Номер патенту: 110743

Опубліковано: 10.02.2016

Автори: Штеґеманн Бертольд, Гілтунен Пекка

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб роботи паливного реактора, в якому пальне вводять в реактор і запалюють його щонайменше одним основним пальником, релевантні параметри способу відстежують, і основний пальник відключають, якщо один або більше релевантних параметрів виходять за межі встановленого критичного робочого діапазону, який відрізняється тим, що в рамках встановленого критичного робочого діапазону для вимушеної зупинки запроваджують вторинний, жорсткіший робочий діапазон критеріїв вимушеної зупинки, а основний пальник відключають, якщо один або більше релевантних параметрів виходять за межі вторинного робочого діапазону, причому щонайменше один пусковий пальник продовжує працювати, доки релевантні параметри не увійдуть в межі критичного робочого діапазону.

2. Спосіб за п. 1, в якому основний пальник повторно запускають, якщо всі релевантні параметри повертаються в межі вторинного робочого діапазону.

3. Спосіб за п. 1 або 2, в якому верхня межа вторинного робочого діапазону приблизно на 5-50 % нижча, ніж верхня межа критичного робочого діапазону.

4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому нижня межа вторинного робочого діапазону приблизно на 5-50 % вища за нижню межу критичного робочого діапазону.

5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому релевантними параметрами є температура, пропорція повітря/пальне і/або концентрація О2 в реакторі.

6. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому при вторинному робочому діапазоні пусковий пальник працює паралельно з основним пальником.

7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому основний і пусковий пальники працюють на тому ж самому пальному.

8. Спосіб за пунктом 7, в якому основний і пусковий пальники працюють на мазуті або природному газі.

Текст

Реферат: Винахід належить до способу роботи паливного реактора, в якому пальне вводять у реактор і запалюють його щонайменше одним основним пальником, при цьому параметри, релевантні цього способу, відстежують, і основний пальник зупиняють, якщо один або більше релевантних параметрів виходять за межі попередньо встановленого критичного робочого діапазону. В межах попередньо встановленого критичного робочого діапазону для вимушеної зупинки впроваджують вторинний, жорсткіший робочий діапазон критеріїв зупинки, і основний пальник відключають, якщо один або більше релевантних параметрів виходять за межі вторинного робочого діапазону, але щонайменше один пусковий пальник продовжує працювати, доки релевантні параметри підтримуються в межах критичного робочого діапазону. UA 110743 C2 (12) UA 110743 C2 UA 110743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Даний винахід стосується способу роботи паливного реактора, яке вводять у реактор і запалюють у ньому щонайменше одним основним пальником, де параметри цього способу контролюються і де основний пальник зупиняють, якщо один або більше релевантних параметрів виходять за межі заданих критичних робочих діапазонів. У багатьох термальних способах обладнання для здійснення такого способу нагрівають устаткуванням пальника попереднього нагріву перед включенням основної системи пальників, потрібної для безперервної запланованої роботи обладнання. Коли основна система пальників працює, роботу пускового пальника зупиняють. Всі режими роботи пальника регламентовані національними або міжнародними нормативами, такими як EN-746-2 або подібними нормативами. Щоб запобігти небезпечній роботі в результаті неповного згоряння, порушення параметрів, зазначених у таких нормативах, які визначають допустимі, або такі, що далі іменуються "критичні робочі діапазони", обов'язково призводять до вимушеного припинення роботи системи пальників. Існуючі відомі режими роботи і способи застосовують примусове припинення роботи систем пальників і відповідно всього процесу в цілому, якщо релевантні параметри безпеки, особливо температура, співвідношення повітря / пальне, концентрація кисню (О2) і т.п. в реакторі порушуються. Крім того, реактор часто необхідно продувати в результаті значної втрати температури, часу, пального для нагріву і продуктивності, оскільки для повторного запуску реактора потрібен і повторний нагрів. Тому задача даного винаходу - запобігти непотрібним зупинкам реактора, щоб зменшити втрати енергії і продуктивності. Згідно даного винаходу цю задачу вирішують досягають способом, який має ознаки вказані в пункті 1. Зокрема, передбачається, що у заданий критичний робочий діапазон вимушеної зупинки реактора запроваджують вторинні, більш жорсткі критерії робочого діапазону для зупинки реактора, за яких основний пальник зупиняють, якщо один або більше релевантних параметрів виходять за межі робочого діапазону, причому хоча б один пусковий пальник продовжує працювати, доки відповідні параметри підтримують в межах критичного робочого діапазону. Пусковий пальник (пальники) бажано контролювати системою управління пальниками, окремою від основної системи пальників, дотримуючись відповідних встановлених нормативів, таких як EN-746-2. Практика показує, що більшість паливних реакторів зазвичай працюють в межах досить невеликого діапазону робочих параметрів. Окрім зовнішніх впливів, таких як коливання складу пального, тиск у реакторі і т. п., один або більше релевантних параметрів можуть виходити за межі не тільки нормального робочого діапазону, але також і критичного робочого діапазону, що веде до вимушеної зупинки всього реактора. У більшості випадків робочі параметри можна швидко повернути до допустимого робочого діапазону, шляхом, наприклад, адаптації постачання пального або О2, але за офіційними інструкціями, повну зупинку обладнання необхідно здійснювати, як тільки порушено робочий діапазон. Запровадивши вторинний, більш жорсткий робочий діапазон, гасимо основний пальник своєчасно, не досягаючи критичного робочого діапазону, так що у більшості випадків реактор можна стабілізувати і повернути до нормальних робочих умов, адаптуючи вхідні перемінні. У цей період пусковий пальник все ще експлуатують, щоб підтримати температуру у реакторі. Відповідно, немає необхідності знову нагрівати реактор після відновлення нормального робочого діапазону. Далі, немає необхідності у продувці реактора, якщо критичний робочий діапазон не порушено. У переважному втіленні даного винаходу основний пальник знову запалюють, як тільки всі релевантні параметри повертають в межі вторинного робочого діапазону, так що нормальну роботу реактора можна швидко відновити. Бажано в залежності від відповідного параметра, щоб верхня межа вторинного робочого діапазону була приблизно на 5-50 %, краще на 7,5-30 %, ще краще - на 10-20 % нижчою, ніж верхня межа критичного робочого діапазону, а нижня межа вторинного робочого діапазону приблизно на 5-50 %, краще на 7,5-30 %, і ще краще -на 10-20 % вищою, ніж нижня межа критичного робочого діапазону. Таким чином, нормальна робота здійснюється у меншому робочому діапазоні, який дорівнює переважно 60-80 % критичного робочого діапазону, призначеного відповідними національними або міжнародними нормативами. У більшості випадків це гарантує безперервну роботу реактора, а вторинний робочий діапазон забезпечує легку можливість врегулювати робочі умови в реакторі без потреби у повній його зупинці. Звичайно релевантними параметрами способу є температура, пропорція повітря/пальне і/або концентрація О2 у реакторі. Але залежно від способу і відповідних офіційних нормативів інші параметри можна зважувати. 1 UA 110743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Це існуюча стандартна процедура, що, за винятком короткого періоду перемикання від попереднього нагріву до нормальної роботи, пускові і основні пальники не працюють паралельно. В існуючій технології пускові пальники вимикають, як тільки основні пальники починають свою роботу. Всупереч цьому, даний винахід забезпечує паралельну роботу пускового і основного пальників, доки робочі параметри підтримують в межах вторинного робочого діапазону. Це забезпечує рівний перехід, коли основні пальники відключають після виходу із вторинного робочого діапазону. Пусковий пальник може легко підтримувати температуру в реакторі, щоб уможливити спокійний повторний запуск без необхідності продувати реактор. В існуючій технології пусковий пальник звичайно експлуатують на дизельному пальному, а основні пальники - на мазуті або природному газі. Це потребує двох окремих інфраструктур постачання пального, і таким чином збільшує витрати на обладнання і експлуатацію. Експлуатація і основного, і пускового пальників на тому ж самому пальному, зокрема на мазуті або природному газі, дозволяє спростити інфраструктуру і зменшити витрати. Далі винахід буде описаний детальніше на основі переважного втілення і креслень. У кресленнях: Фіг. 1 показує спрощену технологічну схему установки для здійснення способу за даним винаходом, і Фіг. 2 - діаграму, на якій схематично показані робочі діапазони, що використовуються в способі за даним винаходом. В обладнанні, показаному на Фіг. 1, реактор 1, зокрема піч, включає основну систему пальників 2 і пускову систему пальників 3. Кожна система пальників - основна 2 і/або пускова 3 може складатися з одного або більше, зокрема, чотирьох пальників. До основного пальника 2 і пускового пальника 3 подається викопне пальне, конкретно, мазут, який тримають у паливному баку 4, по основній постачальній лінії 5 і пусковій постачальній лінії 6, відповідно. Насос для пального 7 забезпечує потрібний тиск пального, а потрібну температуру пального регулюють підігрівником 8. Замість мазуту можна застосувати природний газ або будь-яке інше придатне викопне чи синтетичне пальне. Повітря для горіння вводиться у реактор 1 по лінії 9 як первинне повітря. Додатково в разі потреби можна ввести вторинне повітря. Топковий газ видаляють з реактора 1 через лінію 10. В основній постачальній лінії 5 і пусковій постачальній лінії б встановлені клапани для відключення 11, 12, якими управляють система безпеки і блокування 13 і система безпеки пускового пальника 14, відповідно. В заявленому способі роботи релевантні параметри в реакторі 1 і/або лінії видалення газу 10, такі як температура в реакторі, пропорція повітря/пальне і/або концентрація кисню в реакторі і т.д., визначаються відповідними детекторами (не показані) і вводяться в контрольну систему, зокрема, в систему безпеки і блокування 13 і систему безпеки пускового пальника 14, де їх порівнюють із заданими параметрами способу, встановленими робочим персоналом і/або офіційними технічними умовами. Якщо порівняння фактичних робочих параметрів в реакторі 1 із встановленими покаже, що один або більше цих параметрів виходять за межі верхнього або нижнього параметрів вторинного робочого діапазону, визначеного для даного способу, система безпеки і блокування 13 закриє клапан відключення 11, так що основний пальник 2 буде відключений. Але до пускового пальника 3 буде все ще подаватись пальне пусковою постачальною лінією 6, так що він продовжуватиме працювати і підтримувати температуру у реакторі 1. Якщо протягом подальшої роботи реактора 1 фактичні робочі параметри, заміряні у реакторі 1, повернуться в межі вторинного робочого діапазону, клапан відключення 11 знову відкриється, і основний пальник 2 буде запалений знову, так що реактор 1 повернеться до нормальної роботи. Але якщо порівняння фактичних робочих параметрів в реакторі 1 і призначених параметрів способу покаже, що фактичні параметри способу виходять за межі параметрів критичного робочого діапазону, реактор 1 має бути повністю відключеним, щоб задовольнити вимоги офіційних технічних умов. В цьому разі не тільки клапан відключення 11, який веде до основного пальника 2, але також і клапан відключення 12, який веде до пускового пальника 3, закриваються, так що пальники 2, 3, а тому і весь реактор 1 зупиняються. В цьому разі реактор 1 треба продувати, що нормально здійснюють по лінії первинного повітря 9 і/або по лінії вторинного повітря. Після цього попередній нагрів реактора 1 пусковим пальником 3 можна відновити, а коли визначену температуру у реакторі 1 буде досягнуто, також і основні пальники 2 знову вводять в дію. На Фігурі 2 показано вимірювані параметри способу при нормальній роботі обладнання. Крива Т показує температуру в реакторі, а крива С - концентрацію О2 у ньому. Ці параметри є 2 UA 110743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 тільки прикладами можливих параметрів способу згідно винаходу, за якими необхідно стежити, щоб контролювати спосіб у реакторі 1. Як очевидно з Фігури 2, обидві криві Т і С знаходяться чітко в межах зони нормальної роботи. Зона нормальної роботи обмежена верхнім і нижнім рівнями TSH і TSL, що визначають межі контрольованої зупинки реактора, якщо ці межі перетинаються кривими Т або С. В разі такої контрольованої зупинки основний пальник відключається, як описано вище, а пусковий пальник 3 продовжує працювати. Завдяки цьому температуру в реакторі 1 підтримують на бажаному рівні. В разі, якщо рівні температури або концентрації О 2 виходять за межі критичного робочого діапазону, який визначають верхній і нижній рівні TSHH і TSLL, необхідно здійснити повну неконтрольовану зупинку реактора 1 відповідно до офіційних технічних умов. В цьому разі також і пусковий пальник 3 відключають, як описано вище. Але у більшості випадків, якщо межу контрольованої зупинки порушено, буває достатньо відключити основний пальник 2, щоб реактор міг повернутись до нормальних робочих умов. Тоді основний пальник 2 запалюють знову. Спосіб за даним винаходом дозволяє здійснити швидкий повторний запуск, мінімізуючи час простою реактора і підвищуючи його експлуатаційну готовність. Таким чином можуть бути мінімізованими втрати енергії і підвищені показники продуктивності. Якщо основний пальник 2 і пусковий пальник 3 працюють на тому ж самому пальному, це дає можливість зменшити інвестиційні кошти. Оскільки спосіб за даним винаходом можна включити в експлуатацію існуючих підприємств, такі підприємства можуть бути частково переобладнані, і відповідно можна поліпшити їхню робочу ефективність. Приклад - Кальцинування алюмінію Кальцинування алюмінію часто здійснюють у реакторі з циркулюючим псевдозрі-дженим шаром. Переважна робоча температура Т такого реактора - біля 950 °C. Якщо в якості пального використовують мазут, допустима мінімальна температура згоряння дорівнює 750 °C. Якщо температура в реакторі падає нижче цієї межі, реактор необхідно зупинити. Через обмеження, пов'язані з матеріалом, максимальна робоча температура у випалювальному реакторі дорівнює 1100 °C. Звичайно систему пальників зупиняють, якщо вміст вільного кисню (О2) падає нижче приблизно на 1 % від обсягу. Немає верхнього обмеження концентрації кисню, і це також не стосується безпеки обладнання. На основі критичного робочого діапазону температури 750 °C < Т < 1100 °C відповідну нижню межу вторинного робочого діапазону буде встановлено на рівні приблизно 800 °C або 825 °C, верхню межу вторинного робочого діапазону, наприклад, на рівні 1050 °C. Якщо верхня межа не стосується безпеки обладнання (не потрібно обов'язково зупиняти обладнання в разі порушення цієї межі), то ніякої верхньої межі не треба встановлювати для вторинного робочого діапазону. Нижня межа вторинного робочого діапазону концентрації кисню С може бути встановлена приблизно на рівні 1.5 % за обсягом. Критичної верхньої межі концентрації кисню немає, оскільки вона не стосується безпеки обладнання. Отже, і верхньої межі відповідного вторинного робочого діапазону також не встановлюють. Результатом цього є наступні робочі діапазони: Т: критичний робочий діапазон: 750 °C < Т < 1100 °C вторинний робочий діапазон: 800 °C < Т ( 1 % за обсягом вторинний робочий діапазон: С > 1.5 % за обсягом Ці значення наведені, щоб проілюструвати даний винахід на основі переважного втілення, але вони не обмежують обсяг патентних домагань, заявлений у пунктах доданої формули винаходу. Адекватний зв'язок між межами критичного і вторинного робочих діапазонів треба адаптувати до відповідного параметра, способу і обладнання. Позначення позицій 1 реактор 2 основний пальник 3 пусковий пальник 4 паливний бак 5 основна постачальна лінія 6 пускова постачальна лінія 7 паливний насос 8 підігрівник пального 9 лінія 3 UA 110743 C2 5 10 10 лінія 11 клапан відключення основного пальника 2 12 клапан відключення пускового пальника З 13 система безпеки і блокування 14 система безпеки пускового пальника Т температура С концентрація О2 TSL нижня межа вторинного робочого діапазону TSH верхня межа вторинного робочого діапазону TSLL нижня межа критичного робочого діапазону TSHH верхня межа критичного робочого діапазону ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 35 1. Спосіб роботи паливного реактора, в якому пальне вводять в реактор і запалюють його щонайменше одним основним пальником, релевантні параметри способу відстежують, і основний пальник відключають, якщо один або більше релевантних параметрів виходять за межі встановленого критичного робочого діапазону, який відрізняється тим, що в рамках встановленого критичного робочого діапазону для вимушеної зупинки запроваджують вторинний, жорсткіший робочий діапазон критеріїв вимушеної зупинки, а основний пальник відключають, якщо один або більше релевантних параметрів виходять за межі вторинного робочого діапазону, причому щонайменше один пусковий пальник продовжує працювати, доки релевантні параметри не увійдуть в межі критичного робочого діапазону. 2. Спосіб за п. 1, в якому основний пальник повторно запускають, якщо всі релевантні параметри повертаються в межі вторинного робочого діапазону. 3. Спосіб за п. 1 або 2, в якому верхня межа вторинного робочого діапазону приблизно на 550 % нижча, ніж верхня межа критичного робочого діапазону. 4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому нижня межа вторинного робочого діапазону приблизно на 5-50 % вища за нижню межу критичного робочого діапазону. 5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому релевантними параметрами є температура, пропорція повітря/пальне і/або концентрація О2 в реакторі. 6. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому при вторинному робочому діапазоні пусковий пальник працює паралельно з основним пальником. 7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому основний і пусковий пальники працюють на тому ж самому пальному. 8. Спосіб за пунктом 7, в якому основний і пусковий пальники працюють на мазуті або природному газі. 4 UA 110743 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

A process for operating a fuel fired reactor

Автори англійською

Stegemann, Bertold, Hiltunen, Pekka

Автори російською

Штегеманн Бертольд, Гилтунэн Пэкка

МПК / Мітки

МПК: B01J 19/00, B01J 8/00, B01J 8/18, B01J 8/08

Мітки: роботи, реактора, паливного, спосіб

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/7-110743-sposib-roboti-palivnogo-reaktora.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб роботи паливного реактора</a>

Подібні патенти