Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ГАЗОВОГО УПЛОТНЕНИЯ И/ИЛИ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА ЦИРКУЛИРУЮЩЕЙ МАССЫ В РЕАКТОРЕ С ЦИРКУЛИРУЮЩИМ ОЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
СПОСОБ ГАЗОВОГО УПЛОТНЕНИЯ И/ИЛИ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА ЦИРКУЛИРУЮЩЕЙ МАССЫ В РЕАКТОРЕ С ЦИРКУЛИРУЮЩИМ ОЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ ГАЗОВОГО УПЛОТНЕНИЯ И/ИЛИ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА ЦИРКУЛИРУЮЩЕЙ МАССЫ В РЕАКТОРЕ С ЦИРКУЛИРУЮЩИМ ОЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: способ и устройство уплотнения в обратном канале реактора ожиженного слоя могут применяться для сжигания топлива и проведения различных процессов. Сущность изобретения: способ и устройство газового уплотнения в реакторе с циркулирующим ожиженным слоем, который снабжен вертикальным щелеобразным каналом 16, и для регулирования потока циркулирующей в нем массы. Газовое уплотнение 20 образовано путем расположения перегородочных средств 22, 24 и 26 на двух уровнях в регулирующей зоне обратного канала, которые замедляют поток циркулирующей массы через регулирующую зону. Поток циркулирующей массы в регулирующей зоне регулируют путем впрыскивания ожижающего форсунками газа 56, 58 и 60 в регулирующую зону. 2 с. и 18 з. п. ф-лы, 7 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2094701
Класс(ы) патента: F23C11/02
Номер заявки: 94046062/06
Дата подачи заявки: 18.05.1993
Дата публикации: 27.10.1997
Заявитель(и): Фостер Вилер Энергия Ой (FI)
Автор(ы): Тимо Хюппянен[FI]
Патентообладатель(и): Фостер Вилер Энергия Ой (FI)
Описание изобретения: Изобретение относится к способам и устройствам для обеспечения газового уплотнения в обратном канале и/или для регулирования циркулирующей массы потока в ректоре с циркулирующим ожиженным слоем, который снабжен щелеобразным вертикальным обратным каналом, образованным двумя, в основном вертикальными, плоскими стеночными панелями и торцами, соединяющими их.
Реакторы с циркулирующим ожиженным слоем используются, в возрастающей степени, для сжигания и обогащения газом различных топлив и в качестве реакторов в разнообразных химических процессах. Они обеспечивают эффективное смешение газообразных и твердых частиц, что приводит в результате к равномерной температуре процесса и безупречным управлением процесса. В реакторах с циркулирующим ожиженным слоем расход газа поддерживается в реакционной камере или в камере сгорания, настолько высоким, что значительная часть материала слоя, переносимая газами, вытекает из камеры. Большая часть этого твердого материала, т.е. циркулирующей массы, выделяется из газов в сепараторе частиц, сообщенном с камерой, и возвращается в нижнюю камеру сгорания через обратный канал.
В реакторах с ожиженным циркулирующим слоем, таких как PYROFLOW-котлы, используют циклонные сепараторы для отделения материала циркулирующего слоя от газа. Циркулирующий материал в этом случае возвращается через обратный канал из нижней части циклона в верхнюю часть камеры сгорания. Нижняя часть обратного канала снабжена элементом, который служит в качестве газового уплотнения, предупреждающего протекание газа через обратный канал к сепаратору.
Топливную подачу в реактор с циркулирующим ожиженным слоем часто осуществляют в обратном канале, в котором топливо эффективно смешивается с циркулирующей массой. Топлива в основном содержат некоторые легко улетучивающиеся вещества, которые отделяют от твердого топлива уже в обратном канале.
Следовательно, подачу топлива надо осуществлять ниже контурного уплотнения так, чтобы эти улетучивающиеся вещества вводились в камеру сгорания без каких-либо затруднений, которые могли бы быть в случае, если они потекут в обратный канал сверху.
Утилизацию тепла из циркулирующей массы устраивать в обычной конструкции контурного уплотнения довольно трудоемко. Для регулирования температуры циркулирующей массы в обратном канале оснащают обратный канал отдельным теплообменником, например таким, каким снабжен ожиженный слой.
Однако такое устройство занимает много места, оно сложно и, естественно, дорого.
В котлах с циркулирующим ожиженным слоем тепло в основном отбирается водой от стенок камеры сгорания и поверхностями теплопередачи, расположенными в верхней части котла. Однако в некоторых случаях для температурного регулирования желательно, чтобы тепло отбиралось также и от циркулирующей массы прежде, чем вернуть материал из сепаратора частиц в нижнюю часть камеры сгорания.
В соответствии с оптимальным сгоранием, желательно регулировать температуру камеры сгорания, особенно, если отдельные виды топлива, имеющие разную теплотворность, сжигают в одной и той же камере сгорания. Для того, чтобы достичь оптимального поглощения серы, желательно иметь температуру в камере сгорания в диапазоне 800 950oC. В известных ранее способах регулирование температуры сгорания было проблематичным, особенно если теплотворность топлива или нагрузка котла сильно различались.
На температурное регулирование в котле влияет согласно известному уровню техники изменение избытка воздуха в камере сгорания, рециркуляции топочных газов в камере сгорания, чередование плотности суспензии в камере сгорания или разделения слоя на секции с различным функционированием. Понижение температуры сгорания путем увеличения избытка воздуха снижает эффективность котла из-за того, что потери топочного газа будут увеличиваться и затраты мощности на продувку воздухом будут расти. Рециркуляция топочных газов увеличивает обьем газа, протекающего через котел, вследствие чего растут затраты мощности котла и увеличиваются капиталовложения и затраты на эксплуатацию.
Согласно известным решениям температуру котла с циркулирующим ожиженным слоем регулируют путем охлаждения циркулирующей массы или материала слоя в отдельном, внешнем теплообменнике. Для этих целей предлагались различные комбинации газового уплотнения и теплообменника. Например, заявка на ЕР N 0449522 раскрывает решение, согласно которому пропускают циркулирующую массу из сепаратора частиц через канал в отдельный теплообменник, который снабжен ожиженным слоем и в котором тепло отбирается от циркулирующей массы. Циркулирующую массу вводят из теплообменника в виде выходного потока из его ожиженного слоя в камеру сгорания. Работа реактора с внешним ожиженным слоем, снабженным отдельными охлаждающими поверхностями, однако, сложная и ее трудно регулировать. Более того, она влечет большие капиталовложения и затраты на эксплуатацию. Для этого устройства требуется значительное количество ожижающего газа для разжижения теплопередающего слоя для удовлетворительной работы в теплообменнике. Кроме того, необходимый ожижающий газ следует подавать под давлением, что добавляется к затратам на эксплуатацию. Далее этот уже готовый ожижающий газ, объем которого зависит от работы отдельного теплообменника, после ожижения следует провести к соответствующему пункту назначения, например в камеру сгорания для утилизации тепла от газов. Подача переменного количества воздуха для процесса вызывает проблемы при регулировании самого процесса сгорания, где количество ожижающего воздуха и воздуха для сгорания является самым важным параметром процесса и потому их не следует менять по иным причинам, нежели те, что непосредственно относятся к процессу сгорания.
В котлах с циркулирующим ожиженным слоем каждая определенная нагрузка влечет за собой оптимальное распределение первичного, вторичного и потенциально третичного воздуха. Регулирование процесса будет недостаточным, если это оптимальное распределение воздуха придется сместить, например, вследствие колебаний в количестве воздуха, поступающего из отдельного теплообменника.
При этом были предприняты попытки упростить конструкцию реакторов с циркулирующим ожиженным слоем и сделать ее такой, чтобы конструкцию отчасти, можно было изготовить из теплообменных поверхностей, например из панелей водопроводных труб. Проектные работы привели в результате к решениям, в которых циркулирующий материал отделяют от газов в сепараторах, пропускающих отсепарированные материалы к обратному каналу, выполненному по ширине таким же, как и вся камера сгорания. Следовательно, и обратный канал можно составить из теплообменных поверхностей и использовать для регулирования температуры циркулирующей массы.
Опубликованный патент Финляндии N 85416 описывает реактор с циркулирующим ожиженным слоем, имеющий горизонтальный циклон, который в значительной степени имеет такую же ширину, как и камера реактора, и который служит в качестве сепаратора частиц. Несколько смежных обратных каналов, отделенных друг от друга разделительной стенкой, ведет от горизонтального циклона к нижней части реакционной камеры. Обратные каналы, по меньшей мере, частично, состоят из стенок водопроводных труб. По меньшей части часть обратных каналов снабжена средствами для регулирования количества плотных включений, протекающих через обратный канал. Например, верхняя часть обратного канала снабжена клапанами для перекрытия обратного канала частично или полностью. Клапаны, расположенные в верхней части обратного канала, выполнены в виде способных к перемещению деталей и они крайне чувствительны к износу в горячей суспензии частиц, что вызывает в результате частое техническое обслуживание.
Кроме того, было также предложено, решение, чтобы нижняя часть каждого обратного канала снабжалась U-образной ожижающей камерой, работающей как газовое уплотнение. Такие газовые уплотнения предупреждают поток циркулирующей массы из каждого обратного канала либо частично либо полностью. Если циркулирующая масса регулируется, чтобы она была различной в разных обратных каналах, то это приводит к неравномерному возврату циркулирующей массы к разным точкам нижней части камеры сгорания, что в некоторых случаях может стать опасным. Разность температур в соседних обратных каналах может привести к неравномерному тепловому расширению в конструкции, вследствие чего возникают неисправности. Разность температур особенно неприятна, если теплопередающие поверхности обратных каналов используются в качестве перегревателей котла, из-за того, что их температура изменяется в соответствии с массовым расходом. Конструкция действующего реактора проста и надежна, а его изготовление недорого.
Однако в этом устройстве нельзя подавать топливо в обратный канал, поскольку газовое уплотнение находится в нижней части канала. Если топливо вводить в обратный канал, то его легко испаряющиеся вещества будут вызывать протекание газа в обратный канал. Трубопроводы подачи вторичного воздуха к стенке камеры сгорания со стороны обратного канала следует выводить через обе стенки, что делает конструкцию несколько более сложной.
Задача изобретения разработка усовершенствованных способов и устройства для осуществления газового уплотнения и/или регулирования потока циркулирующей массы в реакторе с циркулирующим ожиженным слоем.
Другая задача изобретения обеспечение простого газового уплотнения, которое предпочтительно является охлаждаемой конструкцией.
Кроме того, задача изобретения состоит также в том, чтобы по возможности обеспечить оптимальный возврат циркулирующей массы в нижнюю часть камеры сгорания вне зависимости от регулирования расхода и температуры, производимого в обратном канале.
Отличительный признак способа по изобретению для обеспечения газового уплотнения и/или регулирования потока циркулирующей массы в реакторе с циркулирующим ожиженным слоем, который снабжен щелеобразным вертикальным каналом, состоит в том, что и вертикальный поток циркулирующей массы регулируют в обратном канале внутри регулирующей зоны, образованной перегородочными средствами, расположенными в обратном канале, при этом перегородочные средства расположены горизонтально, по меньшей мере на двух уровнях, имеющих такое расстояние h между собой, что протекание циркулирующей массы, вызванное углом ее истечения, по существу, предупреждается или замедляется в зоне регулирования, а также в том, что поток циркулирующей массы поддерживается или регулируется в зоне регулирования, образованное перегородочными средствами, путем подачи ожижающего или продувающего газа к регулирующей зоне.
Отличительный признак устройства согласно изобретению состоит в том, что в регулирующей зоне обратного канала, по меньшей мере на двух горизонтальных уровнях, расположены перегородочные средства, причем эти перегородочные средства выполнены в виде стационарной конструкции и замедляют и/или предупреждают протекание циркулирующей массы через регулирующую зону, перегородочные средства расположены горизонтально, по меньшей мере на двух уровнях, имеющих такое расстояние h между собой, что в значительной степени не допускается или замедляется протекание циркулирующей массы, вызванное углом истечения, в регулирующей зоне, а также тем, что в регулирующей зоне расположены также форсунки или окна для подачи ожижающего газа или продувающего газа к регулирующей зоне.
Выступы различных перегородочных средств, предпочтительно все вместе, перекрывают всю площадь поперечного сечения обратного канала, вследствие чего перегородочные средства предупреждают свободное вертикальное течение через регулирующую зону.
Перегородочные средства выполнены как стационарная конструкция, которая в значительной степени неподвижна. Перегородочные средства неподвижной конструкции можно выполнять из горизонтально расположенных панелей, по существу, в форме поперечного сечения обратного канала. Панели предпочтительно прикрепляются своими краями к стенкам обратного канала. Эти панели снабжены окнами, через которые циркулирующая масса находит путь и протекает в промежуток между панелями. Окна в различных панелях располагаются предпочтительно таким образом, что они следуют не прямо друг за другом сверху в последовательных панелях. При протекании через регулирующую зону циркулирующей массе, следовательно, приходится изменять свое направление таким образом, что она течет по меньшей мере частично горизонтально от одного окна к другому, что замедляет или полностью останавливает течение циркулирующей массы.
Перегородочные средства можно выполнить из небольших, например, кирпичной кладки перемычек, перекрывающих только части поперечного сечения обратного канала. Такие перемычки располагаются в той же горизонтальной плоскости последовательно и/или смежно с промежутками одна от другой.
Таким образом, окна образуются между перемычками и их не надо выполнять в самих перемычках. Ряды перемычек в различных уровнях располагают, предпочтительно, один над другим, таким образом, что промежутки между перемычками на двух или более слоях не располагаются напрямую одна над другой. Следовательно, циркулирующей массе придется протекать частично горизонтальное от ряда к ряду между перемычками на верхнем уровне и между рядом перемычек на нижем уровне.
Перегородочные средства можно также выполнить просто из стеночных панелей обратного канала путем изгибания стенки или ее части, в направлении к центру обратного канала таким образом, что в стенке обратного канала образуется плечико, или выступ. Выступы можно выполнять на разных уровнях. Предпочтительно, чтобы выступы на одном уровне перекрывали более половины поперечного сечения обратного канала. В таком виде общий выступ из двух выступов перекрывает все поперечное сечение обратного канала. Если стенки обратного канала выполнены из панелей водопроводных труб, то можно согнуть, например, каждую трубу с другой трубой панели внутри в направлении к центру обратного канала и комбинировать согнутые трубы с ребрами (что получается шире, чем обычно) для того, чтобы образовать газонепроницаемый поясок. Нижние пояски выполнены, предпочтительно такой формы, что их верхняя поверхность по меньшей мере частично проходит горизонтально.
Циркулирующая масса накапливается на верхней поверхности перегородочных средств и между ними, которые выполнены в виде панелей, перемычек или поясков, как описано выше. Такие накопления образуют кипу (или колонну из плотных включений) в регулирующей зоне. Эта колонная из плотных включений образует газовое уплотнение в обратном канале, благодаря чему не допускается протекание газа из нижней части камеры сгорания вверх через обратный клапан к сепаратору частиц.
В этом газовом уплотнении промежутки между перегородочными средствами на различных уровнях, промежутки между перегородочными средствами на тех же уровнях или окна в перегородочных средствах частично определяют высоту плотных столбиков, состоящих из циркулирующей массы в газовом уплотнении, и они также образуют разность давления по газовому уплотнению.
Протекание циркулирующей массы через регулирующую зону или плотную колонну, образующую газовое уплотнение, регулируется вынужденным протеканием плотных отложений в регулирующей зоне мимо перегородочных средств таким образом, что впрыскивается только малое количество ожижающего газа или продувающего газа в подходящих местах регулирующей зоны. Этот газ заставляет плотные включения протекать мимо перегородочных средств к нижней части обратного канала и далее к камере сгорания. Путем настраивания подачи газа появляется возможность регулировать поток циркулирующей массы через регулирующую зону. Таким путем количество материала, протекающего через обратный канал, становится регулируемым.
Ожижающий воздух или продувающий воздух, в газовом уплотнении можно использовать также для направления циркулирующей массы таким образом, чтобы циркулирующая масса протекала мимо перегородочных средств в желаемом направлении, вследствие чего газовый канал служит в качестве трехходового клапана. При этом имеется возможность направлять поток циркулирующей массы вниз по потоку от газового уплотнения в сторону нижней части обратного канала или по бокам в сторону окон, которые выполнены в стенке, общей для обратного канала и камеры сгорания, и через которые подают циркулирующую массу к верхней части камеры сгорания.
В реакторе с циркулирующим ожиженным слоем в соответствии с изобретением можно подрегулировать количество циркулирующей массы в камере сгорания путем направления большей или меньшей части циркулирующей массы к обратному каналу, т.е. путем регулирования уровня колонны плотностей в обратном канале. Когда необходимо уменьшить количество циркулирующей массы в камере сгорания или когда уровень колонны частиц в обратном канале становится ниже заданной величины, то объем ожижающего воздуха или продувочного воздуха немедленно уменьшают в регулировочной зоне, образованной перегородочными средствами, и уровень колонны частиц вследствие этого поднимается. Уменьшение ожижения замедляет поток плотных включений мимо перегородочных средств и большее количество циркулирующей массы, поступающей от сепаратора частиц, накапливается в обратном канале. Соответственно, если количество циркулирующей массы необходимо увеличить в камере сгорания или если уровень плотной колонны превосходит установленное значение, то количество ожижающего воздуха в промежутке между перегородочными средствами увеличивают, вследствие чего циркулирующая масса протекает с большей скоростью в обратном канале и уровень в колонне частиц падает.
Таким образом, путем регулирования ожижающего воздуха или продувочного воздуха в регулирующей зоне обратного канала становится возможным регулировать количество частиц в камере сгорания. При желании частицы можно накапливать в обратном канале.
Следовательно, количество частиц в камере сгорания поддается регулированию. Например, для того, чтобы вычесть коэффициент теплопередачи камеры сгорания, общее количество частиц можно временно снизить путем накопления части частиц (или циркулирующей массы) в обратном канале.
Регулирование уровня колонны частиц в обратном канале реактора с циркулирующим ожиженным слоем можно использовать также для регулирования теплопередающей емкости теплообменников над регулирующей зоной. Коэффициент теплопередачи теплообменника внутри колонны частиц больше, чем коэффициент теплопередачи теплообменника над уровнем плотной колонны. Теплоотвод от частиц, следовательно, можно увеличивать путем поднятия уровня колонны частиц или уменьшать путем понижения уровня колонны частиц таким образом, чтобы только увеличивающая или только уменьшающая часть теплообменника оставалась внутри колонны частиц.
Таким образом, можно сделать охлаждение циркулирующей массы более или менее эффективным, и можно регулировать температуру самой камеры сгорания.
В устройстве согласно изобретению можно также получить газовое уплотнение на высоком уровне в обратном канале, благодаря чему температуру циркулирующей массы можно отрегулировать путем регулирования потока циркулирующей массы и путем утилизации также поверхностей теплопередачи ниже газового уровня, например от водяных стенок обратного канала.
Когда газовое уплотнение размещают на высоком уровне в обратном канале, то это также создает преимущество в работе газового уплотнения при более низкой разности давления или колонны частиц, чем могло бы быть, если устраивать его на нижнем уровне обратного канала. Причина этого состоит в том, что давление, преобладающее в верхней части камеры сгорания, низкое. Когда колонна частиц ниже, то легче поддерживать устойчивой работу процесса в камере сгорания.
Способ и устройство согласно изобретению позволяют также прекратить поток полностью к любой части камеры сгорания путем прекращения потока ожижающего воздуха в зону регулирования так, чтобы циркулирующая масса не могла протекать вертикально или по бокам у соответствующей точки обратного канала. В этом случае, например, тепло, содержащееся в потоке частиц, можно распределять по разным узлам технологического процесса в соответствии с задачами, установленными регулированием процесса.
Способ и устройство согласно изобретению создают также меньшую коррозионную опасность для перегревателей в котлах с циркулирующим ожиженным слоем, в которых сжигают топлива, содержащие корродирующие вещества. Вообще коррозия представляет проблему в самых горячих перегревателях при сгорании топлив, которые содержат корродирующие вещества, такие как хлор. Горячие поверхности перегревателей, расположенные в верхней части котла, вследствие состава топочных газов крайне чувствительны к коррозии. В котле с циркулирующим ожиженным слоем по изобретению самые горячие перегреватели можно располагать в циркулирующей массе в обратном канале, в который имеет доступ только очень малое количество вредных топочных газов или невредных топочных газов. Регулирование в соответствии с изобретением позволяет поддерживать желаемую высоту колонны плотностей в обратном канале. Ожижающий газ, подаваемый к обратному каналу, также эффективно разбавляет вредные газы, которые по возможности попадают из камеры сгорания, вследствие чего состав газов в обратном канале, различен, т.е. менее корродирующий, чем состав газа в камере сгорания.
Таким образом, в соответствии с изобретением опасность коррозии перегревателей можно исключить или по меньшей мере заметно уменьшить.
На фиг. 1 показано вертикальное сечение реактора с циркулирующим ожиженным слоем, в котором применен способ регулирования по изобретению; на фиг. 2 вид вертикального сечения в направлении стенки камеры сгорания регулирующей зоны в обратном канале согласно изобретению; на фиг. 3 - поперечное сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 вид вертикального сечения второй регулирующей зоны в обратном канале в направлении стенки камеры сгорания; на фиг. 5 пространственный вид частично в сечении на фиг. 4; на фиг. 6 вид вертикального поперечного сечения третьей регулирующей зоны в соответствии с изобретением; на фиг. 7 пространственный вид частично в сечении четвертой регулирующей зоны в обратном канале в соответствии с изобретением.
На фиг. 1 показан реактор 10 с циркулирующим ожиженным слоем, который приспособлен, например, для сгорания угля или биологического топлива и в котором применен способ регулирования потока циркулирующей массы в соответствии с изобретением. Реактор 10 содержит камеру 12 сгорания, сепаратор 14 частиц для сепарирования циркулирующего материала из топочных газов, выходящих из верхней части камеры сгорания, и обратный канал 16 для возврата отсепарированного циркулирующего материала в нижнюю часть камеры сгорания. Камера сгорания, сепаратор частиц и обратный канал по меньшей мере частично составлены из трубных стенок 17, 18 и 19. В нижней части камеры сгорания трубные стенки защищены от коррозии защитным слоем 15.
Примерно посредине обратного канала расположена вертикальная регулирующая зона или газовое уплотнение 20 для потока циркулирующей массы. Эта регулирующая зона или газовое уплотнение регулирует вертикальный расход циркулирующей массы в обратном канале и предупреждает циркуляцию газов из камеры сгорания через обратный канал к сепаратору. Регулирующая зона определена перегородочными средствами 22, 24 и 26, расположенными в обратном канале. Некоторые из них показаны на фиг. 1, 2 и 3.
Перегородочные средства можно образовать, например, в виде частей кирпичной кладки, по существу, равной ширине щелеообразного обратного канала. Несколько перегородочных средств 22 расположены на одном горизонтальном уровне последовательно в ряды 30, 32 и 34, как показано на фиг. 2.
Перегородочные средства в ряду 30 расположены на малом расстоянии друг от друга так, чтобы окна 36, 38 и 40 были расположены между ними. Циркулирующая масса протекает через эти отверстия от уровня ряда 30 к уровню ряда 32 вниз к перегородочным средствам 24. Окна 36, 38 и 40 предпочтительно короче, чем половина длины перегородочных средств 32.
Перегородочные средства 24 также предпочтительно расположены последовательно в ряд с расстоянием, равным размеру окон 42 и 44 между собой.
Перегородочные средства рядов 30 и 32 расположены таким образом, что перегородка 24 расположена непосредственно ниже окон 36, 38 и 40 в ряду 30, что не позволяет циркулирующей массе свободно стекать вниз и направляет ее в сторону, вбок. Циркулирующая масса течет горизонтально между рядами 30 и 32 перегородочных средств до тех пор, пока она не достигнет окон ряда 32, через которые она может стекать вниз к следующему уровню.
Соответственно, перегородочные средства 26 в ряду 34 под рядом 32 расположены таким образом по отношению к перегородочным средствам 24 в ряду 32, что потоку циркулирующей массы приходится изменять свое направление снова, подходя к перегородочным средствам ряда 34. Из ряда 34 циркулирующая масса вытекает через окна 46, 48, 50 и регулирующей зоны и свободно течет к нижней части обратного канала и далее через окна 52 к нижней части камеры сгорания.
В примере (фиг. 1) газовое уплотнение расположено относительно высоко в обратном канале. Внутренняя стенка 19 обратного канала не доходит до нижней части камеры сгорания, а окно 52 выхода из обратного канала к камере сгорания остается на некотором расстоянии от днища камеры сгорания.
Следовательно, для подачи вторичного воздуха 53 не требуется занимать весь обратный канал 16 и две стенки 18 и 19, а только стенку 18. Когда газовое уплотнение 20 располагают на относительно высоком уровне в обратном канале, то легко подогнать для установки в обратном канале средства 54 подачи топлива.
Перегородочные средства расположены в рядах 30, 32 и 34 таким образом, что перегородочные средства 22 и 24 находятся частично один над другими. Перегородочные средства располагаются на длину L одни над другими и с расстоянием h между рядами 30 и 32 друг от друга. Оптимальное отношение длины L к расстоянию h составляет h 1/2 · L. Отношение длины L к расстоянию h можно выразить через угол α ( фиг. 2). Вообще говоря, предпочтительно расположить перегородочные средства таким образом, чтобы угол a был меньше, чем угол протекания частиц, вследствие чего естественный поток частиц через регулирующую зону ограничивается или вообще предотвращается.
Перегородочные средства предпочтительно располагать в обратном канале таким образом, чтобы циркулирующая масса, накапливающаяся на перегородочных средствах, не стекала бы самотеком к уровню, находящемуся ниже. Циркулирующая масса, накапливающаяся на перегородочных средствах 24 и 26, образует газовое уплотнение в регулировочной зоне, предупреждая перетекание газа из нижней части обратного канала к верхней его части.
Следовательно, можно регулировать поток циркулирующей массы через регулирующую зону посредством ожижающего воздуха, подачу которого приспосабливают к регулирующей зоне.
Благодаря расположению подачи ожидающего или продувающего воздуха/газа через форсунки 56, 58 и 60 к регулирующей зоне (фиг. 3) можно заставить циркулирующую массу, накопленную на перегородочных средствах, перемещаться и стекать вниз регулируемым образом через окна 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48 и 50. Благодаря соответственному регулированию воздухоподачи слой циркулирующей массы, образующий газовое уплотнение, удерживается в регулирующей зоне.
Воздушные форсунки 56, 58 и 60 можно установить в перегородочных средствах. Воздушные форсунки 61 и 63 можно также установить в стенках обратного канала. Воздушные форсунки 56, 58, 60 и 61 можно расположить так, чтобы они обеспечивали подходящее ожижение в циркулирующей массе наверху перегородочных средств и между ними. Это ожижение позволяет материалу перетекать через регулировочную зону. Воздушные форсунки 63 выводят циркулирующую массу из нижней части обратного канала к нижней части камеры сгорания. Воздушная форсунка используется главным образом для регулирования количества частиц в обратном канале и, следовательно, уровня потока частиц.
Перегородочные средства в обратном канале можно охлаждать и осуществить это можно, например, путем расположения охлаждающих труб таким образом, чтобы они проходили через перегородочные средства. Обратный канал можно также оснастить отдельной теплообменной поверхностью 65, например поверхностью перегревателя.
Следовательно, воздушную форсунку 61 можно использовать для оказания влияния на ожижение частиц в зоне перегревателя и далее на теплопередачу от перегревателя.
На фиг. 4 и 5 показано устройство регулирования согласно изобретению, в котором регулирующая зона обратного канала снабжена перегородочными средствами 122 и 124, образованными панелями, выполненными из плоского пластинчатого материала, по существу с формой и размерами поперечного сечения обратного канала. Перегородочные средства снабжены окнами 136, 138 и 140, через которые циркулирующая масса перетекает через регулировочную зону. Воздушные форсунки 156, 157 и 160 расположены в сочетании с окнами и под ними для того, чтобы обеспечить желаемый поток циркулирующей массы. Панели, выполненные из плоского пластинчатого материала, можно охлаждать.
Панели, расположенные на разных уровнях в регулирующей зоне, могут быть совершенно отдельными частями или их можно выполнить единой панелью, изогнутой с двумя или тремя коленами.
На фиг. 6 приведен другой пример выполнения перегородочных средств, выполненных из плоского пластинчатого материала в регулировочной зоне. Панели 222 и 224 прикрепляются только одним своим краем к стенке обратного канала. Одна сторона 221 панели 222 прикреплена к внешней стенке 218 обратного канала, а другая сторона 223 отогнута вниз к панели 224. Одна сторона 225 панели 224 прикреплена к внутренней стенке 219 обратного канала, а другая сторона 226 отогнута вверх к панели 222. Таким путем образуется лабиринтный проточный канал между панелями, а циркулирующая масса накапливается в нем. Поток циркулирующей массы поддерживается на желаемой норме расхода в регулирующей зоне посредством форсунок 256, 258 и 260 для воздуха, расположенных в панелях. Циркулирующая масса течет сначала вниз по стенке 219 к панели 224, откуда воздушные форсунки 258 и 260 ожижают циркулирующую массу вверх, в направлении к панели 222 и оттуда далее вниз вдоль стенки 218. Панели 222 и 224 могут состоять из охлаждаемых панелей водопроводных труб, образованных трубами 217.
На фиг. 7 показано устройство, в котором перегородочные средства 322 и 324 выполнены из охлаждаемых трубных панелей, водопроводных, испарительных или перегревательных трубных панелей, которые образуют стенки 318 и 319 обратного канала. Например, каждую (одну за другой) трубу панели изгибают к центру обратного канала таким образом, чтобы изогнутые трубы образовывали плечико (или стержень) 322 и 324 на стенке обратного канала. Плечико создано на обеих стенках, причем одно из плечиков выше расположено, чем другое, таким образом, что их общее горизонтальное выступление перекрывает все поперечное сечение обратного канала. Изогнутые водопроводные трубы скомбинированы с широкими ребрами 326 так, чтобы выступы были газонепроницаемы. Выступы осуществляют лабиринтный ход для циркулирующей массы. Чем больше циркулирующей массы накапливается на выступах, тем более горизонтальной становится верхняя поверхность 323 и 325 выступа. Воздушные форсунки можно расположить, например, в ребрах 326 на верхней поверхности самого нижнего выступа и на конце стержня или верхнего выступа, выходящего в обратный канал. Каналы можно экранировать от коррозии с помощью защитной облицовки. Чтобы сделать изображение на фиг. 7 более различимым, стенки 318 и 319 прорисованы на расстоянии друг от друга.
Формула изобретения: 1. Способ газового уплотнения и/или регулирования потока циркулирующей массы в реакторе с циркулирующим ожиженным слоем, который снабжен щелеобразным вертикальным обратным каналом, образованным двумя в основном вертикальными плоскими стеночными панелями и торцами, соединяющими стеночные панели, отличающийся тем, что осуществляют газовое уплотнение и/или регулируют вертикальный поток циркулирующей массы в обратном канале в регулирующей зоне, образованной перегородочными средствами, расположенными в обратном канале, при этом перегородочные средства располагают горизонтально по меньшей мере на двух уровнях с таким расстоянием h между уровнями, что протекание циркулирующей массы, вызванное углом истечения, в значительной степени предупреждают или замедляют в регулирующей зоне, причем поток циркулирующей массы поддерживают или регулируют в регулирующей зоне, образованной перегородочными средствами, путем подачи в нее ожижающего или продувающего газа.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поток циркулирующей массы регулируют в регулирующей зоне для образования в ней колонны частиц, которая образует газовое уплотнение с преобладающей перед перегородочными средствами разностью давлений.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ожижающий газ, регулирующий поток циркулирующей массы, подают к регулирующей зоне через форсунки или подающие окна, расположенные в верхней части нижних перегородочных средств на нижнем уровне по меньшей мере из двух уровней.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что ожижающий газ, регулирующий поток циркулирующей массы, подают к регулирующей зоне через форсунки или подающие окна, расположенные в верхних перегородочных средствах на верхнем уровне, по меньшей мере из двух уровней.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что тепловую энергию, переданную от циркулирующего материала теплопередающим поверхностям, регулируют в обратном канале, выполненном в виде охлаждаемой конструкции, путем регулирования вертикального потока циркулирующей массы через регулирующую зону, образованную перегородочными средствами.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что тепловую энергию регулируют далее с помощью охлаждаемых перегородочных средств.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что всю циркулирующую массу в обратном канале направляют через регулирующую зону.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что циркулирующая масса протекает самотеком вниз в обратном канале.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что перегородочные средства изменяют вертикальный направленный вниз поток циркулирующей массы по меньшей мере частично на горизонтально или вверх направленный поток в регулирующей зоне.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что топливо подают к обратному каналу ниже регулирующей зоны.
11. Устройство для газового уплотнения для регулирования потока циркулирующей массы в реакторе с циркулирующим ожиженным слоем, который снабжен щелеобразным обратным каналом, образованным двумя вертикальными плоскими стеночными панелями и торцами, соединяющими стеночные панели, отличающееся тем, что в регулирующей зоне обратного канала расположены перегородочные средства по меньшей мере на двух горизонтальных уровнях, причем перегородочные средства выполнены в виде неподвижной конструкции для замедления и/или предупреждения протекания циркулирующей массы через регулирующую зону, при этом перегородочные средства расположены горизонтально по меньшей мере на двух уровнях, имеющих такое расстояние h между уровнями, что протекание циркулирующей массы, вызванное углом истечения, в значительной степени предупреждается или замедляется в зоне регулирования, а также форсунки или подающие окна, расположенные в регулирующей зоне для подачи в нее ожижающего или продувающего газа.
12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что выступы перегородочных средств, расположенных на разных уровнях горизонтально, перекрывают в свету всю площадь поперечного сечения обратного канала, благодаря чему предупреждается свободный вертикальный поток циркулирующей массы через регулирующую зону.
13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что перегородочные средства состоят по меньшей мере из двух плоских панелей с обратным каналом горизонтального поперечного сечения, снабженных окнами, расположенными в разных точках по вертикальному направлению для обеспечения прохода потока циркулирующей массы через панели.
14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что панели выполнены охлаждаемыми.
15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что нижняя панель, состоящая по меньшей мере из двух панелей, снабжена форсунками ожижающего газа, расположенными под окнами верхней панели, состоящей из по меньшей мере двух панелей.
16. Устройство по п.11, отличающееся тем, что перегородочные средства образованы стенками обратного канала путем отгибания плоской стеночной панели внутрь обратного канала таким образом, что в стенке обратного канала образуется плечико или выступ, служащий в качестве перегородки.
17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что верхняя поверхность выступа, составляющая нижние перегородочные средства, по меньшей мере в двух уровнях по существу расположена горизонтально или направлена наклонно вверх в направлении потока.
18. Устройство по п.16, отличающееся тем, что плоская стеночная панель выполнена из водопроводной трубы, а перегородочные средства образованы путем отгибания любой другой водопроводной трубы внутрь обратного канала.
19. Устройство по п.11, отличающееся тем, что перегородочные средства выполнены из перекладин кирпичной кладки, расположенных по меньшей мере в двух уровнях для загораживания свободного вертикального потока циркулирующей массы в обратном канале.
20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что в перекладинах кирпичной кладки расположены форсунки для ожижающего газа.