Реактор з псевдозрідженим шаром та спосіб подання текучого середовища в реактор з псевдозрідженим шаром

Насто ящее изобретение относится к энергетике, а именно к реактору с псевдоожиженным слоем и способу подачи текучей среды в реактор с псевдоожиженным слоем. В качестве прото типа реактора с псевдоожиженным слоем выбран реактор с псевдоожиженным слоем , содержащий камеру, имеющую ве ртикальные боковые стенки для горизонта льного ограничивания слоя псевдоожижаемого макрочастичного материала, плиту газораспределительного устройства, ра сположенную в камере реактора, множество сопловых средств в плите газораспределительного устройства для подачи ожижающего га за через плиту, га зораспределительного устройства в камеру реактора с достато чной скоростью, чтобы псевдоожижать макрочасти чный материал. Прямые трубопроводы для текучей среды являются легкими для чистки, даже во время работы агрегата. Эти трубопроводы оканчиваются в углублениях в не псевдоожиженном материале слоя, причем макрочастичный материал, слоя псевдоожижается в этих углублениях. Эта компоновка требует, что бы газораспределительные сопла в плите распределите льного устройства имели, по меньшей мере, две различных высоты для образования профилированной границы раздела между не псевдоожиженным и псевдоожиженным макрочастичным материалом слоя. Сопла, прохо дящие вы ше не псевдоожиженного слоя макрочастичного материала, должны быть гораздо выше, чем сопла в колодцах. Далее, различные газораспределительные сопла должны иметь различные соразмеренные отверстия для того, что бы получать равномерную подачу воздуха по всей площади поперечного ечения вплоть до верха в камере реактора. Это представляет усло жненную конструкцию, что является суще ственным недостатком. Углубления, или колодцы, являются относительно малыми и, предпочтите льно, имеют глубину 5-6 дюймов (12,70-15,24 см). Подача как нефте топлива, так и псевдоожижающе го воздуха в такие ограниченные зоны создает большую опасность агломерации. Представляется тр удным получать равномерное распределение сопел в относите льно узком участке. Неравномерное распределение сопел дает неравномерное псевдоожижение частиц. Далее, нефтетопливо может смачивать частицы слоя, в колодцах и вынуждать их слипаться друг с другом, образуя более крупные не псевдоожижаемые частицы.Также имеется опасность слишком большого повыше ния температуры, когда топливные форсунки и воздушные сопла располагаются слишком близко. Жидкотопливные форсунки едва ли могут ра сполагаться на более высоком уровне относительно воздушных сопел, когда используется это расположение с не псевдоожиженным мак рочастичным материалом, покрывающим трубопроводы для текучей среды. Очень большое количество не псевдоожиженного мате риала слоя могло бы понадобиться, чтобы предохранять трубопровод на высоком уровне над реше ткой, и большое количество материала слоя могло бы нуждаться в очень прочной опорной плите. То лстый слой не псевдоожиженных частиц может, также приводить к очень, глубоким, неадекватным углублениям в не псевдоожиженном слое. Это также является недостатком вышеописанного реактора [1]. В качестве прототипа-способа нами выбран способ подачи те кучей среды в ре актор с псевдоожиженным слоем, который имеет камеру сго рания с вертикальными боковыми стенками и плиту га зораспределительного устройства, расположенную в дон ной части камеры реактора, в которую окисляющий газ подают через множество сопловых средств на по существу постоянном горизонта льном уровне в качестве сжижающе го газа через плиту га зораспределительного устройства (Патент США М291635, кл. F 27 В 15/00, 1981). Этот способ позволяет проводить непрерывное озоления агломератов в псевдоожиженном слое реактора. Агломераты вво дятся в псевдоожиженный слой в "трубе" из воздуха, обе спечиваемого средствами подачи воздуха, кото рый окружает нахо дящиеся внутри слоя средства подачи. Трубопроводы для подачи воздуха не прикрываются средствами перегородки. Однако тот способ не обеспечивает достаточно равномерную подачу и распределение текучей среды через всю площадь поперечного се чения реактора.[2]. В основу настоящего изобретения положена задача создания реактора с псевдоожиженным слоем, в котором обеспечивалась бы равномерная подача и распределение текучей среды через всю площадь поперечного сечения реактора. Реализация поставленной задачи достигается тем, что в известном реакторе проведена конструктивная доработка: он снабжен средствами для подачи текучей среды в камеру реактора, уста новленными выше плиты газораспределительного устройства, содержащи ми по меньшей мере один трубопровод, простирающий ся от отверстия в одной боковой стенке или в плите газораспределительного устройства в камеру реактора примерно на 100-1000 мм выше множества сопловых средств подачи сжижающего газа, и средствами для покрытия по существу всей длины трубопровода для текучей среды, со держащими удлиненную вертикальную перегородку, уста новленную на плите газораспределительного устройства и прости рающуюся по существу перпендикулярно от одной боковой стенки в камеру сгорания. Кроме того, он может быть снабжен множеством трубопроводов для те кучей среды, расположенных в камере реактора равномерноым распределением текучей среды по всей площади поперечного сечения камеры реактора. Также в заявляемом реакторе трубопроводы для текучей среды различных протяженностей располагают в камере реактора средства для покрытия выполнены из огнеупорного материала и эти средства упрочняют посредством анкеров. Кроме того, в реакторе вертикальная перегородка имеет ши рину 100-400 мм, длину больше 1000 мм и она простирается на 200-1100 мм над плитой газораспределительного устройства. Кроме того в заявляемом реакторе каждый трубопровод для текучей среды простирается на 300 – 600 мм выше сопловых средств подачи сжижающе го газа, а трубопроводы для текучей среды для подачи жидкого топлива, такого, как нефтетопливо, топливный газ или водно-уго льная смесь, в центр камеры сгорания в реакторе с псевдоожиженным слоем для сжига ния топлива, располагают вы ше сопловых средств для подачи ожижающе го газа в камеру сго рания.В заявляемом реакторе трубопроводы для текучей среды представляют собой трубки для подачи нефтетоплива. Та кже множество трубопроводов для текучей среды располагают в 27225 камере сгорания на уровне, кото рый выше уровня для подачи первичного окисляющего га за. Кроме того, реализация поставленной задачи дости гается тем, в известном способе подачи текучей среды в реактор с севдоожиженным слоем, изменяют приемы распределения текучей среды а именно текучую среду ра спределяют равномерно в центральной части камеры реактора выше плиты га зораспределительного устройства, через средства подачи текучей среды, содержащие, по меньшей мере, один трубопровод для текучей среды, простирающийся от отверстия в одной боковой стенке или в плите распределительного устройства в камеру реактора на 100-1000 мм выше множества сопловых средств подачи сжижающе го газа, и по суще ству всю дли ну тр убопровода для текучей среды покрывают средствами для покрытия, содержащи ми удлиненную перегородку, уста новленную на плите газораспределительного устройства и простирающуюся по существу пе рпендикулярно от одной боковой стенки в камеру сгорания. В заявляемом способе первичный газ является воздухом. Также в заявляемом способе текучая среда представляет собой жидкое топливо и содержит основное топливо для процесса сгорания в камере реактора. Также в заявляемом способе текучую среду, представляющую собой жидкое топливо, используют в качестве вспомогательного топлива в запуске процесса сгорания в камере реактора. Кроме того в заявляемом способе текучую среду распределяют на 300-600 мм выше уровня для подачи первичного газа, или ее распределяют на 100-1000 мм выше уровня для подачи первичного газа, при этом в последнем случае используют трубопровод для текучей среды, имеющий пропускную способность больше 0,5 м 2. Текучая среда может подаваться в реактор на различные расстояния от боковых стенок реактора. Равномерное распределение жидкого то плива или реагирующе го вещества в крупногабаритных реакторах с псевдоожиженным слоем обеспечивается через надежные и легко очища емые впускные средства для текучей среды. Согласно этому изобретению, опасность агломераций макрочастичного материала в слое благодаря более равномерному распределению текучей среды, сводится к минимуму. Согласно одному аспекту насто яще го изобретения обеспечивается реактор с псевдоожиженным слоем, в котором распределяется первичный газ, предпочтительно через распределительные сопла в донной плите, т. е. плите газораспределительного устройства сопла, имеющие выпускные отверстия для газа на уровне донной плиты, или на уровне, который находится на коротком расстоянии над поверхностью этой донной плиты. Предпочтительно, первичный газ вводится в камеру реактора на, по существу, постоянное расстояние от, донной плиты по всей площа ди поперечного сечения камеры реактора. Если необходимо, представляется возможным располагать несколько различных трубопроводов распределительного устройства в перегородке. Средства подачи текучей среды располагаются в камере реактора на некотором расстоянии выше уровня распределения первичного газа. Средства подачи текучей среды содержат трубопроводы для текучей среды, соединенные с впускным отверстием для текучей среды в од ной боковой стенке или в плите распределительно го устройства. Трубопровод для текучей среды простирается предпочтительно, горизонтально во внутренней полости камеры реактора для распределения текучей среды в местоположениях внутренней полости, слишком удаленных от боковых стенок, чтобы они могли достигаться текучей средою, введенной у периферии, то есть стенки камеры реактора. Выпускное отверстие для текучей среды трубопровода для текучей среды может находиться на расстоянии, которое больше, чем примерно 1000 мм от боковой стенки, и находится на расстоянии примерно в пределах от 100 до 1000 мм выше распределительной плиты (например, предпочтительно, на расстоянии примерно 300-600 мм выше уровня ввода первичного газа). Трубопровод для текучей среды располагается внутри вертикальной перегородки, установленной на донной плите. Эта перегородка защи щает трубопровод для текучей среды от эрозионных, ухудшающих качество условий в камере реактора. Перегородка, прикрывающая трубопровод для текучей среды простирается, предпочтительно, от боковой стенки, на всей протяженности трубопровода для текучей среды во внутренней полости камеры реактора. Эта перегородка может делить нижнюю часть псевдоожиженного слоя, частично, на секции. Выпускные отверстия для текучей среды могут также располагаться непосредственно на боковых стенках, чтобы распределять текучую среду, в непосредственной близости от стенок. Верти кальная перегородка, которая имеет ширину примерно 100-400 мм, чтобы позволять трубопроводу для текучей среды прохо дить через нее, а длину, большую, чем примерно 1000 мм, в зависимости от рассто яния между противоположными стенками камеры реактора. Здесь может быть совокупность вертикальных перегородочных систем с трубопроводами для текучей среды, прохо дящи х на различные расстояния в камеру реактора чтобы гарантировать равномерное распределение текучей среды по всей площади поперечного сечения камеры реактора. Вертикальная перегородка может, например, иметь высоту примерно между 200-1100 мм над донной плитой. Эта перегородка делается из огнеупорного или другого подходяще го материала, который является устой чивым в отношении к эрозирующим, жарким условиям в камере реактора. Вообще, эта перегородка является достаточно толстой, чтобы уде рживать тр убопровод для те кучей среды и в определенной степени изолировать этот трубопровод от те пла в камере реактора. Изобретение обеспечивает простую конструкцию для ввода текучей среды в реактор с псевдоожиженным слоем. Это изобретение может использоваться, например, в камерах сгорания с псевдоожиженным слоем, использующи х жидкое топливо, такое как нефтетопливо, или высокодисперсные топливные суспензии ,такие как каменный уголь, нахо дящий ся во взвешенном состоянии в воде или водяном паре. Нефте топливная трубка может располагаться в ве рти кальной перегородке на уровне, на котором нефтетопливо и первичный газ не взаимодействуют отрицательно друг с др угом. Изобретение также может использоваться, чтобы вводить суспензии, заключающие в себе добавки, например, для целей очищения газа в камере сгорания. Различные виды, обладающи х способностью к перекачиванию текучих сред, таких, как ,горючие жидкости или газы, водно-угольные смеси, или сорбенты, такие как известковый камень или доломит, могут равномерно распределяться в реакторах с псевдоожиженным слоем. Использование изобретения позволяет обеспечить достижение следующи х те хнических результатов: - более эффективного распределения текучих сред и, та ким образом, лучшего смеши вания текучей среды в крупногабаритных реакторах с псевдоожиженным слоем, - сведения к минимуму опасности местного перегрева и агломеризации частиц, - облегчения чистки средств подачи текучей среды и отсутствия необхо димости размеще ния различных ти пов газораспределительных сопел в различных местоположениях в ре акторе. На фиг.1 представлен предлагаемый реактор, ве рти кальное сечение; на фиг. 2 —се чение А-А на 27225 фиг.1; фиг.З представляет уве личенный вид с торца верти кальной перегородки реактора, показанного на фиг.1 Реактор 1 с псевдоожиженным слоем имеет камеру сго рания 2 с вертикальными боковыми стенками З ограничивающими слой псевдоожиженного макрочасти чного материала. Периферические стенки в реакторе с псевдоожиженным слоем являются трубчатыми стенками, такими как мембранные стенки. В нижней части камеры сгорания эти стенки футеруются огнеупорным материалом, чтобы сводить к минимуму повреждение, благодаря тепловым и в высокой степени эрозионным условиям. Ма крочастичный материал слоя подаётся в камеру сгорания 2 через впускное отверстие 4. Материал слоя может состоять из инертного материала, такого как песок, или макрочастичное топливо, как по отдельности, так и в совокупности, если макрочастичное топливо сжигается в камере сгорания 2. Кроме того, макрочасти чные добавки, такие как СаО или Са(ОН)2 для целей очистки газа, могут до бавляться, через впускное отверстие 5 в реактор Ма крочастичный мате риал в реакторе псевдоожижается первичным (сжижающим) воздухом, вводимым из воздушной камеры, или воздушной коробки 6, расположенной снизу камеры сгорания 2. Донная плита, или плита 7 газораспределительного устройства располагается между камерой сгорания 2 и воздушной камерой 6. Воздушные сопла 8 располагаются в отве рстиях плиты 7 га зораспределите льного устройства для подачи воздуха из воздушной камеры 6 в камеру сго рания 2. Воздух вводится с достаточной скоростью, чтобы псевдоожижать макрочастичный материал в камере сгорания 2.Этот воздух та кже обеспечивает окисляющий газ для процесса сгорания. Все воздушные сопла 8 распределяют во здух на постоянном уровне выше донной плиты 7. Другие подхо дящие газы, кроме воздуха, могут использоваться в качестве первичного псевдоожижающе го газа, такие как инертные газы, или газы,: которые принимают уча стие в химических процессах в камере сгорания 2 реактора 1. Для окисления может использоваться обога щенный кислородом воздух. Вторичный газ может вводиться через сопла 9, расположенные выше в камере сгорания 2 реактора 1. В донной плите 7 уста новлен зольник 10 для загрузки золы и, в конечном счете, другого макрочасти чного материала из реактора 1. Вертикальные перегородки 11 располагаются на донной плите 7 прости рающи мися от одной боковой сте нки 3 в камеру сгорания 2. Эти вертикальные перегородки 11 располагаются в направлении вверх от дон ной плиты, до уро вня, значите льно превышающе го уровень воздушных сопел, т, е. приблизительно на 200-1100 мм выше уровня впускного отверстия для первичного газа. Перегородки 11 могут вы полняться из огнеупорного материала (та кого, как керамика или огнеупорный кирпич), или другого материала, который является устойчивым относительно неблагоприятных условий, преобладающих в нижней части псевдоожиженного слоя реактора 1. Трубопроводы 12 для текучей среды, например, трубки для подачи нефтетоплива, проходят сквозь боковую сте нку 8 через отверстия 13 внутри вертикальной перегородки 11 к внутренним участкам камеры сгорания 2. Жидкое топливо 14, такое как нефтетопливо, подаётся через трубопроводы 12 распределите льным воздухом 15 в камеру сго рания 2. Жидкое топливо означает топливо, которое предста вляет жидкость, газ, или даже высокодисперсную суспензию твердого веще ства, обладающую способностью к перекачиванию или любую комбинацию таковых. Тр убопроводы 12 для текучей среды могут использоваться для подачи также других сред, таких как реагирующие ве щества, природный газ, быстро испаряемые топлива или реагенты, тонкоизмельченный газогенераторный растительный используемого для целей очистки газа. Текучая среда впрыскивается, в камеру сго рания 2 через форсуночные средства 16. Трубопроводы для текучей среды располагаются так, чтобы гарантировать равномерное распределение текучей среды. Равномерное распределение текучей среды обеспечивают трубки для подачи нефтетоплива, имеющие пропускную способность более, чем 0,5 м 2 на каждый трубопровод. Перегородки 11 могут упрочняться посредством анкеров (например, мета ллическими пластинами) 17. Трубопроводы для текучей среды 12 различных протяженностей могут использоваться, облегчая равномерное распределение текучей среды. Кроме того, форсунки 18 для текучей среды, уста новленные на боковых сте нках, могут использоваться, что бы распределять текучую среду бли зко к периферическим стенкам камеры сгорания 2 Трубопроводы для текучей среды 12 могут все располагаться на одной из боковых стенок 3, вместо того, что бы быть соединенными со всеми четырьмя боковыми стенками, например, если представляется более удобным регулировать подачу во здуха и текучей среды отодной стороны реактора. В таком случае, конечно, перегородки могут продолжаться дальше, чем на половину пути в реакто ре 1. Согласно изобретению обеспечивается способ подачи топлива в реактор с псевдоожиженным слоем. Этот способ содержит стадии:подачи перви чного газа (например, воздуха), на постоянном горизонтальном уровне в камеру реактора, через плиту распределительного устройства и подачи текучей среды непосредственно в центральную часть камеры реактора, чтобы равномерно распределять текучую сре ду в камере реактора на уровне, который выше горизонтального уровня для подачи первичного газа в камеру реактора. Предпочтительно, текучая среда распределяется на уровне между примерно 100-1000 мм (например, 300-600 мм) выше уровня для подачи первичного газа; Предпочти тельно ,текучая среда является жидким топливом, где камера реактора предста вляет камеру сго рания в кото рой имеет место процесс сгорания, и первичный газ является окисляющим газом. Жидкое топливо может быть основным топливом для процесса сгорания, или оно может быть вспомога тельным топливом только для запуска процесса сгорания. Стадия может практически осуществляться подачей текучей среды в реактор рядом с боковыми стенками, а также через один или более трубопроводов для те кучей среды, расположенных внутри перегородки из огнеупорного материала, установленной на плите газораспределительного устройства и простирающейся от одной боковой стенки в 27225 камеру реактора на существенное расстояние. 27225 Фиг. 1 Фиг. 2 Фиг. 3 27225 Тираж 50 екз. ДП « Український інститут промислової власності» (Укрпатент) Україна , 01133, м. Київ-133, бул. Л. Українки, 26 (044) 295-81-42 (044) 295-61-97