!HU000005770T2! (19)
HU
(11) Lajstromszám:
E 005 770
(13)
T2
MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal
EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA B01J 8/26
(21) Magyar ügyszám: E 04 727304 (22) A bejelentés napja: 2004. 04. 14. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20040727304 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1613422 A1 2004. 10. 28. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1613422 B1 2008. 11. 19.
(51) Int. Cl.:
(30) Elsõbbségi adatok: 20030574 2003. 04. 15.
(73) Jogosult: Foster Wheeler Energia Oy, 02130 Espoo (FI)
FI
(72) Feltalálók: HYPPÄNEN, Timo, FI-48710 Karhula (FI); KAUPPINEN, Kari, V.O., FI-78250 Varkaus (FI); LEHTONEN, Pekka, FI-48800 Karhula (FI); VILOKKI, Harri, FI-48700 Kyminlinna (FI); VÄLIAHO, Kimmo, FI-78200 Varkaus (FI) (54)
(2006.01) B01J 8/38 (2006.01) F23C 10/32 (2006.01) (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO 04091768 PCT/FI 04/000231
(74) Képviselõ: Szabó Zsolt, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest
Eljárás és berendezés hõ visszanyerésére fluid ágyas reaktorban
HU 005 770 T2
(57) Kivonat Fluid ágyas reaktor, amely tûzteret, hõcserélõ kamrát, szemcsés anyagnak a hõcserélõ kamrából a tûztérbe való elvezetésére szolgáló, a hõcserélõ kamra alsó részéhez csatlakoztatott lényegében függõleges ürítõcsatornát, valamint szemcsés anyagnak a hõcserélõ kamrából a tûztérbe és a tûztérbõl a hõcserélõ kamrába történõ szállítására szolgáló lényegében függõleges segédcsatornát tartalmaz. A segédcsatorna alsó része fluidizáló gáz számára szolgáló fúvókákkal, valamint a segédcsatornát a tûztérhez csatlakoztató áramlási vezetékkel, továbbá a segédcsatorna felsõ része a segédcsatornát a hõcserélõ kamrához csatlakoztató áramlási vezetékkel van ellátva. A tûztér, a hõcserélõ kamra, az ürítõcsatorna és a segédcsatorna elõnyösen egyetlen integrális szerkezetet képeznek, amelyben az ürítõcsatorna és a segédcsatorna a tûztér és a hõcserélõ kamra között egymással szomszédosan vannak elrendezve.
2. ábra
A leírás terjedelme 14 oldal (ezen belül 5 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. §-a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.
1
HU 005 770 T2
A jelen találmány hõ fluid ágyas reaktorban való visszanyerésére szolgáló eljárásra és berendezésre vonatkozik. A jelen találmány különösen szemcsés anyagnak fluid ágyas reaktor tûztere és hõcserélõ kamrája közötti szállítására szolgáló eljáráshoz és berendezéshez kapcsolódik. A jelen találmány szerinti fluid ágyas reaktornak szemcsés anyag ágyát tartalmazó tûztere és a tûzteret alulról határoló, fluidizáló gáz számára szolgáló fúvókákkal ellátott fenékrésze, továbbá a szemcsés anyagból való hõvisszanyeréshez hõcserélõ felületekkel ellátott hõcserélõ kamrája, valamint a szemcsés anyag hõcserélõ kamrából tûztérbe való elvezetésére szolgáló, a hõcserélõ kamra alsó részéhez csatlakozó ürítõcsatornája van. Széles körben ismert megoldásnak tekinthetõ a fluid ágyas reaktor olyan hõcserélõ kamrával való felszerelése, amelyben a hõt a szemcsés ágyanyagból hõcserélõ közegbe nyerik ki. A hõcserélõ kamra gyakran a keringtetéses üzemû fluid ágyas reaktor forró áramlási köréhez csatlakozik, ezáltal a hõcserélõ kamra a forró áramlási kör leválasztójából jut forró ágyanyaghoz. A hõcserélõ kamra azonban különálló egységet is képezhet, amely a forró anyagot közvetlenül a reaktor tûzterébõl kapja. Egy keringtetéses típusú fluid ágyas reaktor nagy hatásfokkal, vagyis másként kifejezve nagy terhelés melletti üzemeltetése során nagy sebességgel áramló fluidizáló gázt vezetnek át a reaktor rácsozatán, így a reaktorból elvezetésre kerülõ gáz nagy mennyiségû szemcsés anyagot sodor magával. A kiürített gáztól szemcseleválasztóval elválasztott forró ágyanyag hõcserélõ kamrába vezetésekor nagy terhelés melletti üzemeltetés esetén elegendõen nagy mennyiségû hûtendõ anyag kerül a hõcserélõ kamrába. Bizonyos körülmények között elõfordulhat azonban – különösen a reaktor alacsony terhelése mellett –, hogy a leválasztóból érkezõ szemcseáram az elõírt hõcserélési hatásfok eléréséhez nem elegendõ. Ilyen esetben a forró anyag hõcserélõ kamra irányába való áramlásának megnövelésére van szükség további anyagnak közvetlenül a tûztérbõl való betáplálásával. Az is elképzelhetõ, elsõsorban nagy terhelések mellett, hogy a forró áramlási körbõl származó szemcseáram nagyobb, mint ami a hõcserélõ kamrában az elõírt hõcserélési hatásfok eléréséhez szükséges. Ekkor elõnyös lehet a forró áramlási kör anyaga egy részét a tûztérbe anélkül visszatáplálni, hogy az a hõcserélõ kamra hõcserélõ felületei között átáramlana. Az US 5,526,775 számú szabadalom keringtetéses üzemû fluid ágyas reaktorral egybeépített, a reaktor forró áramlási köréhez csatlakoztatott hõcserélõ kamrát mutat be. A forró ágyanyagot a szemcseleválasztóból a hõcserélõ kamra felsõ részébe továbbítják, és a lehûlt anyag a hõcserélõ kamra alsó részébõl függõleges ürítõcsatorna mentén emelkedik fel a tûztérbe. A tûztér és a hõcserélõ kamra közös fala a hõcserélõ kamra felsõ része mentén nyílásokkal van ellátva, melyeken keresztül a hõcserélõ kamrába közvetlenül a tûztérbõl is érkezik forró ágyanyag. Amennyiben a forró
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 2
2
áramlási kör árama az elõírt hõcserélési hatásfok eléréséhez szükségesnél nagyobb, ezen nyílásokon keresztül a hûtetlen anyag túlfolyás formájában való elvezetésére is lehetõség van. Az US 5,526,775 számú szabadalomban bemutatott szerkezet falában kialakított nyílásokon keresztül a hõcserélõ kamrába szállított anyag mennyisége nem változtatható függetlenül. A reaktor falában a nyílások olyan tartományban helyezkednek el, ahol az átlagos ágyanyagsûrûség nem túl nagy. Így elõfordulhat, hogy alacsony terhelések mellett a nyílásokon keresztül a hõcserélõ kamrához áramló forró anyag mennyisége – ha a nyílások területe viszonylag nem nagy – nem elegendõ. További probléma, hogy egy túlfolyásos megoldásnál bizonyos esetekben nehézségekbe ütközik a túlfolyónyílásokon, valamint az ürítõcsatornán átáramló anyagáramok arányának, és így a hõcserélés hatásfokának a szabályozása. Az US 4,947,804 számú szabadalom közvetlenül a tûztérhez csatlakoztatott hõcserélõ kamrát ismertet. Az anyag tûztérbõl hõcserélõ kamrába való szállítása egy enyhén megdöntött fluidizált adagolócsövön keresztül történik. Az adagolócsõ a hõcserélõ kamra alsó részéhez a nagy ágyanyag-sûrûségû tartományban csatlakozik, így a tovább sodort anyag mennyisége bizonyos esetekben túlságosan kevés maradhat. Ezen elrendezésnél a tûztérben adott esetben megtalálható nagyobb méretû szemcsék – melyek vagy a tüzelõanyaggal együtt sodródtak oda, vagy a tûztérben keletkeztek – gondot okozhatnak. Az ilyen típusú nagyméretû szemcsék az adagolócsövet vagy a hõcserélõ felületek közötti térrészeket eltömítve lecsökkenthetik a hõcserélõ kamra hõcserélési hatásfokát. Az US 5,540,894 számú szabadalom olyan reakciókamrát ismertet, amelybe az anyag a tûztérbõl egy függõleges emelõcsatornán keresztül kerül szállításra. A reakciókamrából az anyag a kamra felsõ részén elhelyezkedõ különálló nyílásokon keresztül vagy a reakciókamra középsõ részén található, úgynevezett bordás nyílásokon keresztül ürül. Ezen kamratípus legnagyobb problémája, hogy az elvezetésre kerülõ anyag feldolgozása elégtelen mértékû lehet. Az US 4,896,717 számú szabadalom olyan hõcserélõ kamrát mutat be, ahol az anyag adagolása a forró áramlási kör leválasztójából a hõcserélõ kamra alsó részébe történik, továbbá ahol a lehûtött anyagnak a kamra felsõ részébõl a tûztérbe való elvezetése egy függõleges csatorna túlfolyása formájában történik. Ezen összeállítás nem biztosítja a betáplálni szándékozott anyag mennyiségének független szabályozását. A jelen találmány célja olyan eljárás és berendezés biztosítása, amelyek a technika állása szerinti berendezések és eljárások fenti problémáit minimálisra csökkentik. Közelebbrõl tekintve, a jelen találmány célja olyan fluid ágyas reaktor megvalósítása, valamint a fluid ágyas reaktor üzemeltetési eljárásának a kidolgozása, ahol a hõcserélési hatásfok tetszõleges mértékû terhelés mellett is hatékonyan beállítható.
1
HU 005 770 T2
A találmány célja különösen egy olyan fluid ágyas reaktornak és a fluid ágyas reaktor üzemeltetési eljárásának a megvalósítása, ahol a reaktor valamennyi lehetséges terhelése mellett elegendõ mennyiségû és pontosan beállítható mértékû anyagáramot biztosítunk a hõcserélõ kamra számára. Ezen célok eléréséhez olyan fluid ágyas reaktort és fluid ágyas reaktor üzemeltetésére alkalmas eljárást valósítottuk meg, amelyek jellemzõit a berendezésre és az eljárásra irányuló fõigénypontok jellemzõ részei tárgyalják. A jelen találmány szerinti keringtetéses üzemû fluid ágyas reaktor jellemzõje tehát az, hogy a fluid ágyas reaktor a szemcsés anyagnak hõcserélõ kamrából tûztérbe és tûztérbõl hõcserélõ kamrába való szállítására egy lényegében függõleges irányú segédcsatornával rendelkezik, továbbá a segédcsatorna alsó része fluidizáló gáz számára szolgáló fúvókákkal és a segédcsatornát a tûztérrel összekötõ áramlási vezetékkel van ellátva, továbbá a segédcsatorna felsõ része a segédcsatornát a hõcserélõ kamrával összekötõ áramlási vezetékkel van ellátva. A jelen találmány szerinti hõcserélõ kamra célszerûen a keringtetéses üzemû fluid ágyas reaktor forró áramlási köréhez csatlakoztatható, azonban az közvetlenül a fluid ágyas reaktor tûzteréhez is csatlakoztatható, például egy átbuborékoltató típusú fluid ágyas reaktor esetében. A hõcserélõ kamra ürítõcsatornája a hõcserélõ kamrához célszerûen rendre az abban található hõcserélõ felületek alatt, valamint a hõcserélõ felületek felett lévõ segédcsatorna alatt csatlakozik. A hõcserélõ kamrából ezen csatornákon át vagy a kamra alsó részébõl lehûlt anyag, vagy a kamra felsõ részébõl hûtetlen anyag szállítható a tûztérbe. A jelen találmány egyik elõnyös példakénti kiviteli alakja értelmében az ürítõcsatorna lényegében függõleges, az ürítõcsatorna alsó része fluidizáló gáz számára szolgáló fúvókákkal van ellátva, továbbá az ürítõcsatorna alsó része az ürítõcsatornát a hõcserélõ kamrához csatlakoztató áramlási vezetékkel, míg a felsõ rész az ürítõcsatornát a tûztérhez csatlakoztató áramlási vezetékkel van ellátva. Így a hõcserélõ kamra és a tûztér között legalább két, lényegében függõleges csatorna található: a hõcserélõ kamra alsó részéhez csatlakoztatott ürítõcsatorna, valamint a hõcserélõ kamra felsõ részéhez csatlakoztatott segédcsatorna. A hõcserélõ kamra alsó részébõl üríteni szándékozott anyag a függõleges ürítõcsatornában célszerûen fluidizálásra kerül olyan módon, hogy az anyag a csatornában fölfelé emelkedik, majd ezt követõen az ürítõcsatorna felsõ részében lévõ áramlási vezetéken keresztül a tûztérbe jut. Ennek megfelelõen a hûtetlen anyag a hõcserélõ kamra felsõ részébõl túlfolyás útján a második, lényegében függõleges csatornán keresztül lefelé ürül, majd ezt követõen a segédcsatorna alsó részében lévõ áramlási vezetéken keresztül jut a tûztérbe. A hõcserélõ kamra alsó részébõl az ürítõcsatornán át üríteni szándékozott anyag mennyiségének a beállí-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 3
2
tásával lehetõség van a hõcserélõ kamra hõcserélési hatásfokának hatékony változtatására. A jelen találmány egyedi jellemzõje, hogy a hõcserélõ kamra felsõ részéhez csatlakoztatott segédcsatorna felhasználható a hõcserélõ kamra felsõ részében feleslegben lévõ hûtetlen anyag túlfolyás útján való elvezetésére, vagy – ha a helyzet úgy kívánja, akkor – alkalmazható a forró ágyanyag hõcserélõ kamrába táplálására. Nagy terhelések mellett a segédcsatorna jellemzõen túlfolyócsatornaként, kis terhelések esetében pedig egy segédanyagot szállító tápcsatornaként mûködik. A különféle üzemi folyamatok ellátásához szükséges nagyszámú eszközt jellemzõen a fluid ágyas reaktor alsó részében rendelkezésre álló véges méretû térrészben kell elrendezni. A tûztér és a hõcserélõ kamra között általában három eltérõ típusú szilárdanyag-áram van jelen: a lehûlt szilárd anyagoknak a hõcserélõ kamra alsó részébõl a tûztérbe irányuló árama, a hûtetlen szilárd anyagoknak a hõcserélõ kamra felsõ részébõl a tûztérbe irányuló árama, valamint a forró szilárd anyagoknak a hõcserélõ kamrába irányuló árama. Az eltérõ anyagáramok térfogatáramai a fluid ágyas reaktor eltérõ üzemi feltételei mellett tekintélyes mértékûek lehetnek, ezért minden egyes anyagáram elegendõen nagy méretû áramlási vezetéket igényel. A jelen találmány értelmében az eltérõ üzemi feltételek mellett az anyag szállítása egyazon áramlási vezetéken keresztül történik a tûztérbõl a hõcserélõ kamrába vagy a hõcserélõ kamrából a tûztérbe. Ilyen módon ezen elrendezés alkalmazásával a szilárd anyagok áramlási vezetékei számára biztosítandó tér minimálisra csökkenthetõ, és ez a tûztér alsó részében szintén megkönnyíti a különféle mûveletek megvalósítását. A jelen találmány szerint a segédcsatorna alsó része fluidizáló gáz számára szolgáló fúvókákkal van ellátva. Az ezen fúvókákon át áramló gáz áramlási sebességének módosításával lehetõség van a segédcsatornában áramló anyag áramlási sebességének és áramlási irányának a beállítására. Ha a fluidizáló gáz áramlási sebessége alacsony, a csatornában felfelé nem történik anyagáramlás az alsó részen elrendezett áramlási vezetékbõl a felsõ részen elrendezett áramlási vezetékbe, és a csatorna egyszerûen egy túlfolyócsatornaként mûködik az anyag hõcserélõ kamrából való elvezetéséhez. Amennyiben a fluidizáló gáz sebessége egy bizonyos sebességhatárt meghalad – ami finom szemcsés anyagok esetében egyértelmûen 1 m/s értéknél nagyobb sebességeket jelent –, megindul a forró ágyanyagnak a tûztérbõl a hõcserélõ kamrába való áramlása. A fluidizáló gáz áramlási sebességének növelésekor a hõcserélõ kamrába áramló forró ágyanyag mennyisége megnövekszik, és ezzel egyidejûleg javul a hõcserélõ kamra hõcserélési hatásfoka. Így a jelen találmány szerinti segédcsatorna a túlfolyócsatornaként ismert áramlási nyílástól mûködését tekintve annyiban tér el, hogy a segédcsatorna egy, a reaktor többi mûködési egységétõl függetlenül is beállítható bevezetõcsatornaként is szolgál.
1
HU 005 770 T2
A jelen találmány szerinti fluid ágyas reaktor célszerûen olyan kialakítással rendelkezik, hogy a tûztér, a hõcserélõ kamra, az ürítõcsatorna és a segédcsatorna egyetlen szerkezetet képeznek, ahol az ürítõcsatorna és a segédcsatorna egymással szomszédosan vannak elrendezve a tûztér és a hõcserélõ kamra között. Az ürítõcsatorna és a segédcsatorna célszerûen a hõcserélõ kamra és a tûztér közötti fal mellett vannak elrendezve olyan módon, hogy legalább részben azonos magasságban futnak. A tûztér, valamint az abban integrált módon elhelyezett hõcserélõ kamra falainak legalább egy részét célszerûen vízvezetékek alkotják, amelyek legalább részben tûzálló béléssel ellátott, úgynevezett bordák útján kapcsolódnak egymáshoz. A hõcserélõ kamra és az ürítõcsatorna homogén és egyenletes sebességgel történõ fluidizálásakor a bennük lévõ fluidizált ágyak szintje egyensúlyi állapotban hozzávetõleg azonos magasságú. Ha a hõcserélõ kamrában és az ürítõcsatornában a fluidizálási sebességek egymástól eltérõek, az ágyanyagsûrûség az erõsebben fluidizált tartományban kisebb, mint a kevésbé fluidizált tartományban. Ennek megfelelõen egyensúlyi állapotban az ágyanyag magassága az erõsebben fluidizált tartományban magasabb, mint a kevésbé fluidizált tartományban. Az anyag ürítõcsatornán való átáramlása súrlódással jár, így az áramlás kiváltásához szükséges nyomáskülönbség miatt a hõcserélõ kamra alján fennálló nyomás az ürítõcsatorna alján uralkodó nyomásnál bizonyos mértékben nagyobb kell legyen. Ez az oka annak, hogy áramlás közben az ágyanyag szintje a hõcserélõ kamrában az ürítõcsatorna ágyanyagának szintjénél magasabb lehet. Gyakorlati tapasztalatból ismert, hogy az US 5,526,775 számú szabadalomban ismertetett elrendezésnél – nagy terhelések melletti üzemeltetéskor – bizonyos körülmények között nagy nehézségekbe ütközik az ürítõcsatornán átáramló anyagáramnak az ürítõcsatornában fennálló fluidizációs sebesség változtatásával történõ beállítása. A fluidizáló gáz ürítõcsatornabeli nagyon alacsony sebességei esetén az anyag ürítõcsatornabeli áramlása leáll, így az összes anyag a hõcserélõ kamra felsõ részében kialakított nyílásokon keresztül túlfolyás útján távozik, minek eredményeként a kamra hõcserélési hatásfoka rendkívül alacsony marad. Azon meglepõ jelenséget is megfigyelték, miszerint ha a fluidizációs sebességet az ürítõcsatornában úgy növelik, hogy az ürítõcsatornában anyagáram indul meg, a hõcserélõ kamrában felgyülemlõ anyagmennyiség bizonyos esetekben azonnal megkezdi a kamrába érkezõ forró anyag teljes egészének az ürítõcsatornán való keresztülhajtását. Ilyen módon a hõcserélõ kamra hõcserélési hatásfoka nagyon rövid idõn belül nagyon magas értékre emelkedik, és így a hõcserélési hatásfok elõírt pontos beállíthatósága nem érhetõ el. A fenti probléma megoldására magától értetõdõ megoldásként adódik az ürítõcsatorna súrlódásának növelése, például a csatorna szélességének csökkentésével. Ezen elrendezés problémája abban jelentke-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 4
2
zik, hogy a túlságosan keskeny csatorna esetén jelentõs mértékben megnövekszik az eltömõdés veszélye, például a csatornában véletlenszerûen képzõdõ felhalmozódások vagy nagyméretû anyagdarabok következtében. Megállapítottuk, hogy a túlfolyócsatorna felsõ áramlási vezetéke és az ürítõcsatorna felsõ áramlási vezetéke alsó végzõdései közötti magasságkülönbséget alacsony értéken tartva a hõcserélõ kamrában a hõcserélési hatásfok szabályozhatósága javítható. Ezáltal a hõcserélõ kamrában felgyülemlõ ágyanyagréteg magassága soha nem emelkedik meg olyan mértékben, hogy az az összes anyagot az ürítõcsatornán keresztüli áramlásra kényszerítse. A jelen találmány egyik elõnyös példakénti kiviteli alakjánál a segédcsatorna felsõ részében lévõ áramlási vezeték legfeljebb körülbelül 500 mm¹rel, ennél elõnyösebben pedig legfeljebb körülbelül 300 mm¹rel van magasabban az ürítõcsatorna felsõ részében elrendezett áramlási vezetéknél. Bizonyos esetekben – például ha az ágyanyag mozgékonysága különösen jó – szükségesnek bizonyulhat a segédcsatorna felsõ részében lévõ áramlási vezetéknek az ürítõcsatorna felsõ részében lévõ áramlási vezetékkel azonos vagy annál alacsonyabb magasságban való elhelyezése. Az áramlási vezetékeknek a csatornák felsõ részében az elõzõekben tárgyalt módon való elrendezése biztosítja, hogy az ürítõcsatorna fluidizációs sebességének változtatásával lehetõség nyíljon annak beállítására, hogy a hõcserélõ kamrán az anyag kívánt hányada átjusson, továbbá a hõcserélõ kamra alsó részébõl az ürítõcsatornába az anyag kívánt hányada távozzék. A forró anyag fennmaradó része a segédcsatornán keresztül túlfolyás útján közvetlenül a tûztérbe jut és a hõcserélõ felületekkel nem érintkezhet. Így az ürítõcsatornán át kilépõ anyagmennyiség hányadának módosításával lehetõség van a hõcserélõ kamra hõcserélési teljesítményének hatékony beállítására. A jelen találmány egyik elõnyös példakénti kiviteli alakja értelmében a hõcserélõ kamrába anyagot a segédcsatornán kívül elsõ bemeneti eszközzel is szállítunk. Amennyiben a hõcserélõ kamra a keringtetéses üzemû fluid ágyas reaktorhoz csatlakozik, az elsõ bemeneti eszköznek célszerûen egy, a forró áramlási kör leválasztójától a hõcserélõ kamráig vezetõ visszatérõ csöve van. Amennyiben a hõcserélõ kamra a keringtetéses üzemû fluid ágyas reaktor tûzteréhez csatlakozik, az elsõ betáplálóeszköz célszerûen a hõcserélõ kamrát és a tûzteret összekapcsoló falban kialakított nyílásokat foglal magában. Lehetséges megoldás az is, hogy a forró anyag nagy része a találmány szerinti segédcsatornán keresztül lép be a hõcserélõ kamrába. Az elsõ betáplálóeszköz azonban célszerûen olyan módon van elrendezve, hogy a forró anyag nagy része az elsõ adagolóeszközön át érkezik, és a találmány szerinti segédcsatornát csak abban az esetben használjuk, ha az anyagáram elõzõekben ismertetett módon történõ beállítására van szükség. A jelen találmány egyik elõnyös példakénti kiviteli alakja értelmében a fluid ágyas reaktor egymás mellett
1
HU 005 770 T2
elrendezett legalább két ürítõcsatornát tartalmaz olyan módon, hogy a találmány szerinti segédcsatorna két ürítõcsatorna között van elrendezve. Egy nagy hõcserélõ kamra számos találmány szerinti segédcsatornát tartalmazhat, amelyek célszerûen ugyancsak a két ürítõcsatorna között vannak elrendezve. Az ürítõcsatornák és a segédcsatornák felváltva történõ elhelyezése egy kompakt szerkezetet tesz lehetõvé, melynek segítségével a hõcserélõ kamrából ürített nagy mennyiségû ágyanyag hatékonyan és egyenletesen osztható el a tûztérben. Egy nagy fluid ágyas reaktorban célszerûen számos hõcserélõ kamra van egymás mellett elrendezve. Ezen kamrákban az elõzõekben bemutatott elrendezés szerinti ürítõcsatorna-elrendezést alkalmazva lehetõség van a hõcserélõ kamrák és a tûztér közötti egyenletes szemcseáramlás létrehozására. A hõcserélõ kamra térfogata elegendõen nagy kell legyen a kívánt, megfelelõ nagyságú hõcserélõ felület elhelyezésére. A kamra térfogatának növelése szempontjából elõnyös megoldást jelent, ha a kamra alsó részét a tûztér rácsozatának szintjénél alacsonyabb szinten helyezzük el. Így a segédcsatorna alsó részében lévõ áramlási vezeték az ürítõcsatorna alsó részében lévõ áramlási vezetéknél célszerûen magasabban fog elhelyezkedni. A tûztér rácsozatán az ágyanyagszemcsék többségénél nagyobb méretû szemcsék is elõfordulhatnak, amelyek megzavarhatják a hõcserélõ kamra mûködését, például a bemeneti csatorna vagy a hõcserélõ felületek közötti térrészek eltömítésével. Az ágyanyag szemcséinek többségénél nagyobb szemcséket szén vagy más tüzelõanyagból származó szemcsék képezhetik, melyek a hõcserélõ kamrába való belépésük esetén nem tökéletesen éghetnek el és megemelhetik a reaktor füstgázainak szén-monoxid-tartalmát. A fenti problémák elkerülése érdekében elõnyösnek bizonyult a segédcsatorna alsó részében lévõ áramlási vezeték olyan elhelyezése, hogy az a tûztér rácsozatának szintjénél magasabban, célszerûen a rácsozat szintjénél legalább 200 mm¹rel magasabban legyen elhelyezve. Az áramlási vezeték alatt kialakított lépcsõ megakadályozza a káros, nagydarabos anyagok segédcsatornába vagy hõcserélõ kamrába jutását. A segédcsatorna alsó részében lévõ áramlási vezeték rendszerint rendelkezik legalább egy olyan rövid vízszintes csatornaszakasszal, amelynek az alsó része fluidizáló gáz számára szolgáló fúvókákkal van ellátva. A tûztér alsó részében található nagy anyagdarabok segédcsatornába áramlásának megakadályozása céljából elõnyös az olyan kialakítás, ahol a lényegében vízszintes csatornaszakasz bizonyos mértékig kiemelkedik a tûztérbõl. A csatornaszakasz kiemelkedési dõlésszöge célszerûen 10°–20°. A lényegében vízszintes csatornaszakaszon elrendezett, fluidizáló gáz számára szolgáló fúvókákat a fluidizáló gázt a tûztér irányába terelõ fúvókák képezhetik, például úgynevezett lépcsõs elrendezésû rácsfúvókák („step grid nozzles”). Terelõfúvókákat használva az anyagáram az alsó rácsozaton a segédcsatorna áramlási vezetékétõl távolodó irányba
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 5
2
terelhetõ, ami szintén csökkenti a tûztér alsó részében található nagy anyagszemcsék segédcsatornába való bejutásának veszélyét. Lépcsõs elrendezésû rácsfúvókák alkalmazása esetén a segédcsatorna áramlási vezetéke célszerûen az alsó rácsozat szintjével azonos magasságban van elrendezve úgy, hogy a lényegében vízszintes csatornaszakasz lépcsõzetes rácsa a tûztér alsó része lépcsõzetes rácsának folytatását képezi. Annak érdekében, hogy a finom szemcsés anyag hõcserélõ kamra irányába való áramlásának biztosításával egyidejûleg a nagyméretû szemcsék kamrába lépését megakadályozzuk, elõnyös, ha a fluidizáló gáz számára szolgáló fúvókák a segédcsatornában eltérõ magasságokban kerülnek elrendezésre. Mivel a fluidizáló gáz számára szolgáló fúvókák különbözõ magasságokban helyezkednek el, a fluidizáló gáz sebessége a segédcsatorna felsõ részében nagyobb a csatorna alsó részében mérhetõ sebességénél. Például a segédcsatorna alsó részében a fluidizáló gáz sebessége körülbelül 1 m/s értékû, a középsõ részében 2 m/s értékû, míg a csatorna felsõ részében 3 m/s értékû vagy akár annál nagyobb értékû is lehet. A találmányt az alábbiakban példakénti kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesebben, ahol az 1. ábra hõcserélõ kamrával ellátott forró áramlási körrel rendelkezõ keringtetéses üzemû fluid ágyas reaktor vázlatos függõleges metszeti nézete; a 2. ábra a találmány szerinti hõcserélõ kamra vázlatos függõleges metszeti nézete; a 3. ábra a találmány szerinti hõcserélõ kamra egy, a tûztér irányából készített vázlatos elölnézeti ábrázolása; a 4. ábra a találmány szerinti, két hõcserélõ kamrával ellátott fluid ágyas reaktor vázlatos vízszintes metszeti nézete; és az 5. ábra a találmány szerinti második hõcserélõ kamra vázlatos függõleges metszeti nézete. Az 1. ábra a jelen találmány szerinti 40 hõcserélõ kamrával ellátott keringtetéses üzemû fluid ágyas 10 reaktort szemlélteti vázlatosan, függõleges metszeti nézetben. A keringtetéses üzemû fluid ágyas reaktornak 12 és 14 vízcsõ falak által határolt 16 tûztere van, ahol a tûztér tüzelõanyag – például szén vagy bioüzemanyagok – betáplálására szolgáló 18 eszközt tartalmaz. A keringtetéses üzemû fluid ágyas reaktornak emellett inert ágyanyaga – például homok és adott esetben adalékok, például mészkõ – van. A reaktor oxigéntartalmú fluidizáló gáznak, rendszerint levegõnek, 22 szívószekrényen keresztül, elõre meghatározott sebességgel történõ betáplálására szolgáló 20 eszközzel, továbbá a fluidizáló gáz befúvására szolgáló, a tûztér 24 fenékrészén kialakított és a fluidizáló gázt a 16 tûztér alsó részébe vezetõ 26 fúvókákkal is fel van szerelve. A fluidizáló levegõ sebessége a keringtetéses üzemû fluid ágyas reaktor tûzterében jellemzõen 3–8 m/s nagyságú. A tûztér a legtöbb esetben másodlagos – az 1. ábrán azonban nem szemléltetett – fúvókákat is tartalmaz.
1
HU 005 770 T2
A tûztérben a tüzelõanyag a fluidizáló gáz oxigénjével reakcióba lép és a tûztér felsõ részébe emelkedõ, ágyanyagot is magukkal sodró füstgázok képzõdését idézi elõ. A füstgázok és az azokkal sodródó szemcsés anyag a tûztér felsõ részében elrendezett 28 vezetéken keresztül 30 szemcseleválasztóba jutnak. A szemcseleválasztóban lévõ szemcsés anyag nagy része elválasztásra kerül a füstgázoktól, és a megtisztított 32 gázok 34 ürítõcsövön keresztül az 1. ábrán nem ábrázolt konvekciós szakaszba távoznak, majd onnan még tovább, egy kéményen keresztül a szabadba. A 30 szemcseleválasztóban elválasztott szemcsés anyag 36 visszatérõ vezetéken és az annak alsó részében található 38 gázzáron keresztül jut a 40 hõcserélõ kamrába. A visszakeringetett forró szemcsés anyagból a 40 hõcserélõ kamrában ágy képzõdik. A 40 hõcserélõ kamra a fluidizáló gáz 44 szívószekrényen és 46 fúvókákon keresztüli, elõre meghatározott sebességgel történõ betáplálására szolgáló 42 eszközt tartalmaz. A fluidizáló gáz sebessége a hõcserélõ kamrában rendszerint viszonylag alacsony, jellemzõen 1 m/s nagyságú. Így a hõcserélõ kamrában létrejövõ ágyanyag úgynevezett átbuborékoltató típusú fluidizált katalizátorágyat képez, amely a folyadékhoz hasonló hatást fejt ki, továbbá jól meghatározott felszínnel rendelkezik. A 40 hõcserélõ kamra olyan 48 hõcserélõ felületeket tartalmaz, amelyek a fluidizált forró ágyanyagban tárolt hõ hõcserélõ felületeken belül áramló hõcserélõ közegnek való átadására szolgálnak. A fluidizáló gáz hõcserélõ kamrabeli sebességének változtatásával bizonyos mértékig lehetõség van a kamra hõcserélési hatásfokának beállítására. A hõcserélõ kamrabeli ágyfelület általában a hõcserélõ felületek fölött helyezkedik el, miáltal a hõcserélõ felületek a fluidizált ágy belsejében vannak. A lehûlt szemcsék a 40 hõcserélõ kamra alsó részén elrendezett 50 nyíláson keresztül a lényegében függõleges 52 ürítõcsatornába áramlanak. Az 52 ürítõcsatorna olyan 54 eszközzel van ellátva, amelynek segítségével 56 szívószekrényen és 58 fúvókákon keresztül lehetõség van fluidizáló gáznak a csatorna alsó részébe, elõre meghatározott sebességgel történõ betáplálására. A fluidizált anyag az 52 ürítõcsatornában felfelé emelkedik és a 16 tûztérbe a csatorna felsõ részén lévõ 60 nyíláson keresztül kilépve jut vissza. A fluidizáló gáz ürítõcsatornabeli sebessége az eltérõ üzemi feltételektõl függõen változhat, nagysága azonban a legtöbb esetben nagyjából megegyezik a fluidizáló gáz hõcserélõ kamrabeli sebességével, vagy azt csekély mértékben meghaladja. A 2. ábra a találmány szerinti hõcserélõ kamra vázlatos függõleges metszeti nézete, amelyen egy lényegében függõleges 62 segédcsatorna is látható. A 2. ábra az 1. ábrán bemutatott keringtetéses üzemû fluid ágyas reaktor hõcserélõ kamrájának egy másik szakaszát, vagy egy független, a keringtetéses üzemû fluid ágyas reaktor forró áramlási körével nem csatlakoztatott, hanem közvetlenül egy reaktor, például egy
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 6
2
fluidizált katalizátorágyas reaktor tûzteréhez csatlakozó hõcserélõ kamra egy szakaszát ábrázolhatja. Mindkét esetben célszerûen két, lényegében függõleges csatorna csatlakozik a 40 hõcserélõ kamrához: az 1. ábra szerinti 52 ürítõcsatorna és a 2. ábra szerinti 62 segédcsatorna. A 2. ábrán bemutatott, lényegében függõleges 62 segédcsatorna alsó része a 16 tûztér alsó részéhez vezetõ áramlási 64 vezetékkel, felsõ része pedig a 40 hõcserélõ kamra felsõ részéhez vezetõ áramlási 66 vezetékkel van ellátva. A csatorna a tûztérhez olyan tartományban csatlakozik, amelyben a fluidizált ágy sûrûsége nagy, míg a hõcserélõ kamrához a fluidizált ágy felszínének szintjével egy vonalban vagy e szint fölött van csatlakoztatva. A 62 segédcsatorna fenékrésze gáz fluidizálására szolgáló olyan 68 fúvókákkal van ellátva, melyeken át fluidizáló gáz elõre meghatározott sebességgel történõ betáplálására van mód. Amikor a 62 segédcsatornában a fluidizáló gáz sebessége elegendõen naggyá válik, azaz jellemzõen 1 m/s¹nál nagyobb lesz, a forró ágyanyag a csatornán keresztül a 16 tûztér alsó részébõl a 40 hõcserélõ kamrába mozog. A mozgásban lévõ anyag mennyisége a fluidizáló gáz 62 segédcsatornában fennálló sebességének a változtatásával hatékonyan szabályozható. A 62 segédcsatornán áthaladó ágyanyag képezheti a 40 hõcserélõ kamrába áramló forró anyagáram nagyobbik részét, azonban a forró anyag nagyobbik része elõnyösen máshonnan érkezik és a segédanyagnak csak azon hányada áramlik át a 62 segédcsatornán, amelyik a hõcserélõ kamra hõcserélési hatásfokának beállításához feltétlenül szükséges. Az egyik elõnyös kiviteli alak szerint a fluidizáló gáz 62 segédcsatornában fennálló sebességének, és ezáltal a 62 segédcsatornán át a 40 hõcserélõ kamrába lépõ segédanyag áramlási sebességének a szabályozását a 48 hõcserélõ felületektõl távozó hõcserélõ közeg 70 eszközzel megmért hõmérséklete alapján végezzük. A fluidizált gáz 62 segédcsatornában fennálló áramlási sebessége a 40 hõcserélõ kamra, a 16 tûztér vagy az 52 ürítõcsatorna vagy az azokban lévõ szemcsés anyagok hõmérséklete alapján ugyancsak szabályozható. Amennyiben a fluidizáló gáz sebessége a 62 segédcsatornában egy bizonyos sebességhatár alatti, jellemzõen 1 m/s¹nál kisebb, a 16 tûztérbõl a 62 segédcsatornán keresztül nincs anyagáramlás a 40 hõcserélõ kamrába. Ezáltal lehetõség van arra, hogy a csatornán keresztül az anyag az ellenkezõ irányba áramoljék, vagyis a 40 hõcserélõ kamra felsõ részébõl túlfolyás útján a 16 tûztérbe jusson. Túlfolyás akkor valósul meg, ha a 40 hõcserélõ kamrába egyéb úton több anyag áramlik be, mint ami az 52 ürítõcsatornán át távozni képes. Az anyag a 40 hõcserélõ kamrába a keringtetéses üzemû fluid ágyas reaktor 30 leválasztójából és/vagy például a 40 hõcserélõ kamra és a 16 tûztér közös 14a falszakaszán kialakított 72 nyílásokon át áramolhat. A 2. ábra szerinti elrendezésben a 62 segédcsatorna 74 fenékrésze a 16 tûztér 24 fenékrészénél bizo-
1
HU 005 770 T2
nyos mértékben magasabban van elrendezve. A tekintett magasságok között 76 lépcsõ segít az adott esetben a tûztér fenékrészében található nagyobb méretû anyagdarabok 62 segédcsatornába vagy 40 hõcserélõ kamrába jutásának megelõzésében. A 76 lépcsõ magassága célszerûen legalább körülbelül 200 mm. A 40 hõcserélõ kamrának célszerûen két egymással szomszédosan elrendezett 52 ürítõcsatornája, valamint az ürítõcsatornákkal legalább részben azonos szinten elrendezett 62 segédcsatornája van. A 3. ábra a tûztér és a hõcserélõ kamra közös 14a falszakaszát szemlélteti vázlatosan egy, a tûztér irányából készült elölnézeti ábrázolásban. A 3. ábra rendre a két 52 ürítõcsatorna megfelelõ áramlási nyílásainak, továbbá az azok között elrendezett 62 segédcsatorna áramlási nyílásának célszerû elrendezését szemlélteti. A 3. ábrán a tûztérbe nyíló áramlási nyílásokat folytonos vonal, míg a hõcserélõ kamrába nyíló áramlási nyílásokat és a 14a falszakaszban kialakított áramlási csatornákat szaggatott vonalak jelölik. Annak érdekében, hogy a hõcserélõ kamra 52 ürítõcsatornáin átáramló anyag mennyisége túlfolyás esetén hatékonyan szabályozható legyen, elõnyösnek bizonyul azon kialakítás, amelynél a 62 segédcsatorna felsõ 66 áramlási nyílásának alsó 80 széle az 52 ürítõcsatornák felsõ 60 áramlási nyílásainak alsó 78 szélénél nem sokkal magasabban van elrendezve. A 62 segédcsatorna felsõ 66 áramlási nyílásának alsó 80 széle célszerûen legfeljebb 500 mm¹rel, ennél elõnyösebben pedig legfeljebb 300 mm¹rel van magasabban az 52 ürítõcsatornák felsõ 60 áramlási nyílásainak alsó 78 szélénél. A 3. ábrán a 62 segédcsatorna alsó áramlási 64 vezetékének alsó 82 széle a tûztér 24 fenékrészénél magasabban, célszerûen legalább 200 mm¹rel magasabban van elrendezve. A kamra térfogatának maximalizálása érdekében a hõcserélõ kamra fenékrésze a tûztér rácsozatánál célszerûen alacsonyabban van elrendezve. Így az 52 ürítõcsatornák alsó áramlási 50 vezetékei a 62 segédcsatorna alsó áramlási 64 vezetékénél célszerûen alacsonyabban helyezkednek el. A 3. ábra a közös 14a falszakasz felsõ részén olyan 72 nyílásokat szemléltet, melyeken keresztül forró anyag áramolhat a tûztérbeli fluidizált katalizátorágy felsõ részébõl a hõcserélõ kamra felsõ részébe. A 4. ábra a fluid ágyas reaktor egy olyan vízszintes metszeti nézete, amelyen látható a reaktor 16 tûztere, két 40 hõcserélõ kamrája, továbbá a mindkét hõcserélõ kamra esetén a tûztér és a hõcserélõ kamrák között egymással szomszédosan futó két-két 52 ürítõcsatorna, valamint az azok között elrendezett 62 segédcsatorna. A 4. ábra szerinti elrendezésben a 40 hõcserélõ kamrából visszaszállítandó anyag a 16 tûztér falának szélességében egyenletesen oszlik el, továbbá az anyag a 14 fal tartományából a 40 hõcserélõ kamrákba egyenletesen kerülhet szállításra. Az 5. ábra a jelen találmány egyik elõnyös példakénti kiviteli alakjának megfelelõ 40 hõcserélõ kamra 62 segédcsatornájának függõleges metszeti nézete. Az 5. ábrán szemléltetett kiviteli alak a 2. ábrán szem-
5
10
15
20
25
30
35
40
2
léltetett kiviteli alaktól abban különbözik, hogy esetében nincs jelen a 62 segédcsatorna 74 fenékrésze és a tûztér 24 fenékrésze közötti lépcsõ, hanem a 24 fenékrész közvetlenül a 62 segédcsatorna 74 fenékrészeként folytatódik. Az 5. ábrán szemléltetett elrendezés szerint a lényegében vízszintes 84 alsó rész fenékrésze a tûztér irányában rézsútosan emelkedik. A fenékrész átlagos dõlésszöge jellemzõen 10°–20°. A 62 segédcsatorna lényegében vízszintes 84 alsó részének fenékrészét célszerûen a fluidizáló gázt a tûztér irányába közel vízszintesen terelõ 86 lépcsõzetes rács útján hozzuk fluidizált állapotba. A vízszintessel szöget bezáró fenékrész és az irányított fluidizáló gáz együtt hatékonyan megakadályozzák az adott esetben a tûztér fenékrészében található nagyobb anyagszemcsék 62 segédcsatornába jutását. A segédcsatorna alsó részén elrendezett 86 lépcsõzetes rács célszerûen a tûztér fenékrésze 26’ lépcsõzetes rácsának a folytatásaként alakítható ki, amely a nagyobb anyagdarabokat a rács középsõ részén az anyagok elvezetésére szolgáló 88 ürítõcsatorna irányába tereli. Az 5. ábrán szemléltetett elrendezésben fluidizáló gázt a csatorna függõleges irányban tekintett középsõ részén is táplálunk be. A középsõ részbe – például két különbözõ magasságban – betáplált fluidizáló gáz fokozatosan növekvõ sebességû fluidizáló gázáramot eredményez. A fluidizáló gáz alsó részben fennálló alacsony sebessége megakadályozza a nagyobb anyagdarabok, például a nagyobb tüzelõanyag-szemcsék 62 segédcsatornába való felemelkedését, a gáz felsõ részben fennálló nagy sebessége pedig biztosítja a forró anyag finom szemcsés hányadának a hõcserélõ kamrába való felfelé emelkedését. Az egyik elõnyös példakénti kiviteli alaknál a fluidizálósebesség a 62 segédcsatorna alsó részében körülbelül 1 m/s, a középsõ részében körülbelül 2 m/s és a felsõ részében körülbelül 3 m/s nagyságú. A találmányt az elõzõekben a jelen pillanatban legcélszerûbbnek tekintett kiviteli alakokon keresztül mutattuk be, azonban nyilvánvaló, hogy a találmány nem korlátozódik ezekre a megoldásokra, hanem számos további, az alábbi szabadalmi igénypontok által meghatározott oltalmi körbe esõ kiviteli alakot is magában foglal.
45 SZABADALMI IGÉNYPONTOK
50
55
60 7
1. Fluid ágyas reaktor (10), amelynek van – szemcsés anyagból álló ágyat és fluidizáló gázhoz fúvókákkal (26) ellátott fenékrészt (24) tartalmazó tûztere (16), amely fenékrész a tûzteret alulról határolja; – a szemcsés anyagból hõ visszanyerésére szolgáló, hõcserélõ felületekkel (48) ellátott hõcserélõ kamrája (40); – a szemcsés anyag hõcserélõ kamrából (40) tûztérbe (16) szállítására szolgáló, a hõcserélõ kamra alsó részéhez csatlakoztatott ürítõcsatornája (52);
1
HU 005 770 T2
– szemcsés anyag hõcserélõ kamrából (40) tûztérbe (16) és tûztérbõl (16) hõcserélõ kamrába (40) szállítására szolgáló, lényegében függõleges segédcsatornája (62), a segédcsatorna (62) alsó része fluidizáló gázhoz fúvókákkal (68) és a segédcsatornát a tûztérhez (16) csatlakoztató áramlási vezetékkel (64) van ellátva, továbbá a segédcsatorna (62) felsõ része a segédcsatornát (62) a hõcserélõ kamrához (40) csatlakoztató áramlási vezetékkel (66) van ellátva, és azzal jellemezve, hogy a segédcsatorna (62) alsó részén lévõ fúvókák a reaktor további fluidizáló fúvókáitól függetlenül szabályozhatóak. 2. Az 1. igénypont szerinti fluid ágyas reaktor, azzal jellemezve, hogy az ürítõcsatorna (52) lényegében függõleges, az ürítõcsatorna alsó része fluidizáló gázhoz fúvókákkal (58) van ellátva, továbbá az ürítõcsatorna alsó része a hõcserélõ kamrát (40) az ürítõcsatornához (52) csatlakoztató áramlási vezetékkel (50) van ellátva és felsõ része az ürítõcsatornát (52) a tûztérhez (16) csatlakoztató áramlási vezetékkel (60) van ellátva. 3. A 2. igénypont szerinti fluid ágyas reaktor, azzal jellemezve, hogy a tûztér (16), a hõcserélõ kamra (40), az ürítõcsatorna (52) és a segédcsatorna (62) egyetlen integrális szerkezetet képeznek, ahol az ürítõcsatorna (52) és a segédcsatorna (62) a tûztér (16) és a hõcserélõ kamra (40) között egymással szomszédosan vannak elrendezve. 4. A 2. igénypont szerinti fluid ágyas reaktor, azzal jellemezve, hogy a reaktornak (10) két ürítõcsatornája (52) van, továbbá a segédcsatorna (62) a két ürítõcsatorna között van elrendezve. 5. A 2. igénypont szerinti fluid ágyas reaktor, azzal jellemezve, hogy az ürítõcsatorna (52) és a segédcsatorna (62) legalább részben azonos magasságban vannak. 6. Az 5. igénypont szerinti fluid ágyas reaktor, azzal jellemezve, hogy a segédcsatorna (62) felsõ részén lévõ áramlási vezeték (66) az ürítõcsatorna (52) felsõ részén lévõ áramlási vezetéknél (60) legfeljebb mintegy 500 mm¹rel magasabban van. 7. A 6. igénypont szerinti fluid ágyas reaktor, azzal jellemezve, hogy a segédcsatorna (62) felsõ részén lévõ áramlási vezeték (66) az ürítõcsatorna (52) felsõ részén lévõ áramlási vezetéknél (60) legfeljebb mintegy 300 mm¹rel magasabban van. 8. A 2. igénypont szerinti fluid ágyas reaktor, azzal jellemezve, hogy a segédcsatorna (62) alsó részén lévõ áramlási vezeték (64) az ürítõcsatorna (52) alsó részén lévõ áramlási vezetéknél (50) magasabban van. 9. Az 1. igénypont szerinti fluid ágyas reaktor, azzal jellemezve, hogy a segédcsatorna (62) alsó részén lévõ áramlási vezeték (64) a tûztér fenékrészénél (24) legalább 200 mm¹rel magasabban van. 10. Az 1. igénypont szerinti fluid ágyas reaktor, azzal jellemezve, hogy a segédcsatorna (62) alsó része a tûztér fenékrészének (24) magasságában van, továbbá a segédcsatorna alsó részén lévõ áramlási vezeték (64) fluidizáló gázhoz fúvókákat (86) tartalmaz, amely fúvókák a fluidizáló gázt a tûztér (16) felé irányítják.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 8
2
11. Az 1. igénypont szerinti fluid ágyas reaktor, azzal jellemezve, hogy a segédcsatorna (62) alsó részén lévõ áramlási vezeték (64) lépcsõs elrendezésû rácsfúvókákkal (86) van ellátva. 12. Az 1. igénypont szerinti fluid ágyas reaktor, azzal jellemezve, hogy a fluidizáló gázhoz való fúvókák a segédcsatorna (62) eltérõ magasságaiban vannak elrendezve. 13. Az 1. igénypont szerinti fluid ágyas reaktor, azzal jellemezve, hogy a reaktor a tûztér (16), a hõcserélõ kamra (40) vagy az ürítõcsatorna (52) vagy az ezek egyikében lévõ szemcsés anyag vagy a hõcserélõ kamrában elrendezett hõcserélõ felületeken (48) átfolyt hõcserélõ közeg hõmérsékletének a mérésére szolgáló eszközzel (70), továbbá a mért hõmérséklet alapján a segédcsatorna (62) alsó részébe betáplálni szándékozott fluidizált gáz áramlási sebességének a szabályozására szolgáló eszközzel van ellátva. 14. Az 1. igénypont szerinti fluid ágyas reaktor, azzal jellemezve, hogy a hõcserélõ kamra (40) a szemcsés anyagnak a fluid ágyas reaktorból a hõcserélõ kamrába (40) való betáplálására szolgáló elsõ eszközzel (72, 30, 36) rendelkezik. 15. A 14. igénypont szerinti fluid ágyas reaktor, azzal jellemezve, hogy a tûztérnek (16) és a hõcserélõ kamrának (40) közös falszakasza (14a) van, továbbá a szemcsés anyagnak a hõcserélõ kamrába (40) való betáplálására szolgáló elsõ eszköznek legalább egy, a közös falszakaszban (14a) lévõ nyílása (72) van. 16. A 14. igénypont szerinti fluid ágyas reaktor, azzal jellemezve, hogy a fluid ágyas reaktor (10) egy keringtetéses üzemû fluid ágyas reaktor, amelynek felsõ része a füstgázok és a tûztérbõl (16) azok által magukkal ragadott szemcsék elvezetésére szolgáló ürítõnyílással (28) van ellátva, továbbá a szemcsés anyagnak a hõcserélõ kamrába (40) való betáplálására szolgáló elsõ eszköz a szemcséknek a tûztér füstgázaitól való elválasztására szolgáló leválasztóval (30), valamint az elválasztott szemcsék legalább egy részét a hõcserélõ kamrába (40) visszavezetõ visszatérõ vezetékkel (36) rendelkezik. 17. Eljárás hõ visszanyerésére fluid ágyas reaktorban (10), amely eljárás a következõ lépéseket foglalja magában: (a) a reaktor tûzterébe széntartalmú tüzelõanyagot (18) és oxigéntartalmú fluidizáló gázt (20) táplálunk be; (b) a tûztérbõl (16) hõcserélõ kamra (40) felsõ részébe forró ágyanyagszemcséket táplálunk be; (c) a hõcserélõ kamrában (40) a forró ágyanyagszemcsékbõl hõt nyerünk vissza, és ezáltal lehûtött ágyanyagszemcséket állítunk elõ; (d) a hõcserélõ kamra (40) alsó részébõl lehûtött ágyanyagszemcséket vezetünk el; azzal jellemezve, hogy az eljárás keretében (e) a fluid ágyas reaktor (10) elsõ üzemi állapotában forró ágyanyagszemcséket a hõcserélõ kamra felsõ részébõl a tûztérbe egy lényegében függõleges segédcsatornán (62) át túlfolyás útján lefelé vezetünk el, továbbá a fluid ágyas reaktor (10) második üze-
1
HU 005 770 T2
mi állapotában forró ágyanyagszemcséket a tûztérbõl (16) a hõcserélõ kamrába (40) a lényegében függõleges segédcsatornán (62) át, a segédcsatornában elrendezett, a reaktor további fluidizáló fúvókáitól függetlenül szabályozható fúvókákkal (68) a segédcsatorna (62) alsó részébe táplált fluidizált gázzal felfelé szállítunk. 18. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tûztérbõl (16) a hõcserélõ kamrába szállított forró ágyanyag mennyiségét a segédcsatorna (62) alsó részébe táplált fluidizáló gáz mennyiségét változtatva állítjuk be. 19. A 18. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az eljárás keretében (f) megmérjük a tûztér (16), a hõcserélõ kamra (40) vagy az ürítõcsatorna (52) vagy az ezek egyikében lévõ szemcsés anyag vagy a hõcserélõ kamrában elrendezett hõcserélõ felületeken (48) átfolyt hõcserélõ közeg hõmérsékletét, és a segédcsatorna (62) alsó részébe az (e) lépésben betáplált fluidizált gáz mennyiségét az (f) lépésben mért hõmérséklet alapján állítjuk be. 20. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fluid ágyas reaktor nagy terhelései esetén a
2
hõcserélõ kamra (40) felsõ részébõl a forró ágyanyagszemcséket a lényegében függõleges segédcsatornán (62) át túlfolyás útján lefelé vezetjük el, továbbá a fluid ágyas reaktor kis terhelései esetén a tûztérbõl (16) a 5 hõcserélõ kamrába a forró ágyanyagszemcséket a lényegében függõleges (62) segédcsatornán át, a segédcsatorna (62) alsó részébe táplált fluidizáló gázzal felfelé szállítjuk. 21. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemez10 ve, hogy a fluid ágyas reaktorként (10) keringtetéses üzemû fluid ágyas reaktort használunk, továbbá a (b) lépést a keringtetéses üzemû fluid ágyas reaktor forró áramlási körének leválasztója (30) által elválasztott szemcsék hõcserélõ kamrába (40) táplálásával hajtjuk 15 végre. 22. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (b) lépést szemcsés anyagnak közvetlenül a tûztérbõl (16) a hõcserélõ kamrába (40) az azok közös falszakaszában (14a) kialakított nyíláson (72) keresztül 20 történõ betáplálásával hajtjuk végre. 23. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második üzemi állapotban az (e) lépésben a fluidizáló gázt a segédcsatornába (62) több magasság mellett tápláljuk be.
9
HU 005 770 T2 Int. Cl.: B01J 8/26
10
HU 005 770 T2 Int. Cl.: B01J 8/26
11
HU 005 770 T2 Int. Cl.: B01J 8/26
12
HU 005 770 T2 Int. Cl.: B01J 8/26
13
HU 005 770 T2 Int. Cl.: B01J 8/26
Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Törõcsik Zsuzsanna Windor Bt., Budapest
