Решетка из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания, предназначенная для использования в реакторе с псевдоожиженным слоем, и реактор с псевдоожиженным слоем

Авторы патента:


Решетка из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания, предназначенная для использования в реакторе с псевдоожиженным слоем, и реактор с псевдоожиженным слоем
Решетка из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания, предназначенная для использования в реакторе с псевдоожиженным слоем, и реактор с псевдоожиженным слоем
Решетка из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания, предназначенная для использования в реакторе с псевдоожиженным слоем, и реактор с псевдоожиженным слоем
Решетка из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания, предназначенная для использования в реакторе с псевдоожиженным слоем, и реактор с псевдоожиженным слоем

Владельцы патента RU 2762036:

СУМИТОМО ЭсЭйчАй ФВ ЭНЕРДЖИА ОЙ (FI)

Изобретение относится к области энергетики. Решетка (1) из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания, для использования в реакторе (12) с псевдоожиженным слоем, при этом решетка (1) из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания содержит: по меньшей мере две главные воздухонагнетательные коллекторные штанги (2), сообщающиеся по текучей среде с источником ожижающего газа, множество основных воздухонагнетательных штанг (3), которые являются поперечными по отношению к указанным главным воздухонагнетательным коллекторным штангам (2) и расположены на указанных по меньшей мере двух главных воздухонагнетательных коллекторных штангах (2) так, что главные воздухонагнетательные коллекторные штанги (2) обеспечивают опору для них, и сообщаются по текучей среде с по меньшей мере двумя из указанных главных воздухонагнетательных коллекторных штанг (2), при этом главные воздухонагнетательные коллекторные штанги (2) и основные воздухонагнетательные штанги (3) определяют отверстия для золоудаления в решетке (1) из воздухонагнетательных штанг, множество сопел (4) для псевдоожижения, расположенных на каждой из основных воздухонагнетательных штанг (3) для обеспечения псевдоожижения в реакторе (12) с псевдоожиженным слоем, некоторое число золовых бункеров (6), расположенных под отверстиями для золоудаления, главные воздухонагнетательные коллекторные штанги (6) выполнены с возможностью образования наружных стенок с воздушным охлаждением для золовых бункеров (6), которые охлаждаются ожижающим газом под давлением. Технический результат - улучшение улавливания золы и негорючего материала в реакторе с псевдоожиженным слоем, равномерное распределение потока ожижающего газа в слое. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к усовершенствованной решетке из воздухонагнетальных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания и, более конкретно, к реакторам с псевдоожиженным слоем, таким как предназначенные для сжигания твердых материалов, включая биомассу, или сжигания отходов, используемых в качестве топлива, содержащих негорючий материал, и для удаления золы или негорючего материала во время сгорания или сжигания.

Уровень техники

Химические реакции, такие как реакции горения или газификации, выполняются в слое псевдоожиженного материала в реакторах с псевдоожиженным слоем, обычно в так называемых реакторах с пузырьковым кипящим слоем или циркулирующим кипящим слоем. При этом ожижающий газ, например, воздух, подается в реактор через указанный материал слоя, содержащий главным образом песок и топливо, таким образом, что слой переходит в псевдоожиженное состояние с легким перемещением компонентов. Однако в реакторе с псевдоожиженным слоем материал, подвергаемый сжиганию, является неоднородным и может подвергаться агломерации или может иметь захваченный негорючий материал.

Решетки из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания были разработаны для обеспечения возможности прохода воздуха вверх через горящий слой материала и обеспечения возможности удаления золы и негорючего материала из нижней части слоя. Зола и негорючий материал, а также материал слоя проходят через пространства между штангами. Решетка данного типа может иметь воздушный коллектор, который обеспечивает распределение воздуха в отдельные штанги, соединенные с коллектором. Каждая воздухонагнетательная штанга имеет сопла для подачи воздуха, предназначенные для диспергирования ожижающего воздуха в материале слоя.

В US 4,402,665 раскрыта решетка из воздухонагнетательных штанг, предназначенная для использования в реакторе с псевдоожиженным слоем. Решетка из воздухонагнетательных штанг содержит главный воздушный коллектор, сообщающийся по текучей среде с источником воздуха под давлением, и решетку из основных воздухонагнетательных штанг, перпендикулярных к указанному главному воздушному коллектору. Каждая из основных воздухонагнетательных штанг имеет верхнюю поверхность и соединена вдоль ее длины с главным воздушным коллектором с возможностью сообщения по текучей среде. Промежуточные воздухонагнетательные штанги расположены параллельно главному воздушному коллектору и перпендикулярно к каждой из основных воздухонагнетательных штанг. Промежуточные и основные воздухонагнетательные штанги находятся в одной и той же плоскости и перекрещиваются друг с другом под прямым углом.

В US 5,743,197 раскрыта решетка в сборе для котла с псевдоожиженным слоем, имеющего решетку из продувочных труб, охлаждаемых водой, паром или воздухом. Охлаждаемые продувочные трубы опираются на их концах на трубы, по которым подводится вода, пар или воздух. Продувочные трубы смонтированы рядом друг с другом так, что между соседними продувочными трубами остается горизонтальное отверстие, проходящее в продольном направлении продувочных труб.

В US 5,425,331 раскрыт реактор с псевдоожиженным слоем, имеющий полые разнесенные воздухонагнетательные штанги, расположенные в нижней части котла для обеспечения опоры для слоя материала в виде частиц, включающего в себя топливо и негорючие твердые частицы. Воздухонагнетательные штанги опираются в нижней части реактора на множество опорных труб с водяным охлаждением, которые непрерывно отводят тепло от воздухонагнетательных штанг в воду, проходящую в трубах. Воздухонагнетательные штанги проходят перпендикулярно к нагнетательной камере и сообщаются по воздушному потоку с нагнетательной камерой, расположенной снаружи по отношению к бункеру и рядом со стенкой. Воздух под давлением вводится в камеру с помощью обычных средств.

В KR 2009/132934 А раскрыта воздухораспределительная система для системы сжигания топлива, получаемого из отходов, которая включает в себя псевдоожиженный слой. Воздухораспределительная система содержит трубы для подачи воздуха, сопло и трубы для охлаждающей воды. Трубы для подачи воздуха соединены с воздухораспределителями в продольном и поперечном направлениях. Трубы для подачи воздуха содержат сопловой соединитель, в котором установлено множество элементов для подачи воздуха. Трубы для охлаждающей воды смонтированы с наружной стороны труб для подачи воздуха и обеспечивают подачу охлаждающей воды для предотвращения тепловой коррозии труб для подачи топлива.

В US 5,368824 раскрыта газораспределительная система, в которой используются совокупность параллельных труб для ввода газа и две поперечные трубы для ввода газа, расположенные под первой группой труб, и которая предназначена для псевдоожижения слоя из твердых частиц в реакционном сосуде и для удаления частиц, не поддающихся псевдоожижению, которые могут быть введены в слой или образуются в слое.

В SU 1149105 раскрыта печь с псевдоожиженным слоем, содержащая камеру сгорания с воздушной камерой, расположенной под ней, в которой установлен золовой бункер. В верхней части золового бункера имеются трубы для подачи воздуха, концы которых соединены с полостью камеры, и по меньшей мере одна труба, соединенная с полостью труб для подачи воздуха и полостью воздушной камеры.

В US 2003/170582 А1 раскрыта трубная решетка для котла с псевдоожиженным слоем. Воздух подается в котел с псевдоожиженным слоем по нескольким трубам. Активная зона решетки, в которой происходит подача воздуха или тому подобного в трубную решетку, регулируется с помощью специальных средств регулирования для труб, которые включены в по меньшей мере некоторые из труб трубной решетки.

Задача изобретения

Задача изобретения состоит в улучшении улавливания золы и негорючего материала в реакторе с псевдоожиженным слоем. Вторая задача изобретения состоит в обеспечении возможности наличия более равномерного распределения потока ожижающего газа в слое. Обе задачи могут быть решены посредством решетки из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания согласно независимому пункту 1 формулы изобретения и посредством реактора с псевдоожиженным слоем согласно параллельному независимому пункту 14 формулы изобретения.

В зависимых пунктах формулы изобретения описаны предпочтительные варианты осуществления решетки из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания.

Преимущества изобретения

Решетка из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания, предназначенная для использования в реакторе с псевдоожиженным слоем, содержит по меньшей мере две главные воздухонагнетательные коллекторные штанги, сообщающиеся по текучей среде с источником ожижающего газа под давлением (такого как воздух), и множество основных воздухонагнетательных штанг, которые являются поперечными по отношению к главным воздухонагнетательным коллекторным штангам и расположены на данных по меньшей мере двух главных воздухонагнетательных коллекторных штангах так, что главные воздухонагнетательные коллекторные штанги обеспечивают опору для них, и сообщаются по текучей среде с по меньшей мере двумя из указанных главных воздухонагнетательных коллекторных штанг. Главные воздухонагнетательные коллекторные штанги и основные воздухонагнетательные штанги определяют границы отверстий для золоудаления в решетке из воздухонагнетательных штанг. Решетка из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания дополнительно содержит множество сопел для псевдоожижения, расположенных на каждой из основных воздухонагнетательных штанг для обеспечения псевдоожижения в реакторе с псевдоожиженным слоем.

По сравнению с решеткой из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания, известной из US 4,402,665, конструкция реактора с псевдоожиженным слоем может быть упрощена за счет обеспечения ввода ожижающего газа под давлением в основные воздухонагнетательные штанги из по меньшей мере двух из главных воздухонагнетательных коллекторных штанг, то есть из разных мест вдоль основных воздухонагнетательных штанг. С одной стороны, это обеспечивает возможность более равномерного распределения давления ожижающего газа под давлением внутри основных воздухонагнетательных штанг вдоль их длины. С другой стороны, главные воздухонагнетательные коллекторные штанги также служат в качестве опорных балок для основных воздухонагнетательных штанг и таким образом обеспечивают возможность создания модульной конструкции решетки. Кроме того, подающие воздуховоды одновременно функционируют в качестве опорных балок и обеспечивают возможность создания модульной конструкции решетки.

Кроме того, конструкция реактора с псевдоожиженным слоем может быть упрощена также по сравнению с комплектами штанг решеток, известными из US 5,743,197 и US 5,425,331, за счет наличия той же среды, - проходящей в двух главных воздухонагнетательных коллекторных штангах, которые обеспечивают опору для основных воздухонагнетательных штанг, - что и в основных воздухонагнетательных штангах. Таким образом, система подвода среды, поступающей в реактор с псевдоожиженным слоем, может быть выполнена более компактной.

Ожижающий газ под давлением охлаждает не только основные воздухонагнетательные штанги, но и также главные воздухонагнетательные коллекторные штанги, обеспечивая поддержание надлежащего диапазона их температур, что способствует гарантированию того, что основные воздухонагнетательные штанги и главные воздухонагнетательные коллекторные штанги не будут размягчаться в слишком большой степени. При задании соответствующих размеров главных воздухонагнетательных коллекторных штанг и разделяющего расстояния между соседними главными воздухонагнетательными коллекторными штангами может быть уменьшено снижение прочности решетки из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания, вызываемое размягчением основных воздухонагнетательных штанг. Дополнительное преимущество состоит в том, что главные воздухонагнетательные коллекторные штанги охлаждаются воздухом, что способствует упрощению механической конструкции реактора, поскольку могут быть исключены конструктивные элементы, предназначенные для водяного охлаждения главных воздухонагнетательных коллекторных штанг.

В самом простом варианте главные воздухонагнетательные коллекторные штанги сообщаются по текучей среде с основным воздухонагнетательными штангами посредством отверстий для пропускания ожижающего газа, выполненных на верхней стороне каждой коллекторной штанги и на нижней стороне каждой основной воздухонагнетательной штанги, которые перекрывают друг друга. Особенно предпочтительно, если отверстия для пропускания ожижающего газа образованы в виде вырезов на противоположных поверхностях каждой из главных воздухонагнетательных коллекторных штанг и основных воздухонагнетательных штанг в месте их перекрещивания, при этом обе штанги имеют прямоугольное поперечное сечение. Таким образом, можно обеспечить относительно малое снижение прочности конструкции, вызываемое вырезами, особенно при сравнении с глубокими вырезами в воздуховоде, имеющем круглое поперечное сечение, как известно из US 4,402,665.

Решетка из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания может дополнительно содержать некоторое число опорных балок или опорных штанг, расположенных с возможностью обеспечения опоры для главных воздухонагнетательных коллекторных штанг. Таким образом, опорные балки или опорные штанги по существу могут обеспечить опору для массы слоя, что позволяет упростить механическую конструкцию реактора с псевдоожиженным слоем.

Решетка из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания дополнительно содержит некоторое число золовых бункеров, расположенных под отверстиями для золоудаления, которые образованы посредством главных воздухонагнетательных коллекторных штанг и основных воздухонагнетательных штанг. Это обеспечивает возможность эффективного улавливания золы и негорючего материала из слоя.

Верхние части золовых бункеров предпочтительно выровнены в боковом направлении относительно главных воздухонагнетательных коллекторных штанг и находятся в механическом контакте с главными воздухонагнетательными коллекторными штангами. Согласно варианту осуществления изобретения верхняя часть золового бункера имеет верхнюю секцию, имеющую прямоугольное горизонтальное сечение, и две противоположные стороны верхней части золового бункера прикреплены к соответствующим главным воздухонагнетательным коллекторным штангам для обеспечения механического контакта с ними, например, посредством приваривания самой верхней части воронки золового бункера к главным воздухонагнетательным коллекторным штангам. Таким образом, главные воздухонагнетательные коллекторные штанги образуют наружные стенки с воздушным охлаждением для золовых бункеров.

Кроме того, главные воздухонагнетательные коллекторные штанги образуют воздушную камеру, которая может быть соединена с частями котла, находящимися под давлением, посредством использования по меньшей мере одного компенсатора температурного расширения. Следовательно, нижняя часть золовых бункеров может быть выполнена конической при отсутствии необходимости в использовании конструкции с охлаждаемой плитой. Нагрузка, обусловленная общим весом псевдоожиженного слоя и золошлаковых отходов, может передаваться от распределительных балок к главным воздухонагнетательным коллекторным штангам и основным воздухонагнетательным штангам (которые предпочтительно представляют собой балки с приваренными плитами) и к опорной конструкции для решетки.

Соединение главных воздухонагнетательных коллекторных штанг с частями котла, находящимися под давлением, посредством использования по меньшей мере одного компенсатора температурного расширения способствует компенсации теплового расширения.

Главные воздухонагнетательные коллекторные штанги выполнены с возможностью образования наружных стенок с воздушным охлаждением для золовых бункеров, которые охлаждаются ожижающим газом под давлением. Таким образом, ожижающий газ под давлением из главных воздухонагнетательных коллекторных штанг может быть использован также для отвода тепла от золовых бункеров. Таким образом, можно избежать необходимости в использовании плит с воздушным или водяным охлаждением в золовых бункерах.

Данные по меньшей мере две главные воздухонагнетательные коллекторные штанги и множество основных воздухонагнетательных штанг предпочтительно представляют собой пустотелые балки из металла, образующие каналы для ожижающего газа.

Решетка из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания может иметь конструкцию в виде модульной решетки из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания, состоящей из некоторого числа модулей, так что главные воздухонагнетательные коллекторные штанги, предусмотренные в модулях, будут иметь длину, допустимую для нормальной транспортировки по железным или автомобильным дорогам или для негабаритного или крупногабаритного груза, предпочтительно составляющую от 2,5 до 4 метров, наиболее предпочтительно от 2,50/2,55/2,60 до 3,5 метра. Такую решетку из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания легче транспортировать в место монтажа.

В соответствии с другим предпочтительным аспектом главные воздухонагнетательные коллекторные штанги могут состоять из секций, состоящих из модулей, соединенных вместе. Это обеспечивает возможность модульного способа создания реактора с псевдоожиженным слоем посредством модулей. В частности, каждый из модулей может иметь длину, допустимую для нормальной транспортировки по дорогам или для негабаритного или крупногабаритного груза, предпочтительно составляющую от 2,5 до 4 метров, наиболее предпочтительно от 2,50/2,55/2,60 до 3,5 метра.

Реактор с псевдоожиженным слоем содержит печь, имеющую решетку из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания согласно первому аспекту изобретения.

Перечень чертежей

В дальнейшем решетка из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания и реактор с псевдоожиженным слоем разъяснены более подробно со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления, показанные на фиг.1-4, из которых:

фиг.1 показывает парогенераторную систему, содержащую реактор с циркулирующим кипящим слоем;

фиг.2 представляет собой вид сбоку решетки из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания;

фиг.3 представляет собой вид с торца решетки из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания по фиг.2; и

фиг.4 представляет собой котел реактора с пузырьковым кипящим слоем, снабженный решеткой для подачи воздуха в камеру сгорания согласно изобретению.

Одинаковые ссылочные позиции относятся к одним и тем же техническим элементам на всех фигурах.

Подробное описание

Фиг.1 показывает парогенераторную систему 10. Конструкция и функционирование парогенераторной системы 10 могут быть - за исключением решетки 1 для подачи воздуха в камеру сгорания, золовых бункеров 6 и опорных конструкций - идентичными парогенераторной системе 10, раскрытой в патенте США 5,425,331, который настоящим включен в данный документ путем ссылки,.

Парогенераторная система 10 включает в себя реактор 12 с псевдоожиженным слоем (который на фиг.1 проиллюстрирован в виде реактора с циркулирующим кипящим слоем и на фиг.4 - в виде реактора с пузырьковым кипящим слоем), циклонный сепаратор 14 и зону 16 утилизации тепла.

Решетка 1 из воздухонагнетательных штанг предусмотрена в нижней части реактора 12 с псевдоожиженным слоем и будет подробно описана ниже со ссылкой на варианты осуществления, показанные на фиг.2 и 3.

Циклонный сепаратор 14 принимает смесь воздуха и газообразных продуктов сгорания из реактора 12 с псевдоожиженным слоем вместе с твердыми частицами, захваченными данной смесью. Сепаратор 14 функционирует для отделения твердых частиц от газов, и газы пропускаются в зону 16 утилизации тепла. Твердые частицы из сепаратора 14 падают вниз в сужающуюся секцию 14а сепаратора, из которой они повторно вводятся посредством стояка 22 для возврата твердых частиц в нижнюю часть реакторной секции 12. Газы после пропускания через зону 16 утилизации тепла выходят по выпускной трубе 16а.

Реактор 12 с псевдоожиженным слоем включает в себя переднюю стенку 24а, расположенную на расстоянии от нее, параллельную заднюю стенку 24b и две расположенные на расстоянии друг от друга, параллельные боковые стенки (не показанные на фиг.1), которые проходят перпендикулярно к передней и задней стенкам для образования ограждения.

По меньшей мере один распределитель 27, проходящий через переднюю стенку 24а, заднюю стенку 24b или боковые стенки и предназначенный для ввода топлива в псевдоожиженный слой, может быть использован для подачи топлива в реактор 12 с псевдоожиженным слоем, как показано на фиг.1. В качестве альтернативы или дополнения подача топлива может выполняться посредством бункера и шнекового питателя, которые расположены над реактором 12 с псевдоожиженным слоем и совмещены с отверстием, образованным в его крыше, для ввода биомассы или отходов, используемых в качестве топлива, таких как городские отходы, на верхнюю поверхность псевдоожиженного слоя, расположенного над решеткой 1 из воздухонагнетательных штанг, предназначенной для подачи воздуха в камеру сгорания. Отходы, используемые в качестве топлива, могут содержать негорючий материал, такой как бутылки и консервные банки.

Распределитель 28 проходит через переднюю стенку 24а для ввода материала, образующего слой, на верхнюю поверхность псевдоожиженного слоя. Этот образующий материал, как правило, состоит из песка и/или известняка или доломита, предназначенного для поглощения оксидов серы, выделяющихся во время сжигания отходов, используемых в качестве топлива. Следует понимать, что при необходимости другие распределители могут быть соединены со стенками 24а, 24b и любой или обеими из боковых стенок для распределения материала, образующего слой, по слою.

При работе парогенератора 10 некоторое количество биомассы или отходов, используемых в качестве топлива, и материал, образующего слой, вводятся соответственно посредством шнекового питателя 27 и распределителя 28 и скапливаются на верхней поверхности решетки 1 для подачи воздуха. Ожижающий газ - предпочтительно воздух - подается из внешнего источника в нагнетательную камеру 49 в достаточном объеме посредством источника 9 ожижающего газа. Ожижающий воздух для горения предпочтительно используется в качестве ожижающего газа. Ожижающий газ под давлением делает материал, образующий слой и расположенный над решеткой 1 из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания, псевдоожиженным в печи 26. Горелки (непоказанные) расположены в нагнетательной камере 49 для повышения температуры ожижающего газа до температуры, достаточной для инициирования горения биомассы или отходов, используемых в качестве топлива, которые размещены над решеткой 1 из воздухонагнетательных штанг, предназначенной для подачи воздуха в камеру сгорания. Вспомогательное топливо, такое как уголь, может быть подано посредством распределителя 28 в случае, если биомасса или отходы, используемые в качестве топлива, имеют низкую калорийность. Когда биомасса или отходы, используемые в качестве топлива, начинают гореть внутри реактора 12 вместе с ожижающим газом, воспламенение посредством горелок и/или вспомогательного топлива при необходимости уменьшают или прекращают.

По мере продолжения сжигания дополнительные отходы, используемые в качестве топлива, и материал, образующий слой, вводятся соответственно посредством шнекового питателя 27 и распределителя 28 в реактор 12 с псевдоожиженным слоем. Негорючий материал, зола и отработанный материал, образующий слой, под действием силы тяжести и пневматически перемещаются вниз, когда ожижающий газ и продукты сгорания перемещаются вверх в реакторе 12 с псевдоожиженным слоем. Негорючие твердые частицы перемещаются вниз через реактор 12 с псевдоожиженным слоем к верхней поверхности решетки 1 из воздухонагнетательных штанг, предназначенной для подачи воздуха в камеру сгорания, проходят вниз через решетку 1 из воздухонагнетательных штанг, предназначенную для подачи воздуха в камеру сгорания, через отверстия в решетке 1 из воздухонагнетательных штанг и продолжают опускаться в золовых бункерах 6 при передаче тепла за счет конвекции от материала слоя посредством ожижающего газа, выходящего из сопел для подачи воздуха или труб вместе с воздухом из основных воздухонагнетательных штанг, в результате чего воздух охлаждает наружные стенки золовых бункеров 6. Негорючие твердые частицы выходят из бункеров 6 через отверстие в основании бункера и отводятся, например, посредством червяка. Часть негорючих твердых частиц впоследствии подвергается фильтрации для удаления негорючего материала и любых скоплений, которые могут образовываться во время сжигания отходов, используемых в качестве топлива, и возвращается в псевдоожиженный слой в реакторе 12 с псевдоожиженным слоем со скоростью, необходимой для поддержания запаса материала, образующего слой.

Решетка 1 из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания содержит некоторое число (как правило, по меньшей мере две, но возможны три, четыре, пять, …) главных воздухонагнетательных коллекторных штанг 2, сообщающихся по текучей среде с источником 9 ожижающего газа под давлением. Таким образом, может быть обеспечено более равномерное распределение ожижающего газа.

Решетка из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания дополнительно содержит множество основных воздухонагнетательных штанг 3, которые являются поперечными по отношению к указанным главным воздухонагнетательным коллекторным штангам 2 и расположены на указанных по меньшей мере двух главных воздухонагнетательных коллекторных штангах 2 так, что главные воздухонагнетательные коллекторные штанги 2 обеспечивают опору для них, и сообщаются по текучей среде с по меньшей мере двумя из указанных главных воздухонагнетательных коллекторных штанг 2, и множество сопел 4 для псевдоожижения, расположенных на каждой из основных воздухонагнетательных штанг 3 для обеспечения псевдоожижения в реакторе 12 с псевдоожиженным слоем. Сопла 4 для псевдоожижения могут быть расположены на центральных воздуховодах 4В, расположенных на каждой из основных воздухонагнетательных штанг 3, или непосредственно на основных воздухонагнетательных штангах 3.

Главные воздухонагнетательные коллекторные штанги 2 сообщаются по текучей среде с основным воздухонагнетательными штангами 3 посредством отверстий между коллекторными штангами 3 и основными воздухонагнетательными штангами 3. Отверстия предпочтительно образуют посредством обработки до установки основных воздухонагнетательных штанг 3 на главных воздухонагнетательных коллекторных штангах 2 так, чтобы отверстия были выполнены (например, посредством обработки резанием или лазерной резки) в местах перекрывания в основных воздухонагнетательных штангах 3 и главных воздухонагнетательных коллекторных штангах 2.

Главные воздухонагнетательные коллекторные штанги 2 образуют воздушную камеру, которая соединена с частями котла, находящимися под давлением, посредством использования по меньшей мере одного компенсатора температурного расширения.

Решетка 1 из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания может дополнительно содержать некоторое число опорных балок или опорных штанг 5, расположенных с возможностью обеспечения опоры для главных воздухонагнетательных коллекторных штанг 2 так, что опорные балки или опорные штанги 5 образуют каркасную конструкцию, в которой опорные штанги 5 предпочтительно расположены в виде вертикальных стоек непосредственно под главными воздухонагнетательными коллекторными штангами при необходимости вместе с по существу горизонтальной каркасной конструкцией 5с.

Нагрузка, обусловленная общим весом псевдоожиженного слоя и золошлаковых отходов, может передаваться от основных воздухонагнетательных штанг через главные воздухонагнетательные коллекторные балки (которые могут быть выполнены в виде балок с приваренными плитами) к опорной конструкции для решетки.

Решетка 1 из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания содержит некоторое число золовых бункеров 6, расположенных под отверстиями для золоудаления, границы которых определяются главными воздухонагнетательными коллекторными штангами 2 и основными воздухонагнетательными штангами 3. Золовые бункеры 6 предпочтительно выровнены в боковом направлении относительно главных воздухонагнетательных коллекторных штанг 2 и находятся в механическом контакте с главными воздухонагнетательными коллекторными штангами 2.

Во время опускания отработанного материала слоя через нагнетательную камеру тепло непрерывно передается от материала слоя воде, проходящей по трубам, образующим стенки реактора (переднюю стенку 24а, заднюю стенку 24b и боковые стенки), и стенкам золовых бункеров 6. Главные воздухонагнетательные коллекторные штанги 2 образуют наружные стенки с воздушным охлаждением для золовых бункеров 6. Таким образом, необязательно требуется водяное охлаждение для золовых бункеров 6. Таким образом, нижняя часть золовых бункеров 6 может быть выполнена конической и без использования конструкции с охлаждаемыми плитами.

При этом главные воздухонагнетательные коллекторные штанги 2 предпочтительно выполнены с возможностью обеспечения воздушного охлаждения золовых бункеров 6 посредством ожижающего газа под давлением из главных воздухонагнетательных коллекторных штанг 2, наиболее предпочтительно, посредством сопел или труб для подачи воздуха.

Данные по меньшей мере две главные воздухонагнетательные коллекторные штанги 2 и основные воздухонагнетательные штанги 3 предпочтительно представляют собой балки из металла, образующие каналы для ожижающего газа.

Решетка 1 из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания может иметь конструкцию в виде модульной решетки 1 из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания, состоящей из некоторого числа модулей 7, так что главные воздухонагнетательные коллекторные штанги 2, предусмотренные в модулях 7, имеют длину, допустимую для нормальной транспортировки по дорогам или для негабаритного или крупногабаритного груза, предпочтительно составляющую от 2,5 до 4 метров, наиболее предпочтительно от 2,50/2,55/2,60 до 3,5 метра, при этом максимальные допустимые размеры в настоящее время различаются в каждой стране.

В качестве альтернативы или дополнения к этому главные воздухонагнетательные коллекторные штанги 2 состоят из секций, состоящих из модулей 7, соединенных вместе. Каждый из модулей 7 может иметь длину, допустимую для нормальной транспортировки по дорогам или для негабаритного или крупногабаритного груза, предпочтительно составляющую от 2,5 до 4 метров, наиболее предпочтительно от 2,50/2,55/2,60 до 3,5 метра.

Фиг.1 показывает парогенераторную систему 10, которая имеет реактор с циркулирующим кипящим слоем в качестве ее реактора 12 с псевдоожиженным слоем, и фиг.2 и 3 иллюстрируют решетку 1 из воздухонагнетательных штанг, предназначенную для подачи воздуха в камеру сгорания и расположенную в реакторе с циркулирующим кипящим слоем. В альтернативном варианте решетка 1 из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания может быть размещена в реакторе с пузырьковым кипящим слоем, показанном на фиг.4.

Для специалиста будет очевидно, что вместе с техническим прогрессом основная идея изобретения может быть реализована многими способами. Таким образом, изобретение и варианты его осуществления не ограничены вышеописанными примерами, и они могут варьироваться в рамках содержания пунктов формулы изобретения и их законных эквивалентов.

1. Решетка (1) из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания, для использования в реакторе (12) с псевдоожиженным слоем, при этом решетка (1) из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания содержит:

- по меньшей мере две главные воздухонагнетательные коллекторные штанги (2), сообщающиеся по текучей среде с источником ожижающего газа,

- множество основных воздухонагнетательных штанг (3), которые являются поперечными по отношению к указанным главным воздухонагнетательным коллекторным штангам (2) и расположены на указанных по меньшей мере двух главных воздухонагнетательных коллекторных штангах (2) так, что главные воздухонагнетательные коллекторные штанги (2) обеспечивают опору для них, и сообщаются по текучей среде с по меньшей мере двумя из указанных главных воздухонагнетательных коллекторных штанг (2), при этом главные воздухонагнетательные коллекторные штанги (2) и основные воздухонагнетательные штанги (3) определяют отверстия для золоудаления в решетке (1) из воздухонагнетательных штанг;

- множество сопел (4) для псевдоожижения, расположенных на каждой из основных воздухонагнетательных штанг (3) для обеспечения псевдоожижения в реакторе (12) с псевдоожиженным слоем;

- некоторое число золовых бункеров (6), расположенных под отверстиями для золоудаления;

отличающаяся тем, что

главные воздухонагнетательные коллекторные штанги (2) выполнены с возможностью образования наружных стенок с воздушным охлаждением для золовых бункеров (6), которые охлаждаются ожижающим газом под давлением.

2. Решетка (1) из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания по предшествующему пункту 1, в которой главные воздухонагнетательные коллекторные штанги (2) сообщаются по текучей среде с основным воздухонагнетательными штангами (3) посредством отверстий для пропускания ожижающего газа, выполненных на верхней стороне каждой коллекторной штанги (2) и на нижней стороне каждой основной воздухонагнетательной штанги (3), которые перекрывают друг друга.

3. Решетка (1) из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания по предшествующему пункту 1 или 2, дополнительно содержащая некоторое число опорных балок или опорных штанг (5, 5с), которые расположены с возможностью поддержания главных воздухонагнетательных коллекторных штанг (2) и из которых вертикальные опорные балки или штанги (5) расположены непосредственно под главными воздухонагнетательными коллекторными штангами (2) и при необходимости вместе с по существу горизонтальной каркасной конструкцией (5с).

4. Решетка (1) из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания по любому из предшествующих пунктов, в которой верхние части золовых бункеров (6) выровнены в боковом направлении относительно главных воздухонагнетательных коллекторных штанг (2) и находятся в механическом контакте с главными воздухонагнетательными коллекторными штангами (2).

5. Решетка (1) из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания по любому из предшествующих пунктов, в которой главные воздухонагнетательные коллекторные штанги (2) соединены с частями котла, находящимися под давлением, посредством использования по меньшей мере одного компенсатора температурного расширения.

6. Решетка (1) из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания по любому из предшествующих пунктов, в которой упомянутые по меньшей мере две главные воздухонагнетательные коллекторные штанги (2) и множество основных воздухонагнетательных штанг (3) представляют собой пустотелые балки из металла, образующие каналы для ожижающего газа.

7. Решетка (1) из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания, при этом решетка (1) из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания имеет конструкцию в виде модульной решетки из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания, состоящей из некоторого числа модулей (7), образованных посредством решетки из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания по любому из предшествующих пунктов, так что в модулях (7) главные воздухонагнетательные коллекторные штанги (2) имеют длину, допустимую для нормальной транспортировки по железным или автомобильным дорогам или для негабаритного или крупногабаритного груза, предпочтительно составляющую от 2,5 до 4 метров, наиболее предпочтительно от 2,50/2,55/2,60 до 3,5 метра.

8. Решетка (1) из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания по п.7, в которой главные воздухонагнетательные коллекторные штанги (2) состоят из секций, состоящих из модулей (7), соединенных вместе предпочтительно посредством сварки.

9. Решетка (1) из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания по п.7 или 8, в которой каждый из модулей (7) имеет длину, допустимую для нормальной транспортировки по дорогам или для негабаритного или крупногабаритного груза, предпочтительно составляющую от 2,5 до 4 метров, наиболее предпочтительно от 2,50/2,55/2,60 до 3,5 метра.

10. Решетка (1) из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания по любому из предшествующих пунктов, в которой главные воздухонагнетательные коллекторные штанги (2) и основные воздухонагнетательные штанги (3) содержат полый канал для ожижающего газа под давлением.

11. Решетка (1) из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания по п.9, содержащая отверстия в главных воздухонагнетательных коллекторных штангах (2) и основных воздухонагнетательных штангах (3), предназначенные для соединения полого канала в главных воздухонагнетательных коллекторных штангах (2) и основных воздухонагнетательных штангах (3), при этом отверстия расположены в перекрывающихся местах в основных воздухонагнетательных штангах (3) и главных воздухонагнетательных коллекторных штангах (2).

12. Реактор (12) с псевдоожиженным слоем, содержащий печь (26), имеющую решетку (1) из воздухонагнетательных штанг для подачи воздуха в камеру сгорания по любому из предшествующих пунктов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области термического обеззараживания и утилизации органосодержащих отходов, находящихся в твердом, жидком и газообразном состоянии, и может быть использовано в различных отраслях, связанных с переработкой отходов биомассы. Техническими эффектами изобретения являются уменьшение выбросов патогенных микроорганизмов и вирусов в биосферу, увеличение производительности системы, снижение энергозатрат на процесс обеззараживания отходов.

Головка (24) сопла псевдоожижающего газа, пригодная для соединения с устройством подачи псевдоожижающего газа реактора с псевдоожиженным слоем, при этом, головка сопла псевдоожижающего газа включает впускной канал (26), имеющий продольную ось, впускной конец (32) и второй конец (36), при этом, впускной конец впускного канала пригоден для соединения впускного канала посредством вертикального газового соединения с устройством подачи псевдоожижающего газа, четыре выпускных канала (46), при этом, каждый из четырех выпускных каналов простирается от первого конца (44) до выпускного конца (54), и газораспределительное пространство (42), имеющее нижнюю поверхность (40) и потолочную часть (48), противоположное нижней поверхности, при этом, второй конец впускного канала и первые концы четырех выпускных каналов соединены посредством прямого газового соединения с газораспределительным пространством, при этом, каждый из первых концов четырех выпускных каналов имеет центральную точку, и эти центральные точки образуют прямоугольник с двумя длинными сторонами и двумя короткими сторонами с аспектным отношением, по меньшей мере, 2:1.

Изобретение относится к области энергетики. Узел (18) сопла решетки, пригодный для установки в реакционной камере реактора с псевдоожиженным слоем, содержит горизонтально проходящую нижнюю пластину (14), газовую камеру повышенного давления под нижней пластиной и вертикальные газовые трубы (20), имеющие диаметр отверстия, верхний конец (26), и проходящие от газовой камеры повышенного давления вверх через нижнюю пластину.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в коммунальном хозяйстве, металлургической, строительной и других отраслях промышленности и направлено на решение вопроса прямого сжигания и газификации мелкодисперсных органических веществ, т.е. преобразования органической части твердого топлива в горючие газы при высокотемпературном нагреве с окислителем.

Изобретение относится к способу быстрой замены псевдоожижающих сопел. Способ быстрой замены псевдоожижающих сопел, имеющих колпачок сопла, прикрепленный к кольцу надетой на и продолжающейся радиально от вертикальной секции подводящей трубы, содержащий следующие этапы.

Изобретение относится к области энергетики. Система подачи первичного окислителя в кислородотопливный котел с циркулирующим псевдоожиженным слоем (ЦПС) содержит множество барботажных колпачковых узлов, причем каждый барботажный колпачковый узел содержит барботажный колпачок, стержень, по меньшей мере одно выходное отверстие, а также внутреннюю и внешнюю поверхность; по меньшей мере одну воздушную коробку, причем по меньшей мере одна воздушная коробка имеет свою собственную контролируемую подачу окислителя и соединена с каждым из стержней множества барботажных колпачковых узлов, и причем по меньшей мере одна воздушная коробка дополнительно содержит по меньшей мере один коллектор; множество труб, причем каждая труба расположена внутри одного из множества барботажных колпачковых узлов, каждая труба имеет открытый конец, который расположен на или под по меньшей мере одним выпускным отверстием каждого из множества барботажных колпачковых узлов, и каждая труба соединена на противоположном конце с по меньшей мере одним коллектором, содержащимся внутри своей соответствующей воздушной коробки; первую контролируемую подачу окислителя, подаваемого независимо в по меньшей мере одну воздушную коробку через стержень каждого барботажного колпачкового узла и через по меньшей мере одно выходное отверстие каждого барботажного колпачкового узла в ЦПС; и вторую контролируемую подачу окислителя, подаваемого независимо через по меньшей мере один коллектор, во множество труб и во множество барботажных колпачковых узлов, где он смешивается с первой контролируемой подачей окислителя и выходит через по меньшей мере одно выходное отверстие барботажного колпачка.

Изобретение относится к области энергетике и может быть использовано для сжигания энергетических твердых топлив низкого качества, а также в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Топка с циркулирующим кипящим слоем включает камеру сгорания с устройством для ввода топлива, размещенный под камерой сгорания воздушный короб, в верхней части которого расположена воздухораспределительная решетка провального типа со сливным бункером золы, соединенным со шнековым золоудалителем, состоящая из воздухоподводящих труб, снабженных колпачками с круглыми отверстиями, воздухораспределительная решетка разделена на секции с отдельными сливными бункерами золы, встроенными в воздушный короб, причем количество устанавливаемых бункеров определяется в соответствии с соотношением паропроизводительности одной секции решетки (Дсекции) к общей паропроизводительности котла (Дкотла), при этом суммарное сечение выходных отверстий колпачков (Σfотв, м2) составляет не менее 2% от общего сечения решетки (Fp, м2), а боковые грани сливного бункера золы наклонены под углом не менее 55° к горизонтали и подключены к шнековому золоудалителю.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на промышленных котельных при комбинированной выработке пара, стройматериалов и активированного угля. Многофункциональное топочное устройство содержит вертикальную призматическую камеру сгорания, ограничивающие боковые, фронтовую и заднюю стены, потолочное перекрытие, подовое перекрытие со скатами со стороны фронтовой и задней стен, установленные на фронтовой стене, по крайней мере, в один горизонтальный ряд газовые горелки, имеющие вертикальные плоскости симметрии, вертикально-щелевые каналы для ввода окислителя и направленные в сторону камеры сгорания газовые сопла, размещенные между газовыми горелками вертикально-щелевые каналы для ввода смеси угольных частиц и газообразных продуктов сгорания, имеющие вертикальные плоскости симметрии, установленные, по крайней мере, в один горизонтальный ряд на задней стене основные воздушные сопла, вертикальные плоскости симметрии которых совмещены с вертикальными плоскостями симметрии газовых горелок, размещенное на задней стене с примыканием к потолочному перекрытию окно для вывода газообразных продуктов сгорания, размещенные в охлаждаемом кожухе в центре подового перекрытия шнековые узлы для вывода из камеры сгорания коксовых частиц, воздушные охладители кипящего слоя с подводящими воздуховодами и сбросными газоходами, дополнительные воздушные сопла первой ступени, размещенные на фронтовой стене под вертикально-щелевыми каналами, вертикальные плоскости симметрии которых совмещены с вертикальными плоскостями симметрии этих вертикально-щелевых каналов, а также паровые сопла и размещенные на задней стене с наклоном к подовому скату и имеющие собственные вертикальные плоскости симметрии дополнительные воздушные сопла второй ступени.