RS56057B1

RS56057B1 - Uređaj sa fluidizovanim slojem sa izmenjivačem toplote sa fluidizovanim slojem

Info

Publication number: RS56057B1
Application number: RS20170567A
Authority: RS
Inventors: Oguzhan Narin; Damian Goral
Original assignee: Doosan Lentjes Gmbh
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2017-09-29
Also published as: US20170016616A1; US10900660B2; EP2884163B1; AR098353A1; PL2884163T3; HK1221986A1; EP2884163A1; WO2015090665A1; CN105745493A

Description

[0001] Pronalazak se odnosi na takozvani Ureÿaj sa Cirkulacionim Fluidizovanim Slojem (UCFS) i njegove komponente, a to su naime

- Reaktor sa Cirkulacionim Fluidizovanim Slojem (RCFS) konstruisan kao komora za sagorevanje, reaktor za sagorevanje, kotao, gasifikator, parni kotao itd. kao što je prikazano -i.a. - u US 6,802,890 B2. U tipiþnom RCFS gas (vazduh) prolazi kroz permeabilnu rešetkastu oblast na dnu reaktora, þija rešetka podupire fluidizovani sloj þestica materijala, takozvano punjenje za sagorevanje, koje uglavnom sadrži gorive materijale kao što je ugalj. Ovo daje materijalu za sagorevanje i drugim komponentama u fluidizovanom sloju ponašanje kljuþale teþnosti.

Aerizovana mešavina þestice materijala/goriva omoguüava unapreÿenje procesa sagorevanja i efektivnost. Punjenje za sagorevanje je fluidizovano vazduhom/gasom, þesto uduvavajuüi isti posredstvom dizni. Fluidizovani sloj obuhvata takozvanu oblast guste ploþe, iznad pomenute rešetke i susedno postavljene do pomenutog permeabilnog dna reaktora, dok se gustina þestica materijala u fluidizovanom sloju smanjuje u gornjem delu prostora reaktora, takoÿe nazvanim slobodnim prostorom iznad fluidizovanog sloja.

Komora za sagorevanje je þesto ograniþena spoljnim vodenim zidovima, napravljenim od cevi, kroz koje protiþe voda, gde su pomenute cevi ili direktno meÿusobno zavarene da bi ostvarile strukturu zida ili sa perajima/rebrima izmeÿu paralelno postavljenih cevnih sekcija.

Kao što je veü pomenuto veüim delom materijali za sagorevanje kao što su ugalj, drvo itd. sadrže sumpor i/ili štetne supstance neophodno je preþistiti izlazne gasove pri izlasku iz komore za sagorevanje, na odgovarajuüi naþin.

RCFS obiþno ima najmanje jedan izlaz na njegovom gornjem kraju, gde pomenuti izlaz obezbeÿuje napuštanje mešavine gasa i þvrstih þestica iz reaktora, kako bi ustrujale u bar jedan povezani separator.

- Separator, na primer ciklon separator, služi za separaciju þvrstih þestica (þestice materijala ukljuþujuüi i pepeo) iz navedenog gasa. Tipiþna konstrukcija ovakvog jednog separatora je opisana u US 4,615,715. Ponovo se spoljašnji zidovi separatora mogu konstruisati sa šupljim prostorima da bi se omoguüio protok vode kroz iste.

- Sredstva za transport pomenutih separisanih þvrstih þestica u najmanje jedan Izmenjivaþ Toplote sa Fluidizovanim Slojem (ITFS) preko jednog odgovarajuüeg ulaza navedenog ITFS. Ova sredstva mogu biti vodovi/cevi/kanali ili sliþno.

- Sifon se pruža od separatora ka RCFS i/ili ITFS da bi obezbedio razdvajanje pritiska (polja) izmeÿu separatora i RCFS.

- Najmanje jedan Izmenjivaþ Toplote sa Fluidizovanim Slojem (ITFS) omoguüuje korišüenje toplote, obezbeÿene od strane þestica materijala, za generisanje snage, na primer za grejanje i poveüanje pritiska pare kao transportnog medijuma kroz cevi ili sliþno, kroz pomenuti ITFS i dalje do turbina ili sliþno.

- ITFS je opremljen sa najmanje jednim izlazom, takoÿe nazvanim recirkulaciono sredstvo, za najmanje jedan deo þvrstih þestica na njihovom puta ka izlazu iz ITFS i nazad u Reaktor sa Cirkulacionim Fluidizovanim Slojem RCFS.

Brojne konstrukcije ovakvih ureÿaja i komponenata su razvijene u prethodnim decenijama.

[0002] Ipak postoje stalni zahtevi za unapreÿenjima, posebno u vezi sa energetskom efikasnošüu (tipiþan opseg kapaciteta: 50-600MW - elektriþni -), efikasnost, jednostavna konstrukcija, izbegavanje mehaniþkih i termo-mehaniþkih naprezanja, kompaktnost (tipiþne mere komore reaktora: visina: 30-60m, širina: 13-40m, dubina: 15-40m).

[0003] EP0332360A1 predstavlja hladnjak sa fluidizovanim slojem za þestice materijala, formiran kao posuda sa otvorenim gornjim delom i pozicionirana na vrh komore pripadajuüeg reaktora, gde hladnjak obuhvata zasebni isparivaþ spiralnog tipa i pregrejaþ spiralnog tipa za provoÿenje vode i pare.

[0004] WO97/06889 se odnosi na metodu reaktiviranja sorbenta tako što se izloži CaO na paru da bi se izvršilo pretvaranje u Ca(OH)2u komori za sagorevanje goriva, iza koje slede separator, izmenjivaþ toplote i izlazna cev, duž koje þvrste materije istrujavaju iz izmenjivaþa toplote sa fluidizovanim slojem nazad u komoru za sagorevanje. Izmenjivaþ toplote se sastoji od jednog ili više pregradaka, koji sadrže uronjene cevne snopove, koji su dizajnirani da budu operativni bilo kao površina za isparavanje i/ili dogrevanje i/ili pregrevanje i/ili ekonomiþna površina za prenos toplote.

[0005] EP 0495296 A2 pokazuje sistem za sagorevanje sa fluidizovanim slojem i metod u kojem je sekcija za recikliranje u prenosu toplote locirana u zatvorenom delu prostora peüi sistema za sagorevanje. Razdvojene þestice materijala prolaze do sekcije za prenos toplote i onda direktno idu nazad u ložište. Ložište i sekcija za prenos toplote imaju zajedniþki zid sa vodenim hlaÿenjem.

[0006] Pronalazak daje unapreÿenja prema zahtevu 1 u vezi sa Ureÿajem sa Cirkulacionim Fluidizovanim Slojem, dalje nazvanim UCFS, ureÿaj sa fluidizovanim slojem ili ureÿaj i njegova komponenta.

[0007] Dizajn sa najmanje dve razliþite grupe/seta sredstava za prenos toplote omoguüava razliþite termodinamiþke osobine unutar ITFS i daje moguünost optimizacije prenosa toplote i efikasnosti ITFS.

[0008] Sva sredstva za prenos toplote (na primer razliþite cevi za paru) jedne grupe mogu biti povezana sa centralnom parnom linijom za napajanje i odgovarajuüom liniijom za izlaz pare. Utoliko je dodatni rad za instalaciju smanjen na jednu liniju za dalje napajanje i liniju za ekstrakciju, u sluþaju dve grupe izmenjivaþa toplote, dok se omoguüava ostvarivanje razliþitih termodinamiþkih uslova u komori.

[0009] Ovo može biti ostvareno sa jednom ili više sledeüih karakteristika:

- Dogrejaþ je konstruisan tako da omoguüi temperaturu medijuma za prenos toplote do 600°C (dok je ulazna temperatura medijuma za prenos toplote, na primer pare, obiþno oko 450-550°C).

- Dogrejaþ je konstruisan tako da omoguüi pritisak medijuma za prenos toplote i do 50bar (obiþno u rasponu 30-40bar).

- Pregrejaþ je konstruisan tako da omoguüi temperaturu medijuma za prenos toplote i do 600°C (tipiþno temperatura na ulazu izmeÿu 500 i 580°C).

- Pregrejaþ je konstruisan tako da omoguüi pritisak medijuma za prenos toplote do 190bar (tipiþno izmeÿu 160 i 180 bar).

- Pritisak fluida u cevima pregrejaþa je tipiþno viši od 3, ili viši od 4 ili þak viši od 5 puta veüi od pritiska u cevima za dogrevanje.

- Dogrejaþ i/ili pregrejaþ svaki je napravljen od mnoštva cevi za prenos toplote, svaka rasporeÿena u isavijanom obliku i na rastojanju jedna od druge. Dakle dogrejaþ i pregrejaþ svaki ponaosob imaju 3-dimenzionalni profil sliþan kocki. Svaka cev može da obezbedi strukturu nalik zidu (ploþastu) sa rešetkastim šablonom u skladu sa sekcijama meandriranih cevi. ývrste þestice prolaze kroz kanale izmeÿu sredstava za prenos toplote.

- Zidovi komore mogu biti makar delimiþno hlaÿeni vodom.

[0010] Ovaj ITFS i udruženi reaktor sa cirkulacionim fluidizovanim slojem RCFS imaju zajedniþki zid zbog smanjenja troškova i da bi ureÿaj imao kompaktnost. Ovaj zajedniþki zid može biti hlaÿen vodom.

[0011] Rešenje, gde izmenjivaþ toplote sa fluidizovanim slojem i reaktor sa fluidizovanim slojem imaju zajedniþki zid, daje kompaktnu konstrukciju i štedi jedan zid. Zajedniþki zid sa jednim ili više otvora ispunjava funkciju recirkulacionog sredstva ili funkciju odnosnog izlaznog otvora za þvrste þestice. Može se izbeüi poseban izlazni otvor (na primer cev).

[0012] U ureÿaju sa fluidizovanim slojem, u þemu su reaktor sa cirkulacionim fluidizovanim slojem, separator i izmenjivaþ toplote sa fluidizovanim slojem montirani kaþenjem, potpunim kaþenjem (na primer vešanjem) konstrukcija omoguüava da se prilagode termiþka širenja povezanih konstrukcijskih elemenata i da se izbegnu mehaniþke sile, termomehaniþke sile i/ili momenti izmeÿu susednih konstrukcijskih delova.

[0013] Razliþita termiþka optereüenja unutar RCFS i povezanog ITFS tipiþno dovode do razliþitih termiþkih širenja oba konstrukcijska elementa (delovi ureÿaja). Shodno tome recirkulaciona sredstva (za þvrste þestice), na primer kruta povratna cev, prostiruüi se od ITFS do RCFS, obiþno trpi znaþajna termomehaniþka naprezanja, koji sada mogu biti izbegnuti.

[0014] Ovo je suprotno dosadašnjim ureÿajima sa okaþenim reaktorom, izmenjivaþ toplote montiran na tlu i recirkulaciona cev izmeÿu.

[0015] Opcione varijante su:

- Reaktor sa cirkulacionim fluidizovanim slojem, separator i izmenjivaþ toplote sa fluidizovanim slojem su zakaþeni na noseüu konstrukciju koja može biti zajedniþka noseüa konstrukcija, na primer konstrukcija nalik tronosnici ili nalik prolazu, ramu itd. Montaža kaþenjem se može izvesti direktno ili indirektno.

- Izmenjivaþ toplote sa fluidizovanim slojem je zakaþen za separator. Ovo je primer za indirektno kaþenje/vešanje. Separator se može zakaþiti za preþku/šipku, dok ITFS je zakaþen na separator.

- Izmenjivaþ toplote sa fluidizovanim slojem je þvrsto zakaþen za reaktor sa cirkulacionim fluidizovanim slojem. Ovo je opet tip indirektnog kaþenja. ITFS je spojen sa RCFS, koji sam može da bude obešen na odgovarajuüi ram.

- Recirkulaciona sredstva mogu biti konstruisana kao spoj bez prenošenja mehaniþkih sila ili momenata sa pomenutog reaktora sa fluidizovanim slojem na pomenuti izmenjivaþ toplote sa fluidizovanim slojem ili obratno. Varijanta na licu mesta omoguüava spoj za kaþenje izmeÿu dva konstrukcijska dela i izbegava bilo kakva mehaniþka naprezanja.

- Izmenjivaþ toplote sa fluidizovanim slojem nema vatrootporni ozid. Ovo ga þini lakšim, i stoga je lakši za kaþenje.

[0016] Sredstva za prenos toplote su konstruisana kao konstrukcijski šablon nalik zidu, prostiruüi se u suštini paralelno sa glavnim pravcem protoka þvrstih þestica na njihovom putu ka i kroz izlazni otvor.

[0017] Konstrukcija nalik zidu (ravna i kompaktna konstrukcija svakog pojedinaþno sredstva za prenos toplote) u kombinaciji sa njenom orijentacijom su glavne varijante, koje omoguüavaju da se rasporedi grupa (set) mnogostrukih sredstava za prenos toplote na rastojanju jednog od drugog, sa kanalima nalik “šupljinama/meÿuprostorima”, izmeÿu, prostiruüi se u pravcu protoka/transporta þvrstih þestica prema izlaznom delu komore.

[0018] Utoliko termin “nalik zidu" se ne odnosi samo na kockastu konstrukciju sa ravnim površinama veü i na opštu zapreminu koju zauzimaju sredstva za prenos toplote. Cev, isavijana (cik-cak), tako da centralna longitudinalna osa cevi leži u jednoj zamišljenoj ravni, predstavlja jedan primer za konstrukcijski šablon nalik zidu. Profili cevi se mogu prostirati u razliþitim pravcima duž dve ose koordinatnog sistema.

[0019] Ova konstrukcija omoguüava da þvrste þestice unutar fluidizovanog sloja struje izmeÿu pomenutih sredstava za prenos toplote, naime unutar pomenutih prostora (kanala) formiranih izmeÿu susednih sredstava za prenos toplote, bez ikakvih prepreka (pregrada) ali ukljuþujuüi i opciju za strujanje iz jednog od pomenutih kanala/prostora/meÿuprostora u susedni.

[0020] Zajedniþki zid izmeÿu RCFS i ITFS omoguüava korišüenje jednog zida (sekcije) kao zajedniþkog za dve nezavisne komponente ureÿaja i time smanjuje troškove materijala i izgradnje.

[0021] Integracijom recirkulacionih sredstava u zajedniþki zid omoguüava se dalje redukovanje troškova u izgradnji, materijalu i poveüanje efikasnosti. Materijal koji struji iz ITFS u reaktor za sagorevanje postaje pouzdaniji i više homogen.

[0022] Recirkulaciona sredstva mogu biti obezbeÿena sa makar jednom prolaznom rupom u pomenutom zajedniþkom zidu, ovo je veoma jednostavna i efikasna konstrukcija.

[0023] Recirkulaciona sredstva mogu biti višestruke rupe rasporeÿene na rastojanju jedna od druge (na primer u horizontalnom redu) u pomenutom zajedniþkom zidu.

[0024] Makar jedna prolazna rupa može biti kosa, sa nižim krajem prema izmenjivaþu toplote sa fluidizovanim slojem i višim krajem prema reaktoru sa fluidizovanim slojem. Ovo redukuje opasnost od infiltracije þestica iz fluidizovanog sloja RCFS u ITFS.

[0025] Ako se obezbedi zajedniþki zid sa trodimezionalnim profilom prema izmenjivaþu toplote sa fluidizovanim slojem, ovo omoguüava da se delimiþno ili potpuno integriše zakošeni izlazni otvor u oblasti zajedniþkog zida.

[0026] Ako se obezbedi konveksnost na zajedniþkom zidu ka izmenjivaþu toplote sa fluidizovanim slojem, ovo opet omoguüava da se integriše zakošena izlazna cev/otvori u zajedniþki zid i drži nizak pritisak pomenutog materijala koji istrujava.

[0027] Najmanje jedno sredstvo za prenos toplote rasporeÿeno unutar pomenute komore, može sadržati najmanje jednu pregradu koja se proteže nadole od plafona komore, u osnovi upravno na pravu liniju izmeÿu ulaznog otvora i izlaznog otvora, sa svojim donjim krajem na rastojanju od sredstava za prenos toplote.

[0028] Ova makar jedna pregrada ne utiþe na protok þvrstih þestica unutar dela ITFS koji je opremljen sa sredstvima za prenos toplote kao što su rasporeÿena gorepomenuta sredstva za prenos toplote i služe samo da preusmere dolazeüu struju þvrstih þestica (nadole) i da izjednaþi pritisak iznad fluidizovanog sloja i duž horizontalnog popreþnog preseka komore, naroþito, ako je opremljena sa otvorom(ima).

[0029] Pregrade imaju funkciju razdelnih zidova i za izbegavanje preþica u protoku þvrstog materijala (direktno od ulaznog otvora do izlaznog otvora). Oni podstiþu struju þvrstih þestica da prodire u zonu prenosa toplote izmedju sredstava za prenos toplote (gorepomenuti kanali). Konstrukcija pregrade može biti u interakciji sa poboljšanjem H.

[0030] Sledeüa rešenja su opcionalno ukljuþene:

- Najmanje jedna pregrada se prostire izmedju naspramnih zidova komore da bi poboljšao opisani efekat.

- Najmanje jedna pregrada ima makar jedan otvor za podešavanje/kompenzaciju pritiska unutar komore.

- Najmanje jedna pregrada je makar delimiþno hlaÿena vodom.

- Najmanje jedna pregrada je konstruisana kao zavesa. Zavesa definiše pregradu sa mnogobrojnim malim otvorima koji omoguüuju izjednaþavanje pritiska ali spreþava prodiranje þvrstih þestica u velikoj meri.

- Višestruke pregrade su rasporeÿene na rastojanju jedna od druge duž pomenute linje izmeÿu ulaznog otvora i izlaznog otvora.

- Sredstva za prenos toplote su konstruisana kao cevi za transport toplote za prenošenje medijuma za prenos toplote i rasporeÿenih u obliku isavijanih cevi, stoga formirajuüi vertikalno orijentisan konstrukcijski šablon nalik zidu. Zasebni zidovi za prenos toplote se prostiru upravno na pregrade.

[0031] Pronalazak je sada opisan u skladu sa priloženim crtežom, prikazujuüi – potpuno na šematski naþin – na

Slici 1 Opšti koncept ureÿaja sa fluidizovanim slojem prema dosadašnjiem umeüu

Slici 2 Prikaz popreþnog preseka izmenjivaþa toplote sa fluidizovanim slojem

Slici 3 Prikaz odozgo na ITFS 24 Slike 2 duž linije 3-3

Slici 4 Prikaz popreþnog preseka izmenjivaþa toplote sa fluidizovanim slojem

Slici 5 Prikaz popreþnog preseka rešenja izmenjivaþa toplote sa fluidizovanim slojem A sa 2 grupe izmenjivaþa toplote

Slici 6 Prikaz odozgo ITFS Slike 5 duž linije 6-6

Slici 7 Prikaz odozgo još jednog primera ITFS 24 sa poboljšanim ulaznim otvorom

Slici 8a Prikaz popreþnog preseka ITFS sa višestrukim setovima dizni u oblasti dna

Slici 8b Prikaz popreþnog preseka sifona sa višestrukim setovima dizni u oblasti dna

Slici 9 Opšti prikaz ureÿaja sa fluidizovanim slojem montiranog kaþenjem

Slici 10 Kompaktni izmenjivaþ toplote sa fluidizovanim slojem u trodimenzionalnom prikazu

[0032] Na Slikama delovi konstrukcije sa identiþnim i sliþnim dejstvom su obleženi istom numeracijom.

[0033] Slika 1 prikazuje opšti koncept ureÿaja sa fluidizovanim slojem i njegove glavne komponente. Obuhvata:

- Reaktor sa cirkulacionim fluidizovanim slojem (RCFS) 10. Njegov donji deo se sastoji od rešetkaste strukture 12 kroz koju se vazduh (strelica A1) uduvava u komoru reaktora 14 posredstvom (neprikazanih) dizni, stoga obezbeÿujuüi fluidizovani sloj (oblast guste ploþa - GP) iznad pomenute rešetke 12, gde se pomenuta oblast guste ploþe sastoji od þestica materijala kao što je ugalj, drvo itd. za spaljivanje.

- RCFS ima dva izlazna otvora 16 na suprotnim stranama njegovog gornjeg dela, omoguüavajuüi mešavini gasa i þvrstih þestica istrujavanjem iz RCFS da ustruje u povezani separator 18, i to ciklon separatore. Separatori služe za separaciju þvrstih þestica iz gasa.

- Sredstva transporta 20, konstruisana kao cevi, prostiru se od donjeg kraja svakog separatora 18 nadole i u ulazni otvor 22 duž plafona 24c izmenjivaþa toplote sa fluidizovanim slojem (ITFS) 24.

- Konstrukcija nalik sifonskoj cevi 26 (U-profil) prostire se od donjeg kraja svakog separatora 18 u komoru reaktora 14 i ulazi u komoru 14 nešto malo iznad rešetke 12 pomenutog ITFS.

- ITFS je opremljen sa (nalik ploþi) sredstvima za prenos toplote 28 i izlaznim otvorom 30 spajajuüi se sa komorom reaktora 14 na istom vertikalnom rastojanju konstrukcija cevi 26.

[0034] Ovaj koncept pripada postojeüem stanju tehnike. Utoliko detalji nisu ilustrovani pošto su veü poznati struþnoj osobi.

[0035] Prema Slici 2 izmenjivaþ toplote sa fluidizovanim slojem 24 prikazuje ulazni otvor 22 na svom gornjem kraju (na Slici 2: gore levo) i izlazni otvor 30 na svom gornjem kraju (na Slici 2: gore desno), t.j. jedan naspram drugog. Pomenuti izlazni otvor 30 obezbeÿuje sredstva za povratak þvrstih þestica koje se dalje transportuju duž transportne cevi 20 u pomenuti ITFS i obezbeÿen je unutar zajedniþkog zida 14w komore 14 i ITFS 24.

[0036] Izlazni otvor 30 obuhvata mnogostruke protoke kroz otvore, rasporeÿene u horizontalnom redu na rastojanju jedan od drugog duž odgovarajuüeg dela zida pomenutog zida 14w.

[0037] Pomenuti zid 14w ima vodeno hlaÿenje, naime konstruisan od cevi koje se vertikalno prostiru sa perajima postavljenim izmedju susednih cevi. Cevi su hlaÿene vodom koja se doprema kroz pomenute cevi.

[0038] Prolazne rupe koje imaju funkciju diskretnih izlaznih otvora prikazani su na Slici 2 u blago kosom položaju, sa donjim krajem prema izmenjivaþu toplote sa fluidizovanim slojem 24 i gornjim krajem prema komori reaktora sa fluidizovanim slojem 14.

[0039] Ovaj kosi položaj (zakošeni izlazni otvor 30) može biti obezbeÿen kao deo trodimenzionalnog profila (na primer kao konveksnost 14w’) pomenutog zajedniþkog zida 14w prema unutrašnjem prostoru/komori izmenjivaþa toplote sa fluidizovanim slojem 24 kao što je prikazano isprekidanim linijama na Slici 2 i obeleženo brojem 30’.

[0040] Slika 2 prikazuje dizajn i konstrukciju jednog tipa sredstava za prenos toplote 28 u okviru izmenjivaþa toplote sa fluidizovanim slojem 24. Na Slici je prikazan samo jedan od pomenutih sredstava za prenos toplote. Ostala sredstva za prenos toplote istog dizajna su postavljena na rastojanju jedni od drugih u okviru ITFS 24 (upravno na ravan projekcije).

[0041] Para se doprema u pomenta sredstva 28 preko centralne linije za napajanje 42, onda strujeüi kroz meandriranu cev (kao što je prikazano), snabdevajuüi pomenuta sredstva 28, i istrujavajuüi posredstvom zajedniþke izlazne linije 44, omoguüavaju preuzimanje toplote od þestica materijala (simbolizovano taþkama P) strujeüi kroz ITFS 24 izmeÿu ulaznog otvora 22 i izlaznog otvora 30.

[0042] Važno je da je svako od pomenutih sredstava 28 konstruisano kao konstrukcijski šablon nalik zidu i da se prostire u suštini paralelno glavnom pravcu protoka þvrstih þestica na njihovom putu ka i kroz izlazni otvor 30, simolizovan na Slici 2 sa strelicom S.

[0043] Sve cevi 28 su povezane za istu liniju za napajanje 42 i izlaznu liniju 44.

[0044] Isavijane cevi ne samo da sredstvima za prenos toplote 28 daju konstrukcijski šablon nalik zidu nego uz to i rešetkastu strukturu da bi omoguüila þesticama materijala da proÿu takoÿe i u drugom horizontalnom pravcu.

[0045] Sekcije pomenutih cevi koje se prostiru horizotalno su oko tri puta duže nego sekcije koje se vertikalno prostiru (Slika 2 nije crtano u razmeri). Susedne horizontalne sekcije se protežu do meÿusobnog rastojanja od oko veliþine preþnika cevi.

[0046] Kao što je prikazano na Slici 2 sredstva za prenos toplote 28 zauzimaju više od 60 % visine komore, ostvarujuüi rastojanje izmeÿu dna komore 24b i plafona komore 24c. U realizacijama nalik zidu svako od pomenutih sredstava za prenos toplote 28 se prostire neznatno od iznad dna 24b do nešto ispod ulaznog otvora 22 i neznatno od zida 14w do neznatnog rastojanja od zida 24w.

[0047] Ovo omoguüava izbegavanje bilo kakvih konstrukcijskih sredstava u ITFS koji bi u suprotnom mogli da podstiþu þvrste þestice da krivudaju unutar ITFS. Posebno novi dizajn omoguüuje izbegavanje bilo kakve ulazne komore i/ili povratne komore za homogenizovanje þestica materijala.

[0048] U ureÿajima iz stanja tehike posebna ulazna komora UK sa diskretnim pregradnim zidom je konstruisana izmeÿu zida 24 w i susednog dela sredstava za prenos toplote 28 kao i zasebno povratna komora PK izmeÿu zida 14 w i delova 28. Ovi zidovi i komore prouzrokuju da struja þvrstih þestica ide gore dole, sto je sada izbegnuto novom konstrukcijom bez ikakvih pregradnih zidova.

[0049] ýestice materijala mogu direktno da struje od ulaznog otvora 22 do izlaznog otvora 30 (vidi strelicu S) duž kanala/meÿuprostora C formiranih izmeÿu susednih cevi (od sredstava za prenos toplote), kao što se može videti na Slici 3.

[0050] Fluidizacija þestica materijala unutar ITFS 24 je ostvarena posredstvom vazdušnih dizni 46 u oblasti dna 24b. ýestice materijala cirkulišu posredstvom pomenutih sredstava za prostrujavanje unutar ITSF 24 da bi se optimizovao prenos toplote od vrelih þvrstih þestica P na paru koja struji u cevi kao sredstvo za prenos toplote 28.

[0051] Rešenje Slike 4 se razlikuje od onih na Slikama 2,3 utoliko što obuhvata dve pregrade 50, 52, koje se prostiru s plafona 24c nadole, završavajuüi se neznatno iznad sredstava za prenos toplote 28. Ove pregrade 50, 52 se protežu u osnovi upravno na pravu liniju izmeÿu ulaznog otovra 22 i izlaznog otvora 30 (isprekidana linija L).

[0052] Obe pregrade 50, 52 se prostiru izmeÿu suprotnih zidova ITSF 24 (samo jedan, naime 24s je prikazan), ostvarujuüi premošüavanje pomenutih zidova 14w, 24w. Pregrade 50, 52 su rasporeÿene na rastojanju jedna od druge.

[0053] Svaka od pomenutih pregrada 50, 52 sadrži jedan otvor simbolizovan isprekidanom linijom O kako bi se omoguüilo podešavanje pritiska (izjednaþavanje) u okviru unutrašnjeg prostora ITSF 24.

[0054] Pomenuta(e) pregrada(e) 50, 52 mogu uz to biti konstruisane kao zavese, imajuüi istu funkciju kao kontinualna ploþa, naime da podstiþu þestice materijala da struje kroz pomenute kanale C (Figure 3) izmeÿu susednih sredstava za prenos toplote 28 na njihovom putu izmeÿu ulaznog otvora 22 i izlaznog otvora 30.

[0055] Na Slici 4 izlazni otvor 30 je produžen, naime prodire u reaktor sa cirkulacionim fluidizovani slojem 10.

[0056] U rešenju pronalaska prema Slici 5 mnoštvo sredstava za prenos toplote 28 je podeljeno u dve grupe.

[0057] Prva grupa G1 je napravljena od mnogobrojnih sredstava za prenos toplote 28 kao što je prikazano na Slikama 2, 3 sa izuzetkom da horizontalni produžetak izmeÿu zidova 24w, 14w je mnogo kraüi i završava se na pola puta izmeÿu pomenutih zidova 14w, 24w.

[0058] Ova grupa G1 od mnogostrukih cevi za prenos toplote 28 povezana sa zajedniþkom linijom napajanja 42 i zajedniþkom izlaznom linijom 44 je karakterisana temperaturom napajanja od 480°C i temperaturom na izlazu od 560°C medijuma za prenos toplote (para) i proseþnim pritiskom pare od 32 bar, stoga ispunjavajuüi funkciju takozvanog dogrejaþa.

[0059] Druga grupa G2 od nekoliko sredstava za prenos toplote 28 je konstruisana na isti naþin kao i grupa G1 ali povezana sa zasebnim ulaznim linijama 42’ i izlaznim linijama 44’ za pomenutu paru i dizajnirana da ostvari temperature medijuma za prenos toplote izmeÿu 510°C (tempeatura na ulazu) i 565°C (tempeatura na izlazu) kao i proseþni pritisak od 170 bar. Ovo omoguüava da se cevi iz grupe G2 takoÿe upotrebljavaju kao takozvani pregrejaþ.

[0060] Kao što je prikazano na Slici 5 cevi grupe G2 su rasporeÿene bliže izlaznom otvoru 30 i susedne zidu 14w dok cevi grupe G1 su rasporeÿene susedno do zida 24w sa rastojanjem izmeÿu grupa G1 i G2.

[0061] Slika 6 je prikaz odozgo Slika 5 duž linije 6-6 na Slici 5.

[0062] Izmenjivaþ toplote sa fluidizovanim slojem 24 prema Fig.7 prikazuje razliþit dizajn oko ulaznog otvora 22, koji se širi prema unutrašnjem prostoru komore 24, gde je pomenuti prošireni deo 22w dalje zakošen u pravcu oblasti dna 24b ITFS 24 da bi se obezbedila sredstva za distribuciju koja omoguüavaju ulaznoj struji þvrstih þestica da se proširi u principu þitavom širinom pomenutog unutrašnjeg prostora komore 24, gde je širina odreÿena rastojanjem od boþnog zida 24s.

[0063] Ova sredstva za distribuciju (deo 22s) su rasporeÿena u prelaznom regionu definisanom zadnjim delom ulaznog otvora 22 i susednog dela komore 24, prostiruüi se uzvodno od pomenutih sredstava za prenos toplote 28 i prostiruüi se na oko 2/3 širine komore.

[0064] Rebra 22r vire u odnosu na površinu pomenutog razvodnika 22s i rasporeÿena su u obliku zvezde.

[0065] Ponovo svi zidovi 14w, 24w i 24s pomenutog ITFS su napravljeni od cevi sa vodenim hlaÿenjem sa perajima izmeÿu susednoh cevi, simolizovana na desnoj strain Slike 7.

[0066] Slika 8a prikazuje ITFS 24 koju karakteriše izmenjena oblast dna 24b.

[0067] Brojne vazdušne dizne 46 su montirane na dnu 24b. Svaka dizna obuhvata spoljašnji kraj 46o, koji viri nadole od spoljne površine dna 24b i unutrašnji kraj 46i, koji izlazi u prazan prostor ITFS 24 opremljen grupama G1, G2 cevi za prenos toplote 28.

[0068] Dizne 46 su montirane u 5 setova dizni N1, N2, N3, N4 i N5, jedan iza drugoga u redu izmeÿu zidova 24w i 14w. Sve dizne 46 jednog seta su obiþno povezane na odgovarajuüi zajedniþki kanal za gas 48. Ako je vazduh doveden duž jednog od ovih kanala sve odgovarajuüe dizne 46 üe biti aktivirane da omoguüe prolaz vazduha u ITFS 24.

[0069] Rasporedi diskrenih setova dizni N1...N5 sa diskretnim kanalima 48 omoguüavaju da se podesi razliþit vazdušni pritisak u razliþitim kanalima i shodno tome da mogu da uvedu vazduh u fluidizovan sloj þvrstih þestica unutar ITFS pod razliþitim pritiskom u razliþitim oblastima da bi optimizovao homogenizaciju þestica unutar fluidizovanog sloja.

[0070] Sliþan dizajn se može koristiti za unapreÿenje sifonskog zaptivaþa 26 izmeÿu separatora 18 i ITFS 24 ili odnosnog rektora 10, kako je ilustrovano na Fig.8b.

[0071] Mešavina gasa i þvrstih þestica sliþna pepelu koje dolaze iz separatora 18

- ustrujava u ulaznu cev U-profilisanog sifona 26 u pravcu nadole,

- onda biva fluidizovana u konstrukciji sa fluidizovanim slojem u podruþju dna 26b pomenute ulazne cevi preko dizni 27,

- skreüe za oko 90 stepeni,

- struji duž središnjeg dela komore 26i, gde se dalje nastavlja fluidizacija ,

- onda skreüe na gore u izlaznu cev U-profilisanog sifona 26, gde se dalje može ostvariti fluidizacija diznama 27 na dnu pomenute izlazne cevi, pre

- struji duž drugog dela U-profilisane cevi i ulaska u RCFS 10 putem odgovarajuüe povratne linije.

[0072] Sliþno varijanti Fig.8a, mnoštvo vazdušnih dizni 27 je podeljeno u tri seta dizni SN1, SN2 i SN3, svaki sa odreÿenim brojem dizni 27, i svaki povezan sa odgovarajuüom cevi za vazduh D1, D2 i D3, dopremajuüi vazduh do odgovarajuüih dizni 27 pod istim ili razliþitim pritiskom.

[0073] Sliþno sa Slikom 8a cevi za vazduh D1..D3 imaju levkasti oblik na svojim gonjim krajevima.

[0074] Slika 9 predstavlja ureÿaj sa fluidizovanim slojem sa svojim glavnim komponentama, naime RCFS 10, ITFS 24 kao i pripadajuüi separator 18 su montirani kaþenjem za centralnu noseüu konstrukciju, naime ram 60. Ram 60 ima oblik obrnutog U sa svojim nogarima 60l fiksiranim za tlo GR.

[0075] Dok su svaki od RCFS 10 i separatora 18 direktno okaþeni o osnovu 60b konstrukcije rama 60 (stubovima 62), ITFS 24 je montiran kaþenjem na separator 18.

[0076] Mehaniþka stabilnost ITF 24 je dalje postignuta pomenutim zajedniþkim, zidom sa vodenim hlaÿenjem 14w sa RCFS 10.

[0077] Zbog viseüe konstrukcije termiþka širenja i skupljanja se dešavaju kod svih komponenti u istom pravcu i odstranjuje mehaniþka kao i termo-mehaniþka naprezanja izmeÿu susednih konstrukcijskih delova u najveüem delu.

[0078] Da bi se napravila konstrukcija otporna na habanje, izmenjivaþ toplote sa fluidizovanim slojem nema vatrootporni ozid; svi zidovi su metalni zidovi sa vodenim hlaÿenjem.

[0079] Viseüa konstrukcija omoguüava uklapanje sifona 26 sa njegovom povratnom cevi 26r bez prenošenja mehaniþkih sila ili momenata izmeÿu odgovarajuüih delova konstrukcije.

[0080] Prema Slici 9 najniža taþka LP1 izlaznog otvora 30 izmenjivaþa toplote sa fluidizovanim slojem 24 ulazi u reaktor sa cirkulacionim fluidizovanim slojem 10 na visini od >0,15L, raþunato od najnižeg kraja aksijalne dužine L od RCFS 10. Najniži kraj je definisan rešetkom 12 fluidizovanog sloja. Minimalno rastojanje od >0,1L, bolje >0,2L, da se recirkulacona sredstva 30 postave van takozvane oblasti guste ploþe GP i izbegne rizik od bilo kakvog povratnog strujanja þvrstih þestica iz fluidizovanog sloja unutar reaktora 10 u susedne konstrukcijske elemente ITFS 24. Ova osobina može biti kombinovana sa iskošenim izlaznim otvorima 30 kao što je opisano u Slici 2 ili iskošenim povratnim cevima 26r.

[0081] Najniža taþka povratne cevi 26r od sifona 26 ulazi u RCFS na visini oblasti guste ploþe GP, u blizini rešetke 12 i ispod izlaznog otvora 30.

[0082] Ovakav raspored dva izlazna otvora/recirkulaciona sredstva 30,26r jedan s drugim je važna kombinovana karakteristika valjana za razliþite primene.

[0083] U sluþaju da se ureÿaj sastoji više od jednog separatora 18, na primer 3 separatora, Slika 10 prikazuje varijantu sa tri odgovarajuüa izmenjivaþa toplote sa fluidizovanim slojem 24.1, 24.2, 24.3 koji su mehaniþki spojeni da bi omoguüili jedan zajedniþki izmenjivaþ toplote sa fluidizovanim slojem 24 odgovarajuüe, pogodne veliþine, sa središnjim vodeno hlaÿenim zidovima 24i. Ponovo: sva tri dela zida 14w zajedniþkog izmenjivaþa toplote 24 su deo zida reaktora 14, t.j. zajedniþki vodom hladjeni zid sa integrisanim izlazima 30.

[0084] Zidovi 14i, 14w su napravljeni od þeliþnih cevi, zavarenih jedna za drugu i povezanih sa izvorom fluida za napajanje vode za hlaÿenje kroz pomenute cevi.

Claims

Patentni zahtevi

1. Ureÿaj sa fluidizovanim slojem, obuhvata reaktor sa cirkulacionim fluidizovanim slojem (10) sa najmanje jednim izlaznim otvorom (16) na njegovom gornjem delu, gde pomenuti izlazni otvor (16) omoguüava smeši gasa i þvrstih þestica koji su ispušteni iz reaktora sa cirkulacionim fluidizovanim slojem (10) da ustruji u makar jedan povezani separator (18) za separaciju þvrstih þestica od pomenutog gasa, sredstva (20) za prenošenje separisanih þvrstih þestica u najmanje jedan izmenjivaþ toplote sa fluidizovanim slojem (24) i recirkulaciona sredstva za transport bar jednog dela pomenutih þvrstih þestica nazad u reaktor sa cirkulacionim fluidizovanim slojem (10), gde

a) reaktor sa fluidizovanim slojem (10) i izmenjivaþ toplote sa fluidizovanim slojem (24) imaju jedan zajedniþki zid (14w),

b) izmenjivaþ toplote sa fluidizovanim slojem obuhvata jednu komoru (24) sa

b1) najmanje jednim ulaznim otvorom (22) za þvrste þestice,

b2) najmanje jednim izlaznim otvorom (30) za þvrste þestice, rasporeÿeni na rastojanju veliþine od najmanje jednog ulaznog otvora (22),

b3) sredstva (46) za uvoÿenje fluidizovanog gasa sa oblasti dna (24b) pomenute komore (24) u pomenutu komoru (24),

b4) barem dva razliþita seta sredstava za prenos toplote (28, G1, G2) unutar pomenute jedne komore (24), b5) svako od pomenuta dva sredstva za prenos toplote (28, G1, G2) je obezbeÿeno sa ulaznim otvorom (42, 42’) medijuma za prenos toplote i izlaznim otvorom (44, 44’) medijuma za prenos toplote, gde je

c) prvo sredstvo za prenos toplote (28, G1) konstruisano kao dogrejaþ i drugo sredstvo za prenos toplote (28) konstruisano kao pegrejaþ da bi se postigla temperatura medijuma za prenos toplote i pritisak medijuma za prenos toplote iznad onog u dogrejaþu.

2. Ureÿaj sa fluidizovanim slojem prema patentnom zahtevu 1, gde je dogrejaþ konstruisan da omoguüi temperaturu medijuma za prenos toplote i do 600°C.

3. Ureÿaj sa fluidizovanim slojem prema patentnom zahtevu 1, gde je dogrejaþ konstruisan da omoguüi pritisak medijuma za prenos toplote i do 50bar.

4. Ureÿaj sa fluidizovanim slojem prema zahtevu 1, gde je pregrejaþ konstruisan da omoguüi temperaturu medijuma za prenos toplote i do 600°C.

5. Ureÿaj sa fluidizovanim slojem prema zahtevu 1, gde je pregrejaþ konstruisan da omoguüi pritisak medijuma za prenos toplote i do 190bar.

6. Ureÿaj sa fluidizovanim slojem prema zahtevu 1, gde makar jedan od dogrejaþa ili pregrejaþa je napravljen od mnoštva cevi za prenos toplote za transport medijuma za prenos toplote i rasporeÿenih u obliku isavijanih cevi.

7. Ureÿaj sa fluidizovanim slojem prema zahtevu 1 sa zidovima komore koji su bar delimiþno hlaÿeni vodom.

8. Ureÿaj sa fluidizovanim slojem prema zahtevu 1, gde je zajedniþki zid (14w) hlaÿen vodom.