentu gdy wysokość gęstego (nisko położonego) złoża rośnie szybciej, niż wysokość złoża rozrzedzonego (górnego). Zwiększenie całkowitej zawartości reaktora wymaga zwiększenia siły ciągu wentylatora i w konsekwencji powoduje zwiększenie zapotrzebowania na energię.

179 305

Przedmiotowy wynalazek proponuje korzystniejszy sposób zwiększenia zawartości rozrzedzonego złoża, a to osiąga się dzięki zwiększeniu recyrkulacji do reaktora materiału stałego zbieranego we wtórnym separatorze cząstek 22 i magazynowanego w zbiorniku 40 Takie działanie regulacji jest porównywalnie szybkie, osiąga się większy przepływ recyrkulacyjny, w porównaniu z przepływem przez spust 19, i jest ono bardziej efektywne od momentu zmiany wielkości recyrkulacji ze zbiornika 40, która ma największy wpływ na zawartość rozrzedzonego (górnego) złoża, przy relatywnie małej zmianie zawartości w gęstym (dolnym złożu). Powstanie tak różnych efektów można tłumaczyć tym, że materiał zawarty w zbiorniku 40 przeszedł już przez pierwotny separator cząstek 20 i jest bardziej rozdrobniony pod względem wymiarowym niż materiał zebrany w separatorze cząstek 20.

Cząstki 16 przepływające w strumieniu gazu w przybliżeniu mają wymiary od poniżej 5 do 800 μ (1μ = 1 x 10'⁶m). Pierwotny separator cząstek 20 działa efektywnie przy oddzielaniu cząstek o wymiarach większych niż 75 μ, i zbiera prawie wszystkie cząstki o wymiarach powyżej 250 μ. Wtórny separator cząstek 22 przeważnie może oddzielać od gazu cząstki 16 o wymiarach większych niz 5 - 10 μ, i prawie wszystkie cząstki o wymiarach powyżej 75 μ.

Regulacja zawartości rozrzedzonego (górnego) złoża, poprzez zmiany wielkości recyrkulacji z wtórnego separatora 22 jest określona przez sumę i rozmiary rozdziału cząstek magazynowanych w zbiorniku 40. Najważniejszymi cząstkami dla regulacji zawartości rozrzedzonego (górnego) złoża sącząstki z frakcji o wymiarze efektywnie zbieranym w pierwotnym separatorze cząstek 20 (przeważnie te większe niż 75 μ dla reaktorów z pierwotnymi separatorami typu grawitacyjnego). Każde zwiększenie recyrkulacji cząstek 16 o wymiarach od 75 do 250 μ zebranych we wtórnym separatorze cząstek 221 zmagazynowanych w zbiorniku 40 powoduje 15-25 krotne zwiększenie ilości cząstek w pierwotnym separatorze cząstek 20 (stanowi to 93 - 95% efektywności zbieranej frakcji pierwotnego separatora cząstek 20 dla cząstek o tym rozmiarze) i odpowiednie zwiększenie zawartości tych cząstek w reaktorze. Mniejsze cząstki, których me usunął pierwotny separator 20 nie pozostaną w reaktorze 6, ale przejdą przez wtórny separator 22. Z drugiej strony, dodanie cząstek o wymiarach 250 - 800 pobniżałoby efektywność rozszerzenia strefy rozrzedzonego złoża, w porównaniu z cząstkami o rozmiarach 75 - 250 μ, od momentu gdy większa część tych cząstek będzie zgrupowana w gęstym (dolnym) złożu. Po wskazaniu wysokich temperatur w reaktorze 6 funkcja regulacji zawartości w układzie regulacji temperatury złoża 80 generuje sygnał powodując zwiększenie zawartości rozrzedzonego (górnego) złoża, i przepływ recyrkulacyjny 52 zostanie zwiększony. To spowoduje zmniejszenie zawartości w zbiorniku 401 zwiększenie zawartości w reaktorze 6. Gdy, co wynika z takiego działania, poziom materiału w zbiorniku 40 spadnie poniżej założonego poziomu, spowoduje to przepływ z leja 42 przez układ 46. Po chwilowym okresie początkowym, zawartość w reaktorze 6 i w zbiorniku 40 równie dobrze, jak ilość zawracanego materiału przez układ 52, będzie stabilizować na pewnym nowym poziomie, z wyższą zawartością reaktora 6, dolną zawartość materiału w zbiorniku 401 większą wielkość recyrkulacji i w układzie recyrkulacji 52.

Kontynuując wprowadzanie materiału stałego (paliwa, sorbentu, i tak dalej) do reaktora przy braku materiału usuwanego z leja 42 spowoduje się stopniowe zwiększenie zawartości w zbiorniku 40 Ze zbiornika 40 poprzez układ 46 me odprowadza się poza układ materiału, aż do momentu, gdy materiał osiągnie zakładany poziom. W tym momencie układ 46 wznawia działanie i wielkość oraz ilość cząstek będzie odpowiadać nowemu układowi równowagi materiału stałego.

Podobne działanie, ale skierowane w innym kierunku, podejmowane jest, gdy spada temperatura w reaktorze 6, co wymaga, aby zawartość reaktora 6 została obniżona, żeby obniżyć pochłanianie ciepła przez powierzchnie grzewcze reaktora. Wielkość recyrkulacji ze zbiornika 40 zostanie obniżona w odpowiedzi na sygnał z układu regulacji temperatury złoża, powodujący przenoszenie zawartości z reaktora do zbiornika 40. Ogólna odpowiedź układu reaktora na działanie regulacji, w tym przypadku jest podobna do pierwotnie opisanej: początkowa silna reakcja będzie występować przy okresie stabilizacji w czasie którego nastąpi stan nowej równowagi obejmujący zawartość rozrzedzonego (górnego) złoża i małą ilość zawracanego

179 305 materiału w układzie recyrkulacji 52. Materiał przenoszony z komory spalania do zbiornika 40 jest odprowadzany przez układ 46 poziom materiału w zbiorniku 40 przewyższa założoną wartość. Gdy zmienia się obciążenie kotła z obiegowym złożem fluidalnym, odpowiednia korekta zawartości komory spalania może być dokonana w podobny sposób jak temperatury złoża w reaktorze, która była zmiennie regulowana

Przy spadku obciążenia ilość materiału zawracanego ze zbiornika 40 jest zmniejszona zgodnie z wymaganiami związanymi z podtrzymanie temperatury złoża na określonym poziomie, i obniżona jest również zawartość materiału w rozrzedzonym złożu poprzez przeniesienie cyrkulującego materiału do zbiornika 40. Przy zwiększeniu obciążenia zmagazynowane cząstki są przenoszone ze zbiornika 40 do reaktora 6 w celu regulacji temperatury złoża, jak to opisano powyżej. Jeżeli tylko poziom materiału w zbiorniku 40 obniży się poniżej założonego poziomu, układ 46 zostanie wyłączony.

W przykładzie wykonania według fig 5 układ zgodny z wynalazkiem działa i jest regulowany w sposób następujący.

Ilość zawracanego materiału zebranego we wtórnym separatorze cząstek 221 przekazywanego do komory spalania za pomocą układu wdmuchiwania 761 układu recyrkulacji 52 zależnie od założonej zawartości komory spalania, zmienia układ regulacji temperatury złoża 80 Ilość materiału usuwanego poza układ i przenoszonego do zbiornika 60 jest regulowana przez układ 81 regulacji poziomu w zbiorniku, aby podtrzymać założony poziom materiału w zbiorniku 60 i leju 42.

Układ recyrkulacji 52 działa w sposób ciągły, podczas działania reaktora z obiegowym złożem fluidalnym lub spalarki. Gdy zawartość komory spalania zwiększy się dzięki zadziałaniu układu regulacji temperatury złoża 80 poprzez przeniesienie materiału stałego ze zbiornika 60, ilość materiału zawracanego poprzez układ 52, również ulegnie zwiększeniu, spowodowanemu częściowo sygnałem zasilania podanym do układu 52, a częściowo sygnałem sprzężenia zwrotnego powstałym wtedy, gdy poziom w leju 42 jest na wysokości lub powyżej założonego poziomu. Gdy zawartość komory spalania zmniejszy się, dzięki zadziałaniu układu regulacji temperatury złoża 80, sygnał jest przesyłany przez układ 80 do układu 52 aby zmniejszyć ilość zawracanego materiału.

Układ przenoszenia 66 materiału stałego działa w sposób przerywany, podczas działania reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, lub spalarki, to jest, tylko wtedy, gdy poziom materiału stałego 60 znajduje się poniżej założonego poziomu. Gdy poziom w zbiorniku 60 wypada poniżej założonego poziomu, układ przenoszenia 66 jest sterowany układem regulacji poziomu materiału stałego 81, aby dodać materiału i podnieść jego poziom do wysokości poziomu założonego. Sprzężenie zwrotne jest realizowane dzięki czujnikom 64 zainstalowanym na zbiorniku 64

Układ wdmuchiwania 76 pracuje tylko wtedy gdy należy zwiększyć zawartość komory spalania. Wdmuchiwanie przerywa się, gdy poziom w zbiorniku 60 jest na wysokości lub poniżej poziomu „niski”, a sprzężenie zwrotne realizowane jest dzięki czujnikom 64.

Układ usuwania materiału 46 działa, gdy poziom w leju 42 jest na wysokości, lub powyżej górnego założonego poziomu i po pierwsze wtedy, gdy nie ma zapotrzebowania na zwiększenie zawartości zbiornika 60 ze strony układu przenoszenia 66, po drugie, gdy me ma zapotrzebowania na zwiększenie recyrkulacji w układzie 521 po trzecie, gdy poziom w leju 42 osiągnie ekstremalny poziom „wysoki” lub poziom w leju 42 pozostanie na wysokości, lub powyżej górnego założonego poziomu dłużej niż to wcześniej założono. Innymi słowy, gdy istnieje zapotrzebowanie na materiał w innych elementach reaktora lub w zbiornikach 40 lub 60, układ usuwania materiału 46 jest unieruchamiany, chyba że przeważą mne względy.

Działanie regulacji realizowanej przez układ regulacji temperatury złoza 801 układ regulacji poziomu 81 ma następujący wpływ na poziom wskazywany w leju 42

Gdy poziom wskazywany w leju 42 jest „wysoki”:

- układ regulacji temperatury złoża 80 będzie zwiększał ilość zawracanego materiału poprzez układ recyrkulacji 52 z powrotem do reaktora, jeśli istnieje potrzeba zwiększenia zawartości złoża w komorze spalania, i ilość zawracanego materiału leży poniżej maksymalnej granicy;

179 305

- jeśli ze strony układu regulacji temperatury złoża 80 nie ma zapotrzebowania na zwiększenie zawartości złoża i poziom w zbiorniku 60 leży poniżej założonego poziomu, układ regulacji poziomu będzie przenosił cząstki z leja 42 do zbiornika 60;

- jeśli ze strony układu regulacji temperatury złoza 80 nie będzie zapotrzebowania na zwiększenie zawartości złoża i poziom w zbiorniku 60 jest na wysokości, lub powyżej założonego poziomu, układ regulacji poziomu 81 będzie usuwał materiał stały z leja 42.

Gdy poziom wskazywany w leju 42 jest „niski”;

- poprzez układ regulacji poziomu 81, do układu regulacji temperatury złoża 80 przesyłany jest sygnał graniczny, dzięki czemu zmniejsza się ilość zawracanego materiału, to jest przeważa układ regulacji temperatury złoża 80.

Strategia regulacji opisana powyżej jest jednym z kilku możliwych wariantów. Postępowanie alternatywne może być zaproponowane przez fachowca w ramach sposobów regulacji zawartości mieszczących się w zakresie tego wynalazku. Układ i sposób według przedmiotowego wynalazku nadaje się do stosowania dla następujących warunków.

1) Podczas działania pod stałym obciążeniem:

a) gdy ilość zawracanego materiału określona przez spełnienie wymagań reaktora z obiegowym złożem fluidalnym jest znacznie niższa niż ilość maksymalna, oparta na pojemności układu recyrkulacji albo maksymalnie dozwolonym obciążeniu w obszarze powierzchni konwekcyjnych i

b) gdy usuwanie materiału z wtórnego separatora cząstek jest wymagane dla bilansu materiałowego.

2. Podczas zmian obciążenia· dla każdego układu z obiegowym złożem fluidalnym jak opisano powyżej.

Zalety przedmiotowego wynalazku w porównaniu z rozwiązaniami znanymi ze stanu techniki, przedstawionymi na fig. 1 i 2, polegają na tym, że umożliwia on przenoszenie zawartości między reaktorem i zbiornikiem połączonym z wtórnym separatorem cząstek 22, co pozwala na regulację pochłaniania ciepła w reaktorze i dzięki temu temperatura złoża w reaktorze zmienia się odpowiednio do zmian właściwości paliwa lub sorbentu.

Podczas działania stałego obciążenia, zawartość buforowa w zbiorniku 40 lub 60 wprowadza dynamiczną odpowiedź reaktora z obiegowym złożem fluidalnym na zapotrzebowanie tworzone przez układ regulacji temperatury złoża, dając możliwości szybkiej zmiany przepływu recyrkulacyjnego ze zbiornika 40 lub 60.

W znanych reaktorach z obiegowym złożem fluidalnym możliwość zwiększenia przepływu recyrkulacyjnego z leja 32 jest określona przez możliwość zwiększenia zawartości cyrkulującego materiał w układzie reaktora w odpowiedzi na zmniejszenie ilości usuwanego materiału z leja 32. Wielkość przepływu recyrkulacyjnego zwiększa się dość wolno i tylko mała ilość materiału stałego zawarta jest w leju 32 i ilość ta jest nieistotna dla odpowiedniej regulacji zawartości reaktora.

W czasie zmian obciążenia gromadzenie materiału w zbiorniku 40 lub 60 (gdy obciążenie zmniejsza się) lub przenoszenie materiału ze zbiornika 40 lub 60 do reaktora, (gdy obciążenie zwiększa się) rozszerza możliwości zmiany obciążenia Zmniejszenie zapotrzebowania na materiał złoża wyrównuje pierwotnie wzmaganą dla złoza regulację podczas zmian obciążenia.

Zalety przedmiotowego wynalazku w porównaniu z rozwiązaniem znanym ze stanu techniki, przedstawionym na fig. 3 są następujące:

1) Materiał zmagazynowany w układzie reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, według przedmiotowego wynalazku ma znacznie niższą temperaturę (przeważnie 533 K) wobec 1144 K według stanu techniki w czasie działania pod dużym obciążeniem, która zapobiega spiekaniu się obrabianego materiału, gdy pozostaje on w bezruchu. Spiekanie się materiału w leju magazynowym 341 przewodzie 36 znanych ze stanu techniki może być przeszkodą w użyciu materiału zebranego w pierwotnym separatorze cząstek do regulacji zawartości złoza w reaktorze w czasie pracy z dużym obciążeniem tych elementów reaktora.

179 305

2) Dzięki przedmiotowemu wynalazkowi, magazynowany materiał cyrkulacyjny ma znaczenie mniejsze rozmiary cząstek, zwiększa wpływ zmian zawartości reaktora na przenoszenie ciepła spalania (ilość przenoszonego ciepła jest większa dla mniejszej średnicy cząstek).

3) Przenoszenie drobnych cząstek wpływa istotnie na zawartość rozrzedzonego (górnego) złoża, które jest odpowiedzialne najbardziej za przenoszenie ciepła na ściany reaktora. Zgodnie ze stanem techniki, gdzie rozmiar cząstek zbieranych w pierwotnym separatorze jest większy, przenoszenie zawartości znacząco wpływa na gęstość złoża, która ma mały wpływ na przenoszenie ciepła. Jak z tego wynika ogólne zwiększenie całkowitej zawartości reaktora jest związane z wymaganym zwiększeniem zawartości rozrzedzonego (górnego) złoza, co wymaga większego ciśnienia na wyjściu wentylatora i większej ilości energii zużywanej przez wentylator.

4) Podczas działania ze stałym obciążeniem przenoszenie materiału w znanym rozwiązaniu ma tylko nietrwały skutek, gdyż nie zmienia stałego bilansu materiałowego układu reaktora z obiegowym złożem fluidalnym to jest stanowi sumę i rozdział przepływu skierowanego na zewnątrz układu, materiału cyrkulującego między usuwanym wysuszonym złozem 191 układem usuwania 30 połączonym z wtórnym separatorem cząstek 22. Podczas ustalonych warunków, ten rozdział określa zawartość materiału zawróconego do reaktora. Gdy zawartość rozrzedzonego (górnego) złoża w reaktorze zwiększa się, poprzez przenoszenie materiału stałego ze zbiornika 34 pierwotnego separatora, (i zwiększa się wielkość recyrkulacji pierwotnego separatora cząstek 20), to również wpływa na zwiększenie koncentracji zawracanego materiału w gęstym (dolnym) złożu. To powoduje duże obniżenie ilości materiału przechodzącego przez usuwane wysuszone złoże 19. Ilość materiału usuwanego z wtórnego separatora cząstek również zmniejsza wielkość recyrkulacji w układzie wtórnego separatora cząstek. W przeciwieństwie do znanego rozwiązania przedmiotowy wynalazek osiąga permanentne (stałe) zwiększenie zawartości odpowiednio do zmniejszenia strat powstałych w układzie usuwania materiału 46, gdy wielkość recyrkulacji ze zbiornika 40 lub 60 zwiększa się. Ograniczona wielkość usuwanego materiału jest kompensowana przez zwiększenie ilości materiału usuwanego przez układ 19 odpowiednio do zwiększenia zawartości reaktora.

Podczas gdy specyficzne przykłady wykonania wynalazku są przedstawione i opisane dokładnie aby zilustrować zgłoszenie i podstawy, na których opiera się przedmiotowy wynalazek, fachowiec w tej dziedzinie będzie mógł wprowadzić zmiany, które są objęte zaproponowanymi zastrzeżeniami patentowymi, nie odbiegając od tych podstaw. Na przykład podczas gdy. układ regulacji temperatury złoża w komorze spalania i układ regulacji poziomu materiału w zbiornikach zostały przedstawione i opisane dla jasności opisu, jako dwa oddzielne układy, fachowiec z dziedziny regulacji może połączyć obydwa układy włączając je do układu regulacji komputerowej. W kilku przykładach wykonania wynalazku, pewne jego cechy mogą czasami być użyte korzystnie bez odpowiedniego wykorzystywania innych cech, w podobny sposób niektóre cechy mogąbyć połączone dla osiągnięcia pożądanego rezultatu. Odpowiednio wszystkie takie zmiany i przykłady należą do zakresu ochrony załączonych zastrzeżeń patentowych.

179 305

FIG.2

179 305

DO SKŁADOWISKA ODPADÓW

179 305

FIG.4C

179 305

FIG.5

ODPADÓW

179 305

FIG. I

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób regulacji temperatury złoża w reaktorze z obiegowym złożem fluidalnym materiału stałego uformowanym w reaktorze i przenoszonym przez obudowę reaktora, przy czym reaktor obejmuje pierwotny i wtórny separator cząstek, który to sposób obejmuje kilka etapów, przy czym w pierwszym etapie zbiera się cząstki porwane przez gazy spalinowe, przepływające przez i wypływające z obudowy reaktora, w pierwotnym separatorze cząstek i zawraca się te cząstki do dolnej części obudowy reaktora, a w drugim etapie zbiera się we wtórnym separatorze cząstek, cząstki porwane przez gazy przepływające przez i wypływające z reaktora, które przeszły przez pierwotny separator cząstek, znamienny tym, że następnie magazynuje się zebrane we wtórnym separatorze (22) cząstki (16) w zbiorniku (40, 60), i reguluje się ilość zawracanych z tego zbiornika do dolnej części obudowy reaktora (6) cząstek, przy czym ustala się, czy pożądane jest zwiększenie czy zmniejszenie ilości zawracanych cząstek do zbiornika (40, 60) materiału stałego do dolnej części obudowy reaktora (6) i nie odprowadza się ze zbiornika (40, 60) materiału poza układ, w przypadku, gdy pożądane jest zwiększenie ilości cząstek zawracanych ze zbiornika do dolnej części obudowy reaktora, a odprowadza się materiał poza układ, gdy pożądane jest zmniejszenie ilości zawracanych cząstek ze zbiornika materiału stałego do dolnej części obudowy reaktora oraz tym, ze obserwuje się poziom materiału stałego w zbiorniku (40, 60) i zakłada się celowo określony poziom materiału w zbiorniku (40,60), oraz porównuje się ten założony celowo poziom z poziomem wskazanym, i reguluje się poziom materiału stałego w zbiorniku i opierając się na tym porównaniu reguluje się odprowadzanie materiału stałego ze zbiornika (40,60) poza układ, a następnie odprowadza się materiał stały ze zbiornika (40,60) materiału stałego, w przypadku, gdy wskazany poziom materiału stałego w zbiorniku leży powyżej celowo założonego poziomu, i jeśli nie założono zwiększenia ilości zawracanych cząstek ze zbiornika do reaktora, a nie odprowadza się poza układ, materiału stałego ze zbiornika (40, 60), gdy wskazany poziom leży poniżej celowo założonego poziomu i tym, że zawraca się bezpośrednio do dolnej części obudowy reaktora (6) pewną część zebranych cząstek poprzez układ recyrkulacji i przenoszenia, a mną część zebranych cząstek przesyła się do zbiornika (40, 60) poprzez określony układ przenoszenia.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reguluje się ilość materiału zawracanego ze zbiornika (60) do dolnej części obudowy reaktora poprzez regulację ilości wdmuchiwanych cząstek ze zbiornika, poprzez układ wdmuchiwania do obudowy reaktora
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zakłada się celowy poziom materiału w zbiorniku (40,60), obserwuje się poziom materiału w zbiorniku porównując ten założony poziom z poziomem obserwowanym i reguluje się poziom materiału w zbiorniku opierając się na porównaniu regulowanego przepływu materiału z wtórnego separatora cząstek poprzez układ przenoszenia do zbiornika materiału.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze zakłada się celowo poziom dla leja wyładowczego usytuowanego w dolnej części wtórnego separatora (22) cząstek, obserwuje się poziom w leju, porównuje się poziom założony z poziomem wskazanym i odprowadza materiał z tego leja, jeśli poziom wskazany w leju leży powyżej poziomu założonego, i jeśli nie jest pożądane podwyższenie poziomu,materiału w zbiorniku, i jeśli nie jest pożądane zwiększenie ilości cząstek zawracanych do reaktora.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że me odprowadza się materiału stałego poza układ, gdy poziom materiału wskazany w leju leży poniżej celowo założonego poziomu.
6. Urządzenie do regulacji temperatury złoża w reaktorze z obiegowym złozem fluidalnym zawierającym obudowę, przy czym obudowa ta posiada dolną i górną część, a poza tym

179 305 posiadającym pierwotny separator cząstek, połączony z dolną częścią obudowy reaktora, a poza tym wyposażony we wtórny separator cząstek zbierający cząstki porywane i jeszcze pozostałe w gazie przepływającym z obudowy reaktora, po przejściu gazu przez pierwotny separator, znamienne tym, że zawiera zbiornik (40,60) cząstekmający pojemność ładunkowąokreślonąprzez rozmiar wahań ilości zawracanych cząstek (16) do reaktora (6), układ recyrkulacji (52) połączony z wtórnym separatorem (22), i dolną częścią obudowy reaktora (6), jak również układ regulacji temperatury złoża (80) połączony ze zbiornikiem (40, 60) i układ regulacji (81) poziomu cząstek w zbiorniku (40, 60)
7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że zbiornik (40,60) cząstek wyposażony jest w czujniki poziomu cząstek w zbiorniku.
8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że zbiornik (40) cząstek jest zlokalizowany bezpośrednio pod wtórnym separatorem (22) cząstek 1 zawiera lej (42) połączony z układem regulacji (81) poziomu cząstek w zbiorniku
9. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że układ recyrkulacji (52) zawiera przewód recyrkulacyjny (54) łączący zbiornik (40) z dolną częścią obudowy reaktora i elementy regulacji przepływu (56), regulowane układem regulacji temperatury złoża (80).
10. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, ze zbiornik (60) cząstek usytuowany j est w pewnej odległości od wtórnego separatora (22) cząstek i zawiera poza tym układ (66) transportu materiału regulowany przez układ regulacji poziomu cząstek w zbiorniku (60), włączony między wtórny separator (22) cząstek i zbiornik i układ wdmuchiwania (74) cząstek magazynowanych w oddalonym od separatora zbiorniku (60) z powrotem do dolnej części obudowy reaktora, regulowany układem regulacji temperatury złoza (80).
11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że zbiornik (60) usytuowany w pewnej odległości od separatora (22) jest wyposażony w czujniki poziomu magazynowanego w mm materiału.
12. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że układ (66) transportu materiału stałego zawiera przewód (68) łączący wtórny separator (22) cząstek z usytuowanym w pewnej odległości zbiornikami (60) i zawór regulacyjny (70) do regulacji wielkości przepływu przez ten przewód.
13. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, ze układ wdmuchiwania (74) zawiera przewód (78) łączący zbiornik (60) z dolną częścią obudowy reaktora (6) i elementy regulacyjne regulujące ilość materiału stałego przepływającego przez ten przewód
14. Urządzenie według zastrz U, znamienne tym, że w dolnej części wtórnego separatora (22) cząstek usytuowany jest lej samowyładowczy (42), do którego przyłączone są czujniki (447 służące do wskazywania poziomu materiału stałego w tym leju, a ponadto urządzenie zawiera układ odprowadzania (46) regulowany za pomocą układu regulacji (81) poziomu materiału stałego w zbiorniku, regulującego poziom w leju w oparciu o wskazywany za pomocą czujników poziom materiału stałego.
15. . Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, ze do układu regulacji temperatury złoża (80) podłączone są czujniki temperatury, ciśnienia i prędkości obrotowej zawieradła zaworu regulacyjnego (70) określające warunki działania reaktora (6) umożliwiające określenie pożądanych ilości zawracanych cząstek do reaktora poprzez układ regulacji temperatury złoża (80). * * *