184605. lajstromszámú szabadalom • Égő poralakú tüzelőanyagok elgázosításához
1 184 605 2 A találmány tárgya égő poralakú tüzelőanyagok 50 bar-ig terjedő nyomás alatti elgázosításához, mellyel barnaszénport és valamely elgázosító anyagot vagy elgázosítóanyag-keveréket lehet bevezetni nyomás alatti elgázosítás útján létrehozott gázt termelő reaktorba. A poralakú tüzelőanyagnak és az elgázosító anyagnak egymástól elkülönített, elgázosító térbe vezetésére szolgáló, eddig ismert berendezéseinek, melyeket általánosan égőnek neveznek, alapvető jellegzetessége, hogy a poralakú tüzelőanyagot az égőben központosán elhelyezett csövön keresztül vezetik be. Ezen központi cső körül rendszerint koncentrikusan egy vagy több cső van oly módon elrendezve, hogy a csövek között gyűrűalakú csatornák keletkeznek. Ezek a csatornák szolgálnak az egy vagy több elgázosító anyagnak vagy elgázosító anyagkeveréknek a reakciótérbe vezetésére. Az elgázosító anyag vagy anyagok a reakciótér felőli oldalon ezekből a csatornákból vagy gyűrűalakú keresztmetszeteken keresztül vagy olyan furatokon lépnek ki, melyek általában gyűrűalakban elrendezve zárják le a csatornákat és ezután lépnek reakcióba a központi porsugárral. A poralakú tüzelőanyagok, például barnaszénpor, bevezetése egy az égőben központosán elhelyezkedő, kör keresztmetszetű csövön keresztül egyszerűen megvalósítható megoldás. A tapasztalatok szerint fluidizált barnaszénpor porspecifikus feltételek mellett a porsugár viszonylag nagy sűrűsége esetén is viszonylag könnyen szállítható azonos keresztmetszeti felületű, technikailag sima és egyenes csőben. Az eddig megvalósított kísérleti berendezésekben (pl. U.S. Bureau of Mines Morgentown), továbbá különböző szabadalmi leírásokban szereplő javaslatokban (pl. a 25 36 249 sz. NSZK, a 2 702 744 sz. USA és a 12 79 04 sz. NDK szabadalmi leírások), az égőben az elgázosítandó anyag központos vezetését alkalmazták. Az eigázosítandó anyag központos rcakciótérbe lépésének hátránya az ezzel párhuzamos elgázosító anyag, például oxigén, bevezetése mellett az, hogy a koncentrikus, gyűrőalakú elgázosító anyag-sugár által recirkulácic következtében rcakciótérben leve gáz keveredhet az elgázosító anyaggal, hacsak az elgázosító anyag-áramot egy kiegészítő gőzfátyollal le nem árnyékolják a recirkulációs gázzal szemben. Ezáltal a bevezetett oxigén egy része elhasználódik az éghető recirkulációs gázok oxidálására. A nyomás alatti porelgázosításnái azonban előnyös az elgázosításra szolgáló oxigén teljes mennyiségét a porral kialakuló reakcióba vezetni és az oxigén nemkívánatos meliékreakcióit az oxigénellátás gazdaságosságának biztosítása érdekében kiiktatni. Az eigázosítandó teljes szénpormennyiség egy csövön keresztüli bevezetése a reakcíótérbe, mely tüzeléstechnikailag, szimmetriaokokból központi csőelrendezéshez vezet, azzal a további hátránnyal rendelkezik, hogy időszakosan nem folyamatos szénporbevezetés esetén a berendezés üzembiztonsága csökken. Míg a gáz halmazállapotú elgázosító anyag bevezetése általában folyamatos áram formájában biztosított, ezzel szemben a fluidizált por szállításában viszonylag könnyen egyenetlenségek léphetnek fel a porárain sűrűsége vonatkozásában. A szénpor-kilcpésnek az égő kimeneténél fellepő jelentős ingadozása esetén nem kizárt az égő és a reakciótér károsodása, hacsak az így létrejövő oxigéntöbblctet az ingadozást követően szabályozás útján azonnal le nem építik. A találmány célja, hogy barnaszénpor elgázosításánál a fajlagos oxigénigényt csökkentse, a szénpor nyomás alatti elgázosításánál használt égő működési és üzembiztonságát biztosítsa és növelje, és különösen a nagy teljesítményű, szénpor nyomás alatti elgázosítására szolgáló égők térfogatigényét alacsony szinten tartsa. Emellett a berendezés teljesítményének függvényében minél alacsonyabbra kell szorítani a szükséges égők számát. A találmány által megoldandó feladat az, hogy egy, a szénpor nyomás alatti elgázosítására szolgáló égő szénpor- és elgázosító anyag-vezető szerkezeti részeinek célszerű geometriai kialakításával és elrendezésével el lehessen érni az égő funkcionálisan helyes és biztonságos üzemmódját. Eközben növelni kell a porbevezetés megbízhatóságát. A tömör, tehetetlen poráramnak a reakciótérbe lépéskor szét kell válnia és jól keverednie az elgázosító anyaggal, amit különösen garantálni kell az égő minden terhelési tartományára. Az égő konstrukciója tegye lehetővé a láng ellenőrzését és egy poráram kimaradása esetére biztosítson olyan szimmetrikus lángformáí, hogy az égés- ill. reakcióteret egyenetlen hőmérsékleteloszlás ne rombolja szét, ill. az üzemelést ne zavaija érezhetően. Megállapítást nyert, hogy a hordozógázban fluidizált szénpor szállítása a legmagasabb porkoncentrációk (900 kg por/m3 hordozógáz) elérése esetén is akadálytalanul zajlik az áramlási keresztmetszet profilváltozásai mellett, b.3 a kö vetkező feltételeket biztosítják :- A teljes L égőhossz minden AL szakaszában, melyben a poráram keresztmetszetének profilja változik, a keresztmetszeti felület azonos a szénpor-hordozógáz bevezetés égőbe való felépítési felületével (2., 3., 4. és 5. ábrák).- Egy a poráramlási keresztmetszetei határoló felület vagy felületrész profilváltozásból adódó hajiása az áramlási tengelyhez képest nem haladhatja meg a 8°-ot. Megállapítást nyert továbbá, hogy nagy porkoncentráció mellett egyenletesebbé tehető a porszállítóáram az égő előtti függőleges, leszálló szállítócső keresztmetszetének kibővítésével az addigi szállító csőszakasz 20 %• ának mértékéig. A kibővítendő csőszakasz hossza és a keresztmetszetbővítés mértéke az egész csővezetékben uralkodó szállítási feltételektől függ. A találmány szerinti égő úgy épül fel, hogy a szénpor hordozógázárama az égő tengelye és az elgázosító anyag központi csöve körül koncentrikusan elhelyezkedő két vagy több körgyűrűből vagy körgyűrűmből függőlegesen lefelé lép be a reaktorba. Az elgázosító anyag (pl. oxigén, vízgőz vagy oxigén/gőzkeverék) egy központi csőből és egy, az elgázosító anyagok számára kialakított külső gyűrűből jut a reaktorba. A két bevezetőtér egyikéből az elgázosító anyag a poráram tengelyével legalább 45° os szöget bezárva áramlik a poráram irányába, míg a második elgázosító anyagáram tengelyirányúan, a porárammal párhuzamosan lép ki. A tengelyirányú, porárammal párhuzamos elgázosító anyag-kilépést a központi csőből akkor kell alkalmazni, ha az elgázosító anyagok központi csövén keresztül optikai vagy thermoelektromos lángellenőrzést kell végezni ( 1., 2., 4. és 5. ábrák). A szénpor-hordozógáz keveréket az égőhöz kettő vagy több szénpor-hordozógáz vezetéken keresztül vezetjük és ezzel azonos számú körgyűrűre vagy körgyűrűívre osztjuk fel. A szénpor bevezetése a körgyűrűkbe (5. ábra) a vízszintessel kb. 45°-os szöget bezárva ferdén lefelé történik, tangenciális beömlőnyílásokon keresztül, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
