Реактор с псевдоожиженным слоем и способ подачи текучей среды в реактор с псевдоожиженным слоем

 

(в) RU (и) 2001673 Cl (51) 5 B01JS 18

Комитет Российской Федерации по патентам и товартн.тм знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН1)(Я::-.

К ПАТЕНТУ (21) 5001913/26 (22) 03.10.91 (46) 30.10.93 Бюп. Иа 39 — 40 (71) ААпьстрем Корпорейшн (FI) (72) Фальке Энстрем(Г!) (73) ААльстрем корпорейшен (Fl) (54) РЕАКТОР С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ CflOEM И СПОСОБ ПОДАЧИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ В

РЕАКТОР С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ (57) Реактор с псевдоожиженным слоем включает камеру, плиту газраспределительного устройства, сопловые средства для подачи псевдоожижающего газа и средства дпя подачи текучей среды. В качестве средств для подачи текучей среды использует трубопроводы для подачи текучих сред / таких как жидкое, газообразное ипи представляющее высокодисперсную суспензию твердого вещества топлива/ в камеру реактора. Трубопроводы для текучей среды тянутся горизонтально из реактора и проходят перпендикулярно к боковой стенке в камере реактора. Трубопроводы для текучей среды располагаются на некотором уровне (например, приблизительно 100 — 1000 мм) над газовыми соплами для псевдоожижения в нижней части камеры реактора. Вертикальная перегородка, предпочтительно из огнеупорного материала прикрывает трубопроводы для текучей среды 4 ип. 2 с и

17 зл. ф-лы.

2001б73

Изобретение относится к реактору с псевдоожиженным слоем, содержащему камеру реактора с вертикальными боковыми стенками, горизонтально ограничивающими слой осевдоожижаемого макрочастичного материала. и плиту гаэораспределительного устройства, через которую первичный газ подается в камеру реактора. Камера реактора имеет впускное отверстие для макрочастичного материала слоя и выпускное отверстие, в ее верхней части для отработанных газов, Известно устройство распределения жидкого топлива в аппарате с псевдоожиженным слоем, согласно которому жидкое топливо вводится через горизонтальные трубопроводы, вставленные в псевдоожиженый макрочастотный материала слоя, Прямые трубопровода для текучей среды являются легкими для чистки, даже во время работы агрегата. Эти трубопроводы оканчиваются в углублениях в непсевдоожиженном материале слоя, причем макрочастичный материал слоя псевдоожижается в этих углублениях. Эта компоновка требует, чтобы газораспределительные сопла в плите распределительного устройства имели, по меньшей мере, две различных высоты для образования профилированной границы раздела между непсевдоожиженным и псевдоожиженным макрочастичным материалом слоя. Сопла, проходящие выше непсевдоожиженного слоя макрочастичного материала, должны быть гораздо выше, чем сопла в колодцах. Далее различные газораспределительные сопла должны иметь различные отверстия для того, чтобы получать равномерную подачу воздуха по всей площади поперечного сечения вплоть до верха в камере реактора. Это представляет усложненную конструкцию.

Углубления, или колодцы, являются относительно малыми и. предпочтительно, имеют глубину 5-6 дюймов (12,70-15.24 см).

Подача как нефтетоолива, так и псевдоожижающего воздуха в такие ограниченные зоны создает большую опасность агломерации. Представляется трудным получать равномерное распределение сопл в относительно узком участке. Неравномерное распределение сопл дает неравномерное осевдоожижение частиц. Далее нефтетопливо может смачивать частицы слоя в колодцах и вынуждать их слипаться друг с другом. образуя более крупные непсевдоожижаемые частицы. Также имеется опасность слишком большого повышения температуры, когда топливные форсунки и воздушные сопла располагаются слишком близко. Жидкотополивные форсунки едва

55 ли могут располагаться на более высоком уровне относительно воздушных сопл, когда используется это расположение с непсевдоожиженным макрочастичным материалом, покрывающим трубопроводы для текучей среды. Очень большие количества непсевдоожиженного материала слоя могло бы понадобиться, чтобы предохранять трубопровод на высоком уровне над решеткой, и большие количества материала слоя могли бы нуждаться в очень прочной опорной плите. Толстый слой непсевдоожиженных частиц мог бы более приводить к очень глубоким, неадекватным углублениям в непсевдоожиженном слое.

Известно устройство для непрерывного оволения отходных агломератов в псевдоожиженном слое. Агломераты вводятся в псевдоожиженный слой в "трубе", из воздуха, обеспечиваемого дополнительными средствами подачи воздуха. который окружает находящиеся внутри слоя средства подачи. Трубопроводы для подачи воздуха не прикрываются средствами перегородки, Цель изобретения — создание реактора с псевдоожиженным слоем, в котором обеспечивалась бы равномерная подача и распределение текучей среды через всю площадь поперечного сечения реактора, Текучая среда может подаваться в реактор на различные расстояния от боковых стенок реактора. Равномерное распределение жидкого топлива или реагирующего вещества в крупногабаритных реакторах с псевдоожиженным слоем обеспечивается через надежные и легко очищаемые впускные средства для текучей среды. Согласно этому изобретению. опасность агломерации макрочастичног0 материала в слое, благодаря распределению текучей среды. сводится к минимуму.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения обеспечивается реактор с псевдоожиженным слоем, в котором распределяется первичный газ, предпочтительно через распределительные сопла в донной плите, т.е. плита гаэораспределительного устройства. сопла. имеющие выпускные отверстия для газа на уровне донной плиты. или на уровне, который находится на коротком расстоянии над поверхностью этой донной плиты. Предпочтительно, первичный газ вводится в камеру реактора на. по существу, постоянное расстояние от донной плиты по всей площади поперечного сечения камеры реактора. Если необходимо, представляется возможным располагать несколько различных трубопроводов распределительного устройства в перегородке.

2001673

Средства подачи текучей среды располагаются в камере реактора на некотором расстоянии выше уровня распределения первичного газа. Средства подачи текучей среды содержат трубопроводы для текучей среды, соединенный с впускным отверстием для текучей среды в одной боковой стенке или в плите распределительного устройства. Трубопровод для текучей среды простирается, предпочтительно, горизонтально во внутренней полости камеры реактора для распределения текучей среды в местоположениях внутренней полости, слишком удаленных от боковых стенок. чтобы они могли достигаться текучей средой, введенной у периферии (то есть. стенки) камеры реактора. Выпускное отверстие для текучей среды трубопровода для. текучей среды может находиться на расстоянии, которое больше. чем примерно 1000 мм от боковой стенки, и находится на расстоянии примерно в пределах от 100 до 1000 мм выше распределительной плиты (например, предпочтительно, на расстоянии примерно

300-600 мм выше уровне ввода первичного газа).

Трубопровод для текучей среды располагается внутри вертикальной перегородки, установленной на донной плите, Эта перегородка защищает трубопровод для текучей среды от эрозионных и ухудшающих качество условий в камере реактора. Перегородка, прикрывающая трубопровод для текучей среды простирается, предпочтительно, от боковой стенки, по всей протяженноститрубопровода для текучей среды во внутренней полости камеры реактора. Эта перегородка может делить нижнюю часть псевдоожиженного слоя, частично. на секции. Выпускные отверстия для текучей среды могут также располагаться непосредственно на боковых стенках, чтобы распределять текучую среду в непосредственной близости от стенок.

Вертикальная перегородка имеет ширину примерно 100-400 мм, чтобы позволять трубопроводу для текучей среды проходить через нее, а длину. большую, чем примерно 1000 мм, в зависимости от расстояния между противоположными стенками камеры реактора. Здесь может быть совокупность вертикальных перегородочных систем с трубопроводами для текучей среды, проходящих на различные расстояния в камеру реактора, чтобы гарантировать равномерное распределение текучей среды по всей площади поперечного сечения камеры реактора. Вертикальная перегородка может, например, иметь высоту 200-1100 мм над донной плитой. Эта перегородка, дела5

55 ется из огнеупорного или другого подходящего материала, который является устойчивым в отношении к эроэирующим жарким условиям в камере реактора. Вообще, эта перегородка является достаточно толстой, чтобы удерживать трубопровод для текучей среды и в определенной степени изолировать этот трубопровод от тепла в камере реактора.

Изобретение обеспечивает простую конструкцию для ввода текучей среды в реактор с псевдоожиженным слоем. Это изобретение может использоваться. например, в камерах сгорания с псевдоожиженным слоем, использующих жидкое топливо. такое как нефтетопливо, или высокодисперсные топливные суспензии, такие как каменный уголь, находящийся во взвешенном состоянии в воде или водяном паре.

Нефтетопливная трубка может располагаться в вертикальной перегородке на уровне, на котором нефтетопливо и первичный гаэ не взаимодействуют отрицательно друг с другом. Изобретение также может использоваться, чтобы вводить суспензии, заключающее добавки, например для целей очищения газа в камере сгорания. Различные виды обладающих способностью к перекачиванию текучих сред, таких как горючие жидкости или газы. водно-угольные смеси, или сорбенты, такие как известковый камень, или доломит, могут равномерно распределяться в реакторах с псевдоожиженным слоем.

На фиг. 1 представлен предлагаемый реактор, вертикальное сечение; на фиг. 2— сечение А — А на фиг. 1; фиг. 3 представляет увеличенный вид с торца вертикальной перегородки реактора, показанного на фиг. 1.

Реактор 1 с псевдоожиженным слоем имеет камеру 2 сгорания с вертикальными боковыми стенками 3, ограничивающими слой псевдоожиженного макрочастичного материала. Периферические стенки в реакторе в псевдоожиженным слоем являются трубчатыми стенками, такими как мембранные стенки. В нижней части камеры сгорания эти стенки футеруются огнеупорным материалом. чтобы сводить к минимуму повреждение, благодаря тепловым и в высокой степени эрозионным условиям.

Макрочастичный материал слоя подается в камеру сгорания через впускное отверстие

4. Материал слоя может состоять иэ инертного материала, такого как песок, или макрочастичное топливо, как по отдельности, так и в совокупности, если макрочастичное топливо сжигается в камере сгорания, Кроме того, макрочастичные добавки, такие как

СаО или Са(ОН)г для целей очистки газа, 2001673

55 могут добавляться, через впускное отверстие 5 в реактор.

Макрочастичный материал в реакторе псевдоожижается первичным воздухом, вводимым из воздушной камеры. или воздушной коробки 6, расположенной снизу камеры сгорания. Донная плита или плита 7 гаэораспределительного устройства располагается между камерой сгорания 2 и воздушной камерой 6, воздушные сопла 8 — в отверстиях плиты 7 газораспределительного устройства для подачи воздуха из воздушной камеры 6 в камеру сгорания. Воздух вводится с достаточной скоростью, чтобы псевдоожижать макрочастичный материал в камере сгорания. Этот воздух также обеспечивает окисляющий газ для процесса сгорания. Все воздушные сопла 8 распределяют воздух на постоянном уровне выше донной плиты 7.

Другие подходящие газы кроме воздуха могут использоваться в качестве первичного псевдоожижаемого газа, такие как инертные газы, или газы, которые принимают участие в химических процессах в камере реактора 2. Для окисления может использоваться обогащенный кислородом воздух.

Вторичный гаэ может вводиться через сопла

9, расположенные выше в камере реактора.

В донной. плите 7 обеспечивается эольник 10 для разгрузки эолы и, в конечном счете, другого макрочастичного материала из реактора.

Вертикальные перегородки 1 f располагаются на донной плите 7, простирающимися от одной боковой стенки 3 в камеру сгорания. Эти вертикальные перегородки

11 располагаются в направлении вверх от донной плиты до уровня, значительно превышающего уровень воздушных сопл, т.е, приблизительно на 200-1100 мм выше уровня впускного отверстия для первичного газа. Перегородки 11 могут выполняться из огнеупорного материала (такого как керамика или огнеупорный кирпич), или другого материала, который является устойчивым относительно неблагоприятных условий, преобладающих в нижней части псевдоожиженного слоя 1. Эти перегородки могут упрочняться посредством анкеров (например, металлическими пластинами) 17.

Трубопроводы 12 для текучей среды, например трубки для подачи нефтетоплива, проходят сквозь боковую стенку 8 через отверстия 13 внутри вертикальной перегородки 11 к внутренним участкам камеры сгорания, Жидкое топливо 14, такое как нефтетопливо, подается через трубопроводы 12 распределительным воздухом 15 в камеры сгорания 2, Жидкое топливо означает топливо, которое представляет жидкость, газ или даже высокодисперсную суспензию твердого вещества. обладающую способностью к перекачиванию или любую комбинацию таковых. Трубопроводы 12 для текучей среды могут использоваться для подачи также других текучих сред, таких как реагирующие вещества, природный газ. быстроиспаряемые топлива или реагенты, тонкоизмельченный гаэогенераторный растительный уголь, несгоревшая эольная пыль, или различных типов сорбента, используемого для целей очищения газа. Текучая среда впрыскивается в камеру сгорания через форсуночные средства 16. Трубопроводы для текучей среды располагаются так, чтобы распределять текучую среду по всей площади поперечного сечения камеры сгорания, чтобы гарантировать равномерное распределение текучей среды. Трубки для подачи нефтетоплива обеспечиваются способностью распределения текучей среды больше, чем примерно 0,5 м на подающую трубу.

Трубопроводы для текучей среды 12 различных протяженностей могут использоваться. облегчая равномерное распределение текучей среды. Кроме того, форсунки 18 для текучей среды, установленные на боковых стенках, могут использоваться, чтобы распределять текучую среду близко к периферическим стенкам 3 камеры сгорания 2.

Трубопроводы для текучей среды 12 могут все располагаться на одной иэ боковых стенок 3. вместо того, чтобы быть соединенными со всеми четырьмя боковыми. стенками, например. если представляется более удобным регулировать подачу воздуха и текучей среды от одной стороны реактора. В таком случае, конечно, перегородки могут продолжаться дальше, чем на половину пути в реакторе 1.

Согласно изобретению обеспечивается способ подачи топлива в реактор с псевдоожиженным слоем. Этот способ содержит стадии: подачи первичного газа (например, воздуха) на постоянном горизонтальном уровне в камеру реактора через плиту распределительного устройства и подачи текучей среды непосредственно в центральную часть камеры реактора, чтобы равномерно распределять текучую среду в камере реактора на уровне, который выше горизонтального уровня для подачи первичного газа в камеру реактора. Предпочтительно, текучая среда распределяется на уровне между примерно 100-1000 мм (например, 300-600 мм) выше уровня для подачи первичного газа.

Предпочтительно, текучая среда является жидким топливом. где камера реактора

2001673

10 представляет камеру сгорания. в которой имеет место процесс сгорания, и первичный гаэ является окисляющим газом. Жидкое топливо может быть основным топливом для процесса сгорания или оно может быть вспомогательным топливом только для запуска процесса сгорания, Стадия может практически осуществляться подачей текучей среды в реактор рядом с боковыми стенками, а также через один или более трубопроводы для текучей среды, располоФормула изобретения

1. Реактор с псевдоожиженным слоем, содержащий камеру, имеющую по сущест- 15 ву вертикальные боковые стенки для горизонтального ограничивания слоя псевдоожиженного макрочастичного материала, плиту газораспределительного устройства. расположенную в камере 20 реактора, множество сопловых средств в плите газораспределительного устройства для подачи псевдоожиженного газа через плиту газораспределительного устройства в камеру реактора с достаточной скоростью, чтобы псевдоожижать макрочастичный материал, отличающийся тем, что он снабжен средствами для подачи текучей среды в камеру реактора, установленными выше плиты газораспределительного устройства, содержащими по меньшей мере один трубопровод, простирающийся от отверстия в одной боковой стенке или в плите газораспределительного устройства в 35 камеру реактора примерно на 100 - 1000 мм выше множества сопловых средств подачи псевдоожижающего газа, и средствами для покрытия по существу всей длины трубопровода для текучей среды, 40 содержащими удлиненную вертикальную перегородку, установленную на плите гаэораспределительного устройства и простирающуюся по существу перпендикулярно от одной боковой стенки 45 в камеру сгорания, 2. Реактор по п.1. отличающийся тем, что он снабжен множеством трубопроводов для текучей среды, расположенных в камере реактора с равномерным распределением текучей среды по всей площади поперечного сечения камеры реактора, 3. Реактор по п.2, отличающийся тем, что трубопроводы для текучей среды различных протяженностей располагают в камере реактора.

4, Реактор по п.1. отличающийся тем, что средства для покрытия выполнены из огнеупорного материала. женных внутри перегородки из огнеупорного материала, установленной на плите гаэораспределительного устройства и простирающееся от одной боковой стенки в камеру реактора на существенное расстояние. (56) Патент США N 4259088, кл. В 01 J 8/18.

1981.

Патент США М 4291635, кл. F 27 В

15/00. 1981.

5. Реактор по п,4, отличающийся тем, что средства для покрытия упрочняют посредством анкеров.

6. Реактор по п,1, отличающийся тем, что вертикальная перегородка имеет ширину примерно 100 - 400 мм.

7. Реактор по и.1, отличающийся тем, что вертикальная перегородка имеет длину больше примерно 1000 мм.

8. Реактор по п.1, отличающийся тем, что вертикальная перегородка простирается примерно на 200 - 1100 мм над плитой газораспределительного устройства, 9. Реактор по п.1, отличающийся тем, что каждый трубопровод для текучей среды простирается примерно на 300 - 600 мм выше сопловых средств подачи псевдоожижающего газа.

10. Реактор по п.1, отличающийся тем, что трубопроводы текучей среды для подачи жидкого топлива, такого. как нефтетопливо, топливный газ или водно-угольная смесь, в центр камеры сгорания в реакторе с псевдоожиженным слоем для сжигания топлива располагают выше сопловых средств для подачи псевдоожижающего газа в камеру сгорания.

11. Реактор по п.10. отличающийся тем, что трубопроводы для текучей среды представляют собой трубки для подачи нефтетоплива, 12. Реактор rto n.10, отличающийся тем, что множество трубопроводов для текучей среды располагают в камере сгорания на уровне, который выше уровня для подачи первичного окисляющего газа.

13. Способ подачи текучей среды в реактор с псевдоожиженным слоем, который имеет камеру сгорания с вертикальными боковыми стенками и плиту гаэораспределительного устройства, расположенную в донной части камеры реактора. в которую окисляющий гаэ подают через множество сопловых средств на по существу постоянном горизонтальном уровне в качестве

2001673

10 псевдоожижающего газа через плиту газораспределительного устройства, отличающийся тем, что текучую среду распределяют по существу равномерно в центральной части камеры реактора выше плиты гаэораспределительного устройства через средства подачи текучей среды, содержащие по меньшей мере один трубопровод для текучей среды, простирающийся от отверстия в одной боковой стенке или в плите распределительного устройства в камеру реактора на примерно 100 - 1000 мм выше множества сопловых средств подачи псевдоожижающего газа, и по существу всю длину трубопровода для текучей среды покрывают покрывающими средствами, содержащими удлиненную перегородку, установленную на плите гаэораспределительного устройства и простирающуюся по существу перпендикулярно от одной боковой стенки в камеру сгорания.

14. Способ по п.l3. отличающийся тем, что первичный газ является воздухом.

15. Способ по п.13. отличающийся тем, что текучая среда представляет собой жидкое топливо и содержит основное топливо для процесса сгорания в камере реактора.

16. Способ по п.13. отличающийся тем, что текучая среда представляет собой жидкое топливо, которое используют в качестве вспомогательного топлива в запуске процесса сгорания в камере реактора, 17. Способ по п.13, отличающийся тем, что текучую среду распределяют на примерно 300 - 600 мм выше уровня для подачи первичного газа.

15 18. Способ по п,13, отличающийся тем, что текучую среду распределяют на примерно 100 - 1000 мм выше уровня для подачи первичного газа.

19. Способ по п,13, отличающийся тем, что каждый трубопровод для текучей среды имеет пропускную способность больше примерно 0,5 м .

2001673

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор

Заказ 3142

Составитель Ю.Гусев

Техред М. Моргентал Корректор М.Ткач

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5