CZ43993A3 - Process for producing heating gas from a low-grade solid fuel, and apparatus for making the same - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby topného plynu 3 nrzkokvolitnxho pevného paliva, jaxo twpue bj. idi-ice a podobné materiály a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Ropné břidlice se nacházejí na různých místech světa a mohly by se stát bohatým zdrojem poměrně laciného paliva, kdyby byly k dispozici technologie, kterými by bylo možno je rychle a lacině zpracovávat na topný plyn. Jeden z pokusů o zpracování ropné břidlice na topný plyn byl zveřejněn v US patentu č. 4 211 606 (tato citace se zde uvádí náhradou za přenesení celého jejího obsahu do popisu tohoto vynálezu). Při postupu popsaném v tomto patentu se ropná břidlice zahřívá v sušárně za použití čistých horkých spalin, přičemž vzniklá zahřátá ropná břidlice se dále zpracovává v pyrolyzním zařízení. V pyrolyzním zařízeni se zahřátá ropná břidlice dále zahřívá horkým popelem, přičemž vznikají spalitelné produkty a uhlíkatá látka, která se uvádí do zplynovače. Do zplynovače se také zavádějí horké plyny a pára tak, aby vznikal topný plyn. Zbytek ze zplynovače se zpracovává v zařízení, které bývá v patentové literatuře označováno termínem trysková vzduchová pec. Podrobnosti o tomto zařízení jsou uvedeny v US patentu č. 4 110 064.

V tryskové vzduchové peci se vyrábějí produkty hoření ve formě horkých spalin, jejichž hlavními součástmi jsou dusík, oxid uhličitý a materiál ve formě částic. Tento proud se vede do separátoru, kde se produkty hoření rozdělují na jehož část se vede do ze systému odvádí a proud popel. Proud horkého plynu proud horkého hrubého popele, pyrolyzního zařízení a část se horkého plynu obsahujícího jemný a jemného popele se vede do separátoru, v němž vzniká proud jemného popele, který se vede do zplynovače a proud plynů obsahujících zbytek popele. Tento poslední proud se vede do dalšího separátoru, z něhož se odvádějí čisté spaliny, které slouží pro zahřívání ropné břidlice v sušárně.

Méně složité zařízení tohoto typu pravděpodobné pracovalo ve dvou výrobních jednotkách v bývalém SSSR roku 1990 a 1991. Předpokládá se, že toto zařízení bylo zjednodušeno v tom smyslu, že neobsahovalo zplynovač a sušárnu. Ropné břidlice se v takovém případě zavádějí do pyrolyzního zařízení, kde po předem stanovené době setrvání dochází k pyrolýze, za vzniku uhlíkatého materiálu. Tento meteriál se vede do tryskové vzduchové pece, kde dochází ke spalování za vzniku horkých spalin a částicovitého materiálu. Tento proud se vede do separátoru, v němž se rozděluje na proud hrubého pepele a proud horkých spalin obsahujících jemný popel, jako je polétavý popel. Proud obsahující horký hrubý popel se vede do pyrolyzního zařízení, v němž se vyrábí pyrolyzní plyn při teplotě nad 400 °C. Takový plyn obsahuje spalitelné produkty, páru a sloučeniny uhlíku. Proud obsahující tyto spalitelné produkty z pyrolyzního zařízení se vede, spolu s proudem horkých spalin obsahujících jemný popel, do hořáku, který je součástí spalovací komory kotle, v němž se vyrábí pára, které lze používat pro výrobu elektrické energie.

V elektrárnách, v nichž se používá této technologie spalování ropné břidlice, dochází ke snižování tepelné účinnosti a produkce energie v důsledku znečisťování teplosménných povrchů kotle pro výrobu páry, což je způsobeno tím, že do kotle vniká polétavý popílek a v důsledku rozkladu uhličitanů, což má za následek zvýšenou spotřebu energie a zvýšení emisí oxidu uhličitého z elektrárny. Vysoký rozsah rozkladu uhličitanů je způsoben tím, že trysková vzduchová pec musí pracovat při vysokých teplotách, aby se u ní zajistil stabilní provoz. Stability se dosahuje v tom případě, že teplota na výstupu z pece je dostatečné vysoká k tomu, aby hrubý popel zaváděný do pyrolyzního zařízení obsahoval dostatečné množství tepla, jak pro zahřátí ropné břidlice v pyroiyzním zařízeni, tak pro odpařeni vody a organických látek přimíšených k břidlici. Pokud se týče množství popele vstupujícího do hořáku a v důsledku toho do parního kotle, odhaduje se, že více než dvé třetiny množství polétavého popílku vstupujícího do parního kotle pochází z jemného popele unášeného horkými plyny vystupujícími z tryskové vzduchové pece a méně než asi jedna třetina pochází z hořlavých plynů, které jsou produkovány v pyroiyzním zařízení.

Snížením teploty v peci se sice sníží množství rozloženého uhličitanu a zlepší emise oxidu uhličitého z elektrárny, ale tohoto snížení teploty se dosahuje za cenu snížené stability a zvýšené rychlosti cirkulace v peci, což má škodlivý účinek v tom, že se zvyšují parazitní ztráty v elektrárně a v důsledku toho se snižuje její celková účinnost. Kromě toho, i v tomto případě zůstávají nevyřešeny problémy se zanášením teplosměnných povrchů, což vyžaduje periodické mechanické čištění vysokotlakou kapalinou, pro odstraňování měkkých úsad a úplnou odstávku a ruční seškrabání tvrdých úsad.

Úkolem tohoto vynálezu je tedy vyvinout nový a zlepšený postup výroby topného plynu z nízkokvalitního pevného paliva a zařízení pro provádění tohoto způsobu, které by neměly výše popsané nevýhody nebo které by je měly v podstatně snížené míře.

Podstata vynálezu

Při způsobu podle vynálezu se část pevného paliva pyrolýzuje v pyrolyzním zařízení, za vzniku spalitelného plynu a uhlíkatého materiálu. Uhlíkatý materiál se z pyrolyzního zařízení odvádí do pece. Do pece se také zavádí další část pevného paliva, které se v peci spaluje spolu s uhlíkatým materiálem, za vzniku produktů hoření, které obsahují horké spaliny a částice popele. Produkty hoření se rozdělují do několika proudů, z nichž jeden obsahuje hrubý popel a druhý obsahuje spaliny a jemný popel. Část hrubého popele se vede do pyrolyzního zařízení, zatímco druhá část se ze systému odvádí a přednostně se jí používá pro předehřívání vzduchu vstupujícího do pece.

patentu č. toho možno

Tím, že se podle vynálezu pevné palivo uvádí současné do pece a do pyrolyzního zařízení, se dosahuje flexibilního provozu, takže je možno ve stejném systému používat mnoha různých pevných paliv s odlišnou výhřevností. Tato skutečnost je umožněna podle vynálezu tím, že je možno měnit množství paliva dodávaného jak do pyrolyzního zařízení, tak do pece. Takovým způsobem je možno v peci vyrobit dostatečné množství tepla i v tom případě, když se například používá paliv s nízkou výhřevností. Je tomu tak proto, že se podle vynálezu část pevného paliva zavádí přímo do pece a nikoliv napřed do pyrolyzního zařízení, z něhož se teprve odvádí materiál do pece, jak je to běžnou praxí v konvenčních systémech, jako například v systému publikovaném v US 4 211 606. Provoz pyrolyzního zařízení je kromě udržovat za optimálních podmínek, bez ohledu na kvalitu použitého pevného paliva a bez nutnosti zvyšovat rychlost zavádění popele do pyrolyzního zařízení. Takové zvyšování rychlosti zavádění popele by vyvolalo snížení celkové účinnosti systému, poněvadž by bylo nutno zvýšit průtok vzduchu uváděného do pece a došlo by tedy ke zvýšení spotřeby energie dmychadla používaného pro zásobování pece vzduchem. Při provádění způsobu podle vynálezu se bude obvykle větší část paliva dodávat do pece a menší do pyrolyzního zařízení, pokud se bude používat nízkokvalitního paliva (t.j. paliva obsahujícího poměrně malé množství organické látky). Na druhé straně, za použití kvalitnějšího paliva se bude do pece uvádět menší část a do pyrolyzního zařízení větší část paliva.

Předmětem vynálezu je také způsob zlepšování surových fosfátů odstraněním v organické látky, při němž je potřeba použití vněšího zdroje tepla snížena na nejmensí míru tím, že se využívá tepelného obsahu samotné organické látky. Kromě toho, nadbytku tepla se využívá k užitečnému účelu, například pro sušení surových fosfátů a produkci energie. Při tom se podle vynálezu pyrolýza provádí nejprve s částí surových fosfátů, za účelem převedení organické látky obsažené ve fosfátech na spalitelné plyny, zatímco další část surových fosfátů se dodává do pece. Produkty hoření vysupující z pece obsahují horké spaliny a zlepšené fosfáty, které se vedou do separátoru. V separátoru se hrubé fosfáty dělí přinejmenším na proud, který se vede do pyrolyzního zařízení a další proud hrubých fosfátů, který se ze zařízení odvádí jako zlepšený hrubozrnný fosfátový produkt. Tepla obsaženého ve zlepšeném hrubozrnném fosfátovém produktu se přednostně používá pro předehřívání vzduchu vstupujícího do pece.

a zařízeni pro podstatě veškeré

Přehled obrázků na výkrese

Příkladná provedení tohoto vynálezu jsou znázorněna na připojeném výkrese,

Na obr. 1 je znázorněno blokové schéma existujících elektráren zahrnujících jednotku pro výrobu topného plynu z nízkovalitního pevného paliva, jako je ropná břidlice.

Na obr. 2 je znázorněno blokové schéma modifikovaného zařízení podle obr. 1.

Na obr. 3 je znázorněno blokové schéma jednoho provedení zařízení podle vynálezu.

Na obr. 4 je znázorněno blokové schéma jiného provedení zařízení podle vynálezu.

Na obr. 5 je znázorněno blokové schéma modifikovaného zařízení podle obr. 4.

Na obr. 6 je schematicky znázorněn výměnník tepla pro použití při provedení uvedeném na obr. 5.

Na obr. 7 je schematicky znázorněno jiné provedení podle vynálezu, při němž se z fosfátů odstraňuje organická látka a vyrábějí se tak zlepšené fosfáty.

Na obr. 8 je znázorněno blokové schéma modifikovaného zařízení podle obr. 7.

Na obr. 9 je znázorněno blokové schéma jednoho provedení podle vynálezu.

Na obr. 10 je znázorněno blokové schéma provedení podle vynálezu, při němž se z fosfátů odstraňuje organická látka a vyrábějí se tak zlepšené fosfáty.

Následuje podrobnější popis:

Na obr. 1 je vztahovou značkou 10 označeno konvenční zařízení pro výrobu spalitelných produktů a plynů z nízko7 kvalitního pevného paliva, jako je ropná břidlice. Drcená ropná břidlice se obvykle uvádí do násypky 12 , vybavené šnekovým podavačem (neznázorněn) pro podávání břidlice z násypky 12 do sušárny 13 . Do sušárny 13 se také zavádějí čisté spaliny, kterými se břidlice zahřívá a suší, přičemž vzniká pára a další plyny. Produkt ze sušárny postupuje do separátoru 15, v němž se pevná látka z ropné břidlice uuuěluje od plynů, řevná lárka posrupuje do pyrolyzmho zařízení 14 a plyny se vypouštějí do atmosféry. V pyrolyzním zařízení 14 dochází k pyrolýze účinkem horkých produktů hoření ve formě horkého hrubého popele, který se do pyrolyzního zařízení také uvádí. V pyrolyzním zařízení 14 se vyrábějí pyrolytické plyny ve formě páry a spalitelných plynů, jejichž teplota přesahuje 400 °C.

Uhlíkatá látka vyrobená v pyrolyzním zařízení 14 se vede šnekovým dopravníkem (neznázorněn) do fluidního zplynovače 17, do něhož se také vedou horké produkty hoření ve formě jemného popele. Obsah zplynovače se fluidizuje působením horkých plynů a páry. Výsledný produkt se vede do tryskové vzduchové pece 16, kde dochází ke spalování uhlíkaté látky za přítomnosti okolního vzduchu, který se do pece také dodává. Z pece se jako produkt získávají produkty hoření, které obsahují spaliny a částicovitou látku. Tento produkt se vede do separátoru 18, který je schopen účinně rozdělit vstupující produkt do alespoň dvou proudů, z nichž jeden obsahuje horký hrubý popel a druhý horké spaliny a horký jemný popel.

První proud obsahující horký hrubý popel se vede do pyrolyzního zařízení, kde odevzdává teplo potřebné pro provádění pyrolýzy. Druhý proud obsahující horký jemný popel se vede do separátoru 19, kde se odděluje většina jemného popele, který se potom odvádí do zplyňovače a vznikají poměrně čisté plyny, které se vedou do separátoru 20 . V separátoru 20 se odděluje zbytek popele a vyrábí čistý horký plyn, který postupuje do sušárny 13 . Do hořáku (není zakreslen) postupuje topný plyn ze zplyňovače 17 a pyrolýzního zařízení 14. Tyto plyny se spalují ve spalovací komoře parního kotle, v němž se vyrábí pára pro pohon elektrických generátorů. Spaliny vzniklé ve spalovací komoře kotle se vedou do separátoru jemného popele a čisté spaliny opouštějící separátor se vedou do komína.

V zařízení označeném vztahovou značkou 30 na obr. 2 je sušárna a zplyňovač vypuštěn, pro zjednodušení konstrukce a provozu zařízení.

V provedení, které je znázorněno na obr. 3, se v zařízení 40 uvádí nízkokvalitní pevné palivo, jako ropná břidlice, jak do pyrolyzního zařízení 43 , tak do tryskové vzduchové pece 45. V pyrolyzním zařízení 43 se palivo zahřívá v podstatě za nepřítomnosti kyslíku, přičemž vznikají topné plyny, které odcházejí potrubím 44 a uhlíkatá látka, která se vede do tryskové vzduchové pece 4 5, v níž se tato uhlíkatá látka spaluje vzduchem, společně s palivem dodávaným do pece 45 potrubím 42. Produkty hoření opouštějí pec potrubím 46. Tyto produkty obsahují horké spaliny a částice popele a vedou se do separátoru 47. V tomto separátoru se odděluje hrubý popel, jehož část se vede do pyrolyzního zařízení 43 a část se odvádí systémem pro odvádění popele. Teplo obsažené v odváděném popeli se přednostně používá pro předehřívání vzduchu vstupujícího do pece 45 v tepelném výměníku 58. Další proud vycházející ze separátoru obsahuje horké spaliny a jemný popel.

Tím, Že se pevné palivo dodává jak do pece, tak do pyrolyzniho zařízení, se dosahuje flexibility provozu, takže je možno používat nejrůznějších pevných paliv s různou výhřevností. Toho se dosahuje za použití regulátorů 52 a 54 dávkování, které jsou připojeny k potrubí 4 2. Pomocí těchto regulátorů je možno měnit rychlost dávkováni paliva jak do pyrolyzního zařízení, tak do pece. V peci je potom možno vyrobit dostatečné množství tepla, i v tom případě, že se například používá paliva s nízkou výhřevností. Je tomu tak proto, že se podle vynálezu část pevného paliva zavádí přímo do pece a nikoliv napřed do pyrolyzního zařízení, z něhož se teprve odvádí materiál do pece, jak je to běžnou praxi v konvenčních systémech. Při prováděni způsobu podle vynálezu se bude obvykle větší část paliva dodávat do pece a menší do pyrolyzního zařízení, pokud se bude používat nízkokvalitního paliva (t.j. paliva obsahujícího poměrně malé množství organické látky). Na druhé straně, za použití kvalitnějšího paliva se bude do pece uvádět menší část a do pyrolyzního zařízení větší část paliva. Zařízení 40 produkuje tedy podle vynálezu topný plyn z široké palety pevných nízkokvalitních paliv.

Na obr. 4 je zařízení podle vynálezu znázorněno v systému obsahujícím hořák 48 a kotel 49 , které se hodí pro provoz v elektrárně, v níž se využívá páry vzniklé v kotli 49 . V zařízení podle obr. 4 se ropná břidlice dávkuje do sušárny 41, obvykle z násypky (není znázorněna), kde se břidlice suší tím, že se do sušárny uvádějí horké spaliny obsahující horký jemný popel. Poté, co tyto plyny a horký popel předají své teplo břidlici, dojde k odpaření vody z břidlice, která se odděluje společně s ochlazenými plyny a ochlazeným jemným popelem v separátoru 50 od zahřáté a vysušené břidlice.

Část zahřáté a vysušené břidlice se ze separátoru 50 vede do pyrolyzního zařízení 43 , v němž se palivo zahřívá v podstatě za nepřítomnosti kyslíku, za vzniku spalitelných plynů odcházejících potrubím 44 a uhlíkaté látky, která se vede do tryskové vzduchové pece 45. V tryskové vzduchové peci 45 se uhlíkatá látka a palivo, které se do pece 45 dodává potrubím 42 , spalují vzduchem. Produkty hoření opouštějí pec potrubím 46. Tyto produkty obsahují horké spaliny a částice popele a vedou se do separátoru 47. V tomto separátoru se od spalin odděluje hrubý popel, jehož část se vede do pyrolyzniho zařízení 43 a část se odvádí systémem pro odvádění popele. Teplo obsažené v odváděném popeli se přednostně používá pro předehřívání vzduchu vstupujícího do pece 45 v tepelném výměníku 58.

Topný plyn vystupující z pyrolyzniho zařízení potrubím 44 v podstatě neobsahuje popel a v důsledku toho čistě hoří v hořáku 48. Ve spalovací komoře a na teplosmérných površích kotle 49 se usazuje jen malé množství popele. Účinnost kotle se proto nezhoršuje a snižuje se doba potřebná pro čištění zanesených teplosměnných povrchů.

Jelikož je břidlice vstupující do pyrolyzniho zařízení £3 již zahřáta a vysušena v sušárně, postačí dodávat menší množství tepla hrubým popelem ze separátoru 47. pec lze v důsledku toho provozovat při nižší teplotě, což se projevuje snížením emisí oxidu uhličitého z elektrárny za použití vynálezu.

Na obr. 5 je znázorněno provedení vynálezu, které je považováno za nej lepší. Znázorněný systém se podobá systému však používá tepelného odpařené v kotli 49. jemného popele, které z obr. 4. V tomto provedení se výměníku 56 pro zahřívání vody, prostřednictvím horkých spalin a vycházejí se separátoru 47. Jak je to ukázáno v zařízení znázorněném na obr. 5, může se páry vyrobené v kotli 4 9 používat pro pohon elektrických generátorů, například v parní turbině. V tepelném výměníku 56 se sice ze spalin a popele vystupujících ze separátoru 47 odstraňuje teplo, nicméně v tomto proudu ještě zbývá dostatek tepla, kterého lze využít při sušení ropné břidlice v sušárně 41.

Přestože tepelným výměníkem 56 proudí horké spaliny a jemný popel, na jeho teplosměnných površích se usazuje jen málo popele, poněvadž k přenosu tepla dochází v tomto výměníku bez spalování. V důsledku toho, množství látky obsažené ve spalinách, které se roztaví a/nebo sline, se podstatně sníží, poněvadž lze teplotu těchto spalin a popele proudících výměníkem tepla udržovat na poměrně nízké hodnotě přibližné 700 ⁼C. Kromě toho, poněvadž teplota vody bude obvykle nižší než 200 °C, bude se této hodnotě blížit i teplota stěn teplosměnných povrchů, což způsobuje snížení pravděpodobnosti tavení.

Tepelný výměník 56, znázorněný na obr. 6 může mít podobu trubkového tepelného výměníku, v němž spaliny a popel proudí trubkami a voda je přítomna na plástové straně tepelného výměníku.

Zařízení znázorněné na obr. 5 pracuje v podstatě stejným způsobem, jako zařízení znázorněné na obr. 4. Tedy i v tomto provedení postačí dodávat méně tepla hrubému popeli ze separátoru 47 do pyrolyzního zařízení 43. Pec tedy může pracovat při nižší teplotě, dává-li se takovému provedení přednost, aby se snížily emise oxidu uhličitého z elektrárny, v níž se vynálezu využívá. Teplotu pece lze přesto nastavit na takovou hodnotu, aby se rozložilo dostatečné množství uhličitanu vápenatého na oxid vápenatý, který obvykle ze zbývajícím uhličitanem zajišťuje zachycování sirných sloučenin v průběhu pyrolýzy a spalování v peci. Takové zachycování je rovněž účinné ve spalovací komoře kotle 49 . diky teplotě, která v něm panuje a která je optimální pro takové reakce, jako jsou například

CaO + 1/2 0₂ + SO₂-> CaSO₄ a/nebo

CaCO₂ + 1/2 0₂ + S0₂ > CaSO^ + C0₂.

Kromě toho, považuje-li se to za výhodné, může se částicovité látky, která přichází do spalovací komory z pyrolyzního zařízení 43 , používat pro usnadnění absorpce oxidů síry a/nebo jiných sloučenin síry, které pocházejí ze spalování jiných paliv, bohatých na síru, ve spalovací komoře.

Vynález je sice popsán na případu použití nízkokvalitního paliva, jako je ropná břidlice, lze ho vsak využít i s jinými typy nízkokvalitních paliv, jako je rašelina. Kromě toho, v tomto popisu se sice uvádí podrobně zpracování ropné břidlice nebo jiných nízkokvalitních pevných paliv v pyrolyzním zařízení, je však samozřejmé, že ropná břidlice nebo jiné nízkokvalitní palivo se může mísit s jiným palivem, jako například reziduálním olejem, bohatým na síru, nebo společně s tímto palivem uvádět do pyrolyzního zařízení. V takovém případě se částicovité látky z pyrolýzního zařízení může používat pro účinné zachycování oxidů síry a/nebo jiných sloučenin v průběhu spalování pyrolyžních plynů. Jiná paliva, bohatá na síru, která byla uvedena výše, mohou být pevná, kapalná nebo plynná. Když se však palivo mísí s ropnou břidlicí nebo společně s ní zavádí do pyrolyzního zařízení, přicházejí v úvahu pouze pevná nebo kapalná paliva.

Kromě výše uvedených se může použít i jiných paliv. Tak například se může použít paliv, které pocházejí z odpadů, stejně tak jako netříděného odpadu, například pevného komunálního odpadu.

Předmětem fosfátů (t.j.

vynálezu je také způsob zlepšování surových fosfátů, které se nacházejí na mnoha místech světa a obsahuj i organické látky), veškeré organické více než asi 1 až 1,5 % hmotnostního který spočívá v odstranění v podstatě látky. Při. provádění způsobu podle vynálezu se může použít zařízení zveřejněného v tomto popisu nebo zařízení podle US patentu č. 4 211 606. Také je možno použít zařízení popsaného v US patentu ó. 4 700 639. V současné dobé se za nej lepší zařízení pro zlepšování surových fosfátů považuje zařízení publikované v tomto popisu, které obsahuje pyrolyzní jednotku, v níž se organická látka obsažená ve fosfátech převádí na plyn.

Při konvenčních postupech zlepšování surových fosfátů se zpracovávají fosfáty, které obsahují pouze nejvýše 1 až 1,5 % hmotnostního organické látky. Zlepšených výsledků je možno dosáhnout pražením fosfátů při teplotě přibližně 900 °C tak, aby se většina organické látky spotřebovala. Takové pražení však nepostačuje pro zpracování fosfátů s vyšším obsahem organické látky.

Při přednostním způsobu zlepšování surových fosfátů s vyšším obsahem organické látky podle tohoto vynálezu se používá alespoň dvoustupňového procesu, který zahrnuje 1) pyrolýzu a 2) pražení. Podle vynálezu se nejprve provádí pyrolýza na části surových fosfátů, za účelem převedení organické látky obsažené ve fosfátech na hořlavé plyny, které se z pyrolyzního zařízení odvádějí a jsou k dispozici pro spalování, jak je to znázorněno v zařízení na obr. 7 a

8. Další část surových fosfátů se dodává do tryskové vzduchové pece 45. Hořlavých plynů, které vznikají v pyrolyzním zařízení se alternativně může využívat v jiném zařízení než je spalovací komora elektrárny. V pyrolyzním zařízení 43 se fosfáty zahřívají v podstatě za nepřítomnosti kyslíku, přičemž vznikají hořlavé plyny, které se odvádějí potrubím 44 a uhlíkatá látka, která se vede do tryskové vzduchové pece 4 5, kde se spaluje vzduchem za přítomnosti surových fosfátů, které se do pece 45 zavádějí potrubím 42. Produkty hoření opouštějí pec potrubím 46. Tyto produkty obsahují horké spaliny a zlepšené fosfáty a vedou se do separátoru 47. V separátoru 47 se oddělují hrubozrnné fosfáty, které se rozdělují na proud zaváděný do pyrolyzního zařízení 43 a další proud, který se ze zařízení odvádí jako zlepšený hrubozrnný fosfátový produkt. Kromě toho se v separátoru 47 získává další proud, který obsahuje horké spaliny a jemné fosfáty. Tepla, obsaženého ve zlepšeném hrubozrnném fosfátovém produktu se přednostně používá pro předehřívání vzduchu vstupujícího do tryskové vzduchové pece 45 v tepelném výměníku 58. Jak je to znázorněno na obr. 7, může se horkých spalin a jemných fosfátů používat pro sušení fosfátů před jejich zaváděním do pyrolyzního zařízení a tryskové vzduchové pece.

Také při tomto provedení vynálezu se dosahuje flexibiního provozu, takže lze používat nejrůznéjších fosfátů, které se vzájemně liší svou výhřevností. Tato flexibilita je důsledkem zavádění fosfátů jak do pece, tak do pyrolyzního zařízení. Toho se dosahuje za použití regulátorů 52 a 54 dávkování, které jsou připojeny k potrubí 42. Pomocí těchto regulátorů je možno ménit rychlost dávkování fosfátů jak do pyrolyzního zařízení, tak do pece. V peci je potom možno vyrobit dostatečné množství tepla, i v tom případe, že se například používá fosfátů s nízkou výhřevností. Při provádění způsobu podle vynálezu se bude obvykle větší část fosfátů dodávat do pece a menší do pyrolyzního zařízení, pokud se bude používat fosfátů s nízkým obsahem organické látky. Na druhé straně, za použití fosfátů s vyšším obsahem organické látky se bude do pece uvádět menší část a do pyrolyzního zařízení větší část fosfátů. Je tedy možno podle vynálezu vyrábět topný plyn z široké palety fosfátů.

Fosfáty, které zůstanou v pyrolyzním zařízení po pyrolýze se praží v tryskové vzduchové peci, která přednostně pracuje s poměrně vysokou rychlostí a při poměrně vysoké teplotě, přibližné 900 °C tak, aby se všechna organická látka zbývající ve fosfátech spálila a/nebo aby proběhly jakékoliv jiné procesy vyžadující takovou vysokou teplotu, které se podílejí na zlepšování surových fosfátů. Fosfáty opouštějící tryskovou vzduchovou pec budou proto obsahovat jen poměrné malé množství organické látky a jejich kvalita bude tedy zlepšena.

Část zlepšených fosfátů, které vystupují z tryskové vzduchové pece, se odvádí jako produkt tohoto postupu, zatímco další část se vede do pyrolyzního zařízení, kde slouží k zahříváni fosfátů v průběhu pyrolyzního procesu. Jinými slovy, část zlepšených fosfátů ve formě částicového materiálu, která opouští tryskovou vzduchovou pec, se zavádí do pyrolyzního zařízení podobným způsobem, jako je tomu při zavádění popele vystupujícího z tryskové vzduchové pece do pyrolyzního zařízení, při výše popsaných provedeních vynálezu, nebo jako je tomu u dodávání tepla do pyrolyzního procesu, v případě použití zařízení podle US patentu ó. 4 211 606.

Na obr. 7 je znázorněno provedení tohoto vynálezu, při němž se vyrábějí zlepšené fosfáty a hořlavé plyny, kterých se používá v zařízení, jako je spalovací komora elektrárny. Z jiných použití hořlavých plynu je možno uvést jejich spalování ve spalovací komoře plynové turbiny nebo v strojích s vnitřním spalováním, jako jsou dieselelektrické agregáty, produkující energii. Těchto plynů je také možno používat jako suroviny v chemické výrobní lince.

Pokud je množství organické látky ve fosfátech přiváděných do tryskové vzduchové pece z pyrolyzního zařízení nedostatečné pro provoz tryskové vzduchové pece při požadované vysoké hodnotě teploty, může se do tryskové vzduchové pece přidávat uhlí nebo jiné palivo, aby se zajistilo dosažení požadované vysoké teploty v této peci. Alternativně se může do tryskové vzduchové pece zavádět část plynů vystupujících z pyrolyzního zařízení pro zajištění požadované výše teploty.

Při dalším provedení tohoto vynálezu je možno plyny pro zásobování takového využivatelského zařízení, jako je spalovací komora elektrárny a další aplikační jednotky, získávat z několika zdrojů. Když se plynů používá jako paliva v elektrárně, může se používat pro jejich výrobu jedné nebo více výrobních jednotek zpracovávajících ropnou břidlici, které se podobají jednotkám podle vynálezu popsaným výše nebo jednotkám popsaným v US patentu č. 4 211 606 nebo US patentu č. 4 700 639, v kombinaci s jednou nebo více jednotkami pro zpracování surových fosfátů, které byly popsány výše (srovnej obr. 8). Při tomto provedení se mohou surové fosfáty, jejichž výhřevnost obvykle kolísá, zpracovávat tak, že se topný plyn opouštějící jednotky pro zpracování surových fosfátů dodává do spalovací komory, do níž se také přivádějí plyny opouštějící jednotky pro zpracování ropné břidlice, jejichž výhřevnost bývá obvykle poměrně stálá. Podle požadavků lze také plyny vyrobené v jednotkách pro zpracováváni fosfátů a plyny vyrobené v jednotkách pro zpracovávání olejové břidlice spotřebovávat v oddělených spalovacích komorách.

V případě, že mají některé ze surových fosfátů dostatečně stálou výhřevnost, mohou se tyto fosfáty alternativně zpracovávat v separátní jednotce nebo jednotkách, přičemž fosfáty s proměnlivou výhřevností se zpracovávají v jiných zpracovatelských jednotkách. Plyny vyrobené v těchto zpracovatelských jednotkách se mohou zavádět do společné spalovací komory nebo do separátních spalovacích komor, jestliže se tomuto provedení dává přednost.

Kromě toho, pokud se surové fosfáty a ropná břidlice téží ze stejné vrstvy nebo ze sousedních vrstev (vrstvy ropné břidlice se často nacházejí nad nebo pod vrstvami fosfátů) může se pro dopravu ropné břidlice a/nebo fosfátů do příslušných zpracovatelských jednotek používat jediného dopravníku. V takovém případě je možno se vyhnout použiti oddělených dopravníkových systémů.

Z výše uvedeného popisu přednostních provedení způsobu a zařízeni podle vynálezu jsou zřejmé výhody a zlepšené výsledky, kterých se dosahuje. Na tato přednostní provedení se však vynález neomezuje. Popsaná provedení je možno nejrůznějším způsobem pozměňovat či modifikovat, aniž by to představovalo únik z rozsahu vynálezu definovaného následujícími patentovými nároky.

Claims (15)

1. Způsob výroby topného plynu z pevného paliva, vyznačující se tím, že se

a) část paliva pyrolýzuje v pyrolýzním zařízení, za vzniku topného plynu a uhlíkaté látky;

b) uhlíkatá látka z pyrolýzního zařízení se zavádí do pece, do níž se také přivádí další část pevného paliva, za účelem spálení uhlíkaté látky a další části pevného paliva, za vzniku produktů hoření, které zahrnují horké spaliny a popelové částice;

c) produkty hoření se rozdělují do několika proudů, z nichž jeden obsahuje hrubý popel a druhý obsahuje plynné spaliny a jemný popel; a

d) popel z tohoto proudu se zavádí do pyrolyzního zařízení.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se do pece pro spalování přidává jiné palivo.

3. Způsob podle nároku 2,vyznačující se tím, že se jako jiného paliva používá paliva s vysokým obsahem síry, přičemž se tento stupeň provádí tak, aby se sloučeniny síry vzniklé během spalování v peci zachytily.

4. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že zahrnuje přídavný stupeň sušení pevného paliva.

5. Způsob podle nároku 4,vyznačující se tím, že se sušení paliva provádí za použití proudu plynných spalin a jemného popele.

6. Způsob podle nároku 5,vyznačuj ící se tím, že zahrnuje přídavný stupen oddělování jemného popele a plynů od vysušeného pevného paliva.

7. Způsob podle nároku 6,vyznačuj ící se tím, že se jako část pevného paliva do pyrolyzního zařízení zavádí část vysušeného pevného paliva po oddělení jemného popele a plynů.

8. Způsob podle nároku 7,vyznačující se tím, že se jako další část pevného paliva do pece uvádí další část vysušeného pevného paliva po oddělení jemného popele a plynů.

9. Způsob podle nároku 1,vyznačuj ící se tím, že zahrnuje přídavný stupen, v němž se topného plynu používá pro výrobu energie.

10. Způsob podle nároku 9,vyznačuj ící se t í m, že se energie vyrábí zaváděním topného plynu do spalovací komory parního kotle a vzniklé páry se používá v parní turbině připojené k elektrickému generátoru.

11. Způsob podle nároku 10,vyznačující se tím, že zahrnuje přídavný stupeň spalování jiného paliva ve spalovací komoře, kterým je palivo s vysokým obsahem síry, přičemž se tento stupeň provádí tak, aby se sloučeniny síry vzniklé během spalování ve spalovací komoře zachytily.

12. Způsob podle nároku 9,vyznačuj ící se tím, že zahrnuje přídavný stupeň předehříváni vody dodávané do parního kotle elektrárny pomocí proudu spalin a jemného popele.

13. Zařízení pro výrobu topného plynu z pevného paliva, vyznačující se tím, že zahrnuje

a) pyrolyzní zařízení pro pyrolýzu části paliva, za vzniku topného plynu a uhlíkatě látky;

b) zásobovací zařízení pro dodávku uhlíkaté látky z pyrolyzního zařízeni do pece, a přivádění další části pevného paliva do pece, za účelem spálení uhlíkaté látky a další části pevného paliva, za vzniku produktů hoření, které zahrnují horké spaliny a popelové částice;

c) separátor pro rozdělování produktů hoření do několika proudů, z nichž jeden obsahuje hrubý popel a druhý obsahuje plynné spaliny a jemný popel; a

d) zásobovací zařízení pro dodávání popele z tohoto proudu do pyrolyzního zařízení.

14. Způsob zlepšování surových fosfátů obsahujících organickou látku, vyznačující se tím, že se

a) část fosfátů pyrolýzuje v pyrolýzním zařízení, za vzniku topného plynu a uhlíkaté látky;

b) uhlíkatá látka z pyrolyzního zařízení se zavádí do pece, do níž se také přivádí další část fosfátů, za účelem spálení uhlíkaté látky a další části pevných fosfátů za vzniku produktů hoření, které zahrnují horké spaliny a zlepšené fosfáty;

c) produkty hoření se rozdělují do několika proudů, z nichž jeden obsahuje hrubozrnné fosfáty a druhý obsahuje zlepšený hrubozrnný fosfátový produkt, který se odtahuje; a

d) hrubozrnné fosfáty z tohoto proudu se zavádějí do pyrolyzního zařízení.

15. Zařízení pro zlepšování surových fosfátů obsahujících

organickou látku, sáhuje v y z n a č u jící s e t í m, že ob- a) pyrolyzní zařízení pro pyrolýzu části fosfátů, za vzniku topného plynu a uhlíkaté látky; b) zásobovací zařízení pro dodávku uhlíkaté látky

z pyrolyzního zařízení do pece, a přivádění další části pevného paliva do pece, za účelem spálení uhlíkaté látky a další části fosfátů, za vzniku produktů hoření, které zahrnují horké spaliny a zlepšené fosfáty;

c) separátor pro rozdělování produktů hoření do několika proudů, z nichž jeden obsahuje hrubozrnné fosfáty a druhý obsahuje vyráběné zlepšené hrubozrnné fosfáty, které se odvádějí; a

d) zásobovací zařízení pro dodávání hrubozrnných fosfátů z tohoto proudu do pyrolyzního zařízení.