SE452360B

SE452360B - DEVICE OF A REACTOR CHAMBER FOR A CIRCULATING FLUIDIZED BED

Info

Publication number: SE452360B
Application number: SE8600510A
Authority: SE
Inventors: R Olsson
Original assignee: Goetaverken Energy Syst Ab
Priority date: 1986-02-05
Filing date: 1986-02-05
Publication date: 1987-11-23
Also published as: FI870476A0; FR2593891A1; JPS62186109A; FI870476L; FI870476A7; SE8600510L; SE8600510D0; DE3702367A1

Description

452 360 Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en reaktorkammare, vars tubväggar_är väsentligt mindre ut- satta för erosion, så att deras livslängd förbättras väsent- ligt och avställningstiden för reparation av anläggningen kan förkortas. _ Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen, genom att reaktorkammarens samtliga väggar lutar och konvergerar i riktning uppåt ovanför nivån av portar för tillförsel av sekundär fluidiseringsgas, så att reaktorkammarens tvärsnitt successivt minskar i riktning upp mot ett invid kammarens topp beläget utlopp. The object of the present invention is to provide a reactor chamber, the tube walls of which are substantially less exposed to erosion, so that their service life is significantly improved and the shut-off time for repairing the plant can be shortened. This object is achieved according to the invention, in that all the walls of the reactor chamber slope and converge in the upward direction above the level of ports for supplying secondary fluidizing gas, so that the cross section of the reactor chamber gradually decreases towards an outlet adjacent to the top of the chamber.

Det har även visat sig fördelaktigt att låta reaktor- kammarens väggar luta inåt från lodlinjen med en vinkel av tvâ grader.It has also proved advantageous to allow the walls of the reactor chamber to slope inwards from the vertical at an angle of two degrees.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas med hänvisning till ett utföringsexempel, som visas på de bifo- gade ritningarna, på vilka: Fig. 1 är ett vertikalsnitt längs linjen I-I i Fig. 2 ge- 'nom en förbränningsanläggning med en reaktorkammare enligt uppfinningen och Fig. 2 är ett motsvarande snitt längs linjen II-II i Fig. 1.The invention will be described in more detail below with reference to an exemplary embodiment, which is shown in the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a vertical section along the line II in Fig. 2 through an combustion plant with a reactor chamber according to the invention and Fig. 2 is a corresponding section along the line II-II in Fig. 1.

Den i figurerna visade förbränningsanläggningen omfattar i huvudsak samtliga organ och anordningar som behövs för drift av en konventionell anläggning med cirkulerande flui- diserad bädd. Således omfattar anläggningen en reaktorkamma- re 10, vars väggar utgörs av vertikalt längsgående tuber 10a för cirkulation av pann-vatten. Reaktorns 10 nedre del är försedd med ett horisontellt längs insidorna sig sträckande parti 11 av eldfast, skyddande beklädnadsmaterial, vilket parti 11 är försett med öppningar 12 till luftportar 13, 14 för inblåsning av primär- resp. sekundär fluidiseringsluft samt två öppningar 15 för oljebrännare 16 (se Fig. 2) vilka används vid igångkörning av anläggningen, för att upphetta bäddmaterial vid reaktorns botten. Reaktorns botten är för- 452 360 sedd med ett utlopp 17 för aska, som transporteras undan medelst skruvtransportörer 18, 19 till en icke visad anordning för tillvaratagande av restvärme. Dessutom är fördelningslådor 20 anordnade vid reaktorbotten för tillför- sel av primär fluidiseringsluft mellan de förbi partiet ll av beklädnadsmaterial sig sträckande kyltuberna lOa. Vid nedre delen av reaktorkammaren 10 mynnar även en skruvmatare 21 för tillförsel av bäddmaterial, t.ex. bränsle, sand och finfördelad kalksten.The incineration plant shown in the figures essentially comprises all the means and devices needed for the operation of a conventional plant with a circulating fluidized bed. Thus, the plant comprises a reactor chamber 10, the walls of which consist of vertically longitudinal tubes 10a for circulating boiler water. The lower part of the reactor 10 is provided with a horizontal portion 11 of refractory, protective cladding material extending along the insides, which portion 11 is provided with openings 12 to air ports 13, 14 for blowing in primary and secondary fluidizing air and two openings 15 for oil burners 16 (see Fig. 2) which are used when the plant is started up, to heat bed material at the bottom of the reactor. The bottom of the reactor is provided with an outlet 17 for ash, which is transported away by means of screw conveyors 18, 19 to a device (not shown) for utilizing residual heat. In addition, distribution boxes 20 are arranged at the reactor bottom for supplying primary fluidizing air between the cooling tubes 10a extending past the portion 11 of cladding material. At the lower part of the reactor chamber 10 also opens a screw feeder 21 for supplying bed material, e.g. fuel, sand and finely divided limestone.

Under anläggningens drift hålls bäddmaterialet svävande i reaktorkammaren 10 genom fluidiserings-/förbränningsgasens verkan varvid brännbara partiklar förbränns understökiome- triskt. Tunga partiklar förblir turbulent svävande inom om- râdet av beklädnadsmaterialet 11, medan lättare partiklar stiger högre och de lättaste följer med avgaserna ut genom ett avgasutlopp 22 vid reaktorkammarens topp. Detta utlopp 22 är förbundet med en cyklonavskiljare 23, som är anordnad att avskilja partiklarna från avgaserna, varefter avgaserna passerar ut till en icke visad skorsten via en kanal 24 med en serie värmeupptagande konvektionsdelar 25, 26 och de frånskilda partiklarna återförs till reaktorkammaren 10 via en med stoftlâs försedd slussanordning 27. vid toppen av reaktorkärlet 10 är ett tryckkärl 28 an- ordnat för uppsamling av hetvatten eller ånga från tuberna lOa och konvektionsdelarna 25, 26. Hetvattnet eller ångan vidarebefordras till förbrukare via icke visade transport- ledningar.During operation of the plant, the bed material is kept floating in the reactor chamber 10 by the action of the fluidizing / combustion gas, whereby combustible particles are burned subchiometrically. Heavy particles remain turbulently floating within the area of the cladding material 11, while lighter particles rise higher and the lightest follow the exhaust gases out through an exhaust outlet 22 at the top of the reactor chamber. This outlet 22 is connected to a cyclone separator 23, which is arranged to separate the particles from the exhaust gases, after which the exhaust gases pass out to a chimney (not shown) with a channel 24 with a series of heat-absorbing convection parts 25, 26 and the separated particles are returned to the reactor chamber 10 via a with dust lock locking device 27. at the top of the reactor vessel 10, a pressure vessel 28 is arranged for collecting hot water or steam from the tubes 10a and the convection parts 25, 26. The hot water or steam is passed on to consumers via transport lines (not shown).

Såsom framgår av figurerna avviker generatrisen för re- aktorkammarens väggar från lodlinjen 29, så att reaktorns area minskar successivt från överkanten av beklädnadspartiet ll och mot reaktorkammarens topp. VinkelnOL1nellan lodlinjen 29 och samtliga fyra reaktorväggar är cirka 2 grader.As can be seen from the figures, the generator of the walls of the reactor chamber deviates from the vertical line 29, so that the area of the reactor decreases successively from the upper edge of the cladding portion 11 and towards the top of the reactor chamber. The angle between the vertical 29 and all four reactor walls is about 2 degrees.

Genom denna kontinuerliga areaminskning tvingas den upp- åtgående gasströmmen och medföljande partiklar att röra sig snabbare uppåt, så att en större mängd partiklar lämnar re- aktorn via avgasutloppet 22 för efterföljande cyklonavskilj- ning och âterföring till reaktorn via slussanordningen 27.Due to this continuous reduction of area, the rising gas flow and accompanying particles are forced to move faster upwards, so that a larger amount of particles leaves the reactor via the exhaust outlet 22 for subsequent cyclone separation and return to the reactor via the lock device 27.

Detta innebär att en mindre mängd partiklar, än vid en mot- 4s2 sen svarande reaktorkammare med vertikala väggar, övergår till turbulent strömning och förlorar sin uppåtgående rörelse- energi. Sådana partiklar tenderar att studsa längs någon av reaktorväggarna, först ett stycke uppåt för att vända och sedan virvla turbulent nedåt längs väggsidan.This means that a smaller amount of particles, than in a corresponding reactor chamber with vertical walls, transitions to turbulent flow and loses its upward kinetic energy. Such particles tend to bounce along one of the reactor walls, first a bit upwards to turn and then swirl turbulently downwards along the wall side.

Genom att väggarna således divergerar i riktning uppi- från och ned kommer nedåtgående partiklar att i mindre grad, än vid en konventionell reaktorkammare med vertikala väggar, beröra väggarna och åstadkomma erosion på dessa.As the walls thus diverge in the direction from top to bottom, downward particles will, to a lesser extent than in a conventional reactor chamber with vertical walls, touch the walls and cause erosion on them.

Vanligen drivs en förbränningsanläggning för energi- produktion under varierande last och driftbetingelser, var- vid man inte alltid kan uppnå den optimala genomströmnings- hastigheten. Vid dessa fall ökar partikeltätheten i reaktor- kammaren, vilket normalt medför ökad erosion på tubväggarna i en konventionell reaktorkammare med vertikala väggar. Aven under sådana driftbetingelser har en reaktorkammare enligt föreliggande uppfinning vid praktiska prov uppvisat ringa och obetydliga tecken på erosion, jämfört med en konven- tionellt byggd reaktorkammare. Förklaringen till detta är att partiklarna i den onormalt, av de speciella driftbe- tingelserna, förtätade bädden har en liten, horisontellt utåtriktad hastighetskomposant, som medför att en partikel kan verka eroderande mot en konventionell, vertikal tub- vägg men inte mot en vägg som divergerar i riktning uppi- från och ned mot reaktorkammarens beklädda ytor.An incineration plant is usually operated for energy production under varying loads and operating conditions, whereby it is not always possible to achieve the optimum flow rate. In these cases, the particle density in the reactor chamber increases, which normally leads to increased erosion on the tube walls in a conventional reactor chamber with vertical walls. Even under such operating conditions, a reactor chamber according to the present invention has shown in practical tests small and insignificant signs of erosion, compared with a conventionally built reactor chamber. The explanation for this is that the particles in the abnormally condensed bed, due to the special operating conditions, have a small, horizontally outwardly directed velocity component, which means that a particle can have an eroding effect against a conventional, vertical tube wall but not against a wall that diverges. in the direction from top to bottom towards the clad surfaces of the reactor chamber.

Praktiska prov har visat att en gynnsam lutningsvinkel är 2 grader från lodlinjen, men det är tänkbart att utforma väggytorna i reaktorkammaren med nedåt svagt elliptiskt di- vergerande lutning eller i olika partier med varierande lut- ningsvinkel.Practical tests have shown that a favorable angle of inclination is 2 degrees from the vertical, but it is conceivable to design the wall surfaces in the reactor chamber with a slightly elliptically divergent slope downwards or in different parts with varying angles of inclination.

Uppfinningen är ej begränsad till det visade och be- skrivna utföringsexemplet, utan flera varianter är tänkbara inom ramen för efterföljande krav. Således kan anordningen av reaktorpannan enligt uppfinningen tillämpas vid andra ._typer av anläggningar än den visade, t.ex. kemiska pannor, förgasnings- eller sopförbränningsanläggningar. Vidare kan tuberna böjas ut vid övergången mellan beklädnadspartiet ll och de uppåt konvergerande väggpartierna, så att man undvik- 452 360 er avlagring av partiklar i detta gränsparti. Alternativt kan skydd anbringas längs nämnda gränsparti. ,..._......._....................._.._-.\ . .The invention is not limited to the exemplary embodiment shown and described, but several variants are conceivable within the scope of the appended claims. Thus, the arrangement of the reactor boiler according to the invention can be applied to other types of plants than the one shown, e.g. chemical boilers, gasification or waste incineration plants. Furthermore, the tubes can be bent out at the transition between the cladding portion 11 and the upwardly converging wall portions, so that deposition of particles in this boundary portion is avoided. Alternatively, protection can be applied along said boundary portion. , ..._......._....................._.._-. \. .

Claims

4521360 PATENT REQUIREMENTS

Device at a reactor chamber provided with cooled tube walls (10a) for a combustion plant with a circulating, fluidized bed, which is maintained by the supply of fuel, inert, fine-grained material and oxygen-containing fluidizing gas, characterized in that the reactor chamber (10) (10a) is inclined and converges in the upward direction above the level of ports (12) for supplying secondary fluidizing gas, so that the cross section of the reactor chamber (10) gradually decreases in the direction of an outlet (22) located next to the top of the chamber. _

Device according to claim 1, characterized in that the walls (10a) of the reactor chamber (10) deviate inwards from the vertical line (29) by an angle (X) of 2 °.