Изобретение касается реактора с циркулирующим псевдоожиженным слоем, в котором твердые частицы отделяются от топочного газа и возвращаются в цикл в камеру реактора. Изобретение может также использоваться в газификаторах.
В известных реакторах с циркулирующим псевдоожиженным слоем топочный газ удаляется из верхнего конца реакторной камеры через трубопровод на циклонный сепаратор, Увлеченные зола, несгоревшее твердое топливо и другие относительно грубые частицы отделяются от горячего топочного газа и возвращаются в нижнюю часть реакторной камеры. Перед выпуском топочного газа через стояк он проходит через пылесборник соответствующей конструкции для удаления тонких частиц. Отделение и собирание пылевидных частиц осуществлялось разными устройствами, которые требовали значительного пространства и многочисленных проточных линий, соеди- няющих их элементы. Слияние этих элементов и функций в компактную систему до настоящего времени не удавалось.
Согласно изобретению предусматривается реактор, имеющий интегрально выполненные с ним в одном сосуде вертикальные фильтрующие трубки для отделения твердых частиц от газов, увлекающих с собой твердые частицы, Эти трубки выполнены из пористых жаропрочных сплавов или керамики и расположены в корпусе фильтра бок о бок с реакторной камерой. Фильтрующие трубки используются для очистки топочного газа.
В некоторых применениях предварительный сепаратор устанавливается над корпусом фильтра в прямом сообщении с выходным каналом топочного газа. Таким образом, предварительный сепаратор устанавливается бок о бок с верхним концом реакторной камеры. Предварительный сепаратор используется для отделения относительно грубых частиц от топочного газа и возврата их в реакторную камеру прежде, чем газ поступит в фильтрующие трубки. Твердые частицы меньшего размера отделяются от газа, увлекшего эти твердые частицы, когда газ проходит через пористые трубки. Такие твердые частицы остаются в трубках вдоль их внутренних стенок и транспортируются потоком остаточного газа через трубы для возврата в реакторную камеру. Структура и функция фильтра, который обеспечивает тщательную очистку газа при его проходе через пористые стенки трубок, описаны в патенте США № 4584003.
Согласно изобретению два разных типа предварительных сепараторов могут использоваться, согласуясь с компактной природой реактора. В первом типе фильтрующие трубки выступают над наклонной стенкой в зону, сообщающуюся с выходным
отверстием топочного газа. Верхние концы трубок частично закрыты. Благодаря этому изменение направления топочного газа вызывает отделение грубых частиц, которые оседают на наклонную стенку, образующую верхнюю часть корпуса фильтра, для транспортирования обратно в реакторную камеру. Газ с твердыми частицами меньшего размера течет в фильтрующие трубки и через множество камер, образованных в
корпусе. Каждая камера соединена с выходным каналом чистого газа для выноса из сосуда.
Предварительный сепаратор второго типа может состоять из циклонного сепаратора, расположенного на верхней части кор- пуса фильтра. Входной трубопровод сообщается с выходным отверстием для тангенциального ввода газа в циклонный сепаратор. Внутренняя труба сепаратора
проходит вверх в циклон и открывается
через наклонную стенку в камеру, сообщающуюся с фильтрующими трубками. Твердые частицы падают на наклонную стенку для возвращения в реакторную камеру, тогда как газ течет в выступающую вверх сквозную трубу и очищается от захваченных им твердых частиц фильтрующими трубками.
Из вышесказанного видно, что камера реактора и корпус фильтра вместе с предварительным сепаратором наверху корпуса фильтра в некоторых применениях располагаются бок о бок тем самым обеспечивая компактный единый сосуд. Благодаря этому объединенные и интегрально выполненные
реактор и корпус фильтра могут быть заключены в герметичный сосуд.
В варианте реализации изобретения пара корпусов фильтра может быть расположена на противоположных сторонах камеры
реактора. Тем самым каждый корпус фильтра располагается бок о бок с центрально расположенной камерой реактора. Каждый может Иметь предварительный сепаратор любого из вышеописанных типов в зависимости от применения. Каждый корпус фильтра имеет выходные каналы для транспортирования чистого газа из пространства между фильтрующими трубками и корпусом, являющимся наружным относительно сосуда. Твердые частицы, которые сепарированы в предварительном сепараторе, падают под действием силы тяжести вдоль наклонной стенки в центральную реакторную камеру, тогда как твердые частицы, сепарированные из газа, увлекающего
твердые частицы, в фильтрующих трубках, движутся в направлении основания реакторной камеры для возвращения в нее.
В другом варианте реализации изобретения независимо от того, будут ли реакторная камера и корпус фильтра расположены бок о бок или корпус фильтра будет отстоять от реакторной камеры, грубые твердые частицы могут включаться в рециркуляцию через дискретные трубы, которые образуют часть узла фильтра. Грубые твердые частицы, выходящие из дискретных труб узла фильтра, могут рекомбмнироваться с тонкими пылевидными частицами, протекающими по другим трубам фильтра, в объединенный поток в камере сгорания. Альтернативно грубые и тонкие твердые частицы вводятся в камеру сгорания раздельно.
В предпочитаемом варианте реализации изобретения камера реактора и корпус фильтра заключены в герметичный сосуд, предпочтительно цилиндрический. Реактор также снабжается сжатым воздухом, очищенный газ используется в газовой турбине. Принципы изобретения могут аналогично применяться к газификатору вместо камеры сгорания с псевдоожиженным слоем,
В некоторых применениях реактора с псевдоожиженным слоем твердые частицы могут адгезировать к внутренней поверхности фильтрующих трубок с тенденцией закупорки трубок и предотвращения потока газа через трубки. Хотя импульс давления может создаваться в выходных трубах газа для мгновенного изменения направления потока через пористые трубки и тем самым осво- боЖдения частиц, адгезирующих к внутренним поверхностям трубок, признано, что такие твердые частицы создают выгодный очистительный эффект на трубки. Поэтому в некоторых применениях твердые частицы, когда они движутся через трубки, стремятся очистить трубки и поддержие ть поры свободными от закупоривающего материала, Таким образом, в некоторых применениях предварительный сепаратор может не использоваться, и более крупные частицы, отделенные в других применениях предварительным сепаратором, направляются, в частности, в поток через фильтрующие трубки для чистки внутренней части трубок и поддержания поверхностей чистыми. Конкретно это достигается путем создания укрупненных входных отверстий в пористые трубки, в результате чего дополнительное количество, з частности, более крупных материалов течет в трубки для очистки последних и для обратного возвращения в камеру сгорания с псевдоожиженным слоем.
Еще в одном варианте реализации изобретения корпус фильтра состоит из множе- 5 ства пористых пластин. Пластины могут иметь ребра, выступающие с одной стороны их. Когда пластины выравниваются вертикальном друг с другом, свободные края ребер входят в контакт с задней стороной ;
0 смежной пластины для образования множества проходов. Некоторые проходы сообщаются с входным отверстием газа корпуса фильтра на верхней части фильтра, так что газ мЬжет течь через проходы и через пори5 стые трубки в другие проходы, образованные наложением пластин друг на друга. Эти последние проходы закрыты вверху и внизу корпуса фильтра и имеют сообщающиеся каналы для сбора фильтрованного чистого
0 газа, текущего в такие каналы в поток на выходное отверстие чистого газа. Альтернативно корпус фильтра может быть выполнен из твердого пористого материала, имеющего множество образованных в нем отвер5 стий, благодаря чему газ течет в эти отверстия, сообщающиеся с входным отверстием газа на верхней части корпуса, и через пористый корпус фильтра в закрытые отверстия вверху и внизу корпуса для про0 тока чистого газа на выходное отверстие для чистого газа.
Согласно предпочтительному варианту реализации изобретения создается реактор с циркулирующим псевдоожиженным сло5 ем, содержащий средство, образующее вер- тикальную реакторную камеру, имеющую по крайней мере одно выходное отверстие для газа, смежное с ее верхним концом, и по крайней мере одно входное отверстие для
0 твердых частиц, сепарированных от газа, смежное с ее нижним концом. Также предусматриваются корпус фильтра и средство, образующее множество вертикально расположенных, горизонтально отстоящих друг
5 от друга проходов, причем эти проходы образуют средство в части, образованной из пористого материала и расположенной в корпусе. Корпус и реакторная камера установлены бок о бок относительно друг друга.
0 Корпус имеет входное отверстие газа, сообщающееся с выходным отверстием газа и проходами, выходное отверстие твердых частиц в сообщении с входным отверстием твердых частиц, по крайней мере одно вы5 ходно.е отверстие для чистого газа и средство в корпусе, находящееся в сообщении с одним выходным отверстием для чистого газа для сообщения газа, текущего через пористый материал проходов, г, одним выходным отверстием для чистого газа
В предпочитаемом варианте реализации изобретения для некоторых применений газовое входное отверстие включает в себя средство, образующее более крупные входные отверстия для проходов, чем внутренний диаметр проходов, для образования чистящего действия твердых частиц вдоль внутренних поверхностей проходов для уменьшения закупорки. Предпочтительно средства входного отверстия являются воронкообразными элементами, тем самым увеличивая количество твердых частиц,- протекающих через проходы по сравнению с количеством твердых частиц, которое протекало бы через проходы, если бы входные отверстия были того же диаметра, что и проход. Иначе говоря, входные отверстия для каждого из проходов имеют объединенные площади поперечного сечения большие, чем объединенные площади поперечного сечения проходов, чтобы образовать усиленную очистку от твердых частиц внутренних поверхностей проходов.
Предусматривается способ сепарирования твердых частиц, увлеченных газом из реактора с псевдоожиженным слоем, включающий в себя стадии образования фильтра, содержащего множество разнесенных каналов (проходов) из пористого материала, расположение фильтра в корпусе, расположение корпуса бок о бок с реакторной камерой, пропускание газа с увлеченными твердыми частицами через выходное отверстие газа в реакторе и в каналы для протока газа через пористый материал для.очистки газа, сбор чистого газа, прошедшего через пористый материал, и возвращение твердых частиц, отделенных от газа в каналах, в реакторную камеру.
Цель изобретения состоит в создании компактного реактора с циркулирующим псевдоожиженным слоем, в частности реактора с циркулирующим псевдоожиженным слоем с сепаратором для использования в форсированном сжигании или других процессах, а также способа функционирования реактора.
На фиг. 1 схематично изображен реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем, выполненный в соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения, продольный разрез: на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - вариант реализации изобретения; на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 - другой вариант реализации изобретения: на фиг. 7 - сечение В-В на фиг. 6; на фиг. 8 - еще один вариант реализации изобретения: на фиг. 9 - сечение Г-Г на фиг.8: на фиг. 10. 11 и 12 - варианты реализации обретения; на фиг. 13 - сечение Д-Д на фиг. 12.
На фиг.1 реактор 1 с циркулирующим псевдоожиженным слоем содержит вертикальную реакторную камеру 2. Она имеет переднюю стенку 3 многогранной формы (фиг. 3) и пленарную заднюю стенку 4. Передняя и задняя стенки охлаждаются водой и образованы из вертикально расположенных
трубок. Корпус 5 фильтра расположен бок о бок с камерой 2 реактора. Задняя стенка 4 камеры, таким образом, образуют стенку корпуса фильтра. Полукруглая стенка 6. имеющая многогранную форму аналогично
стенке 3, но обратно ей, образует водоох- лаждаемую стенку корпуса 5. Корпус 5 фильтра включает в себя стенку или пластину 8, которая закрывает верхний конец корпуса. Стенка 8 расположена над верхней стенкой
9 реактора 1 и наклонена вниз к реакторной камере. Стенка 8 имеет множество отверстий и служит в качестве монтажной пластины для верхнего конца фильтрующих трубок 10, образующих газовые проходы или каналы. Трубки 10 установлены
вертикально в корпусе 5. Нижний конец корпуса 5 снабжен воронкообразный нижней частью 11, имеющей выходное отверстие 12, через которое твердые частицы разгружаются иэ корпуса 5. Нижний конец фильтрующих трубок 10 соединен с нижней пластиной 16. Корпус 5 поделен на множество перекрывающихся камер с помощью межтрубочных, листов 13. 14 и 15, Верхние
концы фильтрующих трубок 10 выступают через наклонную пластину 8. отверстия трубок закрыты колпачками 17 (фиг. 2), чтобы не допустить прямого доступа частиц в трубки. Отверстия 33 образованы в боковых сторонах верхних концов трубок ниже колпачков 17 для врзможности входа газа в трубки, поэтому трубки частично закрыты на верхних концах.
Трубки 10 выполнены из синтезированного керамического материала пористыми, за исключением верхней части между пластинами 8 и 13. В этом месте они непроницаемы для газа. Камеры или отсеки 18, 19 и 20 между листами 13-16 имеют выходные
отверстия 21, 22 и 23 соответственно для газа. Входное отверстие 24 для возвращаемых в цикл твердых частиц образовано в нижней части реакторной камеры. Стояк 25 и герметичное колено 26 соединяют выходное отверстие 12 в нижней части корпуса фильтра с входным отверстием 24 твердых частиц в реакторной камере.
По трубопроводу 27, соединенному с воздушным пространством 28 нижп сетки 29. поступает сжатый « viv .п -пружного
источника в это пространство (камеру). Питатели 30 и 31 адаптированы подавать топливо, такое как уголь, и добавки, как известняк, в реакторную камеру над сеткой 29. Топочный газ с твердыми частицами по- кидает реакторную камеру через отверстие 32, образованное между ее верхней стенкой 9 и наклонной пластиной 8. Газ затем поступает в проходы или каналы, образованные фильтрующими трубками 10. При прохожде- нии по трубкам 10 газ резко изменяет направление, что вызывает отделение грубой фракции твердых частиц от газа. Эти грубые твердые частицы собираются на наклонной пластине 8. скользят вниз по поверхности пластины под действием иилы тяжести и падают в реактор камеру вдоль задней стенки 4. . ..-:.. t. . . . ...-.
Часть -топочного..газа после входа в фильтрующие трубки, чтобы течь вниз вдоль проходов или каналов, образованных ими, проходит через пористые стенки в первой газовой камере 18, тогда как твердые частицы остаются внутри трубок. Другая часть топочного газа проходит через пористые стенки трубок во второй газовой камере 19. Остающаяся часть топочного газа проходят через-пористые стенки трубок в третьей газовой камере 20;Таз в пространстве между наружной частью трубок и внутренней час- тью отсеков корпуса фильтра удаляется через выходные отверстия 21, 22 и 23 для очищенного газа и транспортируется по трубопроводу на газовую турбину (на фигурах не показана)..
Тонкие частицы, отделенные от газа, падают или удаляются с помощью текущего вниз потока газа и грубых твердых частиц в нижню/ Часть корпуса фильтра и выгружаются через выходные отверстия 12 для твер- дых частиц. Твердые частицы возвращаются в реакторную камеру 2 через стояк 25 и герметичное колено 26. Частицеобразный материал, который главным образом состоит из золы, может удаляться из герметично - го колена или нижней части реакторной камеры через каналы 34 и 35. Удаленный материал охлаждается в зольном охладителе 36.
Реакторная камера 2, фильтр 37, стояк 25, герметичное колено 26 и зольный охладитель 36 находятся в герметичном сосуде 7, Сосуд нагнетается тем же воздухом, который вводится в реакторную камеру. Так как внутреннее и внешнее давления, действую- щие на эти части, равны, они могут быть негерметичными. Стенки корпуса фильтра образованы стенками трубок для воды, обеспечивая тем самым высокую теплостойкость.
На фиг. 4 и 5 показан вариант реализации изобретения, аналогичный по структуре и функционированию варианту реализации, показанному на фиг. 1-3, Ниже описываются только те структурные и функциональные особенности, которые отличают его от варианта реализации, показанного на фиг. 1-3.
Вариант реализации изобретения, показанный на фиг. 4 и 5, включает в себя корпус 5 фильтра и реакторную камеру 2, расположенные бок о бок, Стенки реакторной камеры и корпуса фильтра образуют СосуД, имеющий цилиндрическое поперечное сечение, как показано на фиг. 5. Два параллельных циклонных сепаратора 38 смонтированы на корпусе фильтра и соединяют реакторную камеру с фильтром 37. Каждый циклонный сепаратор содержит периферийную стенку 39, образующую кольцевую сепараторную камеру 40. Газовый входной патрубок 41 тангенциально соединяется с каждой,сепараторной камерой. Входные патрубки 41 сепараторов соединены с двумя выпускными отверстиями 42, образованными в задней стенке 4 реакторной камеры для выпуска газа из нее. Верхний конец сепараторных камер 40 закрыт верхней стенкой 9. Наклонная стенка или пластина 43, смонтированная на корпусе фильтра, образует нижние части (днища) сепараторных камер. Центральный трубопровод 44 проходит в каждый канал сепараторов и соединяется с нижней частью (днищем). Отверстие 45 в периферийной стенке сепараторной камеры и задней стенке 4, расположенной вблизи нижней части (днища) сепараторов, образует выходное отверстие для сепарационного материала твердых частиц. Множество параллельных фильтрующих фильтрующих трубок 10, образующих газовые проходы или каналы, расположено вертикально в корпусе фильтра. Концы трубок соединены с верхним листом 13 монтажа трубок, образующим структурные соединения для удерживания (опоры)трубок 10. Дополнительные промежуточные монтажные или опорные листы 14 и 15 для трубок делят корпус фильтра на камеры или отсеки. В верхней части корпуса фильтра ниже наклонной стенки или пластины 43 образована входная камера 46, которая распределяет газ из циклонного сепаратора по фильтрующим трубкам 10.
При функционировании топочный газ с твердыми частицами разгружается через газовые выходные отверстия 42 в реакторной камере в ее верхнем конце. Грубая часть материала твердых частиц отделяется нд периферии сепараторной камеры и падает на
нижнюю стенку 43 камеры. Материал, собранный на нижней стенке 43. соскальзывает по ее наклонной поверхности под действием силы и падает в реакторную камеру через отверстие 4 для твердых частиц. Газ, из которого сепарированы грубые твердые частицы, выпускается из сепараторных камер 40 через газовые выпускные трубы 44 во входную камеру 46 фильтра, которая распределяет газ по фильтрующим трубкам. Газ проходит через пористые фильтрующие трубки для сбора снаружи фильтра, при этом твердые частицы меньшего размера возвращаются с частью газа в реакторную камеру, как описано ранее.
Вариант реализации изобретения на фиг. 6 и 7 аналогичен по структуре и функционированию вариантам реализации на фиг. 1-3 и 4, 5. Описаны только те структурные и функциональные средства, которые отличают его от других вариантов реализации.
На фиг. 6 реакторная камера 2 показана как центральная камера или колонка с нижней сеткой 29, на которую питатели 30 и 31 подают уголь или другое топливо для сжигания в камере. Ниже сетки 29 предусмотрено пространство 28, верхняя часть реакторной камеры 2 закрыта стенкой 9. Согласно этому варианту на противоположных сторонах реакторной камеры 2 расположена пара корпусов 5 фильтра, которые идентичны по конструкции и составляют зеркальное отражение один другого. Каждый корпус 5 имеет множество вертикальных фильтрующих трубок 10, поддерживаемых в их верхних концах наклонной стенкой или пластиной 8, при этом верхние концы трубок 10 закрыты колпачками 17 так же, как показано на фиг. 2. Корпуса 5 поделены на дискретные перекрывающиеся камеры или отсеки 18,19 и 20, разделенные пластинами 13, 14, 15 и 16. Пространство вокруг фильтрующих трубок
10 и внутри корпуса 5 сообщается с выходными отверстиями 21, 22 и 23 для чистого газа. Нижние части корпусов 5 сообщаются с реакторной камерой через нижнюю часть
11 с выходным отверстием 12, которое, в свою очередь, сообщается с камерой через стояк 25 и герметичное колено 26.
Функционирование этого варианта реализации изобретения аналогично функционированию, описанному в отношении предыдущих вариантов реализации. Важно, что корпуса расположены с боковым смещением относительно камеры 2, при этом каждый корпус располагается бок о бок с реакторной камерой 2. В результате образуется компактный корпус для всего устройства.
Вариант реализации изобретения на фиг. 8 и 9 аналогичен по структуре и функции вариантам реализации на фиг. 1-3 и 4, 5. Описываются только те структурные и
функциональные средства, которые отличают его от других вариантов реализации.
На фиг. 8 реакторная камера и корпус 5 фильтра расположены бок о бок аналогично вариантам реализации на фиг. 1-3 и 4, 5.
Циклонные сепараторы 38, смонтированные наверху наклонной стенки 43, структурно и функционально аналогичны циклонам варианта реализации на фиг. 4. В этом варианте наклонная стенка 43, смонтированная
на корпусе фильтра, образует нижние части (днища) сепараторных камер. Множество параллельных фильтрующих трубок 10, образующих газовые проходы или каналы, расположены вертикально в корпусе фильтра аналогично тому, как это показано в вариантах реализации на фиг. 4 и 5, за исключением того, что пара трубок 100 большего диаметра или площади, образованных из аналогичного пористого материала, как и
остальные трубки 10, проходит на всю длину корпуса. Верхние концы трубок 10 и 100 соединены с верхним листом 13 для монтажа трубок, образуя структурные соединения для поддерживания трубок 10.
Дополнительные промежуточные листы 14 и 15 для монтажа трубок делят корпус фильтра на камеры или отсеки. В верхней части корпуса фильтра ниже наклонной стенки или пластины 43 образована входная камера 46, которая распределяет газ из циклонного сепаратора по фильтрующим трубкам 10. Верхние концы трубок 100 увеличенного сечения открываются через наклонную стенку 43 для приема грубых твердых частиц, спускающихся по стенке 43. Нижние концы трубок 10 и 100 выходят в общий бункер 11с выходным отверстием 12, которое сообщается с камерой через стояк 25 и герметичное колечко 26.
При функционировании топочный газ с твердыми частицами разгружается через газовые выпускные отверстия 42 в реакторной камере на ее верхнем конце. Грубая часть материала твердых частиц
отделяется по периферии сепараторной камеры и падает на нижнюю стенку 43 камеры. Материал, собранный на стенке 43,. соскальзывает по ее наклонной поверхности под действием силы тяжести в верхние
открытые концы фильтрующих трубок 100. Газ, из которого удалены грубые частицы, выпускается из сепарационных камер 40 через газовые выходные трубы 44 во входную камеру 46 фильтра, который распределяет
газ по фильтрующим трубкам 10. Газ проходит через пористые фильтрующие трубки 10 и 100 для сбора снаружи фильтра, при этом твердые частицы более мелкого и крупного размеров возвращаются с частью газа в ре- акционную камеру через бункер 11, выходное отверстие 12, стояк 25 и герметичное колено 26. Альтернативно грубые и топкие твердые частицы могут вводиться в камеру сгорания раздельно.
В вариантах реализации, показанных на фиг,4,5 и 8, 9, устройство может быть заключено в сосуд высокого давления, аналогичный сосуду, показанному на фиг.1.
Изобретение может быть реализовано без предварительного сепаратора, который отделяет грубые твердые частицы от газа. Предварительные сепараторы, будь они циклонного типа, как в вариантах на фиг.4,5, или улавливающими фильтрующи- ми трубками, показанными в варианте на фиг. 1-3, могут быть устранены, и грубый материал может проходить через фильтрующие трубки, очищая фильтрующие поверхности, тем самым поддерживая фильтрующие труб- ки чистыми.
Для тех применений, в которых предварительный сепаратор не является обязательным или желательным, на фиг.10 показан реактор с псевдоожиженным слоем, в целом аналогичный реактору, показанному на фйг.1. В варианте на фиг. 10 усиленный эффект очистки или соскребывания твердых частиц, когда они проходят через фильтрующие трубки 110, достигается путем создания кон- струкции трубки и входного отверстия, которая дает возможность пропускать значительно большее количество твердых частиц через пористые трубки. В этом варианте реакторная камера 102 и корпус 105 фильтра расположены бок о бок аналогично фиг.1 и разделены стенкой 104, Корпус 105 содержит верхнюю наклонную стенку или пластину108. Она имеет множество отверстий 133 и служит в качестве монтажной пластины для верхних концов фильтрующих трубок . 0. Отверстия 133, которые подают объединенные газ и твердые частицы во внутреннюю часть трубок 110, воронкообразные с большим диаметром на верхних концах. Нижние от- верстия меньшего диаметра воронкообразных отверстий 133 соединяются с пористыми трубками 110. Путем такой ориентации и расположения воронкообразных отверстий большое количество твердых частиц получает возможность проходить по трубкам, чистить их сухим способом или соскребывать внутренние поверхности трубок, чтобы .значительно снизить или устранить закупорку пористых трубок веществом твердых частиц. Предпочтительно, чтобы боль- шие отверстия верхних концов воронок 133 находились заподлицо с наклонной стенкой 108. хотя, следует отметить, что увеличенные воронкообразные участки входных отверстий трубок могут выступать над наклонной стенкой 108. В целом воронкообразные отверстия 133 увеличивают размер площади поперечного сечения для приема газа и твердых частиц по сравнению с объединенной площадью поперечного сечения трубок в местах ниже (по потоку) от воронкообразных входных отверстий 133. Это увеличивает скорость потока через фильтрующие трубки и тем самым увеличивает действие чистки или соскребывания твердых частиц вдоль внутренних поверхностей трубок.
Пластина 108, как видно на фиг, 10, наклонена так, что твердые частицы, стекающие под действием силы тяжести по ней. возвращаются в камеру 102 сгорания реактора с псевдоожиженным слоем. Пластина 108 могла бы быть горизонтальной или с наклоном в противоположном направлении в случае, когда необходимо, чтобы все частицы текли из камеры сгорания реактора в фильтрующие трубки.
Как в предшествующих вариантах, газовые выходные отверстия 121 и 122 сообщаются с камерой, образующей пространство или зону между фильтрующими трубками 110. Таким образом, часть газа, текущая через пористые трубки, входит в камеру между трубками для последующего выхода из реактора через газовые выходные каналы 121 и 122. Твердые частицы, проходящие по трубкам, направляются в воронкообразную нижнюю часть 111 для выхода в стояк 125 и герметичное колено. Как в прежних вариантах, устройство заключено в герметичный сосуд.
На.фиг. 11 реакторная камера 202 образована бок о бок с корпусом 205 фильтра, они разделены общей стенкой 204, В этом применении предварительное сепарирование достигается центробежной силой, когда газ транспортируется вдоль искривленной траектории 232 между верхней реакторной стенкой 209 и верхней пластиной 208 корпуса фильтра. В этом варианте верхняя пластина 208 наклонена вниз в сторону от камеры 202 и к боковой стенке реактора в направлении потока газа. Таким образом, грубые твердые частицы проходят вдоль изогнутой стенки 232 для прохода с частью газа через канал 239 для возврата в камеру сгорания реактора. Газ и твердые частицы также текут через воронкообразные отверстия 233, образованные в наклонной стенке 208. Воронкообразные отверстия 233 расположены,
как в предшествующем варианте относительно наклонной стенки 208. Газовые выходные камеры 221 и 222 сообщаются с камерами между фильтрующими трубками 210.
Таким образом, при функционировании газ предварительно сепарируется в результате протекания вдоль изогнутой стенки 232, так что более крупные или более грубые частицы твердого вещества текут по траектории 232 вместе с частями газа для возврата в камеру 202. Другая часть потока газа и твердых частиц входит в воронкообразные отверстия 233, чтобы течь в пористые фильтрующие трубки 210. Как в предшествующем варианте, газ течет вдоль проходов или каналов, образованных трубками, и через пористые трубки в камеры, разделенные пластинами 214 и 215, чтобы выходить через газовые выходные отверстия 221, 223 и 222. Твердые частицы проходят вдоль внутренней поверхности фильтрующих трубок, производя действие прочистки или соскребывания при проходе через каналы, чтобы поддерживать поры в пористых трубках чистыми от набивающегося материала. Как в прежнем варианте, твердые частицы, движущиеся по трубкам 210, текут в воронкообразные зоны 211, стояк и герметичное колено для возвращения в реактор.
Вариант реализации, показанный на фиг, 11,в частнсста, может быть использован в случае значительных количеств циркулирующих твердых частиц, тогда как вариант реализации на фиг.10 больше соответствует способам с более ограниченным количеством циркулирующих твердых частиц.
На фиг. 12 и 13 вместо пористых фильтрующих трубок использован фильтр, образованный из пористых пластин. На фиг. 12 реакторная камера 302 расположена бок о бок с корпусом 305 фильтра. Как в предшествующих вариантах, нижний конец корпуса 305 имеет камеру 311 сбора твердых частиц и стояк 325 для подачи твердых частиц обратно в реакторную камеру. В этом варианте, как показано на фиг. 13, корпус 305 опоясывает вертикально расположенные пластины 334, каждая из которых имеет выступающее в одну из боковых сторон ребро 337. Когда пластины установлены вертикально - смежно относительно друг другаг можно видеть, что свободные кромки ребер 337 входят в контакт с задней стороной смежной пластины, т.е. соприкасаются со стороной смежной пластины напротив ребер 337. В результате меж- ду .пластинами и ребрами образуются горизонтально разнесенные друг от друга проходы или каналы 335 и 336. Предпочтительно, когда чередующиеся ряды каналов открыты из верхних концах, т.е. 333 на
фиг. 12, с выходом в зону газового входного отверстия в корпус 305. Нижние концы каналов 335 открываются в камеру 311 сбора твердых частиц. Каналы 336, которые чередуются с каналами 335, закрыты на верхнем и нижнем концах. Однако выходные каналы 321 сообщаются с закрытыми проходами 336 и сообщают их с выходными отверстиями для чистого газа (не показано). Верхняя поверхность, образующая вход на пластины, наклонена, как в предшествующем варианте, так что более крупные твердые частицы могут предварительно сепарироваться для возврата в реакторную камеру 302.
Во время функционирования топочный газ из реакторной камеры 302 течет через газовое входное отверстие в корпус фильтра и, в частности, в каналы 335, открытые на верхнем конце корпуса фильтра. Газ и твердые частицы сепарируются при проходе газа из каналов 335 через пористые вертикальные пластины 334 в каналы 336. Чистый газ в каналах 336 удаляется по трубопроводам 321 через выходное отверстие для чистого газа. Сепарированные твердые частицы в каналах 335 продолжают течь вниз в камеру 311 сбора твердых частиц для возврата в камеру сгорания.
Другие варианты реализации фильтра могут быть предусмотрены в рамках изобретения, как показано на фиг.12 и 13. Например, пористые пластины, отстоящие друг от друга, без ребер, образующие каналы 335 и 336 альтернативно между ними, могут использоваться вместо этого. Пористые пластины с каналами в самих пластинах для топочного газа или чистого газа также могут использоваться. Блоки из пористого материала, например, могут использоваться с отверстиями, образованными в материале, в результате чего газ течет из газового входного канала через ряд отверстий в материале и через пористый материал в другие отверстия в материале для удаления, из фильтра.
Цель изобретения полностью достигается в том, что создается реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем, который (реактор) является компактным по конструкции и может использоваться в герметизированных сосудах.
Хотя изобретение описано в отношении того, что в настоящее время считается наиболее практичным и предпочитаемым, однако оно не ограничивается описанными вариантами реализации, а предназначено охватывать разные модификации и эквивалентные комбинации, входящие в объем и соответствующие идее формулы изобретения.
(56) Патент США isfe 4584003. кл. 55-269, опублик. 1986.
Патент ФРГ № 3544425, кл. F 23 С 11 /02, опублик. 1987.
Формула и з о б ре тения
и
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
всеми вертикальными пластинами, собранными в пакет и выполненными каждая с выступами, образующими при контактировании с соседними пластинами упомянутые вертикальные каналы,
-7- Реактор по п.6, отличающийся тем, что наклон стенки сепарационного средства выполнен в сторону реакторной камеры для возврата в нее отделенных твердых частиц.
.11. Реактор по п.1. отличающийся тем, что входные участки вертикальных каналов насадки выполнены каждый с проходным сечением, превышающим внутренний диаметр этого канала.
Фиг4
А-А
.5
nV
15
12
25
;:ж
W ,. I
.Ь
Фиг.7
Фиг. 8
Фш.9
фиг. Ю
Фие.. 11
305
Ф«/е. 12
Я-Д
Ъ74
- 335
(pt/e.13
337
336
