AT398619B - Zweistufiges verbrennungsverfahren - Google Patents

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Description

AT 398 619 B
Die Erfindung betrifft allgemein ein auf der Wirbelschichttechnik basierendes zweistufiges Verbrennungsverfahren, das speziell zur Anwendung bei der Verbrennung von schwefelhaltigen Brennstoffen, wie z.B. von Kohlen, bestimmt ist.
Mehr im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf ein zweistufiges Vebrennungsverfahren unter Verwendung eines ersten und eines zweiten zirkulierenden Wirbelbettsystems, wobei in ein erstes Wirbelbettsystem, das zur Bildung von Abgasen mit darin befindlichen brennbaren Feststoffen unter reduzierenden Bedingungen betrieben wird, Brennstoff eingegeben wird und die Feststoffe von den Abgasen abgetrennt und in das erste Wirbelbettsystem zurückgeführt werden.
Die Erfindung zielt auf ein wirksames Verbrennungsverfahren ab, das sich leicht auf veränderliche Verbrennungsleistungen und hinsichtlich der Heizwerte unterschiedliche Brennstoffe anpassen läßt, und bei dem die SO2- und NOx-Gehalte der entstehenden Rauchgase niedrig sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs angegebenen Art ist dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase nach Fliehkraftabscheidung der Feststoffe in eine zweites zirkulierendes Wirbelbettsystem geleitet werden, sauerstoffhaltiges Gas in dieses zweite Wirbelbettsystem eingeführt wird, um eine Nachverbrennung der Abgase zu bewirken, und feste Teilchen von den das zweite zirkulierende Wirbelbettsystem verlassenden Abgasen durch Fliehkraft abgeschieden und in das zweite Wirbelbettsystem rückgeführt werden.
Es sei erwähnt, daß aus der DE-A-2 945 544 eine aufwendige Anordnung mit zwei Wirbelbetten bekannt ist, die übereinander angeordnet sind. Die Wirbelbetten sind durch ein Gitter voneinander getrennt. Es ist fast unmöglich zu verhindern, daß feine Teilchen von einem Bett in das andere entweichen. Es ist zwar erwähnt, daß ein Teil des oberen Wirbelbettes nach unten zum unteren Bett strömt, doch transportieren die nach oben aufsteigenden Gase auch feine Teilchen nach oben. Im Gasstrom zwischen den beiden Betten ist auch kein Teilchenseparator vorgesehen. Teilchen, die mit den Gasen nach oben oder aber nach unten durch das Gitter strömen, schlagen stark auf das Gitter auf. Sogar kleine Änderungen im Verfahren können bewirken, daß das gesamte obere Bett durch das Gitter leicht in das untere Bett fällt. Eine geringe Erhöhung der Gasgeschwindigkeit kann andererseits einen großen Teil der Teilchen vom unteren Bett in das obere Bett transportieren.
In der WO 81/01873 ist ferner ein Reaktor mit einer unteren Reduktionszone und einer oberen Oxidationszone beschrieben, wobei Teilchen von der unteren Zone zur oberen Zone aufsteigen und Teilchen von der oberen Zone durch einen Teilchenseparator zurück in die untere Zone strömen. Die Verfahren in den verschiedenen Zonen sind dabei stark voneinander abhängig. Eine Änderung in jeder Zone beeinflußt somit das Verfahren in der anderen Zone.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist von Vorteil, daß zwei getrennte zirkulierende Wirbelbettsysteme verwendet werden, die unabhängig voneinander reguliert werden können, wodurch ein hohes Maß an Flexibilität ermöglicht wird.
Das erste zirkulierende Wirbelbett kann so reguliert werden, daß für verschiedene Brennstoffe optimale Vergasungsbedingungen geschaffen werden. Das zweite zirkulierende Wirbelbettsystem kann so reguliert werden, daß für die Verbrennung und Gasreinigung optimale Bedingungen geschaffen werden. Den Wirbelbettsystemen können verschiedene Additive zugeführt werden, und die Additive in den verschiedenen Systemen beeinträchtigen einander nicht. Sogar die Temperatur kann in beiden Systemen unabhängig reguliert werden. In der Folge ist nicht nur ein gutes Mischen von Teilchen und Gasen in beiden Wirbelbettsystemen aufgrund hoher Gasgeschwindigkeiten in den zirkulierenden Wirbelbetten möglich, es können auch gleichmäßig und leicht regulierte Temperaturen in beiden Wirbelbetten zufolge guten Mischens erzielt werden. Weiters ergibt sich eine hohe Effizienz für die Verbrennung und andere Reaktionen (beispielsweise Abscheidung von Schwefel) in den Systemen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung noch weiter erläutert, die eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch darstellt.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung bilden ein Reaktor 1, ein Zyklonabscheider 2 und ein Rücklaufrohr 3 ein erstes Wirbelbettsystem 4 sowie ein Reaktor 5, ein Zyklonabscheider 6 und ein Rücklaufrohr 7 ein zweites zirkulierendes Wirbelbettsystem 8. In den unteren Teil des Reaktors 1 wird durch einen Kanal 9 Kohle oberhalb eines Rostes 10 eingegeben, durch den über einen Kanal 11 zugeführte Primärluft eingeblasen wird. Von den durch einen Kanal 12 aus dem Reaktor-Oberteil austretenden Gasen werden im Zyklonabscheider 2 Feststoffe abgetrennt, die in den unteren Teil des Reaktors 1 zurückgeführt werden. Die Gase werden über einen zweiten Kanal 13 dem Unterteil des Reaktors 5 des zweiten zirkulierenden Wirbelbettsystems 8 zugeführt, der auch mit Sekundärluft durch einen Kanal 14 versorgt wird. In den Reaktor 5 kann auch Schwefel absorbierendes Gut, wie z.B. Kalk, oder die Bildung von NOx verminderndes Material, wie Ammoniak, durch einen Kanal 15 eingegeben werden. Die Abgase werden durch den Abscheider 6, in dem dem Reaktor wieder zuzuführende Feststoffe abgetrennt werden, in den 2

Claims (4)

  1. AT 398 619 B Konvektionsteil 16 geführt, wo den Gasen Wärme entzogen wird. Eine zusätzliche Wärmegewinnung erfolgt durch Kühlrohre 17, die im Reaktor 5 angeordnet sind. Um die Bildung von NOx zu vermindern, erfolgt die Verbrennung im ersten Reaktor 1 unter unterstö-chiometrischen Bedingungen. Auch bei diesem Reaktor 1 können für die Brennkammer Kühlrohre vorgesehen werden. Die Nachverbrennung wird im zweiten Reaktor 5 durchgeführt. Durch die Technik des zirkulierenden Wirbelbettes wird eine hohe Schwefelabsorption ermöglicht. Bei Kohlenverfeuerung beläuft sich die Temperatur des ersten Reaktors 1 auf 700 - 1000'C und die des zweiten Reaktors 5 auf 600 - 950 “C. Patentansprüche 1. Zweistufiges Verbrennungsverfahren unter Verwendung eines ersten und eines zweiten zirkulierenden Wirbelbettsystems, wobei in ein erstes Wirbelbettsystem, das zur Bildung von Abgasen mit darin befindlichen brennbaren Feststoffen unter reduzierenden Bedingungen betrieben wird, Brennstoff eingegeben wird und die Feststoffe von den Abgasen abgetrennt und in das erste Wirbelbettsystem zurückgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase nach Fliehkraftabscheidung der Feststoffe in eine zweites zirkulierendes Wirbelbettsystem geleitet werden, sauerstoffhaltiges Gas in dieses zweite Wirbelbettsystem eingeführt wird, um eine Nachverbrennung der Abgase zu bewirken, und feste Teilchen von den das zweite zirkulierende Wirbelbettsystem verlassenden Abgasen durch Fliehkraft abgeschieden und in das zweite Wirbelbettsystem rückgeführt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das zweite zirkulierende Wirbelbettsystem ein Schwefel absorbierendes Mittel eingegeben wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das zweite zirkulierende Wirbelbettsystem ein die Bildung von NOx verminderndes Mittel eingegeben wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase vom zweiten Wirbelbettsystem abgekühlt werden, bevor Feststoffe daraus abgeschieden werden. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 3
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