CZ290861B6 - Method for energetic employment of solid fuels with pressure gasification and steam-gas cycle as well as apparatus for making the same - Google Patents

Method for energetic employment of solid fuels with pressure gasification and steam-gas cycle as well as apparatus for making the same Download PDF

Info

Publication number
CZ290861B6
CZ290861B6 CZ20011039A CZ20011039A CZ290861B6 CZ 290861 B6 CZ290861 B6 CZ 290861B6 CZ 20011039 A CZ20011039 A CZ 20011039A CZ 20011039 A CZ20011039 A CZ 20011039A CZ 290861 B6 CZ290861 B6 CZ 290861B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
gas
temperature
content
ash
fuel
Prior art date
Application number
CZ20011039A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ20011039A3 (en
Inventor
Karel Doc. Ing. Csc. Svoboda
Jiří Ing. Čermák
Miloslav Doc. Ing. Drsc. Hartman
Jozef Ing. Ba«Alík
Vladimír Ing. Csc. Gubčo
Original Assignee
Ústav Chemických Procesů Av Čr
VÚEZ, a.s.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ústav Chemických Procesů Av Čr, VÚEZ, a.s. filed Critical Ústav Chemických Procesů Av Čr
Priority to CZ20011039A priority Critical patent/CZ290861B6/en
Publication of CZ20011039A3 publication Critical patent/CZ20011039A3/en
Publication of CZ290861B6 publication Critical patent/CZ290861B6/en

Links

Abstract

The invented method for energetic employment of solid fuels with gasification and steam-gas cycle, further with high-temperature purification of synthetic gas and partial recycling of combustion products is characterized in that carbonaceous fuel containing coal and/or a biomass mixture with coal is subjected to gasification through substoichiometric combustion in fluidized and/or transport bed of a particulate mixture of air and recycling portion of combustion products at least in two vertical levels at the total stoichiometric oxygen/fuel ratio ranging from 0.3 to 0.8, at temperature in the range of 700 to 900 degC and operating pressure of 1.0 to 2.4 MPa, whereby temperature in a pressurized gasification reactor is controlled by means of a flow amount and temperature of the recycling combustion products, compressed air, recycling fly ash separated from the synthetic gas and content of water in fuel entering at least in two vertical levels the reactor. The obtained synthetic gas is then subjected to desulfurization and after separation of solids, it is combusted with a temperature of at least 1100 degC. The combustion products are let to expand and after their subsequent cooling being connected with steam generation a portion of the combustion products is recycled. Apparatus for carrying out the above-described method consists of a pressurized gasification reactor (101) being provided with at least two fuel inlets, arranged at different vertical levels and at least two air and recycling combustion products inlets, arranged at levels different from each other and at least one inlet of recycling fly ash and at least one inlet of desulfurizing lime substances and further with synthetic gas outlet (117) that is connected with at least one cyclone (102). The synthetic gas outlet of the last cyclone (102) is connected via at least one filter (203) with a combustion chamber (204) the combustion products outlet of which is connected via at least one gas turbine (205) with a steam boiler (206). Outlet of combustion products from the steam boiler (206) is connected to both a chimney (306) inlet and to recycling combustion products compressor (303) inlet. Outlet of separated solids-fly ash in the cyclone (102) is connected with a fluid divider (104) that is connected with both a fluid closure (103) being connected through the mediation of a channel (111) for fly ash recycling with the gasification reactor (101) and with a fluidized bed chamber (105) to convert CaS to CaCOi3 and CaSOi4 prior discharge of cyclone ash from the system.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká způsobu energetického využití tuhých paliv, zvláště uhlí a směsi biomasy a uhlí s vyšším obsahem vody, s využitím paro-plynového cyklu s částečnou recirkulací spalin a zařízení k jeho provádění.The invention relates to a method for the energetic utilization of solid fuels, in particular coal and a biomass / coal mixture with a higher water content, using a steam-gas cycle with partial recirculation of the flue gas and an apparatus for carrying it out.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Obecnou snahou u energetické aplikace spalovacích procesů s tuhými palivy je dosáhnout maximální možné účinnosti přeměny energie paliva na užitečnou, nejčastěji elektrickou energii při minimalizaci jak plynných emisí, tak i minimalizaci ztrát uhlíku z paliva a škodlivosti tuhých zbytků ze spalování a zplyňování, jako jsou vymývatelné těžké kovy, některé nestálé sulfidy apod. Vývoj spalovacích metod a zvyšování účinnosti přeměn energie vedl postupně k zavádění tzv. kombinovaných cyklů (oběhů), využívajících nejen parní turbíny, ale také plynové turbíny schopné pracovat s podstatně vyšší teplotou stlačených spalných plynů - v současnosti okolo 1200 °C. Tyto skutečnosti vedly a vedou k vývoji stupňovitých procesů nejen tlakového fluidního spalování a zplyňování tuhých paliv s účelem dosažení teploty až 1250 °C bez negativních důsledků na chování popelových částic, např. měknutí, tavení, apod. bez přebytečné tvorby NOX a se zachovanou možností „in šitu“ odsiřování plynů za teplot 750 až 950 °C.Generally, the energy endeavor of solid fuel combustion processes is to maximize the efficiency of converting fuel energy to useful, most often electrical energy, while minimizing both gaseous emissions and minimizing carbon loss from fuel and the harmfulness of solid combustion and gasification residues such as washable heavy metals, some volatile sulfides, etc. The development of combustion methods and increased energy conversion efficiency has led to the introduction of so-called combined cycles (cycles) using not only steam turbines but also gas turbines capable of working with significantly higher temperatures of compressed combustion gases - currently around 1200 Deň: 32 ° C. These facts have led to the development of stepwise processes not only of pressure fluidized bed combustion and gasification of solid fuels with the aim to reach temperatures up to 1250 ° C without negative consequences on the behavior of ash particles, eg softening, melting, etc. without excessive NO X formation and 'In situ' desulphurisation at 750 to 950 ° C.

Z patentů RU 2 123 637, WO 0 043 468, WO 0 077 128 a Al, US 6 101 983, US 6 148 599, EP 0 698 726 A2 aj. je známa řada způsobů a uspořádání kombinovaných cyklů využívajících tlakové fluidní zplyňování a spalování tuhých paliv s vysokoteplotním čištěním oxidačních spalin a syntetického plynu, které jsou použity po vzájemném kontaktu ve spalovací komoře ke zvýšení vstupní teploty plynů do plynové turbíny.From patents RU 2 123 637, WO 0 043 468, WO 0 077 128 and A1, US 6 101 983, US 6 148 599, EP 0 698 726 A2 and others, a number of methods and arrangements of combined cycles using pressurized fluidized bed gasification and combustion are known. solid fuels with high-temperature purification of oxidative flue gases and synthetic gas, which are used in contact with each other in the combustion chamber to raise the gas inlet temperature of the gas turbine.

Typické uspořádání pro takový proces, např. advanced, staged PFBC/G, obsahuje zplyňovací tlakový reaktor, spalovací tlakový reaktor, dvě nezávislé linky pro vysokoteplotní čištění spalin, které často musí pracovat za odlišných podmínek, jako je teplota, zanášení, četnost zpětných profuků filtrů apod., problematické převody nespotřebovaných zbytků ze zplyňovacího reaktoru do spalovacího reaktoru apod., spalovací komoru pro kontakt oxidačních spalin se syntetickým plynem, která trpí odlišnými podmínkami čištění plynů a tlakovými nerovnoměrnostmi s tím souvisejícími. Kladem těchto technologií je naopak možnost dosažení nízkého nedopalu ve zbytcích z oxidační technologie tlakového spalování a možnost oxidace, případně rozkladu CaS, který vznikl za podmínek zplyňování paliva s obsahem síry.A typical configuration for such a process, eg advanced, staged PFBC / G, comprises a gasification pressure reactor, a combustion pressure reactor, two independent high-temperature flue gas cleaning lines that often have to operate under different conditions such as temperature, fouling, filter backflow rate etc., problematic transfers of unused residues from the gasification reactor to a combustion reactor, etc., a combustion chamber for contacting the oxidation flue gases with synthetic gas, which suffers from different gas purification conditions and the associated pressure unevenness. The advantage of these technologies is, on the other hand, the possibility of achieving a low butt in the residues from the oxidation technology of pressure combustion and the possibility of oxidation or decomposition of CaS, which was created under conditions of gasification of sulfur-containing fuel.

Další zjednodušení a integraci zplyňování a spalování v jednom reaktoru řeší např. patent JP II 181 458 A2, kde přívod vzduchu a paliva je realizován vždy pouze v jedné vertikální úrovni, přičemž v reaktoru je použito pouze nepřímé chlazení generací nebo přehřátím páry v trubkách. V takovém reaktoru se nezbytně vytváří teplotní profil s možným negativním odrazem ve složení plynů.Further simplification and integration of gasification and combustion in one reactor is solved, for example, in JP II 181 458 A2, where the air and fuel supply is realized at only one vertical level, the reactor using only indirect cooling by generation or superheated steam in the tubes. In such a reactor, a temperature profile with a possible negative reflection in the gas composition is necessarily formed.

Jiným problémem bývá vlhkost paliva, která se někdy řeší integrací sušení paliva do procesů tlakového spalování a zplyňování např. do A-PFBC/G. Sušení pálívaje realizováno např. pomocí horkých spalin s nižším obsahem kyslíku nebo pomocí horkého syntetického plynu viz např. patenty US 6 148 599, US 5 695 532. Společným nedostatkem těchto technologií je uvolňování dehtů z paliv, obtížné odlučování často lepivých částic prachového uhlí od plynu s obsahem dehtovitých látek a obtížné zpětné získávání energie použité k odpaření vody z paliva (uhlí).Another problem is the humidity of the fuel, which is sometimes solved by integrating fuel drying into pressure combustion and gasification processes such as A-PFBC / G. The drying of the fuel is carried out, for example, by means of hot exhaust gases with a lower oxygen content or by means of hot synthetic gas, see for example U.S. Pat. Nos. 6,148,599 and 5,695,532. A common drawback of these technologies is the release of tar from fuels. tar-containing and difficult to recover energy used to evaporate water from fuel (coal).

-1 CZ 290861 B6-1 CZ 290861 B6

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Cílem vynálezu je jednak zjednodušení provádění tlakového fluidního zplyňování uhlí, směsi uhlí a biomasy a směsi uhlí a odpadní biomasy, např. čistírenských kalů, a jednak efektivnější, účinnější využití a transformace tepla v kombinovaném cyklu pomocí částečné recirkulace spalin při účinném omezení jak plynných emisí, tak tvorby tuhých odpadů obtížně deponovatelných nebo vyžadujících další úpravy před skládkováním.It is an object of the present invention to simplify the performance of pressurized fluidized bed gasification of coal, coal-biomass blend and coal-waste biomass blend, e.g. sewage sludge, and to more efficiently utilize and convert heat in a combined cycle by partially recirculating flue gas thus the generation of solid waste difficult to deposit or requiring further treatment prior to landfilling.

Způsob zplyňování podle vynálezu zlepšuje možnost ovlivňování kvality a výhřevnosti syntetického plynu tím, že na rozdíl od známých řešení, např. japonský patent JP 11 181 450, používá vertikální členění přívodů vzduchu, paliva a recirkulujících spalin, přispívající k vyrovnanějšímu vertikálnímu profilu teplot ve zplyňovacím reaktoru a vyšší kvalitě plynu. Na rozdíl od známých řešení využívá pouze přímé chlazení vzduchem, recirkulujícími spalinami a vodou z paliva, čímž je odstraněno nebezpečí koroze a eroze chladicích trubek u nepřímého chlazení ve zplyňovacím reaktoru. Dále návrh umožňuje a dokonce také vyžaduje alespoň částečné použití paliva (uhlí, směsi uhlí-biomasa, směsi uhlí-čistírenský kal aj.) s relativně vysokým obsahem vody do 60 % hmotn. bez problematické integrace sušení paliva (uhlí, biomasy) do procesu, zvyšuje celkovou účinnost procesu recirkulací části spalin, tj. vřazením prakticky uzavřeného plynového cyklu se spalinovým kompresorem a průchodem plynovou turbínou.The gasification process according to the invention improves the possibility of influencing the quality and calorific value of the synthetic gas by using, in contrast to known solutions, eg Japanese patent JP 11 181 450, a vertical division of air, fuel and recirculating flue gas inlets contributing to a more balanced vertical temperature profile in the gasification reactor. and higher gas quality. Unlike known solutions, it uses only direct air cooling, recirculating flue gas and water from the fuel, thus eliminating the risk of corrosion and erosion of the cooling pipes in indirect cooling in the gasification reactor. Furthermore, the design allows and even requires at least partial use of a fuel (coal, coal-biomass mixtures, coal-sewage sludge mixtures, etc.) having a relatively high water content of up to 60% by weight. without problematic integration of fuel drying (coal, biomass) into the process, it increases the overall efficiency of the process by recirculating part of the flue gas, ie by incorporating a practically closed gas cycle with the flue gas compressor and passing through the gas turbine.

Ochrana plynové turbíny před zvýšenou koncentrací sloučenin alkalických kovů, těžkých kovů a vanadu je zabezpečena podle vynálezu relativně nižší provozní teplotou keramického filtru (500 až 700 °C) před spalovací komorou a případně, podle potřeby, přidáváním jednak aditiva s obsahem SiO2 nebo SiO2 + A12O3 přímo do zplyňovacího reaktoru a přidáváním určitého množství adsorbentu na bázi aktivního uhlí či hnědouhelného koksu do chlazeného proudu syntetického plynu před filtrem.According to the invention, the protection of the gas turbine against the increased concentration of alkali metal, heavy metal and vanadium compounds is ensured by the relatively lower operating temperature of the ceramic filter (500 to 700 ° C) from the combustion chamber and optionally by addition of SiO 2 or SiO 2 additives. + A1 2 O 3 directly to the gasification reactor and adding some activated carbon or lignite coke adsorbent to the cooled synthetic gas stream upstream of the filter.

Vynález řeší snížení obsahu CaS v tuhých zbytcích po zplyňování pomocí styku směsi částic popelu, nedopalu, CaCO3, CaS a případně malého množství CaO, se spalinami obsahujícími 2 až 4 % obj. kyslíku, nad 12 % obj. H2O a nad 8 % obj. CO2 za teplot 500 až 800 °C a tlaků nad 1 MPa. Pokud je ve zbytcích relativně významnější množství nedopalu, je možné také přimíchat ke spalinám určité množství vzduchu ke zvýšení koncentrace kyslíku.The invention solves the reduction of the CaS content in the solids after gasification by contacting a mixture of ash particles, butt, CaCO 3 , CaS and possibly a small amount of CaO with flue gases containing 2-4% by volume oxygen, above 12% by volume H 2 O and above 8 % by volume of CO 2 at temperatures of 500 to 800 ° C and pressures above 1 MPa. If there is a relatively significant amount of butt in the remainder, it is also possible to add some air to the flue gas to increase the oxygen concentration.

Recirkulace jak cyklonového popela, tak popílku z filtrů, slouží k zajištění menšího uhlíkového nedopalu.Both cyclone ash and filter fly ash are recirculated to provide less carbon butt.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že tuhé palivo obsahující uhlí a/nebo směs biomasy s uhlím se zplyňuje ve fluidní a/nebo transportní vrstvě částic směsí vzduchu a recirkulující části spalin přiváděných na minimálně dvou vertikálních úrovních při celkovém stechiometrickém poměru spalování kyslík /palivo 0,3 až 0,8, teplotě 700 až 900 °C a provozním tlaku 1,0 až 2,4 MPa, vzniklý syntetický plyn se odsíří a po odloučení tuhých částic se spaluje na teplotu nejméně 1100 °C, přičemž spaliny se nechají expandovat a po následném ochlazení spojeném s výrobou páry se jejich část recirkuluje.The principle of the invention is that the solid fuel containing coal and / or the biomass / coal mixture is gasified in the fluid and / or transport layer of the particulate mixture by a mixture of air and recirculating flue gas at at least two vertical levels at total oxygen / fuel stoichiometric combustion ratio. 3 to 0.8, a temperature of 700 to 900 ° C and an operating pressure of 1.0 to 2.4 MPa, the resulting synthetic gas is desulphurized and after separation of the solid particles, it is combusted to a temperature of at least 1100 ° C, leaving the flue gas to expand and Subsequent cooling associated with steam production recirculates a portion of the steam.

Nejméně 30 % hmotn. z přiváděných paliv je ve formě pasty s obsahem vody menším než 60 % hmotn., přičemž všechna paliva obsahující reaktivní hnědé uhlí nebo lignit nebo směs reaktivní uhlí-biomasa nebo směs reaktivní uhlí-bio-odpad, mají průměrnou výhřevnost v suchém stavu vyšší než 15MJ/kg, průměrný obsah popelovin v suchém stavu pod 30% hmotn., obsah síry a dusíku v suchém stavu pod 1,5% hmotn., obsah vanadu, arzenu a olova v sušině jednotlivě pod 100 mg/kg, obsah chloru v sušině pod 500 mg/kg paliva.At least 30 wt. of the feed fuels in the form of a paste with a water content of less than 60% by weight, all fuels containing reactive lignite or lignite or a reactive coal-biomass mixture or a reactive coal-bio-waste mixture have an average dry calorific value greater than 15MJ / kg, average ash content in dry state below 30% by weight, sulfur and nitrogen content in dry state below 1,5% by weight, vanadium, arsenic and lead content in dry matter individually below 100 mg / kg, chlorine content in dry matter below 500 mg / kg of fuel.

Teplota v tlakovém zplyňovacím reaktoru se reaguje pomocí množství a teploty recirkulujících tlakových spalin vstupujících do reaktoru a do děliče cyklonového popela, teplotou tlakovéhoThe temperature in the pressurized gasification reactor is reacted by the amount and temperature of the recirculating pressurized flue gases entering the reactor and the cyclone ash separator, by the pressure temperature

-2CZ 290861 B6 vzduchu, hmotným tokem ochlazeného popela z fluidního uzávěru do zplyňujícího reaktoru a také částečně obsahem vody 30 až 60 % hmotn. v palivu vstupujícím do zplyňovacího reaktoru.% By mass flow of the cooled ash from the fluidized bed to the gasification reactor and also partially by a water content of 30 to 60 wt. in the fuel entering the gasification reactor.

Odsiřování syntetického plynu se provádí za podmínek tlakového zplyňování pomocí nezávislého přivádění vápenatého materiálu, s výhodou mletého vápence s obsahem CaO nad 30 % hmotn., s obsahem MgO nebo SiO2 nebo A12O3 nad 5 % hmotn., který se přidává podle obsahu síry v palivu tak, aby celkový molámí poměr Ca/S za podmínek zplyňování byl větší nebo roven 1,5.The desulphurization of the synthetic gas is carried out under pressure gasification conditions by means of an independent supply of calcium material, preferably ground limestone with a CaO content above 30% by weight, an MgO or SiO 2 content or Al 2 O 3 above 5% by weight, which is added according to the content. sulfur in the fuel such that the total molar Ca / S ratio under the gasification conditions is greater than or equal to 1.5.

Spodní popel ze zplyňovacího reaktoru a část popela cyklonového, recirkulujícího je před vypuštěním do atmosféry podrobena za tlaků nad 1 MPa kontaktu s plynem - směsí spalin a vzduchu s obsahem kyslíku 3 až 10% obj., podle obsahu uhlíkového nedopalu a s obsahem H2O a CO2 za teplot 500 až 800 °C tak, aby přítomný CaS v odpadní popelové směsi byl částečně zoxidován na CaSO4 a částečně přeměněn působením CO2 a H2O na CaCO3.Bottom ash from the gasification reactor and a portion of the ash cyclone, recirculated before discharge to the atmosphere is subjected at pressures above 1 MPa contact with the gas - a mixture of flue gas and air with an oxygen content of 3-10 vol.%, Based on the content of the carbon unburned carbon and the content of H 2 O and CO 2 at 500 to 800 ° C so that the CaS present in the waste ash mixture is partially oxidized to CaSO 4 and partially converted by CO 2 and H 2 O to CaCO 3 .

Odlučování částic prachu v syntetickém plynu za cyklonem (cyklony) se provádí po ochlazení jmenovaného plynu na filtru (filtrech) za teplot 500 až 700 °C.The separation of dust particles in the synthetic gas downstream of the cyclone (s) is carried out after cooling said gas on the filter (s) at a temperature of 500 to 700 ° C.

Při obsahu uhlíkového nedopalu v prachu zachyceném na filtru menším než 6 % hmotn. se přidává před filtrem (filtry) do plynného proudu adsorbent na bázi uhlíku (např. aktivní koks) tak, aby celkový obsah uhlíku v zachyceném popelu byl 6 až 12 % hmotn.With a content of carbon butt in the dust trapped on the filter less than 6 wt. The carbon-based adsorbent (e.g., active coke) is added to the gaseous stream prior to the filter (s) so that the total carbon content of the entrapped ash is 6-12 wt.

Při molámím poměru (CaO + K2O + Na2O)/SiO2 v palivovém popelu větším než 1 a při obsahu SiO2 ve vápenci pod 5 % hmotn., přidává se do tlakového zplyňování (např. společně s vápenatým materiálem) aditivní látka obsahující SiO2 nebo směs obsahující A12O3 + SiO2 jako např. oxid křemičitý, kaolinit, drcený šamot, popel z fluidního spalování s obsahem SiO2 nad 30 % hmotn. v tlakovém množství aby molámí poměr (CaO + K2O + Na2O) z paliva + aditivní látky/SiO2 z paliva + aditivní látky bel menší než 1.At a molar ratio (CaO + K 2 O + Na 2 O) / SiO 2 in fuel ash greater than 1 and with a content of SiO 2 in the limestone below 5 wt%, additive is added to the pressure gasification (eg together with the calcium material) a SiO 2 -containing substance or a mixture containing Al 2 O 3 + SiO 2 such as silica, kaolinite, crushed fireclay, fluidized-bed ash containing SiO 2 above 30 wt. in a pressure amount such that the molar ratio (CaO + K 2 O + Na 2 O) of the fuel + additive / SiO 2 of the fuel + additive bel is less than 1.

Do spalovací komory za filtry se přivádí syntetický plyn o teplotě 500 až 700 °C, předehřátý vzduch o teplotě vyšší než 350 °C a eventuálně také zemní plyn, čímž po kontaktu a shoření vznikají spaliny o teplotě nad 1100 °C, přičemž celkový průměrný obsah kyslíku ve spalinách za plynovou turbínou je 2 až 4 % obj..The combustion chamber downstream of the filters is supplied with synthetic gas at a temperature of 500 to 700 ° C, preheated air at a temperature of greater than 350 ° C and possibly also natural gas, resulting in contact and combustion to produce flue gas at a temperature above 1100 ° C. of oxygen in the flue gas after the gas turbine is 2 to 4% vol.

Část ochlazených spalin o teplotě 120 až 180 °C a obsahu kyslíku 2 až 4 % obj. za parním kotlem je vedena do spalinového kompresoru pro částečnou recirkulaci spalin, přičemž podle čistoty spalin se používá k odstranění např. H2SO4 části SO2 a NOX z proudu spalin před kompresí spalin aktivní uhlí, nebo aktivní koks vyrobený z hnědého uhlí. Lze tak zachytit většinu par H2SO4 část SO2 a část NOX, které by mohly korozně působit při pozdějším hlubším ochlazování komprimovaných recirkulačních spalin. Spotřebovaný, nasycený filtr je možné likvidovat rozemletím a spalováním/zplyňováním v hlavním reaktoru. Recirkulující spaliny obíhají v uzavřeném plynovém cyklu a průchodem nejen spalinovým kotlem, ale také plynovou turbínou dosahují vyšší účinnosti přeměny tepelné energie na užitečnou, elektrickou energii než při použití jen prostého parního cyklu. Spalinový kompresor může být v ustáleném stavu procesu poháněn například parní turbínou a vzduchový kompresor může být poháněn plynovou turbínou. Zemní plyn jako přídavné, vyrovnávací palivo může sloužit k dolaďování potřebné teploty na vstupu do plynové turbíny za nižších výkonů nebo při nezařazení předehřevu vzduchu vstupujícího do dohořívací komory a také k lepšímu startování celého systému. Přídavný kompresor na vzduch může zabraňovat zbytečnému škrcení tlakového vzduchu při zásobování systému stlačeným vzduchem na různých tlakových úrovních.Part of the cooled flue gas temperature of 120 to 180 ° C and the oxygen content of 2 to 4 vol.% Under the steam boiler is fed to the combustion compressor for partial recirculation of the exhaust gases, and according to the purity of the flue gas is used to remove e.g. H 2 SO 4 parts of SO 2 and NO X from the flue gas stream prior to flue gas compression activated carbon, or active coke made from brown coal. Thus, most of the H 2 SO 4 vapors can be captured by the SO 2 portion and the NO X portion, which could be corrosive at a later deeper cooling of the compressed recirculating flue gas. The spent, saturated filter can be disposed of by grinding and combustion / gasification in the main reactor. The recirculating flue gas circulates in a closed gas cycle and, through passage through the flue gas boiler, but also through the gas turbine, achieves higher efficiency in converting thermal energy into useful electrical energy than using a simple steam cycle. In a steady state process, the exhaust gas compressor may be driven, for example, by a steam turbine and the air compressor may be driven by a gas turbine. Natural gas as an additional, equalizing fuel can be used to fine-tune the gas inlet temperature at lower power levels or not to pre-heat the air entering the afterburning chamber and also to better start the system. An additional air compressor can prevent unnecessary throttling of the compressed air when supplying the system with compressed air at different pressure levels.

Zřízení obsahuje tlakový zplyňovací reaktor opatřený nejméně dvěma, v různých vertikálních úrovních umístěnými přívody paliva a nejméně dvěma vertikálně odlišnými přívody vzduchu a přívody recirkulačních spalin a nejméně jedním přívodem odsiřovacích vápenatých látek a dále odvodem syntetického plynu, který je napojen na odlučovače pevných částic a následně na spalovací komoru, jejíž výstup spalin je veden přes plynovou turbínu na parní kotel, jehožThe apparatus comprises a pressurized gasification reactor having at least two fuel inlets arranged at different vertical levels and at least two vertically different air and recirculation flue gas inlets and at least one desulphurizing lime substance inlet and a synthetic gas outlet connected to the particulate separators and subsequently to a combustion chamber whose flue gas outlet is led through a gas turbine to a steam boiler of which

-3CZ 290861 B6 generovaná pára expanduje v parní turbíně a výstup spalin za parním kotlem je dělen na výstup do komína a do systému s kompresorem pro recirkulaci části spalin.The steam generated is expanded in a steam turbine and the flue gas outlet downstream of the steam boiler is divided into a chimney outlet and a compressor system for recirculating part of the flue gas.

Dále zařízení obsahuje cyklon(y), fluidní dělič a fluidní uzávěr k recirkulaci části popela, nezreagovaného uhlíku a vápenatých látek odloučených v cyklonu zpět do tlakového zplyňovacího reaktoru pomocí recirkulovaných spalin nebo jejich směsí s tlakovým vzduchem a fluidní komoru pro konverzi CaS oxidací a reakcí s H2O a CO2 před vypuštěním ze systému.Further, the apparatus comprises a cyclone (s), a fluid divider and a fluid closure to recirculate a portion of the ash, unreacted carbon and lime matter separated in the cyclone back to the pressurized gasification reactor using recirculated flue gas or compressed air mixtures thereof and a fluidized chamber to convert CaS by oxidation and reaction with H 2 O and CO 2 before discharging from the system.

Pro zachycování jemných částic je použit keramický filtr nebo soustava využívající keramických filtrů s periodickým odstraňováním usazeného prachu.A ceramic filter or a system employing ceramic filters with periodic dust removal is used to collect fine particles.

Zařízení obsahuje výměníky tepla, např. zapojené do parního okruhu s parní turbínou, pro ochlazení proudu syntetického plynu před filtrací na keramických filtrech, pro ochlazení proudu stlačených recirkulujících spalin a proudu stlačeného vzduchu za příslušnými kompresory na požadovanou teplotu.The apparatus comprises heat exchangers, e.g., connected to a steam turbine steam circuit, to cool the synthetic gas stream prior to filtration on the ceramic filters, to cool the compressed recirculating flue gas stream and the compressed air stream downstream of the respective compressors to the desired temperature.

Přiklad provedení vynálezuAn example of an embodiment of the invention

Na přiloženém výkrese je znázorněno schéma zapojení jednotlivých aparátů v zařízení podle vynálezu, včetně vedení jednotlivých médií. V tlakovém zplyňovacím reaktoru 101 je spalováno a zplyňováno za tlaku 1,0 až 2,4 MPa palivo přiváděné minimálně na dvou různých vertikálních úrovních. Zplyňovacím médiem je jednak stlačený vzduch, jednak recirkulující část stlačených spalin. Stlačený vzduch je dodáván pomocí kompresoru 401, případně s pomocí dalšího dmychadla či kompresoru 405 a stlačené spaliny jsou dodávány pomocí spalinového kompresoru 303. Vertikálně odlišné přívody plynů a paliva slouží k vytvoření vyrovnanějšího vertikálního teplotního pole v reaktoru 101. Pro odsiřování plynů je do reaktoru uváděn vápenec přívodem 110. Vyrobený syntetický plyn s unášenými částicemi je veden do cyklonu nebo řady cyklonů 102, ve kterých jsou odloučeny hrubější částice (asi nad 3 až 6 pm). Cyklonem odloučené částice popela s nedopalem, CaCCh, CaSO4 a CaS (CaO) jsou ve fluidním děliči 104 částečně ochlazeny a Částečně oxidovány fluidací recirkulujícími spalinami, případně směsí spalin se vzduchem. Pomocí fluidního uzávěru nebo jiného typu uzávěru 103 jsou částice dopravovány recirkulačním kanálem 111 do zplyňovacího reaktoru 101. Z děliče 104 je partikulární materiál také dopravován do fluidní komory 105 pro konverzi (destrukci a oxidaci) CaS recirkulujícími spalinami nebo jejich směsí se stlačeným vzduchem. Tím za teplot 500 až 800 °C vzniká odpad 115 pouze s nízkým obsahem uhlíkového nedopalu a CaS. Hrubý popel je odpouštěn ze spodní části reaktoru 101 přes chladič 106 spodního popela, kde je také umenšen obsah uhlíku a CaS v odpadu pomocí spalin vystupujících z chladiče 304 spalin či směsi recirkulovaných spalin a vzduchu do komorového podavače 107 popela a dále ven ze systému jako odpad 114. Plyn vystupující z cyklonu 102 je veden do chladiče 201 syntetického plynu, kde je vyrobený plyn ochlazen z teploty 700 až 900 °C např. pomocí přehříváku páry nebo ohřevu tlakového vzduchu z ohřívače 402, vedeného přívodem 403 do spalovací-dohořívací komory 204. Ochlazený plyn je veden do jemného filtru 203. Při velmi malém obsahu nedopalu v popelu z uhlí a biomasy je přidáván v místě 202 uhlíkový adsorbent, např. aktivní uhlí nebo aktivní koks. Při nízkém obsahu SiO2 v palivovém popelu a vápenci je přidávána do zplyňovacího reaktoru 101 aditivní látka s vyšším obsahem SiO2. Prach zachycený ve filtru 203 je zpětným profukem inertního plynu nebo vyčištěného syntetického plynu odloučen a dále přes systém s komorovým podavačem 113 popílku veden recirkulačním potrubím 112 pro jemný popílek do fluidního děliče 104. Část jemného prachu z filtrů (typicky 20 až 50 % hmotn) je vypouštěna ze systému jako tuhý odpad 116. Čistý syntetický plyn zbavený prachu a par sloučenin alkalických a těžkých kovů je veden do dohořívací, spalovací komory 204, kde spalitelné složky plynu (CO, H2, CH4, CxHy) jsou spalovány pomocí předehřátého vzduchu o teplotě nad 350 °C (např. 500 °C) vedeného přívodem 403 a pomocí zemního plynu vedeného přívodem 501 pro dosažení požadované vyšší teploty. Tím, podle obsahu spalitelných složek, stupně předehřátí syntetického plynu a vzduchu a průtoku zemního plynu, stoupne teplota spalin typicky na 1100 až 1300 °C. Horké spaliny vstupují doThe attached drawing shows the circuit diagram of the individual apparatuses in the device according to the invention, including the guiding of the individual media. In a pressurized gasification reactor 101, fuel supplied at a minimum of two different vertical levels is combusted and gasified at a pressure of 1.0 to 2.4 MPa. The gasification medium is both compressed air and a recirculating portion of the compressed flue gas. The compressed air is supplied by a compressor 401, optionally with an additional blower or compressor 405, and the compressed flue gas is supplied by a flue gas compressor 303. Vertically different gas and fuel feeds provide a more even vertical temperature field in the reactor 101. The produced synthetic gas with entrained particles is fed to a cyclone or series of cyclones 102 in which coarser particles are separated (about 3 to 6 µm). Cyclone-separated ash particles with butt, CaCl 3, CaSO 4, and CaS (CaO) are partially cooled in the fluid separator 104 and partially oxidized by fluidizing recirculating flue gas or a mixture of flue gas with air. By means of a fluid shutter or other type of shutter 103, the particles are conveyed through the recirculation channel 111 to the gasification reactor 101. From the separator 104, the particulate material is also conveyed to the fluid chamber 105 for the conversion (destruction and oxidation) of CaS by recirculating flue gas or mixtures thereof with compressed air. Thus, at a temperature of 500 to 800 ° C, waste 115 is produced only with a low content of carbon butt and CaS. The coarse ash is discharged from the bottom of the reactor 101 through the bottom ash cooler 106, where the carbon and CaS content of the waste is also reduced by the flue gas exiting the flue gas cooler 304 or recirculated flue gas / air mixture into the ash chamber feeder 107 and further out of the system as waste 114. The gas exiting the cyclone 102 is fed to a synthetic gas cooler 201 where the produced gas is cooled from 700 to 900 ° C by, for example, a steam superheater or the heating of pressurized air from the heater 402 through the inlet 403 to the combustion-afterburner chamber 204. The cooled gas is passed to the fine filter 203. With a very low butt content in coal and biomass ash, a carbon adsorbent, such as activated carbon or active coke, is added at 202. At low SiO 2 content in fuel ash and limestone, an additive with a higher SiO 2 content is added to the gasification reactor 101. The dust trapped in the filter 203 is recovered by the backflow of inert gas or purified synthetic gas and further passed through the fly ash system 113 through the fine ash recirculation line 112 to the fluid separator 104. Part of the fine filter dust (typically 20 to 50 wt%) is discharged from the system as solid waste 116. Pure synthetic gas free of dust and vapors of alkali and heavy metal compounds is led to the afterburner, combustion chamber 204, where the combustible gas components (CO, H 2 , CH 4 , C x H y ) are burned by preheated air at a temperature above 350 ° C (e.g. 500 ° C) conducted through inlet 403 and by means of natural gas through inlet 501 to achieve the desired higher temperature. Accordingly, depending on the content of combustible components, the degree of preheating of the synthetic gas and air and the flow rate of natural gas, the temperature of the flue gases typically rises to 1100 to 1300 ° C. The hot flue gas enters

-4 CZ 290861 B6 plynové turbíny 205, která může také pohánět v ustáleném stavu kompresor 401 pro stlačování vzduchu. Expandované spaliny s obsahem kyslíku 2 až 4% obj. a o teplotě 450 až 750 °C vstupují do kotle 206 na odpadní teplo, kde předávají teplo pro výrobu páry pro pohon parní turbíny 207. K výrobě páry může sloužit také teplo odvedené při chlazení tlakového vzduchu a recirkulujících spalin v chladiči 404 vzduchu a v chladiči 304 spalin, v uzavřeném parním cyklu s parní turbínou 207 jsou také zapojeny kondenzátor 208 a čerpadlo 209 na kondenzát. Spaliny o teplotě 120 až 180 °C vystupující z kotle 206 mohou být dále hnány spalinovým ventilátorem 301 do komína 306.The gas turbine 205, which can also drive a steady state compressor 401 to compress the air. The expanded flue gas with an oxygen content of 2 to 4% by volume and at a temperature of 450 to 750 ° C enters the waste heat boiler 206 where it transfers heat for steam production to drive the steam turbine 207. and recirculated flue gas in air cooler 404 and flue gas cooler 304, in a closed steam cycle with steam turbine 207, condenser 208 and condensate pump 209 are also connected. Further, the flue gas at a temperature of 120 to 180 ° C exiting the boiler 206 may be driven by the exhaust fan 301 to the chimney 306.

Část spalin je vedena potrubím přes filtr 302 recirkulačních spalin s aktivním uhlím nebo hnědouhelným koksem do kompresoru 303 pro recirkulaci spalin, kde je tato část spalin stlačena na tlak vyšší než provozní, aby se mohly regulovat průtoky v různých větvích přívodu spalin do zplyňovacího reaktoru 101, fluidního děliče 104, fluidní komory 105 pro konverzi CaS atd. Podle požadavků na ochlazování v reaktoru 101, v komorách 103, 104, 105 a v chladiči 106 spodního popela se část nebo celý průtok recirkulujících spalin může ochlazovat v chladiči 304 spalin. Podobně také vzduch stlačovaný kompresorem 401 může být chlazen v chladiči 404 vzduchu před vstupem do zplyňovacího reaktoru 101, do fluidního děliče 104 a dalších komor.A portion of the flue gas is routed through a line 302 of activated carbon or lignite coke to a flue gas recirculation compressor 303 where the flue gas part is compressed to a pressure higher than operating pressure to control flow rates in the various flue gas supply lines to the gasification reactor 101. a fluid divider 104, a fluid chamber 105 for converting CaS, etc. Depending on the cooling requirements of the reactor 101, the chambers 103, 104, 105 and the bottom ash cooler 106, some or all of the recirculated flue gas flow may be cooled in the flue gas cooler 304. Similarly, the air compressed by the compressor 401 can be cooled in the air cooler 404 before entering the gasification reactor 101, the fluid divider 104, and other chambers.

Příklad technologického postupuExample of technological process

Palivem je hnědé, reaktivní uhlí o následujícím složení v suchém, bezvodém stavu: popel 10 % hmotn., hořlavina 90 % hmotn., vodík 4,5 % hmotn., uhlík 62 % hmotn., síra 0,5 % hmotn., dusík 0,7 % hmotn., kyslík 22,3 % hmotn., chlor 350 mg/kg, obsah V, As a Pb jednotlivě menší než 15 mg/kg hmotn. Výhřevnost uhlí v bezvodém stavu je 21 MJ/kg. Poměr (CaO + K2O + Na2O)/SiO2 v popelu je 0,8. Velikost částic uhlí je pod 2 mm. Odsiřovacím vápenatým materiálem je mletý vápenec o obsahu: 42,5 % hmotn. CaO, 0,7 % hmotn. MgO, 15 % hmotn. SiO2 a 3,5 % hmotn. A12Oj.The fuel is brown, reactive coal of the following composition in a dry, anhydrous state: ash 10% by weight, combustible 90% by weight, hydrogen 4.5% by weight, carbon 62% by weight, sulfur 0.5% by weight, nitrogen 0.7% by weight, oxygen 22.3% by weight, chlorine 350 mg / kg, V, As and Pb contents individually less than 15 mg / kg. The calorific value of the anhydrous coal is 21 MJ / kg. The (CaO + K 2 O + Na 2 O) / SiO 2 ratio in ash is 0.8. The particle size of the coal is below 2 mm. The desulphurizing calcium material is ground limestone with a content of: 42.5 wt. % CaO, 0.7 wt. MgO, 15 wt. % SiO 2 and 3.5 wt. A1 2 Oj.

Zplyňování je prováděno pomocí přivádění 0,7 násobku stechiometrické potřeby kyslíku ve vzduchu a recirkulující části spalin. Celkem je přiváděno do zplyňovacího tlakového reaktoru 70 500Nm3/hod vzduchu a asi 90 000Nm3/hod recirkulujících spalin se 3% obj. kyslíku. Celkově se přivádí do zplyňovacího reaktoru v přepočtu 20 tun/hod bezvodého uhlí a 700 kg/hod vápence. Uhlí se dávkuje do cylindrového reaktoru o celkové výšce 22 m a výška kónusu je 5 m a homí válcovitou částí o průměru 3,2 m na celkem třech vertikálních úrovních. Ve spodní části a v oblasti asi 7 m vysoko nad distributorem se dávkuje uhlí ve formě vodní suspenze s obsahem vody 45 % hmotn., přičemž se suspenze mechanicky rozmělňuje na menší části před vstupem do zplyňovacího reaktoru, na nejvyšší úrovni asi 14 m nad distributorem se přivádí hrubší, suché palivo a velikosti částic 1 až 4 mm. Na spodní a prostřední úrovni se přivádí vždy 14,54 tun/hod uhelné suspenze, to je 8 tun/hod bezvodého uhlí, na homí úrovni se přivádí 4,7 tun/hod uhlí s 15% vlhkostí, v přepočtu 4 tuny/hod bezvodého uhlí. V dolní části je přiváděno celkem 31 000 Nm3/hod vzduchu a 40 000 Nm3 /hod vzduchu a 40 000 Nm3 /hod spalin (včetně vzduchu a spalin pro recirkulaci a chlazení popela). Ve střední části je přiváděno 25 000 Nm3/hod vzduchu a 32 000 Nm3 /hod recirkulačních spalin s 3 % obj. kyslíku a v homí části asi 12 m nad distributorem je přiváděno 14 500 Nm3/hod vzduchu a asi 18 000 Nm3/hod spalin s 3% obj. kyslíku.Gasification is carried out by supplying 0.7 times the stoichiometric oxygen demand in the air and the recirculating portion of the flue gas. Total gasification is supplied to the pressure reactor 70 500Nm 3 / hr of air and 90 about 000 nm 3 / h of recirculated exhaust gas with 3 vol.% Oxygen. In total, 20 tonnes / hour of anhydrous coal and 700 kg / hour of limestone are fed to the gasification reactor. The coal is fed into a cylindrical reactor having a total height of 22 m and a cone height of 5 m and an upper cylindrical portion of 3.2 m diameter at a total of three vertical levels. At the bottom and in the region of about 7 m high above the distributor, coal is added in the form of an aqueous slurry with a water content of 45% by weight, mechanically comminuting the slurry into smaller portions before entering the gasification reactor. delivers coarser, dry fuel and a particle size of 1 to 4 mm. At the lower and middle level, 14.54 tons / hour of coal suspension are supplied, i.e. 8 tons / hour of anhydrous coal, at the upper level, 4.7 tons / hour of coal with 15% moisture are supplied, and 4 tons / hour of anhydrous coal. coal. A total of 31,000 Nm 3 / h of air and 40,000 Nm 3 / h of air and 40,000 Nm 3 / h of flue gas are supplied at the bottom (including air and flue gas for recirculation and ash cooling). 25 000 Nm 3 / h air and 32 000 Nm 3 / h recirculation flue gas with 3 vol% oxygen are supplied in the central part and 14 500 Nm 3 / h air and about 18 000 Nm in the upper part about 12 m above the distributor. 3 / hour flue gas with 3% oxygen by volume.

Vápenec je přiváděn asi 6 m vysoko nad distributorem. Teplota ve zplyňovacím reaktoru je 830 až 870 °C, průměrná teplota je asi 850 °C, pracovní tlak je 1,6 MPa, lineární rychlost plynů v homí části reaktoru je okolo 1,7 m/s. Vstupní teplota vzduchu je asi 100 °C a vstupní teplota spalin je asi 150 °C.Limestone is fed about 6 m high above the distributor. The temperature in the gasification reactor is 830 to 870 ° C, the average temperature is about 850 ° C, the working pressure is 1.6 MPa, the linear gas velocity in the upper part of the reactor is about 1.7 m / s. The inlet air temperature is about 100 ° C and the inlet flue gas temperature is about 150 ° C.

Syntetický plyn je odsiřován vápencem, přičemž stupeň odsíření při molámím poměru Ca/S «1,7 je asi 70% obj. Složení syntetického plynu za cyklony je asi 14,4% obj. CO2, 17,7% obj. H2O, 3,5% obj. CO a 3,85% H2. Koncentrace simých sloučenin (hlavněThe synthesis gas is desulfurized with limestone, the desulfurization degree at a molar Ca / S ratio of 1.7 is about 70% by volume. The composition of the synthetic gas behind the cyclones is about 14.4% by volume CO 2 , 17.7% by volume H 2 O 3.5 vol.% CO and 3.85% H2. Concentration of simé compounds (mainly

-5CZ 290861 B6-5GB 290861 B6

H2S + COS + S2) v syntetickém plynu za filtrem dosahuje asi 100 až 110ml/m3. Asi 20 až 24 % hmotn. dusíku z paliva se přemění na NH3, velmi malá část na HCN a zbytek hlavně na elementární dusík. Koncentrace amoniaku v syntetickém plynu za filtrem dosahuje okolo 110 až 130ml/m3.H 2 S + COS + S 2 ) in the synthetic gas downstream of the filter reaches about 100 to 110 ml / m 3 . About 20 to 24 wt. Nitrogen from the fuel is converted to NH 3 , a very small part to HCN and the remainder mainly to elemental nitrogen. The concentration of ammonia in the synthetic gas downstream of the filter is about 110 to 130 ml / m 3 .

Syntetický plyn je zbavován prachu průchodem cyklony. V cyklonech odloučený popílek zbytky odsiřování a nedopalu jsou hromaděny ve fluidním děliči, odkud je materiál (popílek, nedopal a odsiřovací zbytky) jednak přes fluidní uzávěr vracen do zplyňovacího reaktoru a jednak je veden do fluidní komory pro oxidaci a konverzi CaS. Poměr hmotového toku odloučeného materiálu do zplyňovacího reaktoru k hmotovému toku do fluidní komory a ven ze systému je asi 4:1. Původní koncentrace CaS (při molárním poměru CaSO4/CaS je 60:40) poklesla průchodem fluidní komorou za teploty 650 °C asi na čtvrtinu.Synthetic gas is de-dusted by passing through cyclones. In the cyclones, the ash removed from the desulphurisation and underburden are collected in a fluidized bed separator, where the material (ash, underburden and desulphurization residues) is returned to the gasification reactor through the fluidized bed and to the fluidized bed for CaS oxidation and conversion. The ratio of the mass flow of the separated material into the gasification reactor to the mass flow into and out of the system is about 4: 1. The original CaS concentration (60:40 at a CaSO 4 / CaS molar ratio) decreased by about a quarter by passing through the fluid chamber at 650 ° C.

Hmotové toky popela a zbytků ze zplyňovacího reaktoru jsou 10 % hmotn. jako spodní odpadní popelový produkt, 75 % hmotn. jako cyklonový popílek prošlý fluidní komorou pro konverzi CaS a asi 15% hmotn. jako prach z filtrů. Kvůli obsahu uhlíkového nedopalku v prachu na filtrech větším než 6 % hmotn. nebyl přidáván uhlíkový adsorbent a vzhledem k relativně vy ššímu obsahu SiO2 v popelu uhlí také nebyl přidáván oxid křemičitý. Celkově bylo vy produkováno asi 2840 kg pevných odpadů/hod s obsahem asi 19 kg CaS, asi 120 kg uhlíkového nedopalu a asi 20 kg CaO.The flow rates of ash and residues from the gasification reactor are 10 wt. % as bottom waste ash product, 75 wt. % as cyclone fly ash passed through the fluidized bed for CaS conversion and about 15 wt. like filter dust. Due to the content of carbon butt in the dust on filters greater than 6 wt. no carbon adsorbent was added, and due to the relatively higher SiO 2 content in the coal ash, silicon dioxide was also not added. Overall, about 2840 kg of solid waste / hour was produced, containing about 19 kg of CaS, about 120 kg of carbon butt, and about 20 kg of CaO.

Vzhledem k obsahu železa a některých těžkých kovů, pomáhá CaS stabilizovat tyto kovy ve formě sulfidů. Hydraulická povaha vápence po průchodu vysokými teplotami a částečný obsah CaSO4 pomáhají těmto zbytkům hydraulicky tvrdnout po přidání vody. Syntetický plyn tepla asi 68 000 MJ/hod (výkon 18,9 MW). Poté je uvedený plyn přiveden do keramických filtrů k dočištění od jemného prachu. Výstup syntetického plynu z flitrů (teplota 600 °C, množství asi 193 000 Nm3/hod) je veden do spalovací komory, kde je uveden do kontaktu s předehřátým vzduchem (průtok asi 93 500Nm3/hod, tepla asi 550 °C) a zemním plynem, o průtoku přibližně ekvivalentnímu 2000 Nm3/hod methanu.Due to the content of iron and some heavy metals, CaS helps to stabilize these metals in the form of sulfides. The hydraulic nature of the limestone after passing through the high temperatures and the partial content of CaSO 4 help these residues to cure hydraulically when water is added. Synthetic heat gas of about 68,000 MJ / h (output 18.9 MW). Thereafter, said gas is fed to ceramic filters to purify fine dust. The synthetic gas outlet from the sequins (temperature 600 ° C, about 193,000 Nm 3 / h) is fed to the combustion chamber where it is contacted with preheated air (flow rate about 93,500Nm 3 / h, heat about 550 ° C) and natural gas, with a flow rate approximately equivalent to 2000 Nm 3 / h of methane.

Teplota spalin na výstupu ze spalovací komory je okolo 1150 °C. Horké tlakové spaliny (průtok asi 282 000 Nm3/hod) expandují ve dvou paralelních plynových turbínách, kde při menším výkonu je možné jednu turbínu odstavit. Expandované spaliny s obsahem kyslíku asi 3 % a o teplotě přibližně 600 °C jsou energeticky zhodnoceny v parním kotli na odpadní teplo, kde jsou spaliny ochlazeny asi na teplotu 150 °C. V parním kotli se přibližně odebere ze spalin teplo 191 000 MJ/hod (výkon 53 MW).The flue gas temperature at the outlet of the combustion chamber is about 1150 ° C. Hot pressurized flue gas (flow rate of about 282,000 Nm 3 / h) expands in two parallel gas turbines, where one turbine can be shut down at less power. The expanded flue gas with an oxygen content of about 3% and a temperature of about 600 ° C is recovered energetically in a waste heat boiler, where the flue gas is cooled to about 150 ° C. In a steam boiler approximately 191,000 MJ / h (53 MW output) is extracted from the flue gas.

Spaliny s obsahem 3 % obj. kyslíku, asi 13 % obj. CO2 a asi 16,2 % obj. H2O jsou dále děleny na proud do komína (asi 192 000 Nm3/hod) a proud recirkulujících spalin (asi 90 000 Nm3/hod), který je veden přes filtr s hnědouhelným aktivním koksem do kompresoru pro recirkulaci spalin. Teplota spalin na výstupu z kompresoru je asi 500 °C. Tato teplota je upravena na vstupní teplotu do zplyňovacího reaktoru 100 až 400 °C pomocí chladiče zapojeného v parním okruhu. Tlakový vzduch, kterého je třeba pro zplyňování (substechiometrické spalování) v množství asi 70 500 Nm3/hod a pro spalování nízkovýhřevného syntetického plynu a zemního plynu ve spalovací komoře asi 93 500 Nm3/hod je získáván pomocí kompresoru. Teplota stlačeného vzduchu na výstupu z kompresoru je asi 350 až 400 °C. Vzduch je před vstupem do zplyňovacího reaktoru chlazen v chladiči vzduchu na teplotu asi 100 °C.Combustion gases containing 3% by volume of oxygen, about 13% by volume of CO 2 and about 16.2% by volume of H 2 O are further divided into chimney flow (about 192,000 Nm 3 / h) and recirculating flue gas flow (about 90%). 000 Nm 3 / h), which is led through a filter with brown coal active coke to the compressor for recirculation of the flue gas. The exhaust gas temperature at the compressor outlet is about 500 ° C. This temperature is adjusted to the inlet temperature of the gasification reactor of 100 to 400 ° C by means of a condenser connected in the steam circuit. The compressed air required for gasification (substoichiometric combustion) of about 70,500 Nm 3 / h and for the combustion of low calorific synthetic gas and natural gas in the combustion chamber of about 93,500 Nm 3 / h is obtained by a compressor. The compressed air temperature at the compressor outlet is about 350 to 400 ° C. The air is cooled to about 100 ° C in the air cooler before entering the gasification reactor.

Claims (13)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Způsob energetického využití tuhých paliv s tlakovým zplyňováním a paro-plynovým cyklem sčástečnou recirkulací, vyznačený tím, že tuhé palivo obsahující uhlí a/nebo směs biomasy s uhlím se zplyňuje substechiometrickým spalováním ve fluidní a/nebo transportní vrstvě částic směsí vzduchu a recirkulující částí spalin přiváděných na minimálně dvou vertikálních úrovních při celkovém stechiometrickém poměru kyslík /palivo = 0,3 až 0,8, teplotě 700 až 900 °C a provozním tlaku 1,0 až 2,4 MPa, vzniklý syntetický plyn se odsíří a po odloučení tuhých částic se spaluje na teplotu nejméně 1 100 °C, přičemž spaliny se nechají expandovat a po následném ochlazení spojeném s výrobou páry se jejich část recirkuluje.A method for the energy recovery of pressurized gasification solid fuel fuels with a partial gas recirculation cycle, characterized in that the solid fuel containing coal and / or a biomass / coal mixture is gasified by substoichiometric combustion in the fluid and / or particulate transport layer with air mixture and recirculating portion flue gas supplied at a minimum of two vertical levels at a total oxygen / fuel stoichiometric ratio of 0.3 to 0.8, a temperature of 700 to 900 ° C and an operating pressure of 1.0 to 2.4 MPa, the resulting synthetic gas is desulphurized and solids separated The flue gas is allowed to expand and, after subsequent cooling associated with steam production, a portion of it is recirculated. 2. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, že minimálně 30 % hmotn. z přiváděných tuhých paliv je palivo ve formě pasty s obsahem vody menším než 60 % hmotn., přičemž všechna paliva obsahující reaktivní hnědé uhlí nebo lignit nebo směs reaktivní uhlí-biomasa nebo směs reaktivní uhlí-bio-odpad, mají průměrnou výhřevnost v suchém stavu vyšší než 15 MJ/kg, průměrný obsah popelovin v suchém stavu pod 30 % hmotn., obsah síry a dusíku v suchém stavu pod 1,5 % hmotn., obsah vanadu, arzenu a olova v sušině jednotlivě pod 100 mg/kg, obsah chloru v sušině pod 500 mg/kg.The method according to claim 1, characterized in that at least 30 wt. of the solid fuels supplied, the fuel is in the form of a paste with a water content of less than 60% by weight, all fuels containing reactive lignite or lignite or a reactive coal-biomass mixture or a reactive coal-bio-waste mixture have an average dry calorific value higher 15 MJ / kg, average dry ash content below 30% by weight, dry sulfur and nitrogen content below 1,5% by weight, vanadium, arsenic and lead dry matter individually below 100 mg / kg, chlorine content dry matter below 500 mg / kg. 3. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, že teplota v tlakovém zplyňovacím reaktoru se reaguje pomocí množství a teploty recirkulujících tlakových spalin vstupujících do reaktoru a do děliče cyklonového popela, teplotou tlakového vzduchu, hmotovým tokem ochlazeného popele z fluidního uzávěru do zplyňovacího reaktoru a také částečně obsahem vody 30 až 60 % hmotn. v palivu vstupujícím do zplyňovacího reaktoru.The method of claim 1, wherein the temperature in the pressurized gasification reactor is reacted by the amount and temperature of the recirculating pressurized flue gases entering the reactor and the cyclone ash separator, the compressed air temperature, the mass flow of cooled ash from the fluidized bed reactor to the gasifier. partially with a water content of 30 to 60 wt. in the fuel entering the gasification reactor. 4. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, že odsiřování syntetického plynu se provádí za podmínek tlakového zplyňování pomocí nezávislého přivádění vápenatého materiálu, s výhodou mletého vápence s obsahem CaO nad 30 % hmotn., obsahem MgO nebo SiO2 nebo A12O3 nad 5 % hmotn., který se přidává podle obsahu síry v palivu tak, aby celkový molámí poměr Ca/S za podmínek zplyňování byl větší nebo roven 1,5.Method according to claim 1, characterized in that the desulfurization of the synthetic gas is carried out under pressure gasification conditions by means of an independent supply of calcium material, preferably ground limestone with a CaO content above 30% by weight, an MgO or SiO 2 content or Al 2 O 3 over 5% by weight, which is added according to the sulfur content of the fuel so that the total molar Ca / S ratio under the gasification conditions is greater than or equal to 1.5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že spodní popel a cyklonový popel ze zplyňovacího reaktoru jsou před vypuštěním do atmosféry podrobeny za tlaků nad 1 MPa kontaktu s plynnou směsí recirkulujících spalin a vzduchu s obsahem kyslíku 3 až 10% obj. a s obsahem H2O a CO2 za teplot 500 až 800 °C tak, aby přítomný CaS v odpadní popelové směsi byl částečně zoxidován na CaSO4 a částečně přeměněn působením CO2 a H2O na CaCO3.Method according to claim 1, characterized in that the bottom ash and cyclone ash from the gasification reactor are subjected to a gas mixture of recirculating flue gas and air having an oxygen content of 3 to 10% by volume and an H content before being discharged into the atmosphere at pressures above 1 MPa. 2 O and CO 2 at temperatures of 500 to 800 ° C so that the CaS present in the waste ash mixture is partially oxidized to CaSO 4 and partially converted by CO 2 and H 2 O to CaCO 3 . 6. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, že odlučování částic prachu v syntetickém plynu za cyklonem (cyklony) se provádí po ochlazení jmenovaného plynu filtrací za teplot 500 až 700 °C.Method according to claim 1, characterized in that the separation of the dust particles in the synthetic gas after the cyclone (s) is carried out after cooling said gas by filtration at a temperature of 500 to 700 ° C. 7. Způsob podle nároků 1 až 6, v y z n a č e n ý t í m , že při obsahu uhlíkového nedopalu v prachu zachyceném na filtru menším než 6 % hmotn. se přidává před filtrací do plynného proudu adsorbent na bázi uhlíku tak, aby celkový obsah uhlíku v zachyceném popelu byl 6 až 12 % hmotn.7. A process as claimed in any one of claims 1 to 6, wherein the content of carbon butt in the dust retained on the filter is less than 6% by weight. before the filtration, a carbon-based adsorbent is added to the gaseous stream so that the total carbon content of the entrapped ash is 6 to 12 wt. 8. Způsob podle nároků 1 až 7, vyznačený tím, že při molárním poměru (CaO + K2O + Na2O)/SiO2 v palivovém popelu větším než 1 a při obsahu SiO2 ve vápenci pod 5 % hmotn., se do tlakového zplyňování přidává aditivní látka obsahující SiO2 nebo A12O3 + SiO2 jako oxid křemičitý, kaolinit, drcený šamot, popel z fluidního spalování s obsahem SiO2 nad 30 % hmotn. v tlakovém množství, aby molámí poměr (CaO + K2O + Na2O) z paliva + aditivní látky /SiO2 z paliva + aditivní látky byl menší než 1.Process according to Claims 1 to 7, characterized in that at a molar ratio (CaO + K 2 O + Na 2 O) / SiO 2 in fuel ash greater than 1 and at a SiO 2 content in limestone below 5% by weight, additive containing SiO 2 or Al 2 O 3 + SiO 2 such as silica, kaolinite, crushed fireclay, fluidized-bed ash with SiO 2 content above 30 wt. in a pressure amount such that the molar ratio (CaO + K 2 O + Na 2 O) of the fuel + additive / SiO 2 of the fuel + additive is less than 1. -7CZ 290861 B6-7EN 290861 B6 9. Způsob podle nároků 1 až 8. v y z n a č e n ý t í m , že do spalovací komory za filtry se přivádí syntetický plyn o teplotě 500 až 700 °C, předehřátý vzduch o teplotě vyšší než 350 °C a eventuálně také zemní plyn, čímž po kontaktu a shoření vznikají spaliny o teplotě nad 1100 °C,9. The method according to claims 1 to 8, characterized in that the combustion chamber downstream of the filters is supplied with synthetic gas at a temperature of 500 to 700 [deg.] C, preheated air at a temperature of greater than 350 [deg.] C and optionally natural gas. whereby after contact and combustion, flue gases with a temperature above 1100 ° C are generated, 5 přičemž celkový průměrný obsah kyslíku ve spalinách po expanzi v plynové turbíně 2 až5 wherein the total average oxygen content of the flue gas after expansion in the gas turbine 2 to 5 4 % obj.4% vol. 10. Způsob podle nároků 1 až 9, vyznačený tím, že část spalin po expanzi a ochlazení v parním kotli na teplotu 120 až 180 °C a při obsahu kyslíku 2 až 4 % obj. se uvede do kontaktuMethod according to claims 1 to 9, characterized in that a portion of the flue gas is contacted after expansion and cooling in a steam boiler at a temperature of 120 to 180 ° C and an oxygen content of 2 to 4% by volume. 10 s aktivním uhlím nebo aktivním koksem vyrobeným z hnědého uhlí a zkomprimuje se.10 with activated carbon or activated coke made of brown coal and compressed. 11. Zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 až 10, vy z n a č e n é tím, že sestává z tlakového zplyňovacího reaktoru (101) opatřeného nejméně dvěma, v různých vertikálních úrovních umístěnými přívody paliva a nejméně dvěma vertikálně odlišnými přívody vzduchuAn apparatus for carrying out the method according to claims 1 to 10, characterized in that it comprises a pressure gasification reactor (101) provided with at least two fuel inlets arranged at different vertical levels and at least two vertically different air inlets 15 a recirkulačních spalin a nejméně jedním kanálem (111) recirkulujícího popílku a nejméně jedním přívodem odsiřovacích vápenatých látek a dále odvodem (117) syntetického plynu z reaktoru (101) napojeného na nejméně jeden cyklon (102), výstup syntetického plynu z posledního cyklonu (102) je propojen přes nejméně jeden filtr (203) se spalovací komorou (204), jejíž výstup spalin je spojen přes nejméně jednu plynovou turbínu (206) s parním kotlem 20 (206), a výstup spalin z parního kotle (206) je připojen a vstup do komína (306) a na vstup do kompresoru (303) recirkulujících spalin, výstup odloučených tuhých částic - popílku z cyklonu (102) je připojen na fluidní dělič (104), který je spojen jednak s fluidním uzávěrem (103), propojeným pomocí kanálu (111) pro recirkulaci popílku se zplyňovacím reaktorem (101) a jednak s fluidní komorou (105) ke konverzi CaS na CaCO3 a CaSO4 před vypuštěním 25 cyklonového popílku ze systému.15 and recirculating flue gas and at least one recirculated fly ash channel (111) and at least one desulphurizing lime material inlet, and further removing (117) synthetic gas from the reactor (101) connected to the at least one cyclone (102); ) is connected via at least one filter (203) to a combustion chamber (204), the flue gas outlet of which is connected via at least one gas turbine (206) to the steam boiler 20 (206), and the flue gas outlet of the steam boiler (206) is connected; the inlet to the chimney (306) and the inlet to the recirculating flue gas compressor (303), the outlet of the separated fly ash particulate from the cyclone (102) is connected to a fluid divider (104) which is connected to the fluidized bed (103) a fly ash recirculation channel (111) with a gasification reactor (101) and a fluid chamber (105) to convert CaS to CaCO 3 and CaSO 4 before discharging 25 cyclone fly ash from system. 12. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 11,vyznačené tím, že mezi cyklonem(y) (102) a filtrem (203) je zařazen chladič (201) syntetického plynu a dávkovač (202) aktivního uhlí.Device for carrying out the method according to claim 11, characterized in that a synthetic gas cooler (201) and an activated carbon dispenser (202) are arranged between the cyclone (s) (102) and the filter (203). 13. Zařízení kprovádění způsobu podle nároků 1 až 12, vyznačené tím, že výstup generované páry z parního kotle (206) je připojen přes výměník tepla v chladiči (201) syntetického plynu na parní turbínu (207) propojenou přes kondenzátor (208), čerpadlo (209) kondenzátu a výměníky tepla v chladiči (304) recirkulujících spalin a v chladiči (404) tlakovéhoMethod for carrying out the method according to claims 1 to 12, characterized in that the generated steam output from the steam boiler (206) is connected via a heat exchanger in the synthetic gas cooler (201) to a steam turbine (207) connected via a condenser (208), pump (209) condensate and heat exchangers in cooler (304) recirculating flue gas and in cooler (404) 35 vzduchu se vstupem do parního kotle (206).35 with the inlet of the steam boiler (206).
CZ20011039A 2001-03-21 2001-03-21 Method for energetic employment of solid fuels with pressure gasification and steam-gas cycle as well as apparatus for making the same CZ290861B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20011039A CZ290861B6 (en) 2001-03-21 2001-03-21 Method for energetic employment of solid fuels with pressure gasification and steam-gas cycle as well as apparatus for making the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20011039A CZ290861B6 (en) 2001-03-21 2001-03-21 Method for energetic employment of solid fuels with pressure gasification and steam-gas cycle as well as apparatus for making the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20011039A3 CZ20011039A3 (en) 2002-10-16
CZ290861B6 true CZ290861B6 (en) 2002-10-16

Family

ID=5473298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20011039A CZ290861B6 (en) 2001-03-21 2001-03-21 Method for energetic employment of solid fuels with pressure gasification and steam-gas cycle as well as apparatus for making the same

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ290861B6 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ303367B6 (en) * 2011-07-01 2012-08-15 Ústav chemických procesu Akademie ved Ceské republiky Gasification method of treated biomass and apparatus for making the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ303367B6 (en) * 2011-07-01 2012-08-15 Ústav chemických procesu Akademie ved Ceské republiky Gasification method of treated biomass and apparatus for making the same

Also Published As

Publication number Publication date
CZ20011039A3 (en) 2002-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3804606A (en) Apparatus and method for desulfurizing and completely gasifying coal
US6997118B2 (en) Pulse gasification and hot gas cleanup apparatus and process
RU2134713C1 (en) Method and installation for gasification of powder-like solid carbon fuel and integrated power generation method
US5243922A (en) Advanced staged combustion system for power generation from coal
JP3203255B2 (en) Method and apparatus for utilizing biofuel or waste material for energy production
TWI422739B (en) Mild gasification combined-cycle powerplant
CN110312780B (en) Full steam gasification for supercritical carbon dioxide power cycle system
JP2573681B2 (en) Purification of raw material gas
US20060130401A1 (en) Method of co-producing activated carbon in a circulating fluidized bed gasification process
JP2004149556A (en) Method for gasifying biomass and gasifying apparatus therefor
CN1022061C (en) Method for gasifying combustion and gasifying electricity generation method
JPS63173805A (en) Power generation system
US5163374A (en) Combustion process
CN113348230A (en) Full steam gasification with solid fuel preparation system
JP2001354975A (en) Coal gasification and ash fusion furnace, and composite electricity generation system
CZ290861B6 (en) Method for energetic employment of solid fuels with pressure gasification and steam-gas cycle as well as apparatus for making the same
CN110016366B (en) Domestic waste gasification methanation power generation system
JPH01275694A (en) Gasification of coal under pressure for purpose of operation of power apparatus
JP2001348578A (en) Apparatus and method for gasifying carbonaceous fossil fuel and biomass
JPH07208704A (en) Power-plant by gasification of coal
JP7458795B2 (en) Filter regeneration system, gasification combined cycle power generation equipment, and filter regeneration method
JP6590359B1 (en) Hydrogen production method using biomass as raw material
JP3776603B2 (en) Oxidation furnace for coal gasification combined cycle system
Robertson Development of foster wheeler's vision 21 partial gasification module
JP2986901B2 (en) Working fluid supply method and combustion equipment

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20100321