CZ384892A3

CZ384892A3 - Process for producing heating gas from coal in fluidized bed reactors and apparatus for making the same

Info

Publication number: CZ384892A3
Application number: CS923848A
Authority: CZ
Inventors: Jaroslav Pech; Vaclav Ing Vanecek
Original assignee: Zvu A S; Vyzk Ustav Potravinarske Chemi
Priority date: 1992-12-23
Filing date: 1992-12-23
Publication date: 1994-06-15
Also published as: CZ278792B6

Abstract

Hot unburnt pieces in ash removed from a fluidised reactor (1) are burnt in an integrated fluidised combustion chamber (5) with a double or four-fold excess of combustion air and with at least a two-fold flow of ash with unburnt pieces through the combustion chamber (5). Combustion products with ash removed in a separator (6) with a content of water steam less than 5 % of volume are, alongside products arising from the combustion of sulphurous compounds found in the unburnt pieces, removed at a temperature of 600 - 1200 degrees C to the fluidised reactor (1) to minimally two levels of its height. The apparatus for carrying out the method of production of heating gas from coal in fluidised reactors is integrated so that connected to the outlet (4) of ash with unburnt pieces from the fluidised reactor (1) is the fluidised combustion chamber (5), which is connected through the ash separator (6), on the one hand, by the combustion product pipe (8) to the fluidised reactor, at a minimum of two levels of its height and, on the other, by the ash pipe to the combustion air heater (9), from which the heated air is transferred to the fluidised combustion chamber and the cooled ash is removed from the combustion chamber (5) through the ash lock (10).<IMAGE>

Description

(57) Žhavý nedopal v popelu vynášený z fluidního reaktoru (1) se spaluje v integroivané fluidní spalovací komoře (5) při dvou až čtyřnásobném přebytku spalovacího vzduchu a s nejméně dvojnásobným průchodem popela s nedopalem fluidní spalovací komorou (5). Spaliny zbavené popela v odlučovači (6) s obsahem vodní páry ménč než 5 % objemu jsou spolu s produkty vzniklými spálením sirných sloučenin, nacházejících se v nedopalu, odváděny o teplotě 600 1200 ⁰ C zpět do fluidního reaktoru (1), a to minimálně do dvou úrovní jeho výšky. Zařízení k provádění způsobu výroby topného plynu z uhlí ve fluidních reaktorech tkví v tom,že na výstup (4) popela s nedopalem z fluidního reaktoru (1) je připojena fluidní spalovací komora (5), která je přes odlučovač (6) spojena jednak potrubím (8) spalin s fluidním reaktorem nejméně ve dvou úrovních jeho výšky a jednak potrubím popela s ohřívačem (9) spalovacího vzduchu, ze kterého je ohřátý vzduch zaveden do fluidní spalovací komory a vychlazený popel ze spalovací komory (5) se odvádí přes popelovou výpusť (10).(57) The incandescent incinerator in the ash discharged from the fluidized bed reactor (1) is combusted in an integrated fluidized bed combustion chamber (5) at two to four times the excess combustion air and at least twice ashes through the fluidized bed combustion chamber (5). Flue gas depleted of ash separator (6) with a water vapor content Less than 5% in volume, along with the products formed by combustion of sulfur compounds, located in the unburned, discharged with a temperature of 600 1200 ⁰ C back into the fluidized bed reactor (1) at least until two levels of its height. An apparatus for carrying out a method for producing fuel gas from coal in fluidized-bed reactors is characterized in that a fluidized bed combustion chamber (5) is connected to the ash outlet (4) with the butt of the fluidized bed reactor (1) and connected via a separator (6). (8) flue gas with a fluidized bed reactor in at least two levels of its height and on the other hand through an ash line with a combustion air heater (9) from which heated air is introduced into the fluidized bed combustion chamber and cooled ash from the combustion chamber (5) is discharged through the ash outlet ( 10).

IAND

-Ή-Ή

Způsob výroby topného plynu 2 uhlí ve fluidních reaktorech a zařízení k provádění tohoto způsobuProcess for producing coal fuel gas 2 in fluidized bed reactors and apparatus for carrying out the process

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká způsobu výroby topného plynu z uhlí ve fluidních reaktorech pracujících za zvýšeného tlaku a zařízení k provádění tohoto způsobu, kdy se vysokého energetického a ekologického využití uhlíku v palivu dosahuje dokonalým spálením ještě žhavého nedopalu z popela vynášeného z fluidního reaktoru v integrované fluidní spalovací komoře.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process for producing fuel gas from coal in fluidized bed reactors operating at elevated pressure, and to an apparatus for carrying out the process, wherein high energy and ecological utilization of carbon in fuel is achieved. .

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

K zabezpečení zplyňovací reakce ve fluidních reaktorech obecně, je nutno do fluidního reaktoru přivést uhlík ve formě uhlí a zplyňovadlo, kterým bývá obvykle vzduch předehřátý na 300TC nebo směs vodní páry a kyslíku o stejné teplotě.To ensure the gasification reaction in fluidized bed reactors in general, carbon in the form of coal and a gasifier, which is typically air preheated to 300 ° C or a mixture of water vapor and oxygen at the same temperature, must be introduced into the fluidized bed reactor.

Ve fluidním reaktoru probíhá v první fázi oxidace uhlíku kyslíkem za vzniku oxidu uhličitého, v další fázi redukce oxidu uhličitého s uhlíkem s konečným produktem oxidem uhelnatým. Zplyňovadlo je z největší části zavedeno do spodku fluidního reaktoru tak, že vlivem své rychlosti fluiduje Částečky uhlí, jež se dostávají do intenzivního vzájemného pohybu, což spolu s teplotou zvyšuje rychlost průběhu reakcí. Z kopule fluidního reaktoru se odvádí vyrobený plyn a ze spodku tuhé zbytky, které jsou tvořeny popelovinami a částí nezreagováného uhlíku nazývaného nedopal, jehož množství se u dosavadních provozovaných fluidních reaktorů pohybuje v rozmezí 20 χ 50 % v odtahovaných tuhých zbytcích.In the fluidized bed reactor, oxidation of carbon with oxygen to carbon dioxide takes place in the first phase, and carbon dioxide to carbon is reduced in the next phase with the end product carbon monoxide. The gasifier is largely introduced into the bottom of the fluidized bed reactor such that, due to its velocity, it coalesces the coal particles that move intensively relative to each other, which together with the temperature increases the rate of reaction. From the dome of the fluidized bed reactor, the produced gas and from the bottom the solid residues, which consist of ash and a part of the unreacted carbon called but not burned, are discharged.

Výše nedopalu je určujícím kriteriem účinnosti zplyňovacího procesu. Dosavadní způsob energetického využití nedopalu je jeho dodatečným spalováním v beztlakýchřeáí tlakových kotlích s výrobou vodní páry, jejíž energie se v parní turbině přeměňuje na elektrickou.The amount of butt is a decisive criterion for the efficiency of the gasification process. The current way of energy utilization of the butt is by its subsequent combustion in pressure-free boilers with the production of water steam, whose energy is converted into electric steam in a steam turbine.

Spaliny se odvádějí u beztlakového provedení kotlů do komína, u tlakového provedení nejprve expandují v plynové turbině s výrobou elektřiny. Nedostatkem těchto způsobů je nižší celková účinnost, neodsíření vzniklých spalin Lokonalé odprášení.In the case of pressure-free boilers, the flue gases are discharged into the chimney; in the pressure-driven version, they first expand in a gas turbine with electricity production. The disadvantage of these methods is lower overall efficiency, non-desulphurization of the generated flue gas.

ióstatky jsou odstraněny řešením podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že se vysokého energetického a ekologického využití uhlíku v palivu dosahuje dokonalým spálením ještě žhavého nedopalu v popelu vynášeného z fluidního reaktoru v integrované fluidní spalovací komoře při dvou až čtyřnásobném přebytku spalovacího vzduchu a s nejméně dvojnásobným průchodem popela s nedopalem fluidní spalovací komorou. Spaliny zbavené popela v odlučovači s obsahem vodní páry méně než 5 % objemu jsou spolu s produkty vzniklými spálením sirných sloučenin,.nacházejících se v nedopalu, odváděny o teplotě 600^¾ lj200°C zpět do fluidního reaktoru^ a to minimálně do dvou úrovní'jeho výšky, kde jsou využity jako oxidační činidlo, umožňující zvýšení reaktivity zplyňovacího procesu, zvýšení výhřevnosti vyrobeného plynu a jeho celkového množství. Spalovací vzduch pro fluidní spalovací komoru je ohříván přímým stykem zbytkovým teplem popela, odváděného ze zařízení Jr owuajcvCv Podstata zařízení k provádění způsobu výroby topného plynu z uhlí ve fluidních reaktorech tkví v tom, že na výstup popela s nedopalem z fluidního reaktoru je připojena fluidní spalovací komora, která je přes odlučovač popela spojena potrubím spalin s fluidním reaktorem nejméně ve dvou úrovních jeho výšky á^potrubím popela s ohřívačem spalovacího vzduchu, ze kterého je ohřátý vzduch zaveden do fluidní spalovací komory a vychlazený popel e^aUipřes popelovou výpusí.The residues are removed by the solution according to the invention. It is based on the fact that the high energy and ecological utilization of carbon in the fuel is achieved by the perfect combustion of still hot butt in the ash carried out from the fluidized bed reactor in the integrated fluidized bed combustion chamber with two to four times the excess combustion air and at least twice ashes . The ash-free flue gases with a water vapor content of less than 5% by volume, together with the products produced by the combustion of the sulfur compounds found in the butt, are returned to the fluid reactor at a temperature of at least two levels. its height, where they are used as an oxidizing agent, allowing to increase the reactivity of the gasification process, increasing the calorific value of the produced gas and its total amount. The combustion air for the fluidized bed combustion chamber is heated by direct contact with the residual heat of the ash removed from the Jr owuajcvCv apparatus. The essence of the apparatus for carrying out a process for producing fuel gas from coal in fluidized bed reactors consists in connecting a fluidized bed combustion chamber which is connected via a flue gas separator to a fluidized bed reactor at least two levels of height and through an ash duct to a combustion air heater from which heated air is introduced into the fluidized bed combustion chamber and the cooled ash is through the ash outlet.

- 3 Přehled obrázku na výkrese- 3 Overview of the figure in the drawing

Na \přilog-cnóal výkrese je znázorněn rez zarizenírsH hovými značkami 1 - fluidní reaktor, 2 - podajzač^ůhlí,In the accompanying drawing, a cross-sectional view of the apparatuses 1 - fluid reactor, 2 - feeder, is shown.

- výstup plynu, 4 -yý^jaip-^eped^rT^5^-fluidní spalovací komora^^js—edluSoVač, 7 - potrubí spalin, 8 - potrubí poq - nbř-rvnč. 10 - popelová výpust, 11 - vratný podavaňPříklad provedení vynálezua gas outlet, a 4-fluidized-bed combustion chamber, a gas separator, 7 a flue gas duct, 8 a gas duct. 10 - ash outlet; 11 - return feeder

Způsob výroby topného plynu podle vynálezu, kdy obsah nedopalu v pevném zbytku z fluidního reaktoru, přicházející do spalovací komory, obsahuje 30 % nezreagováného uhlíku. Spalování ve fluidní spalovací komoře se musí s ohledem na teploty tavení popelovin udržovat pomocí přibližně trojnásobného přebytku vzduchu na teplotě 80(^C. Potom mají spaliny odcházející z fluidní spalovací komory složení odpovídající 7 % oxidu uhličitého, 14 % kyslíku a 79 % dusíku. Porovnání výsledků při zplyňování vzduchem a při zplynování spalinami z integrované spalovací komory uvádí následující tabulka: Zplyňovadlo Známý způsob Způsob podle VThe process for producing a fuel gas according to the invention, wherein the content of a butt in the solid residue from the fluidized bed reactor entering the combustion chamber contains 30% unreacted carbon. Combustion in the fluidized bed combustion chamber must be maintained at about 80 ° C (about 3 ° C) with respect to the ash melting temperatures, and the flue gas leaving the fluidized bed combustion chamber has a composition of 7% carbon dioxide, 14% oxygen and 79% nitrogen. The following table shows the results of air gasification and flue gasification from the integrated combustion chamber:

vstup: input: uhlí vzduch spaliny coal air flue gas (kg/h) (B^/h) (nrVh) (kg / h) (B ^ / h) (nrVh) 10 000 19 197 10 000 19 197 10 000 20 944 20 976 10 000 20,944 20,976 výstup: exit: plyn gas CsP/W CsP / W 29 043 29 043 31 435 31 435 popel ash (kg/h) (kg / h) 2 335 2 335 1 651 1 651 výhřevnost^) calorific value ^) 4,488 4,488 4,645 4,645 Složení Ingredients surovéjo surovéjo vlhkého plynu: wet gas: (% obj.) (% vol) h₂ h ₂ 12,837 12,837 12,662 12,662 CO WHAT 2o,626 2o, 626 22,145 22,145 C0₂ C0 ₂ 6,524 6,524 5,946 5,946

^Cíi4 ^Cíi 4 1,251 1,251 1,217 1,217 n₂ ⁴ n ₂ ⁴ 51,507 51,507 51,933 51,933 h₂oh ₂ o 7,012 7,012 5,872 5,872 nh₃ nh ₃ 0,1351 0.1351 0,1248 0.1248 h₂sh ₂ s 0,1081 0.1081 0,0999 0,0999 energie: energy: 100 % 100% 112 % 112%

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je schematicky ργ'ΐ pOý<2n<Vn _v v z z znázorněn na\výkrese, který představuje řez zařízením» ήAn embodiment of the device according to the invention is schematically ργ'ΐ poy <2n <Vn _in WG shown in \ drawing, which represents a section through the apparatus »ή

Na výkrese je fluidní reaktor 1 s podavačem-uhlí a výstuÁ, 4*” penr-plynu propojen výstupem-popěla s nedopalem s fluidní spalovací komorou 2» která je přes odlučovač 6 propojena ♦L o potrubímspalin s fluidním reaktorem 1 a potrubím^popela s ohřívačem 2 spalovacího vzduchu, ze kterého je ohřátý vzduch zaveden do fluidní spalovací komory 2 ^a vychlazený popel odveden přes popelovou výpust 10 na skládku.In the drawing, the fluidized bed reactor 1 with the coal-feeder and the ,4.4 ”gas-gas outlet is connected by an ash outlet with a butt to the fluidized bed combustion chamber 2 which is connected via a separator 6 to the fluidized bed reactor 1 and the ash line. a combustion air heater 2 from which heated air is introduced into the fluidized bed combustion chamber 2 ^{and the} cooled ash is discharged through the ash outlet 10 to a landfill.

2, ~^— _z 2, ~ ^- _z

Uhlí dopravované podavač em“uhlí do flui^ního reaktoru 1 reaguje se spalinami přiváděnými potrubím spalin z fluidní spalovací komory 5. Vyrobený plyn je odváděn výstupem 2. plynu k dalšímu zpracování. Výstupem popela je popel s nedopalem odváděn do fluidní spalovací komory 5,. V ní dochází k dokonalému spalování nedopalu pomocí vzduchu procházejícího přes ohřívač 2* Spaliny odcházející z fluidní spalovací komory 2 jsou zbaveny popela v odlučovači 6, ze kterého se popel vrací bučí do fluidní spalovací komory 2 vratným podavačem ll^nebo je potrubínrpopela odveden do ohřívače 2 spalovacího vzduchu, kde se ochladí přímým stykem se vzduchem pro spalovací komoru 2· Vychlazený popel je vypouštěn na skládku přes popelovou výpust 10.The coal conveyed by the coal feeder to the fluidized bed reactor 1 reacts with the flue gas supplied by the flue gas line from the fluidized bed combustion chamber 5. The product gas is discharged by the gas outlet 2 for further processing. Through the ash outlet, the ash with butt is removed to the fluidized bed combustion chamber. The combustion gases leaving the fluidized bed combustion chamber 2 are freed from ash in the separator 6, from which the ash is returned either to the fluidized bed combustion chamber 2 via a return feeder 11 or the pipeline is led to the heater 2. · Cooled ash is discharged to the landfill through ash outlet 10.

Claims

PATENT I X R O K Y

2- LlVIIX

CLAIMS 1. A process for producing fuel gas in fluidized bed reactors operating at elevated pressure or high energy and ecological utilization of carbon in fuel, in Y. . The incineration of the ash from the fluidized bed reactor (1) in the integrated fluidized bed combustion chamber (5) at two to four times the excess combustion air and at least two times the ash flow through the fluidized bed combustion chamber (1). 5), wherein the ash-free flue gas in the separator (6), having a water vapor content of less than 5% by volume, together with the products resulting from the combustion of the similarities present in the combustion butt at 600 to 600 ° C are returned to the fluidized bed reactor. at least up to two levels of its height when used as an oxidizing agent to increase the reactivity of the gasification process, the calorific value and the total gas produced.

2, Method for producing podleifio & u l _of 9 ^ and ^ C | leB3H tpjm that the combustion air for the fluidized-bed combustion chamber (5) is heated by direct contact of the residual heat of ash discharged from the device in a boiler (9).

2. An apparatus for carrying out the process according to claim 1, characterized in that a fluidized bed combustion chamber (5) is connected to the outlet of the non-combustible oil from the fluidized bed reactor (1) via an ash separator (6). connected to the flue gas pipe (1) in at least two levels of its height and in the ash pipe (9) with the combustion air heater (9) from which the heated air is discharged into the fluidized bed combustion chamber (5). . drain (10).