CS249158B1

CS249158B1 - A method of heating a fluidizing particle layer to a working temperature with combustible liquids

Info

Publication number: CS249158B1
Application number: CS683684A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Beranek; Vaclav Cervinka; Jiri Kichler; Milan Konecny
Original assignee: Jaroslav Beranek; Vaclav Cervinka; Jiri Kichler; Milan Konecny
Priority date: 1984-09-12
Filing date: 1984-09-12
Publication date: 1987-03-12

Abstract

Způsob ohřevu fluidnivvrstvy při najíždění spalovacíeh a zplyňovacích procesů spočívající v tom, že do fluidni vrstvy se dávkuje spalitelná kapalina, Í ejiž tenze par při počáteční teplotě luidni vrstvy je vyšší než tenze par, odpovídající koncentraci dávkované kapaliny ve fluidační tekutině na dolní mezi hoření a páry dávkované látky se nad hladinou fluidni vrstvy spalují po dobu ohřevu vrstvy. Při počáteční teplotě fluidní vrstvy, při které tenze par nad povrchem částic nedosahuje hodnoty na dolní mezi hoření, se spalovaná kapalina dávkuje na hladinu fluidni vrstvy a po zvýšeni teploty fluidni vrstvy nad hodnotu, odpovídající tenzi par na dolní mezi hoření, se spalovaná kapalina dávkuje do fluidni vrstvy. w v Kromě spalovacích a zplyňovacích procesů lze vynalezený způspb ohřevu fluidni vrstvy použít pro exotermické procesy, uskutečňované ve fluidni vrstvě, například pro katalytické oxidace uhlovodíků.A method of heating a fluidized bed during the start-up of combustion and gasification processes, consisting in dosing a combustible liquid into the fluidized bed, the vapor tension of which at the initial temperature of the fluidized bed is higher than the vapor tension corresponding to the concentration of the dosed liquid in the fluidizing fluid at the lower combustion limit, and the vapors of the dosed substance are burned above the fluidized bed level during the heating of the layer. At the initial temperature of the fluidized bed, at which the vapor tension above the surface of the particles does not reach the value at the lower combustion limit, the burned liquid is dosed to the fluidized bed level and after the fluidized bed temperature has increased above the value corresponding to the vapor tension at the lower combustion limit, the burned liquid is dosed into the fluidized bed. In addition to combustion and gasification processes, the invented method of heating a fluidized bed can be used for exothermic processes carried out in a fluidized bed, for example for catalytic oxidation of hydrocarbons.

Description

Vynález se týká způsobu ohřevu fluidní vrstvy na pracovní teplotu pomocí spalitelných kapalin s nízkým bodem vzplanuti.The invention relates to a method of heating a fluidized bed to a working temperature by means of a low flash point combustible liquid.

Při najíždění spalovacích a zplynovacích procesů, uskutečňovaných ve fluidni vrstvě, kterou nejčastěji tvoří popel nebo inertní částice (písek, keramika apod·), se nejdříve musí fluid ní vrstva vyhřát alespoň na zápalnou teplotu použitého paliva nebo odpadu a pak se teprve může zahájit dávkování paliva.When starting the combustion and gasification processes carried out in a fluidized bed, which most often consists of ash or inert particles (sand, ceramics, etc.), the fluidized bed must first be heated to at least the ignition temperature of the fuel or waste used and only then fuel can be dosed. .

Nejčastěji používaný způsob ohřevu fluidní vrstvy spočívá v tom, že nad fluidni vrstvou se v hořáku spaluje pomocné palivo, např. mazut a plamen se nasměruje na hladinu fluidni vrstvy, kde dochází k ohřevu částic vrstvy.The most commonly used method of heating a fluidized bed is to burn an auxiliary fuel in the burner above the fluidized bed, such as black oil, and direct the flame to the surface of the fluidized bed where the layer particles are heated.

Další způsoby ohřevu fluidní vrstvy spočívají v ohřevu fluidní vrstvy horkými plyny. Např. se mezerami roštu přivádí do fluidni vrstvy směs spalin se vzduchem o teplotě vyšší než je zápalná teplota paliva. Přitom je část roštu zespodu zakryta clonou, kterou se po rozhoření paliva zacloněná plocha zvětšuje. Spaliny se do fluidní vrstvy mohou zavádět vodorovnými děrovanými trubkami, které mohou být do ohniště pevně zabudovány nebo jsou výsuvné a po zapálení fluidní vrstvy se z fluidní vrstvy přemístí do skříně, připojené ke stěně ohniště.Other methods of heating the fluidized bed are by heating the fluidized bed with hot gases. E.g. In a fluidized bed, a mixture of flue gas with air at a temperature higher than the ignition temperature of the fuel is introduced into the fluidized bed. At the same time, a part of the grate is covered from below by a screen which increases the blind surface after the fuel has burned out. The flue gases can be introduced into the fluidized bed by means of horizontal perforated pipes which can be firmly incorporated into the hearth or are withdrawable and after ignition of the fluidized bed, they are transferred from the fluidized bed to a housing connected to the wall of the hearth.

Nevýhodou popsaných způsobů ohřevů fluidní vrstvy při najíždění spalovacích a zplynovacích procesů je složitost zařízení, potřebných k provádění těchto způsobů, dále značná spotřeba pomocných paliv a dlouhý čas, potřebný k ohřevu fluidní vrstvy na zápalnou teplotu paliva. Tak například ohřev fluidni vrstvy na teplotu 500°C pomocí hořáku, umístěného do prostoru nad hladinou fluidní vrstvy trvá 4 až 6 hodin při výkonu hořáku 30 % jmenovitého tepelného výkonu fluidní vrstvy. Ohřev fluidní vrst vy spalinami při jejich zaváděni do fluidní vrstvy roštem vyža249 158 duje spalovací pec, směšovač spalin se vzduchem pro regulaci teploty horkých plynů a dále přívodní potrubí i dno ohniště s roštem ze žárupevnýeh materiálů, které jsou drahé. Přívod horkých plynů do fluidní vrstvy výsuvnými děrovanými trubkami pak vyžaduje dodatečný prostor, napojený na stěny, ohraničující fluidní vrstvu a obtížnou manipulaci s přívody horkých plynů.The disadvantages of the described methods of heating the fluidized bed during the start-up of combustion and gasification processes are the complexity of the equipment required for carrying out these methods, the considerable consumption of auxiliary fuels and the long time required to heat the fluidized bed to the ignition temperature of the fuel. For example, heating the fluidized bed to a temperature of 500 ° C by means of a burner positioned above the surface of the fluidized bed takes 4-6 hours at a burner output of 30% of the nominal fluidized bed thermal output. Heating the fluidized bed with the flue gas as it is fed into the fluidized bed through the grate requires a combustion furnace, a flue gas / air mixer to control the temperature of the hot gases, and an inlet pipe and a bottom with a grate of refractory materials that are expensive. The supply of hot gases to the fluidized bed through the extensible perforated tubes then requires additional space, connected to the walls, delimiting the fluidized bed and difficult to handle the hot gas feeds.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob ohřevu fluidní vrstvy podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se do fluidní vrstvy zavede spalitelná kapalina s nízkým hodem vzplanutí, která se na částicích odpaří a jejíž páry se nad hladinou vrstvy zapálí zapalovacím hořákem. Hořící páry spalitelné kapalíny, kterou může být např. propan-butanová směs, metanol, etanol apod., pak velmi rychle ohřejí fluidní vrstvu na zápalnou teplotu základního paliva.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the method of heating the fluidized bed according to the invention, which consists in introducing into the fluidized bed a low-flash combustible liquid which evaporates on the particles and whose vapors are ignited above the layer by an ignition burner. The burning vapors of the combustible liquid, which may be, for example, a propane-butane mixture, methanol, ethanol and the like, then very quickly heat the fluidized bed to the ignition temperature of the base fuel.

Výhodou tohoto způsobu ohřevu fluidní vrstvy je krátká doba ohřevu vrstvy, nízká spotřeba pomocného paliva a jednoduchost zařízení k provádění tohoto způsobu.The advantages of this method of heating the fluidized bed are the short heating time of the layer, the low consumption of auxiliary fuel and the simplicity of the apparatus for carrying out the method.

Příkladem vynalezeného způsobu ohřevu fluidní vrstvy je najíždění fluidního kotle o výkonu 1 MW, při němž jako spalitelná kapalina byl použit etanol, zaváděný roštem do fluidní vrstvy. Při najíždění se nejdříve vrstva částic rozfluiduje, zapálí se zapalovací hořák nad hladinou vrstvy a spustí se čerpadlo etanolu. Během 30 minut vystoupí teplota fluidní vrstvy na 500°C a za 40 minut na 600°C· Po spuštěni paliva se postupně uzavírá přívod etanolu, který se po zapálení paliva zastaví. Celková spotřeba etanolu na jedno najetí je 50 kg. Přitom zařízení k uskutečnění vynalezeného způsobu ohřevu fluidní vrstvy je velmi jednoduché a sestává z nádrže, čerpadla a přívodu etanolu do fluidní vrstvy s regulací průtoku.An example of the invented method of heating a fluidized bed is to start a 1 MW fluidized bed boiler using ethanol as the combustible liquid, fed through the grate to the fluidized bed. At start-up, the particulate layer first floats, ignites the pilot burner above the surface of the layer, and starts the ethanol pump. The fluidized bed temperature rises to 500 ° C in 30 minutes and 600 ° C in 40 minutes. · After the fuel is started, the ethanol feed is gradually shut off and stops when the fuel ignites. The total consumption of ethanol per run is 50 kg. The device for carrying out the inventive method for heating the fluidized bed is very simple and consists of a tank, a pump and an ethanol feed to the fluidized bed with flow control.

Iři použití kapalné propan-butanové směsi se fluidní vrstva ve stejném kotli jako v předešlém případě ohřeje na 600°C za 20 minut při spotřebě 15 ^kg·Iri use of liquid propane-butane mixture with a fluidized bed boiler in the same as above, heated at 600 ° C for 20 minutes ^to consumption 15 g ·

Pro ohřev fluidní vrstvy vynalezeným způsobem lze použít takovou spalitelnou kapalinu, jejíž tenze par ve vzduohu při počáteční teplotě fluidní vrstvy odpovídá vyšší koncentraci než je koncentrace na dolní mezi hoření. Tak např. etanol, jehož koncentrace par na dolní mezi hoření je 3,28 % objemových, lze použít pro počáteční teplotu fluidní vrstvy vyšší než 12°C.For the heating of the fluidized bed according to the inventive method, a combustible liquid can be used whose air vapor pressure at the initial temperature of the fluidized bed corresponds to a higher concentration than that at the lower limit of combustion. For example, ethanol whose vapor concentration at the lower limit of combustion is 3.28% by volume may be used for an initial fluidized bed temperature of greater than 12 ° C.

- 3 249 158- 3 249 158

V případě, že počáteční teplota fluidní vrstvy je nižší než teplota, odpovídající tenzi par na dolní mezi hoření použité spalitelné kapaliny se tato kapalina dávkuje na hladinu fluid ní vrstvy po dobu potřebnou pro ohřev fluidní vrstvy alespeň na teplotu odpovídající tenzi par na dolní mezi hoření. Pak se spalitelná kapalina dávkuje do fluidní vrstvy, nejlépe v dolní části vrstvy, čímž se podstatně zvýší využití tepla, uvolněného spálením, pro ohřev fluidní vrstvy. Podobně je tomu i při použití porézních částic ve fluidní vrstvě, u nichž dochází ke snížení tenze par nad povrchem částic, a tím i ve fluidní vrstvě·If the initial temperature of the fluidized bed is lower than the temperature corresponding to the lower vapor pressure of the combustible liquid used, the liquid is dosed to the fluidized bed level for the time required to heat the fluidized bed at least to a temperature corresponding to the lower vapor pressure. Then, the combustible liquid is metered into the fluidized bed, preferably at the bottom of the bed, thereby substantially increasing the utilization of the heat released by combustion for heating the fluidized bed. The same applies to the use of porous particles in a fluidized bed in which the vapor pressure is reduced above the particle surface and thus in the fluidized bed.

Kromě spalovacích a zplynovacích procesů lze vynalezený způsob ohřevu fluidní vrstvy použít pro exotermické procesy, uskutečňované ve fluidní vrstvě, např· pro katalytické oxidace uhlovodíků, a to proto, že nedochází k nežádoucímu ohřevu fluidního roštu a prostor pod ním jako je tomu při ohřevu spalinami·In addition to the combustion and gasification processes, the inventive method of fluidized bed heating can be used for exothermic processes carried out in the fluidized bed, for example · for catalytic oxidation of hydrocarbons, because the undesired heating of the fluid grate and the space underneath

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A method for heating a fluidizing particle layer to a working temperature by means of combustible liquids dispensed into a fluidized bed, characterized in that the fluidized bed particles are vaporized by the combustible fluid and formed by air, whose concentration at the initial fluidized bed temperature exceeds the lower combustion limit. of the formed mixture, which ignites at the surface of the fluidized bed until the temperature of the fluidized bed reaches the autoignition temperature of the formed mixture.

2. A method according to claim 1, characterized in that at an initial fluidized bed temperature at which the vapor pressure above the particle surface does not reach the lower limit of combustion, the combustible liquid is metered to the fluidized bed where it is burned on the particle surface and In the fluidized bed above the value corresponding to the vapor pressure at the lower limit of combustion, the combustible liquid is metered into the fluidized bed.