DK156676B - Fremgangsmaade og apparat til forbraending af carbonholdigt braendsel under flyvning - Google Patents

Description

DK 156676 B

Opfindelsen angâr en fremgangsmàde af den i krav l's indled-ning angivne type samt et apparat til udovelse af fremgangs-mâden.

S I en konventionel siaggedannende ovn til dampfrembringelse og lignende tilfares fast carbonholdigt brændsel, sâsom knust bi-tuminast eller halvbituminast kul, til en forbrændings- eller reaktionszone. Forbrændingstemperaturen holdes ved eller over askesammensmeltningstemperaturen for -at orodanne starstedelen 10 af ikke-brændbar aske, der er til stede i asken, til* en smel-tet slagge. Sàdanne ovne er almindeligvis forholdsvis store, idet de har krævet anvendelse af keramiske konstruktioner for at forhindre érosion af forbrændingskammeret sam falge af îisj-temperaturforbrandingsprodukterne. Disse ovne har afgivet sto-15 re mængder forurenende stoffer til atmosfæren og er betydeligt begrænsede med hensyn til anvendelsesauligheder. Den relative store starrelse af disse ovne har resulteret i relativt store varmetab, lav total termisk virkningsgrad og uansket lav ef-fekttæthed, dvs. termisk energiydelse pr. voluroenenhed af ov-20 nen.

En form for konventionel si aggedannende ovn ©r en sâkaldt cyklonovn. Et eksempel pâ denne er beskrevet i US-patentskrift nr. 2.357.301. I denne cyklonovn sprajtes bâde knust kul og 25 oxidationsgas tangent ielt ind i forbrændingskammeret pâ en sâdan mâde, at gassen, kulpartiklerne og forbrændingsproduk» terne foretager en cyklonisk stramning ved hsj hastighed igen-nem kammeret. Ikke-brændbare stoffer, der er til stede i kul-let, centrifugeres ud pâ forbrsndingskammerets væg, hvor de 30 danner en film af smeltet slagge. Smâ mængder af forholdsvis fine kulpartikler brænder under flyvningen igennem kammeret, medens langt starstedelen af kuTlet udgar store kulpartikler, soi ligeledes centrifugeres ud pâ kammervæggen. Disse store partikler klæber sig fast til den smeltede slaggefilm pâ væg-35 gen og brænder, medens de befinder sig pâ væggen.

I konventionelle cyklonovne har denne forbrænding af forholdS-

DK 156676 B

2 forbrændingskammerets vægge, tendens til at frembringe en kraftigt reducerende atmosfære i et ringformet omràde i umid-delbar nærhed af væggene. Dette er edelæggende. Métalforbind-elser (sâsom jernoxider og -sulfider, som almindeligvis fore-5 koramer i vestamerikansk kul) bliver ofte reduceret som felge af denne atmosfære, hvorved dannes bassiner eller pytter af flydende métal i det kammerisolerende slaggelag. Disse pytter af flydende métal og svovlforbindelser udgor rent faktisk en kortslutning, hvorigennem yderst store--varmestromme kan blive 10 ledt ud til kammervægge'n, hvilket ofte resulterer i overbe- lastning af kelesystemet og katastrofal gennemsmeltning af de metalliske vægge. Derudover er ti1stedeværelsen af svovlforbindelser sammen med smeltet métal ofte skyld i et uaccepta-belt korrosionsfænomen.

15

En mâde, hvorpà ovennævnte problemer kan afhjælpes eller und-gâs, er at drive en konventionel cyklonovn med ti1strækkelig overskydende luft til at opretholde en oxygenrig stokiometri nær forbrændingskammerets væg. Drivningen af en cyklonovn med 20 store mængder af overskydende luft for at undgâ dannelsen af metalpytter og kemisk korrosion er uonskelig pâ grund af, at kedelfaci1iteternes samlede termiske virkningsgrad herved re-duceres kraftigt. Derudover er der - set i forhold til nutid-ens strenge regulativer angâende ren luft - en alvorlig ulempe 25 forbundet med forbrænding med overskydende luft, idet en sâdan forbrænding resulterer i· en kraftig produktion af nitrogenoxi-der, som langt overskrider de niveauer, der er tilladt ifelge nutidige miljekrav.

30 Fremgangsmâden ifelge opfindelsen er ejendaouneLl ig ved de i krav l's kendetegnende de! angivne træk.

Herved opnâs at der ti1vejebringes en fremgangsmâde til slag-gedannende forbrænding af partikelformet carbonholdigt brænd-35 sel med forbedret virkningsgrad, optimal energiudnyttelse og eget effekttæthed, hvilket især skyldes at i ait væsentligt aile ikke-brændbare produkter fjernes fra de gasformige for-brændingsprodukter» fer disse gasformige produkter passerer 3

DK 156676 B

ind i en kedel eller andet varmeudnyttende udstyr. Slaggen fjernes fra de varme gasser, sàledes at kedlens vandrer ikke forurenes med smeltet slagge og klabri g flyveaske.

5 Forbrændi ngen foregàr inden i et reaktionskammer, som har en fluidumkalet væg, som omgiver og afgrænser reaktionszonen. En forholdsvis tæt fasebland i ng af brændselsparti kler og bæreflu-idum indsprojtes i reaktionszonen nar reaktionskammerets midte ved den ene ende, og oxidationsgassen-indsprsjtes sâledes tan-10 gentielt i zonen, at der etableres en hajhastighedshvirvlendG strem af gas, brandselspartikler og forbrændingsprodukter in-den for et ringformet omrâde af reaktionszonen i umiddelbcir-nærhed af kammervæggen. Srandslets og oxidationsgassens raasj?-stromningshastigheder reguleres sâledes, at der opretholdes t 15 relativt oxygenrig stekiometri inden for det ringforraed® strijH-ningsomràde og en relativt brændselsrig stskiometri inden ?$>' et 1angsgâende centrait omrâde af reaktionszonen og samtidigÎ sikres der en stram af oxidationsgas og forbrsndingsproduktrf igennem reaktionszonen med opholdstider i stsrrelsesorden af 20 fâ hundrede mi 11isekunder eller mindre.

De nævnte stakiometriske forhold og styringen af d© forskoi lige indbyrdes uafhsngige variable faktorer indebarer at i ait væsentligt hele carbonindholdet i brændselspartiklarme osa-25 dannes til carbonoxider, medens partiklerne endnu befindsr sv. i aerodynamisk flugt, for de nâr kammervæggene og for de for-lader forbrændingskammeret. Den relativt oxygenrig© stakiora©-tri i det ringformede omrâde i umiddelbar nærhed af slaggel©-get værner samtidigt imod dannelsen af flydende metalpytter î 30 slaggelaget. Desuden undgàs den korrosion, som ellers ville vsre en falge af tilstedeværelsen af svovlforbindelser i nsr-heden af metalvæggene. Lav stakiometrisk forbrænding i kerne-delen modvi rker fremkomsten af særlige store temperaturudsving i de gasformige forbrændingsprodukter, hvorved begrænses dan-35 nelsen af nitrogenoxider (N0X). Disse fordele realiseres uden de ulemper, der ellers ville hâve forekommet, hvis der overalt var blevet anvendt forbrænding med overskydende luft.

4

DK 156676 B

Den mere brændselsrige stekiometri i det centrale omrâde af reaktionskammeret resulterer i 1 avéré forbrændingstemperatur-er, da carbonindholdet i brændslet kun delvis oxideres til carbonmonooxider inden for dette omrâde. De heraf resulte-5 rende carbonmonooxider forlader kammeret sammen med de andre forbrændingsprodukter og kan forbrændes efterfolgende i et se-kundært forbrændingskammer, sâsom ildkassen i en kedel, terre-ovn eller anden ovn, med heraf resulterende omdannelse af car-bonmonooxid til carbondioxid. De forbrændingstemperaturer, der 10 opretholdes i det forster trin ved hjælp af denne brændselsrige forbrænding, er imidlertid tilstrækkelige til at de fleste ikke-brændbare bestanddele i brændslet sammensmelter til smeltet slagge uden væsentlig flygtiggerelse af slaggen. Denne smeltede slagge centrifugeres ud imod reaktionskammerets væg, 15 som er fluidumafkolet for at opretholde et lag af storknet slagge pâ væggen. Den overskydende slagge ledes bort fra kammeret. De reducerede temperaturer, der er en konsekvens af den brændselsrige forbrænding, resulterer ogsâ i reduceret nitro-genoxid-dannelse.

20

Ved fremgangsmâden ifolge opfindelsen styres reaktionskammerets vægtemperatur og forbrændingstemperaturerne fnden i reak-tionszonen, sâledes at de fleste ikke-brændbare bestanddele i brændslet sammensmeltes, aflejres under centrifugalvirkning i 25 flydende tilstand pâ reaktionskammerets vægge og fjernes fra reaktionszonen. Herved fjernes det meste af asken og slaggen i brændslet fra de gasformige forbrændingsprodukter ved hjælp af centri fugalvi rkni ng uden tab af uenskede store fraktioner af uforbrændt brændsel i slaggen.

30

Ved at opretholde de nævnte hoje stromningshastigheder inden i forbrændingszonen, sâledes at opholdstiden ligger i storrelses-ordenen fà_ hundrede mi 11isekunder, kan et forholdsvis lille. forbrændingskammer anvendes til at producere meget hoje ter-35 miske energîniveauer ved udgangen. For eksempel vil et forbrændingskammer, som er indrettet til at arbejde i overens-stemmelse med den forel iggende opfindelse·, hâve en længde pâ ca. 1.828 mm og en diameter pâ ca. 762 mm. Et sàdant forbræn-

DK 156676B

5 dingskammer vil kunne arbejde ved et energiniveau pâ 12,6 mil-lioner kcal/time. Dette letter i vidt omfang omdannelsen af ke-delanlæg, soin oprindel igt var konstrueret til at brænde olie og/el 1er gas, og hvor den plads, der er til râdighed til in-5 stallation af kulbrændingsapparatur, normalt er yderst be-grænset.

Opfindelsen angâr endvidere et apparat til udovelse af fréta-gangsmâden, hvilket apparat omfatter et- métal lisk i hovedsagetî 10 cylindrisk, vandkolet forbrændingskamraer. Dette apparat ar i-fslge opfindelsen ssrlig hensigtsmsssigt ejendomiael igt ved de i krav 5 angivne kendetegnende trsk.

Opfindelsen skal forklares nedenfor under henvisning til teç-15 ningen, hvor fig. 1 viser en skematisk afbildning af et apparat ifolge opfindelsen, 20 fig. 2a til 2d i perspektiv skrueformede hjulagtig® strsranir-ger, der realiseres i apparatet i fig. 1, fig. 3 til 6 kurver, der viser karakteristika ved adskillige forskel1ige typer hejhastighedsf1uidumstremme og over partik-25 Ternes bevægelse i en drejende fluidumomgivelse, fig. 7 i perspektiv delvis gennemskàret et apparat ifolge op- fi ndelsen, 30 fig. 8 apparatet i fig. 7 set fra siden delvis gennemskàret, fig. 9 til 12 tværsnit taget efter linierne 9-9, 10-10, 11-11 og 12-12 i fig. 8, 35 fig. 13 et principdiagram over et tætfasereaktanttransport-apparat ifolge opfindelsen, fin 1 A fra «iHen Helwï e nennandriret on Haï af annanafo*- i 6

DK 156676 B

fig. 15 og 16 fra siden delvis gennemskâret alternative udfe-relsesformer for apparatet, der er vist i fig. 7 og 8, fig. 17 et længdesnit gennem forbrændingskammeret ved hejt 5 arbejdstryk, fig. 18 et snit langs Unie 18-18 i fig. 17, fig. 19 et snit, der viser en detalje-af den i fig. 17 viste 10 konstruktion, fig. 20 et flowdiagram, der viser, hvordan nærværende apparat anvendes til at pyrolysere kul, retortere skiferler eller flammekrakke olie, og 15 fig. 21 et flowdiagram, der viser, hvordan nærværende apparat anvendes til at fremstille generatorgas eller syntetisk g,a,s.

Til forstâelse af nærværende opfindelses principper er det 20 hensigtsmæssigt forst at betragte den skematiske afbildning af apparatet 10, der er vist i fig. 1. Appara-tet 10 onrfatter erf reaktionskammer 21, som er en metalcylinder, der er symmetrisk omkring længdeaksen Z og afgrænser en cylindrisk reaktionszone 22. Ved en indlebsende tilferes primær eller langsgâende luft 25 til reaktionszonen 2-2 langs Itnier, cfer er parallelle med ak-sen. Nedstrems for enden 23 er der en indsprejtningskanal 24 for tilforing af sekundær luft tangentielt til reaktionszonen 22. En brændstofindsprejtningstapventi1 25, der koaksialt er pâ linie med kammeret 21 ved indlebsenden 23, omfatter en tap 27, 30 der er indrettet til længdejusteringer i et brændstofti1fer-selsrer 29, gennem hvilket brændstof strommer til reaktions-kammeret. Tappen 27 har en konisk endedel 31 for at afbeje brændstof radiait udad fra den langsgâende akse i en klokke-formet indhylningskurve 41. Nàr tappen bevæges mod venstre set 35 i forhold til fig. 1, bevæges endedelens 31 koniske overflade mod et ventilsæde 33 ved rerets 29 ende, hvorved gradvis re-duceres den hastighed, ved hvilken brændstoffet stremmer ind i reaktionszonen 22. Ved dette arrangement styrer tapventilen 25 7

DK 156676 B

variabelt det tilforte brændstofs massestromningshastighed.

Ved den hojre ende indbefatter reaktionskammepet 21 en varme-spreder 35 med en central âbning 37, gennem hvilken gasagtige reaktionsproduktep, der fpembringes i reaktionszonen 22, af-5 gives fra kammeret. Varmesprederen 35 adskiller partikelstof og slaggedpâber fra gasagtige reaktionsproduktep, sàledes at den strom, der fores ud gennem âbningen 37, er relativt fri for flydende slagge og faste partikler.

10 Som vist i fig. 2a-2c opfanges den primarluft, der indfores ·? reaktionszonen 22, ringformet fordelt omkring tapventilen 21 af den sekundsre luftstrom, der t i1 fores reaktionszonen fr kanalen 24. Carbonholdigt brsndsel, f.eks. pulveriseret ku" t i 1 fores reakt i onskammeret 21 i form af en tet faseblan^ 15 med en bæreluft, sâsom nitrogen (N2), komprimeret 1uft e'iler-gasagtigt brændsel. Den tangentielt indspr©jt@d@ sekonder 1uftstrom 47 blandes fuldstændigt med brandslet og med prisse» luften og accelererer de faste brændselspartikler i overen® stemmelse med fluidumstromningsprincipperne, der beskrivss i 20 detaljer i det efterfolgende. Sora vist i fig. 2d bevegij* blandingen af brændende brændselspartikler og gasagtige haj-temperaturreaktionsprodukter langs en skruef ©naet ban© 49 fil reaktionszonens 22 nedstromsende, hvor de gasagtige reaktiontf-produkter tvinges indad af varmesprederen 35 og forlader kaii-25 raeret 21 gennem den centrale âbning 37. Da reaktionspreduk- terne tvinges indad af varmesprederen 35, foroges vinkelhç-stigheden brat i omrâdet i umiddelbar nsrhed af varmespred«?“ ren, hvorved slaggedrâber centrifugeras ud af gasstrommen ©g udfældes for det meste pâ kammerets vsgge og pâ varmesprede-30 rens 35 indre overflade.

Partiklerne, der fores i den klokkeformede spredningsindhyl» ningskurve 41, bevæges langsgâende gennem kammeret ved en gen-nemsnitshastighed, der bestemmes af den kombinerede masse-35 stromningshastighed for luften og for brændslet. Smâ partikler er tilbojelige til at blive opfanget og fort med stromblan-dingen, medens storre partikler har en tilbojelighed til at folge trajektorier, der delvis bestemmes af deres oprindelige 8

DK 156676 B

hastighedsvektorer. Selv om store partikler accélérés af de hurtigt drejende gasser, accélérés de i mindre udstrækning end de smâ partikler. Linien 43, der er vist i fig. 1, repræsen-terer sâledes den ydre grænse for de skrueformede trajektorier 5 for relativt store brændselspartikler, f.eks. partikler med en diaraeter pà omkring 100 μ. Sà store partikler felger i reali-teten ikke linien 43, men bevæges skrueformet omkring længde-aksen inden for indhylningskurven 41, hvis ydre grænse er in-dikeret af linien 43. Pâ lignende mâde.bevæger forholdsvis smâ 10 partikler, f.eks. kulpartikler, med en diameter pà omkring 10 μ sig i skrueformede baner inden for indhylningskurven 41, hvis indre grænse er indikeret af linien 45. Sâledes felger i det væsentlige aile partikler i et storrelsesomrâde fra omkring 10 μ til omkring 100 μ i diameter skrueformede trajektori-15 er inden for indhylningskurven 41 mellem linierne 34 og 45. Blandingen af brændslet med de to luftstromme udfores ved be-vægelsesmængdeudveksling og dannelsen af en stramblanding, som udstrækker sig til i det væsentlige en cylindrisk skruelinie pâ langs af kammeret. Af grunde, som skal forklares nærmere i 20 det felgende, er det enskeligt at opretholde et hjulstrem-ningsfelt eller et kombineret hjul-hvirvelstremningsfelt inden for den storste del af reaktionszonen 22.

Den klokke'foFfiiede spredningsindhylningskurve, der er vist i 25 fig. 1, er baseret pà en antaget stromningshastighed pâ 48,8 m pr. sek. for sekundær1uften, ca. 15 m pr. sek. for den langs-gàende rettede primærluft og ca. 3 til 15 m pr. sek. for den indsprejtede bæreluft og brændselsblanding. Det er underfor-stâet, at nærværende opfindelse ikke er begrænset til disse 30 specifikke hastighedsværdier eller af de forhold, der er anty-det af disse værdier. Ved udvælgelse af det optimale foch.old mellem sekundærlufthastigheden, primærlufthastigheden og brændselstiIforselshastigheden og brændselsretningen kan indhyl ningskurven 41 justeres over et bredt omràde. Denne udvæl-35 gelse vi 1.. ,a.f hæ.ng.e af det særlige. brændsel, der anvende-s-, og· andre karakteristika, der er ensket i den specifikke procès. I nogle tilfælde er det ensket at arbejde i brændselsrige omgi-velser, dvs- i en reducerende atmosfære. Brændselsrig drift 9

DK 156676 B

kan f.eks. være ansket for at mindske reaktionstemperaturen og begrænse siaggefordampning, som det vil blive omtalt i det efterfolgende.

5 For at hâve en relativt koapakt reaktor er det nodvendigt, at brændselspartiklerne er forholdsvis sraâ. I almindelighed skaï brændselspartiklerne være mindre end 750 μ i diameter og for-trinsvis mindre end 75 μ i diameter. Sâ sraâ partikler vil brsnd;. i lebet af fâ mi 11 isekunder. Nærværende-reaktor er sâledes di~ 10 mensioneret, at de hvirvlende gasser frembringer tiIstrskkelig centrifugalkraft til, at partiklerne bevæges mod kararaerets in-dre vægge, men aile er i det væsentlige fuldstsndigt for·’ brandte, inden de rammer kammerets væg. F.eks forbrander en per-tikel med en diameter pâ 75μ i lobet af orakring S© msek. f 15 aerobal 1 istiske omgivelser, i hvilke denne partikel indsprs,;*· tes, styres fortrinsvis sâledes, at de krsfter, der virker pj partiklen, ikke vil fore den til vaggen, inden den er fuld-stændig forbrandt. Det er generelt underforstâet, at smâ partikler pâvirkes af aerodynamiske trækkræfter i sterre udstrsk-20 ning end store partikler. Nâr f.eks. en lille partikel trader ind i de hvirvlende gasser i reaktionszonen, skaber den οχιάν' rende gas, der tarer forbi partiklen, en trskkraft, sera norSjûr. ejeblikkeligt ændrer den lille partikels hastighed og retiving, sâ den faider sammen med de hvirvlende gassers hastighed cr.

25 retning. Derimod har en meget stor partikels inerti ®n tende;·..' til at holde denne partikel i bevægelse med den hastighed or; den retning, ved hvilken den trâdte ind i den hvirvlende gas.

Hvad angâr de smâ partikler, som for det meste anvemdes i donne forbindelse, opnâr nssten ail© disse den hvirvlende gas" 30 hastighed i lebet af fâ nui 11 isekunder, efter at de er fort inc! i reaktionszonen.

Nâr disse partikler hvirvler ind i gasserne, frembringes en centrifugalkraft, som er direkte proportional med partiklernes 35 masse og med parti klens vi nkelhasti ghed. Sterre partikler har en storre centrifugalkraft virkende pâ dem end smâ partikler, og vi rkningen af trækkraften er mindre. Folgelig har store partikler en tendens til at bevæqes hurtiqere mod de vdre væq- 10

DK 156676 B

ge end de smâ partikler. Ved at styre de hvirvlende gassers tangentielle hastighed kan man styre de centrifugal- og træk-kræfter, der vîrker pâ partiklerne. Herved âbnes der mulighed for, at man kan vælge en passende tangentiel hastighed af de 5 hvirvlende gasser, sàledes at de store partikler er udbrsndt, inden de rammer mod reaktionskammerets vægge. Denne samvirk-ning af de indkommende gasser danner et middel, ved hjælp af hvilket man kan variere centrifugal- og trækkræfterne, der virker pâ partiklerne. Ved at styre for-holdet mellem gasstram-10 menes tangentielle og îangsgâende massestramningshastighed er det muligt at sikre, at i det væsentlige aile partikler vil brænde, inden de rammer kammerets væg. Endvidere jo mere hjul-agtig stramningsgasserne er inden for reaktionszonen, desto starre vil partiklernes flyvetid i kammeret blive.

15

Ved dimensioneringen af reaktionskammeret er det anskeligt at maksimere msngden af slagger, der fanges i dette kammer. Da smâ partikler ikke bevæges sâ hurtigt mod vsggen som store partikler, vil meget smâ partikler undslippe gennem kammerets 20 âbning, og der er derfor altid et vist tab af meget smâ slag-gedràber. Imidlertid vælges kammerets længde og âbning, sâle-des at mindst omkring 90 til 95% af slaggerne fanges inden i kammeret.

25 Der passes pâ ikke at indsprajte brsndselspartikler med en hastighed s-â. stor, at partiklens bevægelsesmængde vil fore den til kammervæggen inden forbrændingen. Med andre ord mâ brænd-selspartiklernes hastighed være væsentlig mindre end de hvirvlende gassers hastighed, sàledes at gasserne vil virke pâ de 30 indkommende partikler og fange dem i hvirvlen i en tilstrække-1i g tidsperiode til at sikre fuldstændig forbrænding.

Fuld forstâelse af den hjulagtige stramnings karakteristika, der anvendês i nærværende opfindelse, kræver en detaljeret 35 gennemgang af gasstramme og kræfter, der frembringes af gasserne, som virker pâ partiklerne.

Der er to typer gasstremme i de hvirvlende gasser i reaktions-

DK 156676B

11 str0m aftager tangentielhastigheden som en funktion af den radiale position. Med andre ord er den tangentielle hastighed Biaksinsal nær det roterende strenningsfelts centrum. Hvirvel-stremmen er matewatisk karakteriseret ved udtrykket: 5 VT ~ Ro V°

R

hvor V* = tangentiel hastighed, 10 R0 = kammerets radius, R = position i forhold til radius, og VQ = tangentiel hastighed ved den ydre radius.

En teoretisk ren hvirvelstrem er grafisk vist i fig. 3, h ver 15 kurven 51 er en afbildning af tangentielhastigheden sois ·:·: ·. funktion af den radiale afstand fra drejningsaksen i hvirvelstremningsfelt. Som vist af kurven 51 stiger tangen-tielhastigheden eksponentielt med aftagende radial position,, og hvis ren hvirvelstrom opretholdes, vil den vare ekstree 20 stor nær ved aksen.

I hjulstremmen drejer hele fluidumlegemet samraen som et stitt 1egeme. Denne type stromning betegnes ”ren hjulstr^mning". Ren hjulstr0mning karakteriseras maternâtisk ved udtrykket s 25

Vt ~ R<o hvor Vt = tangentialhastigheden, R = positionen i forhold til radialretningen, og 30 ω = vinkelhastigheden ved R.

Tangentielhastigheden af gassen i en hjulstrsm er sâledes pâ enhver given radial position R direkte proportional med dens radiale afstand fra rotâtionsaksen. Dette er selvfalgelig ken-35 detegnet for et drejende fast 1egeme, hvis de le er fikseret i forhold til h i nanden. Vinkelhastigheden ω er den samme for aile radiale positioner. I en ren hjulstrem er ω sâledes kon-stant for aile ounkter ( dos i t i oner 1 i samme tuarsnït med male- 12

DK 156676 B

simal tangentiel hastighed forekommende ved den ydre radius i modsætning til ved rene hvirvelstramme, hvor den maksimale tangentielle hastighed forekommer tæt ved aksen. En ren hjul-stramning er vist i fig. 4, hvor linien 53 repræsenterer den 5 tangentielle hastighed vist som en funktion af den radiale af- stand fra rotationsaksen Z.

Ved at blande aksial luft med tangentiel luft kan gasstram-ningen i reaktionszonen 22 styres, sâledes at den i det væsent-10 lige svarer til det hastighedsprofi 1, der er vist ved kurven 55 i fig. 5. Denne kurve er typisk for stramningssystemet i reaktionszonen 22. Kurvedelen 56 viser det omrâde, hvor hast igheden stiger i det væsentlige som en lineær funktion af den radiale afstand fra rotationsaksen og svarer til ren 15 hjulstramning. Den del af stramningsfeltet, der nærmere svarer til en ren hvirvelstramning, er vist ved kurvedelen 57. I denne kombinerede hjul-hvirvelstromning stiger tangentielha-stigheden nær aksen i det væsentlige lineært med afstanden fra aksen til en maksimal hastighed ved en afstand, der tilnærmel-20 sesvis er 1i g med radius i varmesprederâbningen 37. Udad forbi dette punkt ændres hastigheden omirent omvendt proportionalt med afstanden fra aksen og nærmere bestemt svarer den til en hvirvelstram som ovenfor nævnt og vist i fig. 3. Det anvendte stramningsfelt tilnærmer sig sâledes en ren hjulstramning i 25 kernedelen af forbrændingszonen, har en overgangsdel indikeret ved a i fig. 3 og 4 og er i det væsentlige 1 i g med hvirvel-stramningen i en ydre skaldel af stramningsfeltet.

De starre partiklers flyvetid kan forages signifik.ant .ve.d at 30 mindske tangentielhastigheden ved de gasser, som de mader tidligt i deres bevægelse gennem kammeret. Det er sâledes an-skeligt, at kernedelen fra R = 0 til R = a skal være sâ stor i diameter som praktisk muligt^ Den aktuelle diameter-af· hjul-stramningskerneregionen vil variere langs kammerets længde og 35 nær nedstramsenden hâve en tendens til at være omtrent lig med diameteren i varmesprederâbningen 37. I forbrændingszonens opstramsdel kan radius "a" af hjul-stramningskerneregionen gares starre ved at styre hastigheder og massestramningsha-

DK 156676B

13 stigheder og braendselsindsprojtningsmâden for derved at gore kerneregionen sâ stor som mulig i overensstemmelse med slag- gefangningen.

B ïfalge nærværende opfindelse styres bevægelsesmængdeoverfgjr” selen d© aksiale og tangent iel1e luftstramme og brænd- slet ved at regulere hastigheder og masses trismningshastighedsr af braandslet og af begge ti Iferte 1 uf tstramae, sâledes at stremningsfeltet i reaktionszonen 22._svarer til hjulhvirvel-10 stremningen, der er vist i fig. 5, og lange flyvetider for partiklerne er derfor real iseret. Som et résultat er der i e ·, karomer med sâ lille diaraeter som 45,7 cia realiseret flyvetide·' for store partikler i stsrrelsesordenen 3Q til 70 msek. Oemvr· aerobal 1 istiske styring af kemiske reaktionsr i fri flugt u*J*· 15 nyttes til at mindske tab af uforbrsndt brsndsel i slaggen c· til at begranse s 1aggemængden, der afgives fr® reaktionskaitr· meret gennem àbningen 37. Dette kan ogsâ frerames ved at int-sprojte brændsel med en hastighed, der er mindre end den int-kommende tangentielle oxidationsgasstroms og fâr brændslet til 20 at opfange de dele af oxidationsgasstremmen, som udvikler sig retning af h©jere vinkelhastighed.

Den væsentlige forskel mellem de to stremme er partiklernei. opholdstid i reaktionszonen 22. For ens partikler indsprsjtsi 25 ved saisime radius i de to typer strsmninger er opholdstidor nseget Isngere i hjulstremningen end i hvirvelstrsmningen. Fgï at tiIvejebringe en Isngere flyvetid foretrskkes det sâ at ar-bejde under betingelser, soro favoriserer dannelsen af en hju!° agtig stramning i reaktionszonen 22. Dette er et meget vig-30 tigt trsk ved nssrvsrende opf indelse, som muliggsr opnâelsû at forsgede ef f ekttstheder. F.eks. bar en konventionel Lurgi--forgasser drevet ved 20 atmosferes tryk en effekttethed pc 160,2 kg kul pr. tiroe pr. n)3 reaktionskammer. Nærværende apparat vil, nâr det arbejder med samme tryk, bave en effekttat= 35 hed pâ 2623 kg kul pr. ti me pr. m3 reaktionskammer.

Fordelen ved at opretholde en overvejende hjulagtig stremning i apparatet forstâs bedst ved at taetrante aernrivnainikken af 14

DK 156676 B

den partikel, der fores i hvirvlende gasser. Det primare formé! er soin nævnt at udsatte store partikler for en flyvetid, der er af tiIstrakkelig stor langde til at de i det vasentlige fuldstændigt vil hâve reageret og vare reduceret til slagge-5 dréber, fer de rammer reaktionskammerets vægge. Apparatet og dets drift er dimensioneret til at mindske radial accélération af uforbrandte og delvis-forbrændte partikler samtidig med, at det sikres, at de fleste slaggedrâber vil nâ væggene. Hvordan dette opnàs, forstâs bedst ved at be.tr.agte partikler i reak-10 tionszonen.

Der betragtes nu en partikel, der trader ind i reaktionszonen.

Til at begynde med virker der kun trækkrafter pâ denne partikel. For en sfærisk partikel er trækkraften (Fçj) 15

Fd „ Cd fa °D2 (Vg - Vp)2 2 g hvor Cjj er trækkoefficienten, 20 Pg er gastatheden,

Dp er partikeldiameteren,

Vg er gassens hastighed,

Vp er partiklens hastighed, og g er tyngdeaccelerationen.

25

Smâ partikler er pâ grund af deres lille vægt, dvs. lille masse, imidlertid mere pévirket af trakkraften, der udoves pâ dem af hvivlende gasser, end sterre og tungere partikler. Da aile partiklerne, der anvendes, er relativt smâ, vil aile 30 disse partikler pâ grund af trakkrafterne, der virker pâ dem, opnâ den samme hastighed .som de hvirvlende gasser nasten eje-blikkeligt.

Med partiklerne drejende pâvirkes de af centrifugalkraften 35 (Fc). Fra den grundlaggende fysik fâs

Fc = MRu2 15

DK 156676 B

hvor M er partiklens masse, R er partiklens radiale sti Π ing, og ω er partiklens vinkelhastighed.

5 Fra denne ligning kan man se, at jo tungere en partikel er, desto kraftigere vil centrifugalkraften driv© partiklen iæ©d kammerets indre v«sg. Vinkelhastigheden styres sâledes, at een-trifugalkraften ikke er sâ stor, at den hastighed, der herved bibringes partiklerne, f®rer dera ti 1 - -kammervæggen inden den 10 fuldstandige forbrasnding. Σ en hvirveltypestremning aed stGr-hastigheder n«sr kammerets centrum vil aile brandselspartikler der indspr®jt@s i den drejende strsm, til at begynde m©d ΰ··ι derkastes store centrifugalkrsfter, og de vil derved aec®'Ut-reres hurtigt 1 radial retning. Pâ den anden si de set vi 1 ’ 15 hjulstr0mninger, under identiske indsprojtningsf©rhold ·',. samme partikler blive udsat for sraâ centrifugalkrefter ©g i cί felge deraf fâ en lav startacce!©ration i radial retning» 0¾ trækkraften primsrt styrer bevægelsen af meget snâ partikler har disse partikler en tendens til at forblive i samme posi =-20 tion i gassen, nâr fsrst de er begyndt at hvirvle rundt, ©g de bevssges derfor kun langsomt udad mod kamraervsggen.

D@t kan vises, at partiklens tangentielle accélération (£^1? dt 25 er givet ved udtrykket

dvp „ isg x d <vg ~ V

dt PpDp2 dt 50 Oet bemerkes, at partikelaccelerationen er omvendt proportions! med kvadratet pâ partikeldiameteren. F®lgelig vil siâ par-tikler opnâ den hvirvlende gas' hastigheden hurtiger® end store partikler, og de har ikke en tendens til at bevæges re-lativt i forbold til orogivende gasser i samme grad soin store 35 partikler, som har en tendens til at bevsge sig ind i forskel-lige gasomgivelser under deres bevægelse og derved blive kon-tinuerligt skrubbet af friske oxiderende gasser. Dette forhiri- riannelsen ai ei tanna ai reaktinnsnrnHuli + sf ηιηΙίΓ*·ΐηη ctnna

DK 156676B

16 partikler, og store partiklers forbrænding forbedres derved signifikant. Udstrækningen, i hvilken disse fordele realiseres i praksis, afhænger delvis af graden, ved hvilken stremnings-feltet er en ren hjulstremning.

5

Fig. 6 skildrer opferselen af en partikel af en given ster-relse i tre forskellige stremningsfelter. Den radiale position af en partikel med en diameter pà 75 μ i et kammer pà 45,7 cm i diameter er undersogt i tre forske.1.1 ige tilfælde. Kurve A 10 viser, at i rene hvirvelstremninger vil partiklen nâ kammer-væggen i lcbet af omkring 10 msek. Kurve B viser, at i et kom-bineret hjul-hvirvelstremningsfelt vil partiklen nâ væggen i lebet af omkring 30 msek. Kurve C viser, at i et rent hjul-stremningsfelt vil partiklen nâ væggen efter 70 msek. Da denne 15 partikels brændetid er sterre end 10 msek, vil et rent hvir-velstromningsfelt ikke kunne give det onskede résultat. Hvis stremningsfeltet tilnærmelsesvis er et rent hjulstremnings-felt, kan sterre partikler brændes i denne kammersterrelse. Kammersterrelsen kan foreges for at opnâ flyvende brænding af 20 partikler i en hvirvelstromning, men dette vil medfere en eko-nomisk ulempe og mindske effekttætheden og virkningsgraden.

Volumenbrænding eller flyvende brænding, der er opnàet som ovenfor beskrevet giver relativt hoje termiske virkningsgrader 25 ved at undgâ brænding pâ væggen, undgâ ledsagende tab af carbon i slaggen og undgâ overdrevent varmetab ti1 væggene. Des-uden vil brænding pà væggen kræve, at oxidationsmiddel- brin- · ges t i1 væggen, og derfor nedvendiggere anvendelse af oversky-dende luft, hvorved opretholdelsen af en reducerende atmo-30 sfære i reaktionszonens 22 ydre omràde i det væsentlige ude-lukkes. Ved at ti lvejebringe. læng.ere opholdstider for en given kammerdiameter og ved forogelse af flyvende "skrubning" af store partikler opnâs endvidere forholdsvis store effekttæthe- der. Da nærværende apparat maksimerer de relative hastigheder 35 mellem de roterende gasser og de storre partikler, foreges brændingen af store partikler, sàledes at reaktionszonen 22 kan drives brændstofrig uden overdreven udfældning af ubrænd-te partikler pâ væggene. Muligheden for at arbejde brændstof-

DK 156676B

17 rigt gor det muligt at holde reaktionszonens driftstemperatur ved temperaturer, hvor overdreven fordampning af slaggen und-gàs. I nærvsrende apparat kan 90% aller mere af siaggeindhol-det i det tilforte brændsel sâledes fjernes som en vaske, inden 5 de gasagtige reaktionsprodukter forlader kammeret.

Fig. 7 og 8 viser en udforelsesforra for opfindelsen, der er egnet til forbrsnding af pu!veriseret kul for frembringel se af en hajtemperaturplasmastram til drivn.ing af roagnetohydrodyns- 10 miske elektriske generatorer. Udover de komponenter, der ©r beskrevet i det foregâende i forbindelse med fig. 1, omfatter apparatet en oxidationsmiddelmanifold 61, gennem hvi1 ken lufî fra en kilde 65 flyder gennem sekundarluftkanalen 24 til sn indsprajtningsport 59 og tangentielt ind i reaktionszonen 22« 15

Som vist bedst i fig. 8 modtager tapventilen 25 brsndstof fra en brændstofkilde 63. Brandstoffet stroramer gennem tilforsels» raret 29 og bliver afbajet radiait udad fra tapendedelera der er tilvejebragt Isngdejusteringsmuligheder for tappen v&è 20 hjslp af en ydre gevindskaret tapbasning 28 bâret pâ tappen ^ drejeligt understattet i en indre gevindskâret boring.

BrændstofkiIden 63 er fortrinsvis et séparai brsndstofblanden-de og tst-fase-transportapparat, der er vist i fig. 13 og 14 25 og beskrevet mere detaljeret i det efterfalgende. Den væs®nt-= ligste funktion af kilden 63 er at anbringe pulveriseret kul i en stram af bsrefluidum med et regulerbart kul-til-fluiduro= æasseforhold over et orarâde fra 0:1 til 100:1. Den blandede stram er pulveriseret kul blandet med bærefluidummet har 30 stramningskarakteristika svarende til et tyktflydende f lui -dums, og den blandede stram spredes gennem tapventilen 25, og det findelte kul spredes derfra som vist ved hjælp af den klokkeformede spredningsindhylningskurve 41 i fig. 1. 1 I fig. 7 og 8 ti1 fores komprimeret hojtemperatur1uft fra oxi-dationsmiddelkilden 65 gennem manifolden 61 for at danne en forste, en anden og en tredje luftstrom til apparatet. Man.i-folden 61 indbefatter en hovedkanal 66, der strækker sig fra la

DK 156676 B

kilden 65 i det væsentlige parallelt med forbrændingskammerets 21 længdeakse, og en ferste grenkanal 67 strækker sig vinkel-ret mod kammeret 21 og leder hojtryksprimærluft ind i et luft-fyldt rum 69, fra hvilket det stremmer gennem en stremnings-5 rettende indretning 70 med flere âbninger. Primærluften indfo-res i reaktionszonen 22 i en retning, der i det væsentlige er parai Tel med kammerets 21 længdeakse, og gennem et ringformet rum, der omgiver tapventilen 25. I det fyldte rum 69 mindsker volumetrisk ekspansion luftens hastighed, og ved hjælp af rum-10 mets vægge dirigeres den til at stremme gennem den fluidumret-tende indretning 70. Som det bedst er vist i fig. 8 og 9, er indretningen 70 en fritstàende indretning af si 1iciumcarbid-vinger sammensat til at danne en multi-âbningsindretning, gennem hvilken primærluftstrammen passerer. Alternativt kan vin-15 gerne fremstilles af Inconel 800 eller af en anden korrosions-resistent hojtemperaturlegering i overensstemmelse med en total konstruktionsplan, der anvender en konstruktion helt i mé tal. I dette tilfælde kan fingrene vandkoles af organer ifelge den konventionelle keleteknik.

20

Sekundærlufttilferslen ti1vejebringes fra kilden 65 via hovedluftkanalen 66 og grenkanalen 24 til den tangentielt indstillede luftindsprejtningsport 59 med en hastighed, der er tilstrækkelig til i reaktionszonen 22 at danne en drejende 25 bîanding bestâende af brændselspartikler, primærluft og sekun-dærluft. For at opretholde hjulstromningen i reaktionszonen og for at regulere reaktionstemperaturen er det enskeligt at styre primær- og sekundærluftens relative stremningsværdier og massestremningshastigheden af luft i forhold til brændstofti1-30 ferslen. For at udfere denne parametriske regulering kan kon-ventionelle f1uidumventi1er (ikke vist) anvendes i luftkana-lerne 67 og 24 til forudvalgt eller kontinuerlig regulering af de respektive massestremningshastigheder. 1 en udforelsesform for opfiii'dêlsen blev der anvendt keramiske (zirconiumdioxyd) 35 venturi-indretninger indsat i kanalerne 24 og 67 til begræns-ning af massestremningshastighederne, sâledes at bâde summen og forholdet mellem de to massestromningshastigheder er forud-bestemt.

19

DK 156676 B

Styring af slaggedannelsen, sàledes at i det væsentlige hele brandslets slaggei ndhold udfældes pâ forbrændingskammerets vægge, er et træk af betydelig vigtighed. Optimal adskillelse af slagge fra de gasagtige reaktionsprodukter opnâs for det 5 forste ved etablering og styring af et hjulstremningsfelt 1 reaktionszonen 22 og for det andet ved régulering af reaktions-temperaturen, sâledes at siaggefordampning er minimal. Tempe-raturstyri ngen opnâs ved at regulere de t i1 farte 1uftstremmes temperatur og selektivt modificere 1 uft.--ti 1-brændselsforholdetc 10 sâledes, at en brændsel-srig blanding opretholdes i reaktionszonen. Brændselsrig forbrænding medferer, at en betydelig de; af carbonindholdet i kullet forlader reaktionszonen 22 soie carbonmonooxid, hvad der begrænser dannelsen af terraisk enercji i reaktionszonen og derved styrer arbejdstemperaturen i rsak= 15 tionskammeret 21. Teraperaturstyr i ngen samroen roed centrifuge fremdrivningen af slaggepartikler raod kammerets 21 vægge ibis-1 igger fjernelse af mere end 90¾ af slaggen fra strammen a? gasagtige reaktionsprodukter, inden disse produkter afgiv®.· fra reaktionszonen gennem varmesprederens 35 centrale âbning 20 37.

Hvis forbrændingskammerets indre overflade 71 var belagt occ" et iIdfast keraaisk raateriale, ville slaggens eroderende virk-ning, den hoje stromningshastighed og brændende brændselspar-25 tikler i reaktionszonen hâve en tendes til at afklæde det ild-faste raateriale fra kammerets 21 vægge og, nâr det er skst, begynde at angribe kammerets indre metaloverflade 71. ïfslgs opfindelsen undgâs dette problera ved at der dannes et beskyt-tende lag af sterknet udfsldende slagge pâ overfladen 71, hvad 30 der begrænser yderligere angreb. Til dette formâl er der an-bragt raetalkelerer 73 pâ kammerets 21 indre overflade 71. Rs-rene 73 danner en vandkslet foring for reaktionskammeret 21, hvilken foring holder pâ og stsrkner ti1strækkelig slagge til at der dannes et beskyttende lag med en relativ lav termisk 35 ledningsevne. Der anvendes konventionelle arrangementer for tilforing af kelemiddel til rerene 73, f.eks. forgreningsror 74 og 75.

20

DK 156676 B

Soin bedst vist i fig. 7, 8 og 10 er varmesprederen en ring-formet plade med en dobbeltspiral af kelerer 77 arrangeret pà dens overflade og placeret i det væsentlige vinkelret pâ læng-deaksen i kammerets 21 nedstremsende. En funktion af varme-5 sprederen 35 er at stoppe siaggedrâber, soin endnu ikke har nâ-et kammerets 21 vægge, og derved at mindske slagge- og as-keindholdet i de gasagtige reaktionsprodukter, der afgives fra kammeret. Desuden tvinges den drejende strom af gasagtige reaktionsprodukter , nâr den nàr kammerets. nedstremsende, af var-10 mesprederen 35 til at s-tromme radiait indad mod âbningen 37.

Nàr den drejende hojhastighedsgasstrem tvinges indad, foreges vinkelhastigheden med en faktor 3 eller 4 eller mere. Denne skarpe stigning i centrifugalkræfterne resulterer i, at i det væsentlige hele slaggeindholdet i brændslet centrifugeres ud 15 af de gasagtige reaktionsprodukter og udfældes som et flydende slaggeslag pâ forbrændingskammerets indre overflade 71 og pà varmesprederen 35.

Den flydende slagge flyder pâ grund af tyngdekraften mod reak-20 tionskammerets bund og ud igennem en slaggeport 78 og ud til en slaggelâs- 79 ved kammerets bund. Som det bedst er vist i fig.

8 og 10, er den korte del af det cylindriske ror, som afgræn-ser slaggeporten 78, kolet af kolevand, der flyder &ennem en konventionel vandkappe med indlob 80 og udleb 81. I omrâdet 25 ved slaggeporten 78 er kolererene 73 udformede til at danne en formet inderoverf1adedel 82, der definerer en rigelig stor àb-ning mellem de nærliggende car 73 ved slaggeporten-s 78 place-ring. SIagge-dumping-undersystemet omfatter fortrinsvis en slaggebeholder under tryk (ikke vist) for at forhindre udslip 30 af gasagtige reaktionsdprodukter gennem slaggeporten.

Ved nærværende apparats anvendelse til magnetohydrodynamik omfatter det et sekundært reaktionskammer 85, der er koblet til kammerets 21 nedstromsende og afgrænser en anden reaktionszone 35 88. Det an'det reaktionskammer 85 modtager gasagtige reaktions produkter fra kammeret 21 og ændrer de gasagtige reaktionsprodukter ved hej temperatur til ved dens udgangsende 87 at pro-ducere en hojhastighedsplasma, der er egnet til indsprejtning 21

DK 156676 B

i plasmakanalen af en magnetohydrodynamisk (MHD) elektrisk energifrembringende indretning. Sâdanne MHD-systemer udgor ikke nogen de! af nærværende opfindelse, er af kendt konstruk-tion og skaï ikke beskrives nærmere her.

5

Qasagtige reaktionsprodukter forlader reaktionszonen 22 gennem âbningen 37 og fores ind i den anden reaktionszone 88. Umiddelbart nedstroms for varmesprederen 35 er der indrettet en reaktantindsprojtningsindretning 90 .til i hojtemperaturgas-10 strommen at i ndsprsj te- udvalgte kemiske reaktanter, sàsom f.eks. kaliumcarbonat. Indsprojtningsindretningen 90 omfatter et reaktanttiIforselsror 91, som strækker sig pâ tværs af kammeret 85, og som understottes koaksialt af -et koleror 92 = Monteret pà reaktantreret 91 og i det væsentlige ved kammerets 15 85 akse findes en reaktantforstover omfattende en bosning §4 med en tap 95 understottet koaksialt deri. Denne koaksiale tap-reaktantforstover er fortrinsvis en miniatureversion af koak= sialtapventilen 25, der er beskrevet i det foregèende og vist i fig. 1 og 8.

20

Til effektiv drift af magnetohydrodynamiske generatorer er d@t onskeligt, at gasser, der lober gennem den magnetohydrodyna-miske kanal, har elektriske egenskaber, der svarer til et godt ledende fluidum. Det er sâledes foretrukket ved den magnéto-25 hydrodynamiske anvendelse af opfindelsen, at gasstrommen 87, der afgives fra reaktionskammeret 88, er i det væsentlig© fuldstændigt og ensartet ioniseret. Indsprojtning af kalium* carbonat sikrer fuldstsndig og ensartet ionisation af reak-tionsprodukterne, nâr de fores gennem reaktionszonen 88. Ved 30 andre anvendelser af nærværende apparat kan reaktantindsprojt-ningsindretningen 90 anvendes til indsprojtning af i det væ-sentlige ethvert ti1sætningsstof eller kemisk reaktant i den hvirvlende gasstrom, umiddelbart efter at gasstrommen har pas-seret gennem âbningen 37 ind i reaktionszonen 88.

Umiddelbart nedstroms for reaktantforstoveren 93 er det andet kamraer 85 indrettet med et arrangement til indsprojtning af et volumen af forvarmet luft, der er nodvendigt for fuldstsndig 35 22

DK 156676 B

stekiometrisk reaktion. Denne tertiære 1uft indsprejtes med en ti1strakkelig tangentiel hastighedskomponent til ved bevagel-sesmængdeudveksling at nulstille vinkelhastigheden af de gas-agtige reaktionsprodukter, der modtages fpa âbningen 37. Nar-5 mepe bestemt omfatter dette andet tpin, som er et hvirvelredu-cerende undersystem, en tangentielt forlobende luftkanal 96, der modtager hejtemperaturluft fra forgreningsreret 61 og transporterep det ind i en ringformet luftfordeler 97, som, hvad der bedst vises i fig. 8 og 12,. strækkep sig perifert 10 rundt om det andet kammep 85 og pà dens indpe periferi har tolv luftindsprojtningsporte 98 for indforing af tangentielt forlebende hejhastighedsluftstromme fpa fordeleren 97 ind i reaktionszonen 88. Ved at bruge nærværende apparat som plasma-kilden til et magnetohydrodynamisk enepgisystem er det enske-15 ügt, at udgangsplasmastremmen i det vasentlige ikke har nogen vinkelhastighed. I den henseende kan pegulering af luftstrem-men gennem kanalen 96 og fordeleren 97 anvendes til at pedu-cere gasstpemmens vinkelhastighed til nul i kammepet 85. Til andre anvendelser, hvor vinkelhastigheden er uden betydning, 20 kan volumetpisk styring af 1 uftti 1 f0pslen gennem. kanalen. 96 anvendes til fopudvalgt eller kontinuerlig variation af st0-kiometrien i reaktionszonen 88. Luftforgreningsroret 61 og de herfra udgàende kanaler er forsynet med ydre vandkolede kap- per. Konventionelle forgreningsrer anvencfes for ti’lfffrirfg af 25 kolemiddel til vandkapperme.

Pulveriseret brændsel, f.eks. kul, transporteres fra en kug-lemolle eller et lager til reaktionskammepet 21* i"en ta’tfase-’ blanding med en baregas gennem en rorformet ledning. Da reak-30 tionskammeret 21 arbejder ved tryk i omràdet fpa 2 til 8 at-mosfarer eller hojepe, er brændselstranspoptundersystemet fop-trinsvis sat under tryk ved i det vasentlige det samme niveau.

Fig. 13 og 14 illustrerer appapatet, hvor tætfasebrandsels-transporten under tryk realiserers i overenstemmelse med en 35 foretrukket udferelsesform for opfindelsen. Som vist i fig. 13 er kulbeholderen 145 fyldt med pulverkul, der normalt er pulveriseret til en finhed i starrelsesordenen 200 mesh fra et kullager (ikke vist). Fyldningen sker igennem en fyldelem 146,

DK 156676B

23 sora er plaeeret pâ toppen af den hvelvede del 147. Fyldningen af kulbeholderen under tryk kan udferes af en mellera!iggende ©verforselsbeholdsr (ikke vist), der kan settes under tryk, eller f.eks» af en konventionel skruepumpe til hâmdtering af 5 pulveriseret kul, Udover d@n hvælvede del 147 omfatter kulbe-holderen en mel lemi iggende cylindrisk del ©g en nedre korn'sk del 148 med en indskreven vinkel pâ 30e. Ved basis af den ko-niske del 148 er der indrettet en kulfluidiserende forstover 149, fra hvilken det pulveriserede kul.flyder gennem en dros-10 lingsventil 150 til en -af lobsindretning 156, som er Indrettet til at accelerere kulpartiklerne til en hastighed pâ omkring 6,1 m pr. sek. og transportere kullet i en tat faseblanding med luft eller anden passende bæregas gennem kulfedeledningen 158 for kontinuerl ig indsprojtning i reaktionskammeret 21 15 (f i g. 7 og 8). Det er underforstâet, at kulfodeledningen 158 strakker sig fra aflobsindretningen 156 og er forbundet med tapventilens 25 tiIforselsror 29. Bsregassen til at sætte kul-beholderen 145 under tryk tilfores fra en gaskïlde 152 via ledni ngen 153 og via en styreventil 154 fil indlobsforbindel- 20 sen i beholderens top. Baregassen tilfores ogsà fra kilden 152 via en lednîng 155 og en styreventil 157 til den fluidi-serende forstover 149. Komprimeret gas til aktivering af af-lobsindretningen 156 fores fra en gaskilde 159 via en styreventil 160 til aflobsindretningens indgang. Den fluidiserende 25 forstover 149 og aflobsindretningen 156 er vist i detaljer i fig. 14, som er et tværsnit taget langs den f 1 uidiserende forstovers cylindriske akse.

Som vist i fig. 14 omfatter den fluidiserende forstover 149 en 30 i det væsentlige cylindrisk metaldel 166, hvis ovre ende har en konisk del 167 og en plan flange 170. Flangen 170 er forbundet med og fastgjort til bunddelen af kulbeholderens ko-niske del 148. Delen 166 har en central boring 172 med en diameter pâ 1,3 cm og strækkende sig lodret opad og ind i en 35 konisk âbning 174, som har en indskrevet vinkel pâ 45e mellem modstàende vagge og er omkring 15,2 cm i diameter ved dens ovre ende. Imellem enderne af den koniske âbning 174 og pâ de- Ιβηβ 1 fi fi necifaiii ar> rl an ΐ rw4t*af faf at nar**i ta, î e lr fnrlflhanrla

DK 156676 B

2Λ gasfordelingsror 176. Gasfordelingsroret 176 er bundet med delens 166 overflade og dækker an periferisk Pille 178, i hvil-ken gas fra fordelingsroret fordeles. Med indbyrdes ens vinkel-afstand strækker der sig fra rillen 178 et antal huiler 179 5 radiait indad gennem delens 166 væg til den koniske âbning 174, Bæregas under tryk fra kilden 152 fores via styreventilen 157 til fordel ingsroret 176, fra hvilket det fordeles og strommer gennem de seksten radiale huiler 179 ind i den koniske âbning 174. Denne bæregasindspcojtning fluidiserer det 10 pulveriserede kul, der-indeholdes i âbningen 174, og driver blandingen af bæregas og pulverbrændsel fremad ned gennem den centrale boring 172. Fra delens 166 basis passerer den fly-dende blanding gennem droslingsventilen 150 og ind i en lodret forlobende boring 181 i aflobsindretningen 156. Brændselsdros-15 1ingsventilen 150 kan være en konventionel kugleventil, hvis styreaksel er sàledes forbundet, at den kan drejes af en tandhjulsmotor 183. Et konventionelt kredslob anvendes til at overvâge og styre tandhjulsmotorens akselstilling og derved regulere brændselsstromningen gennem droslingsventilen 150 i 20 overensstemmelse med det onskede volumetriske forhold eller masseforhold imellem brændsel og bæregas.

Aflobsindretningen 156 omfatter et hus 185 med en vandret forlobende cylindrisk boring 186 og den lodret forlobende boring 25 181, som stâr i forbindelse med den horisontale boring 186, og gennem hvilken kul under tryk strommer fra droslingsventilen 150. En tilspidset dyse 187 er fastgjort i den vandrette boring 186 ved hjælp af et gevind 188 og er indrettet til at Kunne indsprojte hojtryksbæregas i huset 135, hvor gasstrommer 30 rammer den nedadrettede strom af pulveriseret kul og aceelere-rer dette udad gennem en forbindelsesdel 139 og kulfodelednin-gen 158. Forbindelsesdelens 189 indre ende er forsynet med en konisk boring 190, som samler og leder blandingen af pulveriseret brændsel og bæregas ind i fodeledningen 158. Den til-35 spidsede dyse 187 er forbundet med gaskiIden 159, hvorfra den fodes med komprimeret bæregas (fig. 13) via styreventilen 160.

Ved drift har den fluidiserende forstover 149 i den koniske 25

DK 156676 B

mekani sk sættes sâledes i bevasgel se og smeres, at der bevages en jævn og pâlidelig str®m af kul og bæregas nedad gennem den centrale bor ing 172» Den ti1 farte bsregas udligner ogsà over-trykket i kulbeholderen 145, sâledes at beholdertrykket opret-5 holdes, selv om det eksisterende kulvolumen i beholderen 145 gradvist mindskes. I den foretrukne driftsmàde tiIvejebringer den fluidiserende forstever en fluidiseret volumétrisk strem-ningshastighed, der er lig med den volumetriske stremningsha-stighed af det kul plus den bæregas, der gàr tabt under sta-10 bile driftsbetingelser.- Nàr den stabile kulstremning er blevet etableret nedad gennem droslingsventilen 150, fortyndes og accélérés det flydende kul af den baretrykgas, der indsprejtes gennem den tilspidsede 15 dyse 187 i aflebsindretningen. Dysens 187 konvergerende indre boring danner en fokuseret gasstrâle, sâledes at med korrekt justeret gashastighed og kulmassestremningshastighed accélérés kulpartiklerne til en hastighed pâ omkring 6 m pr. sek. og stremmer kontinuerligt ved denne hastighed gennem fedelednin-20 gen 158 til reaktionskammeret 21.

Det faste brændsel pulveriseres normalt til en finhed af stor-relsesordenen 200 mesh. Der kan imidlertid anvendes finheder beliggende inden for et bredt omrâde. Der er herved àbnet mu-25 lighed for faststof-gas-forhold sâ store som omkring 100:1.

Med fluidiserende (N2)-tryk i omrâdet fra 0,7 til 5,7 kg/cm2 er der opnâet forhold af sterrelsesordenen 50:1, idet der op-retholdes en relativ ensartet stromningshastighed. Efter at kulstevet er lesnet ved fluidisering gennem den fluidiserende 30 forstever 149 i adskillige minutter, kan bæregastilforselen til den f1uidiserende forstover afbrydes, og tætfasekultrans-porten fortsættes blot ved at holde kulbeholderen 145 under tryk og tilfere trykgas til aflebsindretningen 156. Faststof-gas-forholdet og transporthastigheden i fedeledningen 158 kan 35 styres kontinuerligt eller alternativt indstilles til enhver forudvalgt værdi inden for de ovennævnte grænser ved styring af kuldroslingsventilen 150 og gasfedeventilen 160. Et konven-tionelt kredslob indbefattende stremningshastighedstransducere

DK 156676B

26 anvendes til overvâgning af disse driftsparametre og til at frerobringe tilbagef0ringssignaler for at aktivere styremotoren 183 og derved regulere ventilen .150 samt styre den tilferte lufts hastîghed og tryk.

5

Selv ont der normalt anvendes t®r nîtrogen eller luft som den fluidiserende bæregas, kan der i det væsentlige anvendes en-hver vsske eller gas inklusive flydende jordolie og hydrocar-bongasser.

1©

Ved drift af nærværende apparat som en energikiIde til dri v-nirtg af magnetohydrodynamiske generatorer bringes findelt kul, som er blevet pulveriseret til et niveau ved 100 til 200 mesh, til at strerame med i en strom af luft ved en temperatur næ* 15 den omgivende lufts temperatur. Til anvendelser, der kræver-rainimum enthalpitab, sâsom plasmafrembringelse, er massef©r holdet i me lient faste brændselspartikler og omgivende bæregas fr® 30-100:1. Denne tætfasebrændselstransport begrænser eang-den af relativ kold luft, der indferes i forbrændingszonen 22, 20 og hjalper derved med til at maksimere det frerabragte plasmas temperatur. Den indblandede strom af kulpartikler tilferes via tapventilen 25 og rettes radiait udad i forbrændingszonen i det klokkef orntede spredni ngsmonster 41 ( f i g. 1). 1

Det anvendte oxidationsmiddel til plastnafrembringelsen er mirsdel igvis f orvarmet luft ved omkring 160Q°G. Senne f orvar--mecïe luft kan forsynes med ti 1 skudsoxygen inden indfsringen ' forbrsndingszonen, hvis det er pâkrævet af det snve-ndte eer·· bonholdige brandsels specielle natur. En skrueformet hjul-30 strsJmning af overhedet luft etableres i forbrandingszonen! 22 og den i ndblandede kulstremni ng i bæregassen rettes ind i hjulstrmmningen. For at holde forbrendingstempersturen under . slaggefordampningstemperaturen drives forbrandingszonen 22 fort-rinsvis brændselsrig i omrâdet fra 0,4 til 0,9 af den ste-· 35 kiometriske raangde af oxidationsmiddel. Dette danner tempera-turer i zonen 22 i omrâdet fra 1650°C til 2090eC i afhængighed af slaggens sammensætning. De gasagtige forbrændingsprodukter ved hoj temperatur afgives fra forbrændingszonen 22 via varme-

DK 156676B

27 sprederens 35 centrale âbning 37 ved en temperatur pà omkring 1870eC. Disse gasser fra den brændselsrige atmosfære i for-brændingszonen 22 vil indeholde siaggedràber, hvis diameter er mindre end omkring 10 μ, samt en beskeden mængde fordampet 5 slagge.

Som tidligere beskrevet tilsættes der en yderligere mængde oxidationsmiddel, svarende til det der kræVes til at bringe de gasagtige forbrændingsprodukter i stekiometrisk balance til 10 opnàelse af fuldstændig forbrænding. Denne yderligere mængde af oxidationsmiddel tilsættes det andet kammer 85 via ind-gangskanalen 96 og fordeleren 97. Fuldstændig forbrænding af CO og H2 i reaktionszonen 88 foreger temperaturniveauet af gasstrommen fra omkring 1870eC til omkring 2815°C ved udlobet 15 87. Udlobet 87 kan forbindes direkte med en magnetohydrodyna- misk generator eller et andet anlæg til anvendelse af termisk og/eller gas-kinetisk energi. SIaggedràber, aske og brændsels-partikler, som ikke er brændt eller fanget pà kammerets 21 vægge, er relativt meget smâ. Felgelig fordampes de for det 20 meste, nâr de udsættes for den hejere temperatur i reaktionszonen 88.

I den ovenfor beskrevne foretrukne udforelsesform for appara-tet ifolge opfindelsen er tapventilen 25 anbragt i det væsent-25 - -lige pà Unie med forbrændingskammerets 21 længdeakse. Selv om koaksial symmetri har visse fordele, er nærværende opfindelse ikke begrænset til dette. I en anden udformning af nærværende opfindelse kan tapventilen 25 være anbragt i afstand fra læng-deaksen og/eller placeret med indlobsr.oret 29 med i det væ-30 sentlige enhver vinkel i forhold til kammerets 21 længdeakse.

Ved forskellige anvendelser af nærværende opfindelse, især de anvendelser, hvor det er ensket at tilpasse den drejende stremning i reaktionszonen 22 til rene hjulstromninger, kan 35 det være onskeligt at modificere den klokkeformede brændsels-fordelingsindhylningskurve 41 (fig. 1) ved indsprejtning af pulveriseret brændsel over kun et begrænset vinkelsegment af mensteret. Fig. 15 og 16 viser en modificeret tapventil, der

DK 156676B

28 anvendes til at skabe et brændselsspredningsmanster svarende til et vinkelsegment af den klokkeformede indhylningskurve 41. Denne modif icerede tapventil 225 omfatter et brændselsti Ifar-selsrar 229, der i det væsentlige er identisk med tilfarsels-5 raret 29 i ventilen, der er vist i fig. 8. Ved en indlabsende 230 flyder en stram af carbonholdigt brændsel blandet med en bæregas ind i tapventilen 225 via mel1emrummet mellem raret 229 og den centrait placerede tap 227. I den hajre side i fig.

15 har tappen en forstarret cirkulær endedel 231 med en konisk 10 overflade 232, som kan Jukkes mod ventilsædet 233, nâr tappen 227 bevæges i langsgàende retning mod venstre. I denrse udform-ning afviger tapventilen 225, ved at den cirkulare endedel 231 har et tyndt rundtgàende cylindrisk skart 234, der er dannet ud i êt med endedelen 231 og strækker sig mod rarets 229 ind-15 Isbsende i umiddelbar nærhed af ti1farselsrarets væginderside.

Som vist ved 235 har skartet 234 en del skàret væk i umiddelbar nærhed af endedelen 231 for at danne en âbning 236, som strskker sig langs skartets 234 periferi over en vinkel, der svarer til vinkeludstrækningen af det anskede vifteformede 20 brændselsspredningsmanster. F.eks. kan àbningen 236 strække sig over en vinkel pâ omkring 50e. I denne udformning kan tap-akselen 227 være forskydeligt understattet for langsgàende be-vsgelse i indlabsraret 229 uden drejning. Nâr tapakselen 227 bevæges mod dens lukkede stilling (som vist i fig. 15), lukker 25 den koniske del 232 mod ventilsædet 233 over dens periferi oc reducerer derved strammen af brændsel og bæregas i det væsent» lige til nul. Nâr tappen bevæges til dens fuldstændigt âbne stilling som vist i fig. 16, opretholder skartet 234 en g 1 i -dende forsegling over for indlabsrarets 229 indre væg, hvorved 30 udstramningen af brændsel og bæregas udelukkes bortset fra i omrâdet inden for àbningen 236. Derved passerer den stram af brændsel og bæregas under tryk, som strammer gennem tilfar- . selsraret 229, ud gennem àbningen 236 og spra jtes ind i f or-brændingszonen over et begrænset vinkelsegmentmanster, der 35 svarer til en vinkeldel af den klokkeformede indhyldningskurve 41 i fig. 1. Nâr tappen 227 bevæges fra den âbne stilling, der er vist i fig. 16, mod den lukkede stilling, der er vist i fig. 15, lukkes àbningen 236 gradvis af ventilsædet 233 for 29

DK 156676 B

derved gradvis at mindske massestr0mningshastigheden af brænd-sel og bæregas, der indsprajtes i reaktionskammeret. Selv om den her viste segmenterede tapventil omfatter en periferisk forlabende àbning 236, er det underforstâet, at andre ækvi-5 valante strukturep kan anvendes, sâsom et antal cylindriske huiler i indbyrdes vinkelafstand.

En alternativ reaktionskammerkonstruktion er vist i fig. 17, 18 og 19 og er særlig fordelagtig ti1.hojtryksanvendelser. Som 10 vist i fig. 17 har kammeret 240 en dobbeltvægstruktur med en ydre væg 242 og en indre væg 243. Den indre væg 243 har kole-passager 244 kemisk fræset i den ydre fladê "deraf som vist i fig. 19. Kolepassagerne lukkes ved semsvejsning af den ydre væg 242 til ribbedele 246 mellem passagerne 244. Varmeudveks-15 1erundersystemet modtager kelevæske ved et vandforgreningsrors 249 indlob 248, fordeler kolemidlet gennem passagerne 244 og afgiver kolemidlet gennem udlobsforgreningsroret 250. Det ud-fældede slaggelag pâ kammerets métalinderflade 243 reducerer varmeoverferselen til kolemidlet og mindsker d-ermed enthalpi-20 tabet fra stremmen af gasagtige forbrændingsprodukter.

For en given forbrændingstemperatur, som bestemmes af indstil-lingen af de relative ti 1 forselshastighede'r0 af brændsel og oxidationsmiddel, opsamles den producerede slagge under for-25 brændingen som et lag fast slagge over kammerets .240 indre me-taloverflade 243, indtil tykkelsen af det isolerende storknede slaggelag er sâ stort, at i det væsentlige al udfældet slagge i det væsentlige er isoleret fra vandets keleeffekt i varme-veks1erpassagerne 244. Til dette tidspunkt nâs ligevægt mellem 30 slaggens faste og flydende fase, og et flydende lag af slagge vil dække over det storknede isolerende lag. Dette lag flydende slagge flyder som falge af tyngdekraften mod forbræn-dingskammerets nedre del, hvor det fjernes ved .en slaggelâs 252 for flydende slagge. I fig. 17 er àbningen 254 den tangen-35 tielle oxidationsmiddelindsprojtningsport, der svarer til por-ten 59 i fig. 7 og 8.

Apparatet 10 ifolge opfindelsen kan være indrettet til at 30

DK 156676 B

stige for dannelsen af carbonmonooxid. Qeneratorgassen fra ap- paratet 10 f©res til ®n konventionel gas- eller oliefyret brsnder ©g tjener so» brandsel for brænderen. Nærvarende apparat danner sâledes et organ til forbranding af kul og dannelse 5 af en gasagtig brandsel, soin kan anvendes til erstatning si naturgas aller olie.

Systemet, der er vist i fig. 21 viser skematisk mâden, ved hvilken nærvasrende apparat anvendes til fremsti 11 ing af gene-1.0 ratorgas. Kulforbrændingsapparatet 10 er af den tidligere b®-skrevme type, i hvilken brændsel spart i kl er brendes, inden dr rararaer apparatets indre v<sg. Koraprimeret luft, fortrinsvi'* forvarmet, tilfsres gennem en ventilstyret ledning 300 til c-paratets 10 reaktionskammer pâ en hvirvlende mfide cos tidllg®' 15 re beskrevet. Pulveriseret kul indsprojtes gennc-m tapventi1er ( ikke vist). For at fjerne S0X fra reaktionsprodukterne ri" carbonater blive tilsat til reaktionszonen. Ved at styre sas sestremningshastighederne af kul ©g luft vil aængden af car* bonraonooxid blive maksimeret. Forbrændingsprodukterne vil 20 blive fart i udstedningsgasserne valgfrit gennera et varmgas-filter til den gas- eller oliefyrede brander. Aile slaggepar-tikler, der afgives med udstodningsgasserne, vil blive fanget i filteret og fjernet som snavs. Slagge vil blive fjernet fra apparatet 10 og pumpet til et passend® bortkastningssted.

2-5 Wâr det er ©nskeligt at frembringe en syntetisk gas, aïweiv'r: oxygen i stedet for luft, og datnp indsprejtes i apparatets î' -*eaktionszone. Fslgelig vil der kun vare lidt nitrogen i ud-st?sdningsg©ss©rn©, der afgives fra apparatst iq. i dette ti1-30 fslde vil ventilen 310 i ledningen 300 vare Ίufcket, og ventiler 320, sora styrer oxyg®nstP0mningen fra ©n ©xygenkiIde 322, vil vare âben. Massestr©mningshastighedern® af kyl, ar oxygar. og af daiap vil styres, sâledes at den snsksd® raongds earbonrao-nooxid og hydrogen vil produceres i appsratet iq. synte-

35 tiske gas vil si videresendes gennem at varmgasfi1 ter til en kemisk fabrik, som kan anvende den syntetiske gas til at pro-ducere de ©nskede keiuikal ier. Ved produktion af syntetisk gas er det ogsâ ©nskeligt at tiIsætte carbonater for at fjerne S0X

Claims (9)

1. Fremgangsmâde til brændstofforbrænding ved hvilken frem-gangsmâde oxidationsgas og partikelformet fast ’carbonholdigt brændsel, som er iblandet en strom af bærefluidum, ledes ind i 35 et metallisk i ait væsentligt cylindrisk, vandkelet forbræn-dingskammer, kendetegnet ved, at strommen af kolemiddel til forbrændingskammerets vægge re-guleres, sâ at vægtemperaturen holdes inden for et temperatu- DK 156676 B romrâde, ved hvilket der dannes og bevares et lag af sterknet slagge pâ veggenes indre overflader, at oxidationsgas sprejtes i ait vasentligt tangentielt ind 5. forbrandingszonen i fQrbrsndingskammeret pâ en sâdan mâde, at der etableres en spi ralformet hejhastighedsstrsra af oxiria-tionsgas og forbrændingsprodukter inden for en ringformet del af forbrendingszonen i umiddelbar narhed af de indvendige ©-verflader, 10 at det partikelformede carbonholdige brændsel, som er iblende* en strem af bærefluidum, indsprojtes nær midten af kammerets en© ende pâ en sâdan mâde og i en sâdan retning, at der opr^t-holdes en relativt brandselsrig stskiometri inden for en langs-15 gâende central del af forbrandingszonen og en relativt ©xygen-rig stekiometri inden for den ringforraed© del» ©g at det faste brændsels massestramningshastighed og oxida-tionsgassens massestremningshastighed og hastighed reguleres 20 indbyrdes uafhængigt sâ at î) den spiralformede strem af oxidationsgas og forbrændir»gs~ produkterne ved gennemstremningen har en opholdstid, sot ligger i sterrelsesordenen af fà hundrede rai 11isekunder aller 25 aindre og 2} f orbrændingstemperaturerne og de stekioraetriske forhe'k; ligger inden for forudbesterate interval 1er, sâ at det œeste af det carbon» der er indeholdt i brandslet, er oxideret fzr-30 brsndselspartiklerne nâr kammerets Indre vægge og det aeste îf de ikke-brændbare stoffer, der er til stede i brændslst» gas'i-tes ©g aflejres som flydende slagge og derved adskilies fra de gasforaige forbrsndingsprodukter f®r disse forlader forbræn-dingsapparatet.

2. Fremgangsmâde ifelge krav 1, kendetegnet ved, at den spiralformede strem ledes ind i en stremningsbane med reduceret diameter ved hjælp af en ringformet slaggeskærm, og 35 DK 156676 B at det partikelformede carbonholdige brændsel har en diameter pâ mindre end ca. 750 μιη og er iblandet bærefluidummet i et masseforhold, der ligger i intervallet fra 30:1 til 100:1.

3. Fremgangsmâde ifolge krav 1, kendetegnet ved, at den blandede strom af brændselspartikler og bærefluidum le-des ind i forbrændingszonen ved en hastighed, der er mindre end hastigheden af den spiralformede strom af oxidationsmid- del. 10

4. Fremgangsmâde ifolge krav 3, kendetegnet ved, at hastigheden af den spiralformede strom inden i forbræn-dingskammeret holdes ti1strækkeligt hojt til at i ait væsent-ligt aile gasformige forbrændingsprodukter strommer igennem 15 forbrændingszonen inden for en opholdstid, der ligger i stor-relsesordenen 100 mi 11isekunder.

5. Apparat til udovelse af fremgangsmàden ifolge krav 1, hvilket apparat omfatter et métal!isk i hovedsagen cylindrisk 20 vandkolet forbrændingskammer (21), kendetegnet ved, at der findes oxidationsmiddelti1forselsorganer (59) til at sprojte oxidationsgas i ait væsentligt tangentielt ind i forbrændi ngskammeret (21) i umiddelbar nærhed af den indvendige overflade pâ en sâdan mâde, at der tilvejebringes en spiral-25 formet hojhastighedsstrom af oxidationsgas, brændselspartikler og forbrændingsprodukter inden for en ringformet del af for-brændingszonen i umiddelbar nærhed af den indvendige overflade, at der findes brændselsti 1 forsel sorganer (29) til at sprojte det partikelformede carbonholdige brændsel, iblandet 30 en strom af bærefluidum, ind nær midten af den ene ende af forbrændingskammeret (21) pâ en sâdan mâde og i en sâdan ret-.ning, at der opretholdes en relativt brændselsrig stokiometri inden for en langsgâende central del af forbrændingszonen og en relativt brændselsfattig stokiometri inden for den ringfor-35 mede del, og at der findes organer (24, 27) til at regulere brændslets indstromningshastighed i forhold til oxidationsgas-sens indstromningshastighed pâ en sâdan mâde, at der tilveje-bringes heje roterende stromningshastigheder, stokiometriske DK 156676 B forhold og forudbestemte forbrændingstemperaturer beliggende i intervaller, sâ at det meste af carbonindholdet i brændslet oxideres for brændselspartiklerne nàr forbrsndingskamraerets (21) vægge og ialt væsentligt aile ikke-brændbare stoffer, der 5 ®r til stade i brændslet, saeltes og aflejres som flydende slagge og derved adskilles fra de gasformige forbrændingspro-dukter for disse forlader apparatet. S. Apparat ifelge krav 5, k e n d e.t. e g n e t ved, at or-10 ganerne til at ti 1 vejebringe roterende hojhastighedsstroraniriy og forudbestemte f orbrsndi ngsteraperaturer orafatter en i hovsd-sagen ringforraet slaggeskærffl (35), som er placeret i umiddel-bar nsrhed af forbrændingskammerets (21) nedstromsende, qç raidler til at regulere strommen af kolevand igennem forban = 15 dingskammerets (21) vægge, sâ at væggenes teroperatur holdei i nden for et forudbestemt interval, og tætfasebrændselstil-fsrselsorganer (145, 150, 154) til styring af brændselsti1fsp-selshastigheden i forhold til oxidationsiaiddelti Iferselshs-stigheden og dermed styring af forbrændingens stskionetri. 20

7. Apparat ifolge krav 6, kendetegnet ved, at tæt-fasebrændselstiIforselsorganerne (145, 150, 154) omfatter organe r til transport af pulverformet carbonholdigt brændsel itolandet en strom af bærefluidum med i ait væsentligt aile 25 brendselspartiklerne værende raindre end 750 μια i diaraeter.

8. Apparat ifolge krav 7, kendetegnet ved, at tari-fasebrændselsti 1 forselsorganerne (145, 150, 154) er indrettet til et ti1vejebringe en strom af partikelforraet kul iblandGt 30 fcarefluidumet, hvor masseforholdet imellem kulpartiklerne -jg bsrafluidumet reguleres inden for intervallet ca 3Gsi til sa. ÎOOïl. S. Apparat ifslge krav 5, kendetegnet ved, at re-35 guleringsorganerne (24, 27) opretholder brandsels- og oxida-tionsgassernes indstremningshastigheder inden for sâdanne in-tervaller, at de fleste brændselsparti kler passerer igennem forbrændingszonen inden for opholdstider pâ i storrelsesorde- DK 156676B

10. Apparat ifolge krav 5, kendetegnet ved, at der findes aftapningsorganer (252) til fjernelse af de flydende ikke-brændbare stoffer fra forbrændingskammeret (21) adskilt fra forbrændingsprodukterne. 5

11. Apparat ifolge krav 5, kendetegnet ved, at brændselstilfcrselsorganerne (29) omfatter i det mindste en koaksial tapventil (25), som er rettet ind i ait væsentligt parailelt med forbrændingskammerets (21) langsgâende akse. 10 15 20 25 1