DE3015232A1 - Verfahren zur verbrennung und entschwefelung von kohle und brenner zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

US-Ser.No. 31 782
Filed April 20, 1979

US-Ser.No. 78 651

Filed September 24, 1979

US-Ser.No. 92 491 10786

Filed November 8, 1979 V 478/m

WORMSER ENGINEERING INC.

212 South Main Street

Middleton, Massachusetts, V.St.A.

Verfahren zur Verbrennung und Entschwefelung von Kohle und Brenner zur Durchführung

des Verfahrens

Die Erfindung betrifft die Verbrennung und Entschwefelung von Kohle.

Kohlebrenner mit Fließbettentschwefelung unter Verwendung von Sorptionsmitteln wie Kalkstein sind bekannt. Jedoch haben sich diese bekannten Maßnahmen als nicht ganz zufriedenstellend erwiesen. Sie sind gekennzeichnet worden durch eine ungenügende Ausnutzung des Sorptionsmittels, eine inadäquate Entfernung des Schwefels, außer auf Kosten einer unökonomischen und wenig wirksamen Ausnutzung des

030045/07

Sorptionsmittels, und ein Unvermögen, viele der zur Verfügung stehenden Sorptionsmittelmaterialien zu verwenden. Die Verwendung weicher Kalksteine resultierte in Zubruchgehen und Wegblasen, bevor eine ausreichende Reaktion eintrat.Die Verwendung harter Kalksteine resultierte in einem Sulfatüberzug, der die Reaktivität reduzierte. Auch haben die großen Kalksteinpartikelchen, mit denen die bekannten Vorrichtungen beschickt wurden, dazu geführt, daß die Konstrukteure erhöhte Dampfrohrräume anwendeten mit der Folge von erhöhten Boilerkosten.

Es sind, um mit Problemen beim Teilleistungsbetrieb (Verbrennen bei weniger als maximaler Kapazität) und der Vorheizung beim Anfahren fertig zu werden, Versuche zur Verbrennung von Kohle in Fließbettbrennern bekanntgeworden. ^pLn Weg zur Drosselung war es, eine Vielzahl von Brennereinheiten einzusetzen und eine oder mehrere davon gänzlich abzuschalten. Ein anderer Weg bestand einfach darin, einen einzelnen Brenner einfach häufig an und abzuschalten. Diese Wege erforderten ein erhebliches Ausmaß an apparativen Einrichtungen oder waren umständlich oder gabennur wenig Möglichkeiten der Anpassung zwischen vollem Brennerbetrieb und Stillstand oder sind durch eine unerwünscht langsame Drosselungsrate gekennzeichnet worden oder waren beim Abschalten inpraktikabel, es sei denn, man nahm die Kosten einer zeitaufwendigen Wiederinbetriebnahme oder gar mehrere davon in Kauf. Die bekannten Maßnahmen führten also davon weg, einen Überschuß an Luft zum Zwecke der Bettkühlung während der Drosselung zu verwenden.

Es wurde gefunden, daß ein Gas (sowie die Produkte einer Kohleverbrennung) mit einem festen Material (sowie Kalkstein) in einer Fließbettvorrichtung mit großer Wirksamkeit umgesetzt werden kann, wenndas Gas, sobald es in das

0300A5/0781

Fließbett eintritt, mit Prallflächen in einem solchen Ausmaß gebremst wird, daß das eintretende Gas durch Zusammenstoß mit dem Feststoff diesen nicht bricht, sofern der Feststoff derart gewählt ist, daß er eine adäquat große (mit adäquat groß wird eine Mikrosplitter-Erzeugungsrate bezeichnet, die größer als die Rate des Aufbaus eines Überzugs, z.B. Calciumsulfat, ist) Äbnutzungsrate innerhalb des Betts hat, wenn in dem Fließbett genügend Material ("Ballast") eingeschlossen ist, welches nicht leicht bricht, um so die gewünschte Betthöhe aufrechtzuerhalten, sofern Uberfließvorrichtungen vorgesehen sind, um die Tiefe des Bettes zu regulieren, so daß eine Abnutzung durch Scheuerbewegungen innerhalb des Bettes eintritt, um ein konstantes Abwerfen von sehr kleinen Teilchen ("Mikrosplittern") hervorzurufen, und wenn Feststoff mit einer berechneten Rate zugefügt wird, um das gewünschte Ausmaß an Umsetzung zu erreichen. Die innerhalb des Bettes durch Abnutzung gebildeten Partikel sind äußerst fein (z.B. 3 ,u Durchmesser) und werden hergestellt durch einen Oberflächenreibeffekt, wie er bekannt ist aus dem Bericht "Experimental and Engineering support of the FBC program", DL Kearns, et al., Westinghouse Research Labs, Pittsburgh, PA, monthly report No. 14 to the United States E.P.Α., contract 68-02-2132, Jan. '77. (Das aus nicht mit Prallflächen versehenen Verteilerlöchern austretende Gas strömt rasch genug, um die mitgeführten Partikelchen ineinander zu schmeißen und zu zerschmettern, um einen weiten Bereich von Partikelgrößen herzustellen, wobei viele davon zu klein sind, um im Bett zu verbleiben, aber viele zu groß sind, um SO» bei seinem Weg nach draußen wirksam zu absorbieren.)

Es wurde nun gefunden, daß ein sehr wirksamer Teillastbetrieb in einem Fließbettbrenner erreicht werden kann, der frei von all den oben erwähnten bekannten Nachteilen

030045/0781

ist, wenn zwei Zonen, in denen Portionen des Bettmaterials gelagert werden können, vorgesehen sind, wobei die eine Portion der untere Teil der tatsächlichen Fließbettverbrennungszone ist, unter Kühlrohren im oberen Teil der Verbrennungszone und eine getrennte Lagerungszone, zu und von der Bettmaterial von und zu der ersten Zone transferiert werden kann, um entsprechend das Niveau des Materials unter die Kühlrohre fallen zu lassen oder um das Niveau in die Kühlrohre anzuheben adäquate Kühlung des Bettes wird dabei erreicht, wenn sein Niveai unter den Rohren ist, durch Durchblasen eines Überschusses an Luft, wobei die Tiefe unter den Rohren so gewählt ist, daß die erste Lagerungszone als ein Fließbettbrenner betrieben werden kann, selbst wenn auch die Tiefe nicht größer ist. Die Erfindung hat zusätzlich den Vorteil einer großen Verbesserung der Vorheizung, ein weiteres Erfordernis, das Schwierigkeiten verursacht hat (Verwendung von größeren und teureren Brennern und unerwünschte Produktion von Ruß und unverbrannten Kohlenwasserstoffen), und genauso des Praktikabelmachens der Vorheizung mit verschiedenen Energiequellen (einschließlich gasförmiger, flüssiger, fester und elektrischer Energie).

Es wurde gefunden, daß durch eine Verbrennung (gewöhnlich in Sauerstoff von Primärluft) ohne Vorhandensein von Sorptionsmittel in einer aufströmenden fluidisierten (langsam, Matrixmaterial verläßt das Bett nicht) Zone und durch eine Behandlung mit Sorptionsmittel (z.B. Kalkstein) und anderweitig in einer abströmenden fluidisierten Zone, es möglich ist, eine wesentlich verbesserte Flexibilität der Optimierung zu erreichen . Die Brennerzone kann mit vielen Kohlen, bei höherer Temperatur, bei erhöhter Brennstoff- und Systemwirksamkeit und auch ohne (dank der Abwesenheit

030045/0781

von Kalkstein) Verursachung von ungebührlicher feuerseitiger Korrosion der Wasserrohre betrieben werden. Das macht es auch möglich, das Verhältnis von Brennstoff zu Luft zu optimieren und den besonderen Feststoffinhalt (Material und Größe), der für den Gebrauch jeder Zone ausgewählt worden ist. Das Verbrennen in der beschriebenen Art macht es auch möglich, die Entfernung von Kohlenmonoxid und von Stickstoffoxiden zu optimieren. Die Effizienz der Verbrennung ist maximiert, wenn das Verbrennungsbett bei der höchstmöglichen Temperatur unter einem Ascheschmelzen und in der Gegenwart eines Luftüberschusses bei oder abströmend des Verbrennungsbetts betrieben wird; eine NO -Bildung ist minimiert durch einen Betrieb des Verbrennungsbetts bei einer ähnlich hohen Temperatur und auch durch Erlauben der Stickstoffoxide, die mit dem flüchtigen Material vorkommen, chemisch zu molekularem Stickstoff reduziert zu werden im abströmenden Bett in der Gegenwart von Kohle und eines kleinen Überschusses an Sauerstoff; eine Kohlenoxid-Bildung ist minimiert durch Verbrennung mit einem Überschuß an Luft, bei einer Temperatur oberhalb 78O°C (143O°P); die Schwefeldioxidentfernung ist maximiert durch den Betrieb des abströmenden Betts bei 189O°C (155O°F) + 30° in der Gegenwart eines SauerstoffÜberschusses; die Gegenwart von Kohle, die zur Reduktion der mit den flüchtigen Bestandteilen vorkommenden Stickstoffoxide erforderlich ist, wird gefordert durch die Verbrennung von Kohle in einer reduzierenden Atmosphäre in dem Verbrennungsbett; ein Weglassen von Sorptionsmittel von der Verbrennungszone erlaubt ein Aufheizen der Rohre auf höhere Temperaturen, ohne daß eine ungebührliche feuerseitige Korrosion auftritt; und die erhöhte Heißflüssigkeittemperatur, die dadurch ermöglicht wird, resultiert in einer zusätzlichen verbesserten Systemwirksamkeit.

030 0 4 5/0781

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht, hauptsächlich im Schnitt, des am meisten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht einer Düse und eines Teils eines Dampfrohrs, welche bei dem in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel verwendet werden;

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Teils einer Blasenkappe, die in der mittleren Verteileranordnung des in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels angebracht ist;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Blasenkappe und eines Teils der oberen Verteileranordnung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1;

Fig. 5 eine Schnittansicht einer ausdehnbaren Verbindung, die bei der Anbringung der unteren Verteilerplatte des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Wasser-Zirkulationssystems des Ausführungsbeispiels der Fig. 1;

Fig. 7 eine teilweise geschnittene und weggebrochene Seitenansicht des Geräts zum Trocknen und Zerbrechen von Kohle und zum Transportieren der Kohle zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1;

Fig. 8 eine hauptsächlich im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Kalkstein-Topfes zum Entfernen von Kalkstein aus dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1; und

030045/0781

Fig. 9 eine schematische Ansicht eines Kohleverbrennungsund Entschwefelungssystems.

Im folgenden werden nun der Aufbau und dann die Betriebsweise des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels dargestellt.

In der Fig. 1 ist schematisch ein insgesamt fluidisierter, Dreibett-Brenner-Entschwefeier dargestellt, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 200 bezeichnet ist. Ein Metallgehäuse 202 umgibt Schichten 204 und 206 aus feuerfestem Material von niedriger bzw. höherer Dichte, um die gesamte Einheit einzuschließen, welche auf den Stützen 208 ruht. Metall-Verteilerplatten 210,212 und 214 erstrecken sich über den Gehäuse-Innenraum, um jeweils die Böden der drei Fließbette zu begrenzen, und zwar ein unteres Bett zum Speichern von Sand, ein mittleres Brennerbett und ein oberes Entschwefelungsbett.

Das untere Sandspeicherbett weist unter sich eine von einem Windkasten 216 gespeiste Luftkammer auf, durch welche die Fluidisierungsluft unterhalb der Verteilerplatte 210 in das Bett eintritt. Eine Vielzahl von Blasenkappen 218 erstreckt sich durch die Platte 210 (über der sich zur Vermeidung heißer Flecken eine nicht gezeigte isolierende Platte erstreckt) , die durch ausfahrbare Verbindungen 219 an ihrem Platz gehalten 1st. Durch die Gehäusewand oberhalb der Kappen 218 erstreckt sich ein Grobaschen-Auslaßrohr 220, wel-

-trichter ches überschüssiges Bettmaterial zu einem Sackraum/abführt.

Das mittlere Brennerbett weist unter sich die Luftkammer bzw. Plenumkammer 227 auf, um fluidisierende Verbrennungsluft zum mittleren Bett zu liefern. Eine Vielzahl von Blasenkappen bzw. Fraktionier-Bodenglocken 224 erstreckt sich durch die Verteilerplatte 212 und den Wassermantel

0 30 045/0781

225, der zur Kühlung der Platte 212 dient, um zu verhindern, daß sie sich verzieht. Eine Isolationsschicht 228 ruht auf der Platte 212 und umgibt jede der Bodenglocken 224, und eine Lage von Steinen 230 (tatsächlich grober Quarz in einer Mischung von Größen von 0,95 cm bis 2,54 cm Durchmesser) bedeckt die Isolation 228. Eine ähnliche Isolationsschicht 229 ist durch nicht gezeigte Mittel am Boden des Wassermantels 225 befestigt. Die Isolation dient zur Unterbindung von Wärmeverlust zum Wasser in dem Mantel 225. Oberhalb der Bodenglocken 224 ist ein Kohlenzufuhrrohr angeordnet, welches Kohle am Boden des Brennerbettes, gerade oberhalb der Bodenglocken 224 ablagert. (Eine Zuführung der Kohle unter dem Bett ermöglicht die Verwendung von Peinkohle bei der Zufuhr, die andernfalls, d.h. bei einer Zufuhr über dem Bett, ohne Verbrennung aus dem Bett herausgeblasen würde. Eine Zufuhr über dem Bett würde es überdies schwierig machen, das Bett in irgendeiner anderen als seiner völlig gefüllten Position, d.h. bei Bedeckung des Oberteils der Dampfrohre 234 mit Sand, zu betreiben. Bei niedrigeren Sandpegeln bei Zufuhr über dem Bett, würde die Kohle auf die Dampfrohre fallen und es würde sich rasch ,eine Zusammenklumpung von unverbrannter Kohle aufbauen. Die Unfähigkeit,mit verminderten Sandpegeln im Mittelbett zu arbeiten, würde die Verwendung von bevorzugten Abschält- und Anlaufverfahren, wie nachstehend beschrieben, beseitigen.)

Oberhalb des Rohrs 232 und sich über das Brennerbett erstreckend sind Dampfrohre 234 vorgesehen, die an ihren Enden in Rohrplatten 235 montiert sind (von denen eine in gestrichelten Linien gezeigt ist), die Sammelleitungen zur Einführung von Wasser in die Rohre und zur Entfernung von Wasser und Dampf aus ihnen bilden. Die Rohre 234 sind im Abstand angeordnet und nehmen 25 % des Gehäusevolumens

03004S/0781

ein, und zwar in der Zone von der obersten Reihe der Rohre zu der unteren Reihe.

Das obere Entschwefelungsbett weist unter sich ein mit Öffnungen versehenes Sekundär-Luftrohr 2 36 auf, welches zwei Reihen von Löchern 238 hat, die mit 30 nach unten geneigt sind, um die Sekundärluft unterhalb des oberen Bettes zu verteilen; überdies ist eine dritte Reihe von Löchern 240 am unteren Teil des Rohrs vorgesehen, um Partikel herauszublasen, die in das Rohr hineingelangt sein können. Oberhalb des Rohrs 236 ist ein Wassermantel 242 angeordnet, der zur Kühlung der Verteilerplatte 214 dient, um zu verhindern, daß sie sich verzieht bzw. aufwölbt. Die Prallplatten 244 (von denen eine gezeigt ist) dienen dazu, die Geschwindigkeit des zirkulierenden Kühlwassers hoch genug zu halten, um lokale heiße Flecken zu vermeiden, die eine Beschädigung hervorrufen könnten. Eine Vielzahl von Fraktionier-Bodenglocken 246 erstreckt sich durch den Mantel 242 und die Platte 214. Eine Isolationsschicht 248 ruht auf der Platte 214 und umgibt jede der Bodenglocken 246; überdies bedeckt eine Lage von Steinen 250 (das gleiche Material wie die Steine 230) die Isolation 248 und die Bodenglocken 246. Eine ähnliche Isolationsschicht 249 ist am Boden des Wassermantels 242 befestigt. Die Isolation dient dem gleichen Zweck, wie die für den Verteiler und den Wassermantel des mittleren Bettes. (Der Zweck der Steine 250 besteht darin, die von den Bodenglocken 246 austretenden Gase seitlich über den Verteiler zu verbreiten, so daß sie mit ausreichend niedriger Geschwindigkeit in das obere Bett austreten, um ein Zertrümmern der Kalkstein-Partikel zu vermeiden.) Oberhalb des oberen Bettes sind drei Reihen von Rohren 252 angeordnet, um Partikel zurück in das Bett abzulenken. Jedes Rohr in der mittleren Reihe ist

unmittelbar oberhalb eines entsprechenden Rohres in der unteren Reihe positioniert, jedoch ist jedes der Rohre in der obersten Reihe in der Mitte zwischen jedem benachbarten Paar von vertikalen Teilungslinien für die unteren beiden Reihen angeordnet. Diese Anordnung vermeidet die Möglichkeit einer durchgehenden Öffnung in beliebigen Winkeln durch die Rohre hindurch, so daß Partikel, die von dem Bett ausgeschleudert werden, in körperlichen Kontakt mit einem der Rohre treten, bevor sie das Bett verlassen, so daß ihre Geschwindigkeit und die Wahrscheinlichkeit auf das Freibord zu treffen vermindert werden. (Eine ähnliche Anordnung von Rohren kann vorteilhafterweise oberhalb des zweiten Bettes, d.h. des Verbrennungsbettes angeordnet sein). Die Rohre 252 sind nahe ihrer Enden und an in Längsrichtung beabstandeten Stellen durch mit öffnungen versehene Platten 254 abgestützt, von denen nur eine dargestellt ist, und die ihrerseits über Stäbe 256 am Gehäuse 202 gehaltert sind. Oberhalb der Rohre 252 erstreckt sich das Kalksteinzufuhrrohr 258, welches Kalkstein in das Entschweflerbett bis zu einem Pegel gerade oberhalb der obersten Reihe von Rohren 252 einfüllt. Der Kalkstein fällt von dem Auslaß-T-Stück 259 des Rohrs 258 durch eine Lücke (nicht gezeigt) in der Anordnung der Rohre 252; ohne diese Lücke können einige Kalksteinpartikel zu groß sein, um durch die Rohranordnung hindurchzutreten. Das Kalkstein-Fallrohr 260 arbeitet mit einem Kalkstein-Topf (in der Fig. 3 nicht gezeigt _r jedoch in der Fig. 8) zusammen, um den Pegel des Kalksteins gerade über den Rohren 252 zu halten und den verbrauchten Kalkstein abzuführen. Heiße entschwefelte Gase entweichen durch das Rauchrohr 262, durch welches sie durch einen Wärmetauscher bzw. Kocher geleitet werden, in dem sie ihre Restwärme abgeben, dann in einen Sackraum bzw. eine Beutelkammer zur Entfernung von Asche oder anderen Festkörperteilchen, die aus dem oberen Bett entweichen können, und schließlich zu einem Abzug.

030045/0781

Die Steigrohranordnung 264 und die Fallrohranordnung 266 ermöglichen, das Bettmaterial von dem unteren Bett zum mittleren Bett und umgekehrt bewegt werden kann, und zwar zum Vorheizen und Herunterfahren (diese Vorgänge werden im einzelnen nachfolgend erläutert). Die Steigrohranordnung 264 umfaßt ein Steigrohr 268, das bei durch den Betätiger 272 (in gestrichelten Linien gezeigt, da er an der Außenseite des Gehäuses 202 angebracht ist) geöffneter Tür 270 ermöglicht, daß Bettmaterial aus dem unteren Bett herausgenommen und durch Druckluft aus dem Rohr 274 in das mittlere Bett durch die Tür 276 eingeblasen wird, die durch Schwerkraft geschlossen gehalten ist, um zu verhindern, daß das Steigrohr mit Bettmaterial aufgefüllt wird, wenn es nicht in Gebrauch ist; die Tür öffnet sich jedoch, wenn Bettmaterial zwangsweise aus dem unteren Bett heraufgebracht wird. Der normale Pegel des Bettmaterials beim Betrieb des Brenners mit 100 % Kapazität liegt gerade oberhalb der obersten Dampfrohre, wie in der Fig. 1 gezeigt. Es werden T-Paßstücke 278 und 279 verwendet, wenn das Bettmaterial eine scharfe Richtungsänderung durchführt, um an dieser Stelle die Abnutzung der Rohrleitungen zu vermindern.

Die Falleitungsanordnung 266 umfaßt ein Fallrohr 280, das bei durch den Betätiger 284 (in gestrichelten Linien gezeigt, da er an der Außenseite des Gehäuses angebracht ist) geöffneter Tür 28 2 ermöglicht, daß Bettmaterial, welches aus dem mittleren Bett in das Rohr eingetreten ist, mittels einer Förderschraube in das untere Bett eingespeist wird. Bei normalem Betrieb sollte das Fallrohr 280 mit dem Bettmaterial gefüllt sein, so daß es als Druckdichtung wirkt, damit Luft aus der Luftkammer 227 das Bettmaterial gegen das Herabkommen durch das Rohr nicht halten kann. Das T-Paßstück 281 ist an einer Stelle angeordnet, an welcher

030045/0781

das Bettmaterial eine scharfe Richtungsänderung durchführt.

Hie in der Fig. 1 im einzelnen dargestellt ist, weist jedes Boiler- bzw. Kesselrohr 234 eine Düse 288 (Fig. 2) auf, die in sein Ende eingepaßt ist, das mit der Waseer-Einlaßsanwelleltung verbunden ist. Der Zweck dieser Düse besteht darin, sicherzustellen, daß Wasser in jedes Dampfrohr hinein und durch dieses hindurchströmt und nicht einfach durch die untersten Rohre, da der hydrostatische Druck für diese am größten ist. Wenn Wasser nicht durch ein Rohr strömt, kann sich dieses Rohr leicht überhitzen. Mit der Düse ist der Primär-Strömungswiderstand der Druckabfall durch die Düse, welcher für alle Rohre gleich ist, so daß die unteren Rohre keinen wesentlich leichteren Strömungspfad darstellen.

Die Fig. 3 zeigt eine Fraktionierboden-Glocke 224 in der mittleren Verteilerplatte 212. Die Bodenglocke 224 weist ein Ansatzrohr 290 und eine Glocke bzw. Kappe 292 auf. Das Ansatzrohr 290 ist durch ein Loch in der Platte 212 und durch ein Rohr im Wassermantel 225 hindurch eingepaßt (in der Fig. 3 nicht gezeigt; siehe Fig. 4 für die gleiche Konstruktion einer Bodenglocke in dem oberen Bett). Gerade unterhalb der Glocke 292 sind vier radial beabstandete Löcher 294 (von denen drei gezeigt sind) im Ansatzrohr 290 vorgesehen. Die Glocke 292 weist eine ringförmige Schulter 296 auf, die als Schirm über den Löchern 294 dient, um zu verhindern, daß Sand (oder beim oberen Bett Kalkstein und Sand) in die Löcher hineinfallen und in das darunter befindliche Bett "sickern'vwenn der Brenner abgeschaltet ist. Tatsächlich ist dieses "sickern" beim oberen Bett ein viel geringeres Problem, da die Steine 250 gegen das Einsickern von Sand und Kalkstein schützen. Der Durchmesser der Schulter 296 ist derart gewählt, daß der Winkel OL , gemessen von der unteren äußeren Kante der Schulter zur inneren Bodenfläche eines der Löcher 294 (Fig. 3) kleiner ist als

030045/0781

BAD ORIGINAL

der Ruhewinkel des Sandes (oder Kalksteins); dieser Ruhewinkel ist derjenige Winkel, den ein Haufen eines bestimmten Materials mit der Ruhefläche einnimmt, auf dem es ruht. Der Ruhewinkel für den in der Einheit der Fig. 1 verwendeten Sand beträgt 37°. Der Winkel X wird tatsächlich dadurch berechnet, daß zuerst von dem Durchmesser des Lochs 294 der Partikeldurchmesser subtrahiert und dann ein Schulterdurchmesser gewählt wird, der, wenn eine Linie von der Schulterkante zum Boden des Loches 294 abzüglich des Partikeldurchmessers (wie in der Fig. 3 gezeigt) gezogen wird, einen Winkel ergibt, der kleiner ist als der Ruhewinkel. Der Winkel oc- kann auf diese Weise berechnet werden, da gefunden worden ist, daß eine einzige Schicht von Partikeln nicht in eines der Löcher hineinfallen wird.

Die Bodenglocken 218 und 246 sind mit Ausnahme der Größe ähnlich den Bodenglocken 224. Alle Bodenglocken sind von ihren entsprechenden Verteilerplatten abnehmbar, um einen einfachen Austausch zu ermöglichen. Jede Bodenglocke 246 des oberen Bettes ist in einem Rohr 298 (Fig. 4) im Wassermantel 24 2 eingepaßt und darin mit einem Ring 300 verkeilt. Eine Halbkupplung 251 ist in das Unterteil des Ansatzrohrs 290 eingeschraubt, um es in dem Loch zu befestigen. Mit Ausnahme des Ringes 300 und der Halbkupplung 251 ist die Bodenglocke 246 verhältnismäßig von dem Rohr 298 und dem Mantel 242 isoliert, um zu ermöglichen,daß die Bodenglocke heißer wird als der Verteiler, so daß Teerstoffe oder andere flüchtige Bestandteile, die sich an den Bodenglocken während des Anlaufes sammeln könnten, abgebrannt werden. Da diese Funktion des Flüchtigstoff-Abbrandes die Lebensdauer der Bodenglocken verkürzt, ist die leichte Austauschbarkeit der Bodenglocken ohne die Notwendigkeit, den Verteiler zu ersetzen, ein hervorzuhebender Vorteil.

030045/0781

Die Fig. 5 zeigt eine ausdehnbare Verbindung 219 für die untere Verteilerplatte 210. Die Verbindung 219 umfaßt ein L-förmiges Glied 302, das lose mit Bolzen 304 (von denen einer gezeigt ist) an der äußeren Unterseite der Platte 210 angebracht ist. Am Gehäuse 2O2 befestigt erstreckt sich durch die feuerfesten Schichten 204 und 206 einwärts in den Raum zwischen der Platte 210 und dem Glied 302 ein Winkeleisen 306. Das Winkeleisen 306 erstreckt sich über die Länge der Platte 210 in der Richtung, die aus der Ebene des Papiers heraustritt, und zwar ebenso wie das Glied 302. Es sind jedoch im Abstand angeordnete Sägeschnitte 308 (von denen einer in der Fig. 5 gezeigt ist) im Winkeleisen 306 gebildet, damit eine seitliche Ausdehnung des Winkeleisens in Abhängigkeit von der Aufheizung, insbesondere am äußeren Rand des Winkeleisens ermöglicht ist. Wenn sich die Platte 210 in Richtung der Pfeile in der Fig. 5 während des Brennerbetriebs ausdehnt, ist ein Raum vorgesehen für diese Expansion, da die äußere Kante des Winkeleisens 306 im Abstand zum Bolzen 304 und die äußeren Kanten der Platte 210 und des Gliedes 302 entsprechend im Abstand von der feuerfesten Auskleidung angeordnet sind. Die Verbindungen 219 verhindern daher, daß sich die Platte 210 verwölbt bzw. knickt. Der Bolzen 304 befestigt die Platte 210 und das Glied 302 fest genug, um einen Durchtritt von Gasen durch die Verbindung auf ein Minimum zu bringen, jedoch auch lose genug, um eine freie laterale Bewegung der Platte und des L-förmigen Gliedes bezüglich des Winkeleisens zu gestatten. Die Verbindungen 219 befestigen die Verteilerplatte 210 am Gehäuse 202 an wenigstens drei Seiten. An der vierten Seite könnte entweder eine weitere Verbindung 219 oder eine Nut in der Gehäusewand vorgesehen sein.

Die Fig. 6 zeigt einen Teil des Wasser-Zirkulationssystems für den Brenner-Entschwefler 200. Speisewasser tritt in das System an dem Rückführrohr 328 ein und wird durch die

030045/0781

Zirkulatorpumpe 312 durch die Rohrleitung 314 in die Einlaß-Sammelleitung (nicht gezeigt, da sie an der zu der in der Fig. 6 gezeigten entgegengesetzten Seite des Brenners angeordnet ist) für die Dampfrohre 234 gepumpt, dann durch die Dampfrohre 234, durch die Auelaßeaswelleitunq 316 und zurück zum Rohr 31 β. In der AuslaßsaHcnelleitung/wird Dampf vom Wasser getrennt und tritt durch das Zufuhrrohr 320 aus. Die Rohrleitung 322 führt einen Teil des Massers von der Zirkulatorpumpe zum Wassermantel 24 2, um die obere Verteilerplatte zu kühlen. Hasser verlaßt den Mantel 242 durch die Rohrleitung 324, durch welche es zum Auslaßsammeirohr 316 und von dort zurück zur Rohrleitung 318 geleitet wird. Obwohl die Rohrleitungen nicht gezeigt sind, ist eine ähnliche Anordnung für den Wassermantel 225 (nicht gezeigt) vorgesehen. Die Dampftrommel bzw. der Oberkessel 326, eine separate Einheit, die entlang des Brenner-Entschweflers 200 angeordnet ist, liefert Wasser an das System, um das Wasser zu ersetzen, das durch Dampferzeugung im Brenner verlorenging, und um sicherzustellen, daß immer genügend Wasser für die Pumpe 312 zur Verfügung steht. Die Dampftrommel 326 umfaßt ein Speisewasserrohr 328 und ein Auslaßrohr 330, wobei das letztere zur Zuführung von Wasser zur Pumpe 312 dient. Die Schwimmerventilanordnung 332 ermöglicht, daß zusätzliches Wasser über das Rohr 328 in die Dampftrommel eintritt, wenn das Wasser in der Dampftrommel unterhalb eines bestimmten Pegels steht. Die Rohrleitung 334 wird dazu verwendet, die Dampfrohre 234 mit Wasser zu fluten, wenn eine Notabschaltung erfolgt, um zu verhindern, daß sich die Rohre überhitzen. Das Magnetventil 336 schaltet das Wasser während ©iner derartigen Abschaltung automatisch ein. Die Rohrleitung 338 entlüftet die Dampftrommel zum Zufuhrrohr 320, um einen Aufbau von Dampfdruck oder einen Dampfunterdruck in der Dampftrommel 326 zu verhindern. Der Wasserkreis für

030045/0781

_BAD

den Brenner-Entschwefler 200 liegt parallel zum Wasserkreis des Dampfkessels bzw. Boilers (nicht gezeigt), und zwar wie nachfolgend beschrieben. Das Rohr, welches das Rückwasser zum Rohr 328 bringt, ist überdies mit dem Wassereinlaß des Dampfkessels verbunden und die Dampfleitung zu der Last, die mit dem Rohr 320 verbunden ist, ist überdies mit dem Dampfauslaß des Dampfkessels verbunden.

Nun folgt eine Beschreibung des Systems zur Zufuhr von Kohle in den Brenner-Entschwefler 200; die Fig. 7 zeigt einen Schraubenförderer 348 mit variabler Geschwindigkeit, einen Kohlentrockner 340, einen Brecher 342 eine Rotations-Luftschleuse 368 und einen Kohlentopf 344. Kohle von dem Kohlenbehälter 346 tritt durch den Schraubenförderer 348 hindurch und in den Trockner 340 durch die Schute 341 ein; von dort fällt sie in den Trog 350, der insbesondere halbkreisförmig im Querschnitt ist, in welchem eine Drehwelle 352 angeordnet ist, die an jedem Ende ein Rad 353 (eines ist gezeigt) trägt, wobei sich zwischen diesen beiden Stäbe 354 erstrecken. Einer der Stäbe 354 trägt kleinere Querstifte 356 (2,54 cm lang), die mit Lücken von 0,63 cm dazwischen im Abstand angeordnet sind, um größere Kohlenklumpen mitzureißen, jedoch kleinere Kohlenstücke und Feinkohle nicht zu ergreifen. An der Basis des Troges 350 ist eine Heißluftleitung 358 angepaßt, die heiße Luft (260 bis 371⁰C) in den Trog 350 durch die perforierte Verteilerplatte 359 einführt, um die kleineren Partikel zu fluidisieren und die größeren durch Auftreffen der Strahlen aufzuheizen. Diese Luft wird zuerst dadurch aufgeheizt, daß sie durch eine nicht gezeigte Schlange bzw. Spirale im Brennerbett hindurchgeleitet wird. Der Deckel 360 schließt den Trog 350 ein. Die Entlüftung 361 ermöglicht, daß heiße Luft und Gase, die von der Kohle abgegeben werden, ausgelassen werden. Die Drehanordnung fördert die Trocknung von groben Kohleklumpen, wenn nur große Stücke

030045/0781

zugeführt werden (z.B. Heizkohle mit einer Größe von-3,175 χ 0,635 cm), indem die Klumpen umgerührt werden, wodurch Feuchtigkeitstaschen beseitigt werden, die andernfalls zwischen den Kohlenstücken verbleiben könnten. Wenn der Trockner zur Trocknung von Kohle verwendet wird, die sowohl ' grobe als auch feine Kohlestücke enthält (z.B. Nuß- und Gruskohle mit Größen von 1,5 χ 28 Siebmaschen),dann entfernt die Rührbewegung der Stifte 356 grobe Klumpen, da diese Klumpen nicht so viel Trocknung erfordern wie die Feinteile, so daß die verbleibende Kohle in dem fluidisierten Zustand getrocknet werden kann. Kohlefeuchtigkeiten bis zu 15 % können von dem Trockner unter Verwendung von Luft in dem Trockner verarbeitet werden, d.h. sicher unterhalb des Kohlengas-Explosionspunktes, und zwar wegen der verhältnismäßig langen Verweildauer (typisch 15 Sekunden) der Kohle in dem Trog, wodurch die Trocknungsluft zu einer verhältnismäßig großen Kohlenoberfläche Zutritt finden kann und dadurch die Wärmeübertragung auf die Kohle gefördert wird. An der dem Schraubenförderer 348 gegenüberliegenden Seite des Troges 350 ist eine Auslaßlippe 362 vorgesehen, die an dem Eride einen Radius von 15 unterhalb eines horizontalen Radius aufweist und die getrocknete Kohle zur Rohrleitung 364 führt und von dort zum Brecher 342 (ein Brecher, der Kohle auf einen Partikeldurchmesser von 95%-1/2", 50% + 8 Maschen zerbricht) und in die Rotations-Luftschleuse 368 hinein. Die Entlüftung 369 verhindert einen Druckaufbau stromaufwärts der Luftschleuse und bewirkt eine Entlüftung zur Atmosphäre.

Taschen gebrochener Kohle werden dann von der Luftschleuse 368 in den Kohlentopf 344 ausgelassen. In dem Kohlentopf 344 ist eine perforierte Verteilerplatte 370 angebracht, unterhalb der eine Lufteinlaßröhre 372 in den Topf eintritt, um fluidisierende Luft durch die Platte 370 zu lenken. Das Kohlenauslaßrohr 374 erstreckt sich

030045/0781

von dem Topf oberhalb der Platte 370 weg und ist mit dem Topf durch ein Reduzierstück 375 verbunden. Das Gebläseluftrohr 376 ist in das Reduzierstück 375 hineingerichtet,

pneumatische
um die Aufwärtsförderung der Kohle durch das Rohr 374 zum Kohlenzufuhrrohr 232 (Fig. 1) des Brenner-Entschweflers 200 zu unterstützen.

Der Zweck des Kohlentopfes besteht darin, die Fluktuationen der Kohlen-Zufuhrrate zu glätten, die andernfalls auftreten würden, wenn das Rotations-Luftventil jede Tasche entleert. Solche Fluktuationen vergrößern die Wahrscheinlichkeit eines Stopfens in der Kohlen-Zufuhrleitung, wodurch die Verlässlichkeit des Systems vermindert würde und auch seine Fähigkeit herabgesetzt würde, verhältnismäßig große Kohlenstücke (bis zu 1,252 cm) in dem Rohr 374 von 1 1/4" Durchmesser (3,175 cm) ohne Verstopfung zu transportieren; ein größeres Rohr 374 könnte daher erforderlich sein, um solche Klumpen aufzunehmen. Ein grosser es Kohlenrohr erfordert jedoch größere Mengen von pneumatischer Transportluft, die ihrerseits wiederum den Betrieb des Brenners dadurch ungünstig beeinflußt, daß die Wahrscheinlichkeit von Ausblasungen durch das Bett erhöht wird, wenn die Höhe des Bettes auf seiner minimalen Tiefe liegt. Diese Ausblasungen führen die Feinkohle ( 28 Maschen) in der Kohlenzufuhr mit sich und beeinträchtigen die Verbrennungsleistung des Brenners nachteilig. Fluktuationen in der Kohlenauslaß-Strömungsrate werden wie folgt gedämpft. Der Kohlentopf ist größenmäßig derart bemessen, daß er eine heftige Fluidisierung erlaubt, d.h. daß die Geschwindigkeit der Fluldisierungsluft durch den Topf derart vorgesehen ist, daß sie wenigstens dreimal so groß ist wie die minimale Fluidisierungsgeschwindigkeit der Kohle. Dies bewirkt, daß Kohlepartikel in den Raum oberhalb des Bettpegels des Kohlentopfes geschleudert werden;

030045/0781

die Partikel, die in die Nachbarschaft des Reduzierstückes 375 geschleudert werden, werden in das Reduzierstück hineingezogen und in das Kohlenrohr 374 hineingeblasen und von dort in den Brenner-Entschwefler 200. Ohne Fluidisierung würde sich die Kohlen-Zufuhrrate nennenswert mit leichten Veränderungen der Betthöhe ändern, die unausweichlich mit den Stößen des eintretenden Materials entstehen; bei Fluidisierung hingegen hängt die Zufuhrrate zum Reduzierstück vom Verspritzen aus dem Bett ab, das unabhängig von den Stößen ist^ Das Düsengebläserohr 376 unterstützt die Kontinuität des Stromes durch Beseitigung von möglichen Ansammlungen, die im Reduzierstück 375 andernfalls auftreten könnten.

DerKohlentopf kann auch dazu verwendet werden, den Hauptkohlenstrom in eine Anzahl von kleineren, gleichen Zufuhrströmen aufzuteilen, von denen jeder eine Bettfläche gleicher Größe versorgt. Eine derartige Stromaufteilung ist bei Fließbett-Brennern erforderlich, deren Bettfläche

2
0,93 m (10 Quadratfuß) überschreitet. Der Kohlentopf führt die Stromteilungsfunktion dadurch aus, daß die er-

forderliche Anzahl von Auslässen (einer pro 0,93 m ) am Umfang des Topfes angeordnet ist, von denen jeder identisch mit dem Aufbau des Reduzierstückes 375, des Rohrs 374 und des Gebläserohrs 376 ist.

(Bei einem sogar noch mehr bevorzugten Aufbau würde die Rotations-Luftschleuse 368 zwischen die Förderschnecke 34 und den Trockner 340 verlagert werden, wodurch es möglich wäre, die den Trockner an der Entlüftungsöffnung 361 verlassende aufgeheizte Luft als Kohlentransportluft zu nutzen, die in den Kohlentopf am Rohr 372 eintritt, bevor sie die Kohle zum Fließbett-Brenner treibt. Dies beseitigt den thermischen Verlust und den Brennstoffverlust, der mit der Entlüftung der Abgase des Trockners an die Atmosphäre ver-

030045/0781

bunden ist; überdies beseitigt dies das Erfordernis eines Partikel-Kollektorsystems, das andernfalls bei einem Atmosphären-Entlüftungssystem erforderlich ist.)

Die Fig. 8 zeigt den Kalkstein-Topf 378, der dem Kohlentopf 344 ähnlich ist. Der Topf 378 ist mit dem Kalkstein-Fallrohr 260 über das Steigrohr bzw. Standrohr 380 verbunden, welches sich zentral innerhalb des Topfgehäuses 382 nach unten erstreckt. Innerhalb des Gehäuses 382 ist überdies eine perforierte Verteilerplatte 384 unterhalb der Mündung des Steigrohrs 380 angeordnet. Oberhalb der Platte 384 ist eine Mündungsplatte 386 vorgesehen, die durch den Handgriff 388 und den Gewindeschaft 390 vertikal einstellbar ist, um die Größe der öffnung von dem Steigrohr 380 in das Gehäuse 382 einzustellen. An einem Pegel oberhalb der Mündung 381 des Steigrohrs 380 ist ein Auslaß-Paßstück 392 vorgesehen, welches das Gehäuse 382 mit dem Kalkstein-Auslaßrohr 394 verbindet. Das Gebläseluft-Rohr 396 ist derart ausgerichtet, daß es Luft in das Auslaß-Paßstück 392 einbläst, um die pneumatische Transportierung des verbrauchten Kalksteins durch das Rohr 394 zum Einfülltrichter der Beutelkammer (nicht gezeigt) zu unterstützen. Unterhalb der Platte 384 ist ein Lufteinlaßrohr 398 vorgesehen, welches fluidisierende Luft durch die Platte 384 schickt. Das Gehäuse 382 ruht auf den Stützen 400. Der Kalkstein-Topf hat eine ähnliche Funktion wie der Kohlentopf, d.h. Festkörper in einer verklemmungssicheren Weise und in dem kleinsten praktikablen Rohr zu transportieren. Er dient auch zur Kühlung des Sorptionsmittels von seiner Bett-Temperatur (etwa 843 C) auf eine Temperatur die niedrig genug ist (unter 2O4°C) um das verbrauchte Sorptionsmittel sicher zur Filter- bzw. Beutelkammer zu transportieren, überdies dient er dazu, die Zufuhr des

030045/0781

Tauchrohrs 3 80 als Druckdichtung zu verwenden, wodurch
es möglich wird, den Druck im Kalkstein-Topf genügend
aufzubauen (typisch auf 0,07 kg/cm ), um das verbrauchte Sorptionsmittel zum Einfülltrichter der Beutelkammer zu
transportieren, so daß die Notwendigkeit für eine mechanische Dichtung in dem Hochtemperatur-Tauchrohr beseitigt wird. (Nach der Veröffentlichung von Walker et al.,
"Combustion", Febr. 1979, S. 31, ist keine Vorrichtung
zur Ausführung dieser Funktionen, die als Bett-Ablaßkühler bezeichnet ist, gegenwärtig verfügbar.)

Die Abmessungen und andere Spezifikationen des dargestellten Ausführungsbeispiels wurden derart gewählt, daß sich eine Energiezufuhr von 1 3 56 500 kcal/m²h (y§T$?§tunde/Q.uadratfuß) ergibt, und zwar wie folgt: Der Dampfdruck beträgt 1,03422 bar (15 psig) oder weniger. Die Horizontalfläche der mittleren Verteilerplatte 210 ist 1,86 m² (20 Quadratfuß;)/ und zwar 0,9652 m · 1,9304 m (3 Fuß, 2" mal 6 Fuß, 4") groß, und zwar für einen Energieeintrag von 2,52 · 10 kcal/h. Das gefüllte untere Bett ist 17,78 cm (7") tief (im eingestellten Zustand) und verwendet Sand mit einer mittleren Partikelgröße von 20 Maschen (850 Mikrometer). Das mittlere Bett variiert von einer Tiefe von 15,24 cm (6") bis 29,21 cm (11,5") und verwendet Sand gleicher Größe wie das untere Bett. Das obere Bett ist 15,24 cm (6") tief und verwendet Sand mit 90% zu 6 Maschen, 50% + 10 Maschen und -5/8 + 5/16-Kalkstein-Chips. Der Kalkstein ist Typ 1360, der von der Firma Monmouth Stone Co., Monmouth, 111. erhältlich ist. Die Kohle ist eine Peggs Run bituminöse Heizkohle, mit
einer Größe von 3,175 cm χ 0,635 cm (1 1/4" χ 1/4"), die 3,25 % Schwefel enthält und einen Heizwert von 7639 kcal/kg (137 50 BTU/lb.) aufweist, und von der Firma Peggs Run Coal Co., Shippingport, Pennsylvania erhältlich ist.

030045/0781

Der Abstand zwischen dem Oberteil der Bodenglocken 224 und dem Unterteil der Dampfrohre 234 beträgt 15,24 cm (6"). (Dies ermöglicht, daß der Brenner ohne Ausblasen am Kohlenzufuhrrohr arbeitet. Das Ausblasen tritt bei diesem Ausführungsbeispiel auf, wenn das Bettmaterial im mittleren Bett weniger als 7,62 cm (3") tief ist,- und zwar gemessen von der Oberseite der Bodenglocken 224. Der Zweck, das mittlere Bett 15,24 cm tief zu machen und nicht nur das Minimum von 7,62 cm (3") einzuhalten, besteht darin, einen Sicherheitsfaktor gegen das Ausblasen aufgrund des unbeabsichtigten Verlustes von Bettmaterial während des Betriebs, zu schaffen.)

Das Freibord des mittleren Bettes beträgt 76,2 cm (30") und das obere Bett weist ein Freibord von 45,72 cm (18") auf. Diese Freibordabmessungen wurden gewählt, um einen nenneswerten Verlust an Sand und Sorptionsmittel zu verhindern. Die Gesamthöhe des Brenner-Entschweflers 200 beträgt 254cm (100"). Die Bodenglocken 218, 224 und 246 stehen alle auf 7,62 cm-Zentren, so daß

2
sich 16 pro 0,09 29 m vorfinden. Sie sind näher an den Wänden angeordnet als in der Fig. 3 gezeigt, damit sich eine gleichförmige Fluidisierung über das ganze Bett hinweg ergibt. Die Anschlußrohre für die Bodenglocken auf dem oberen Bett sind 2,54 cm (1") IPS und die Glocken sind 2,54 cm (1") NPT; beide sind 1,27 cm (1/2") in den beiden unteren Betten. Die Schulter 296 weist einen Durchmesser von 4,826 cm (1,9") auf. Die radiale Lücke 291 zwischen dem Anschlußrohr 293 des oberen Bettes und dem umgebeneden Rohr 298 beträgt ungefähr 0,254 cm (0,1 Zoll).

Die Löcher 294 im mittleren Verteiler weisen einen Durchmesser von 0,4877 cm (0,192") auf? die äquivalenten Löcher in dem oberen Verteiler weisen einen Durchmesser von 1,016 cm

030045/0781

(0,400") auf. Die Quarzstücke 250 sind mit einer Tiefe von 5,08 cm (2") über das Oberteil der Glocken 246 aufgehäuft. Obwohl nur ein Kohlenzufuhrrohr 232 gezeigt ist, werden tatsächlich zwei benutzt, von denen jedes zentral

2
über einer Bettfläche von 0,929 m positioniert ist. Das Zufuhrrohr 232 ist 3,175 cm (1 1/4"), IPS, die Dampfrohre 234 sind 3,81 cm (1 1/2") Außendurchmesser, und die sekundären Luftrohre 236 (von denen nur eines gezeigt ist) sind 10,16 cm (4") Außendurchmesser. Die Löcher 238 sind 1,27 cm (1/2") entlang der zwei Seifen und liegen auf 17,78 cm (7")-Mittelpunkten, und die Löcher 240 sind 0,635 cm (1/4") auf 8,89 cm (3,5")-Mittelpunkten. Die Dampfrohre sind mit einer 16,51 cm (6,5")-Teilung in horizontaler Richtung im Abstand angeordnet, und mit einer 7,112 cm (2,8")-Teilung in einer Richtung 30° von der Horizontalen. Das Kalkstein-Zufuhrrohr 258 weist einen Außendurchmesser von 3,81 cm (1 1/2") auf. Die Rohre 252 weisen einen Außendurchmesser von 1,905 cm (3/4") auf. Die Mittellinien der Rohre 252 sind im Abstand von 3,4925 cm (1 3/8") in Reihen angeordnet, deren Mittellinien ebenfalls 3,4925 cm (1 3/8") voneinander entfernt sind. Das Steigleitungsrohr 268, das Fallrohr 280 und Kalkstein-Fallrohr 260 sind 5,08 cm (2") IPS. Das ümschlagverhältnis beträgt 30 zu 1. Der Vorheizer 223 ist ein propangefeuerter Leitungsheizer und weist 15% der Heizkapazität des Brenner-Entschweflers 200 auf. Das feuerfeste Material 204 weist eine Dichte von 0,801 g/cm (50 Pfund pro Kubikfuß) auf und ist 6,35 cm (2,5") dick; das feuerfeste Material 204 weist eine Dichte von 2,2428 g/cm (140 Pfund/Kubikfuß) auf und ist 3,81 cm (1 1/2") dick. Bei dem Kohlentopf ist das Einlaßrohr 372 3,81 cm (1 1/2") IPS, das Gebläseluftrohr 376 ist ein 0,9525 cm (3/8")-Rohr, das Auslaß-Paßstück 375 ist ein 6,35 cm χ 3,175 cm

030045/0781

(2 1/2" χ 1 1/4") exzentrischer Reduzierer. Das KaIkstein-Lufteinlaßrohr 398 ist 3,81 cm (1 1/2") IPS, das Gebläseluftrohr 396 ist ein 0,9525 cm (3/8")-Rohr, das Auslaßpaßstück 392 ist ein 6,35 cm χ 3,81 cm (2 1/2" χ 1 1/2") exzentrischer Reduzierer, und das Auslaßrohr 394 ist 3,81 cm (1 1/2") IPS.

Hinsichtlich der Materialien sind das Steigrohr 268, das Fallrohr 280, das Kalkstein-Fallrohr 260, und die Wellenbrecherrohre 252 aus rostfreiem Stahl 316 gefertigt. Die sekundären Luftrohre 236, das Kohlenzufuhrrohr 232 und die Ansatzrohre für die Fraktionierbodenglocken sind aus rostfreiem Stahl 304 hergestellt. Das Gehäuse 202, die Kesselrohre 234, die Wassermäntel und 24 2, alle drei Verteilerplatten, der Kohlentopf und der Kalksteintopf 378 bestehen aus Kohlenstoffstahl, Die Glocken für die Bodenglocken sind aus rostfreiem Stahl 304 gefertigt. Die Gebläseluftrohre 376 und 396 bestehen aus Kupfer.

Sand wird verwendet, um das mittlere Bett bis zu einer Tiefe von etwa 30 cm (11,5") zu füllen. Kalkstein vom Typ 1360, zerstoßen zu einer Partikelgröße mit einem Durchmesser von 850 ,u (20 mesh), wird durch die Zufuhrleitung 258 eingespeist, um das obere Bett bis zu einer Tiefe von etwa 15 cm (6") zu füllen.

Das Anfahren eines kalten Brenners bzw. Combustors erfordert eine Vorheizung, wie folgt. Fluidisierende Luft wird von einem Gebläse (nicht gezeigt) durch den-Windkasten 216, und das mittlere Bett, angenommen das es vorher mit Bettmaterial gefüllt worden ist, wird mittels der Fallrohrzusammenstellung 266 geleert, bis das Bettniveau unter dem Einlaß zu dem Fallrohr ist,

0300A5/0781

so daß die Kesselrohre 234 nicht langer mit Bettmaterial bedeckt sind (das verbleibende Material ist etwa 15 cm (6") tief). Luft von dem Windkasten 216, die durch die Glockenkappen 218 strömt, bewirkt die Ausbreitung des Bettmaterials, das durch das Fallrohr deponiert worden ist, und wird durch das Lagerungsbett geführt, wenn entweder das Aufsteigrohr oder das Fallrohr in Betrieb ist, um das untere Bettmaterial einheitlich ausgebreitet zu halten. Wenn das Bettniveau in dem mittleren Bett auf 15 cm (6 inches) herunten ist, wird die fluidisierende Luft abgestellt. Die Wasserzirkulationspumpe 312 wird angestellt. Der Vorheizer 223, der örtlich unterhalb dem Verteiler 212 angeordnet ist, um für eine gleichmäßige Heizung des mittleren Bettes zu sorgen, wird dann angestellt. Die in dem Vorheizungsbrenner erzeugten Flammen werden durch Sekundärluft auf annähernd 93O°C (1700 F) gekühlt, bevor sie aus dem Brenner heraustreten, um eine Überhitzung der Glockenkappen 2 24 zu vermeiden. Die aus dem Vorheizungsbrenner 223 austretenden heißen Gase heizen das Material in dem mittleren Bett auf etwa 54O°C (1000⁰F) in etwa einer Stunde auf, dem nachfolgend wird Kohle eine Minute lang unter Fluidisierung (um weitere Vorheizungen zu unterstützen) zugesetzt, darauf folgend wird das Vorheizen 15 Minuten oder so wieder aufgenommen, bis das Bett etwa 73O°C (135O°F) erreicht. Weil die Kesselrohre mit dem Material in dem mittleren Bett in Berührung stehen, ziehen sie von dem Bettmaterial keine Hitze ab, und weil das Bettmaterial erhitzt ist, solange es nicht fluidisiert ist (z.B. als ein Festbett), ist die Oberfläche für Hitzeverluste aus dem Bettmaterial reduziert, so daß das Bettmaterial mit einem ziemlich kleinen Vorheizer geheizt werden kann.

Sobald das mittlere Bett 73O°C (1350⁰F) erreicht hat,

030045/0781

wird der propangefeuerte Vorheizer abgestellt. Fluidisierende Verbrennungsluft aus dem Gebläse wird zugeführt durch den Windkasten 222 und durch die Glockenkappen 224, um das mittlere Bett zu fluidisieren. Die fluidisierende Verbrennungsluft wird durch ein Ventil (nicht gezeigt) kontrolliert, um einen Luftstrom von

3 2
35 m /Min pro m Bettfläche(110 scfm per Quadratfuß der Bettfläche) vorzusehen, der eine oberflächliche Geschwindigkeit von etwa 2,3m/sec (7 1/2 ft/sec.) in dem oberen Bett bei 85O°C (155O°F) erzeugt. Die Kohlezufuhrschraube 348 und der Transportluftkompressor (nicht gezeigt), der Luft in den Kohlentopf bei der Einlaßleitung 372 und zum Kalksteinrotationsspeiserauslaß (nicht gezeigt) einspeist, werden dann gestartet, und Kohle wird vom Bunker 346 durch den Schraubenförderer 348, den Trockner 340, den Zerstoßer 342, die Rotationsluftschleuse 368, den Kohlentopf 344 und zu dem mittleren Bett durch die Leitung 374 eingebracht. Die Kohle mischt sich mit dem heißen Bettmaterial und brennt. Die Fluidisierung bewirkt, daß die Kohle von der Kohleneinbringungsleitung weg verteilt und durch das ganze Bett gemischt wird. Die von der brennenden Kohle kommende Hitze heizt das Bett, bis das mittlere Bett sich der erwünschten Temperatur von 96O°C (1800°F) nähert. (Eine niedrigere Einstellung kann erforderlich werden, um Verschlackung zu vermeiden, wenn Kohlen mit niederen Aschenfusionspunkten benutzt werden, und eine höhere Einstellung kann verwendet werden mit schwerbrerinbaren, unreaktiven Brennstoffen mit hohen Aschenfusionspunkten). Das mittlere Bett wird davor bewahrt, eine heißere Temperatur zu erreichen, teils durch Kühlungseffekte der Dampfrohre 234, die durch das fluidisierte Bettmaterial bespritzt werden, und teils durch die Wirkung des Kontroll-

030045/0781

thermoelementes in dem Mittelbett, welches dazu dient, die Temperatur des Mittelbetts zu kontrollieren durch Einstellen der Geschwindigkeit des Schraubenförderers 348, was das Verhältnis Brennstoff/Luft in dem Mittelbett beeinflußt. Typischerweise wird der Brenner bei einem Luftüberschuß von 100 % bei dieser Bedingung betrieben.

Gleichzeitig mit der Kohlezuführung wird die Kalksteinzuführung zu dem oberen Bett angestellt bei einem vorbestimmten Verhältnis Ca/S, wie nachstehend-erklärt.

Die Kalksteine einer Splittergröße von 0,79 bis 1,59 cm (- 5/8 + 5/16) fließen von einem Kalksteinbunker (nicht gezeigt) durch den Rotationsförderer und werden pneumatisch zu dem oberen Bett durch die Leitung 258 befördert. Die Rate, bei welcher der Kalkstein gefördert wird, ist bestimmt durch die Geschwindigkeit des Kalksteinrotationsförderers, dessen Geschwindigkeit gekoppelt ist an die des Kohlenschraubenförderers 348, um das vorbestimmte Verhältnis Ca/S zu gewährleisten.

Die Gase, die aus dem mittleren Bett austreten, strömen durch die Glockenkappen 24 6 und das obere Bett und verlassen den Brenner Combustor - Entschwefeier 200 über die Leitung 262. Sobald die Temperatur des oberen Betts den für das obere Bett vorgegebenen Punkt von 840 C (1550 F) - das ist die Temperatur, bei welcher die Entschwefelungswirksamkeit am besten ist - erreicht, bewirkt ein Thermoelement in dem oberen Bett, daß ein modulierendes Ventil (nicht gezeigt) bei dem Verbrennungsluftgebläse geöffnet wird und Sekundärluft in den Mittelbettfreiraum (middlebed freeboard) 237 durch die Sekundärluftleitung 236 strömt. Die Sekundärluftstromrate wird kontinuierlich geändert, um die Temperatur des Oberbetts bei 840 C (155O°F) zu halten.

030045/0781

Festkörper, die für den Verbleib in dem Mittelbett zu klein sind, einschließlich Asche, Sorptionsmittel und kleine Partikel von Kohlenstoff, werden durch die Glockenkappen 246 geblasen und in dem oberen Bett behalten, wo die Verbrennung der kleinen Kohlenstoffteilchen für einige wenige Momente fortgesetzt wird, bevor sie von dem Oberbett geblasen werden und aus dem Brenner heraus über die Leitung 262.

Teilchen, die zum Ausblasen aus dem Oberbett zu grob sind, bewirken eine Anhebung des Oberbettniveaus, was zum Austrag des zu entfernenden Materials bei der Kalksteinüberfließleitung 260 führt.

Wenn, nachdem das Bett seine gewünschte Betttemperatur erreicht hat, der Systemdampfdruck unterhalb der erforderlichen Höhe ist, sorgt der Brenner automatisch für ein Anwachsen seiner Hitzeabgabe, wie folgt. Das Bettmaterial aus dem Unterbett wird in das Mittelbett durch Betreiben des Aufströmrohrs 264 geblasen. Dieses steigert langsam den Kontakt des Bettmaterials mit den Dampfleitungen 234 und läßt auf diese Weise den Hitzeverlust aus dem Bett anwachsen, wodurch momentan die Mittelbettemperatur fällt. Der Mittelbetttemperatursensor veranlaßt die Kohlezufuhrschraube 348, die Kohlezufuhrrate zu steigern, um die Zufuhrtemperatur auf ihrem früheren festgesetzten Punkt zu halten. Diese Verfahrensweise setzt sich fort, wobei das Bettnivevau* gleichzeitig mit der Kohlenzugabegeschwindigkeit anwächst, bis die Dampfrohre vollständig bedeckt sind. Bei diesem Punkt ist etwa 2/3 der Verbrennungshitze bei den Dampfrohren 234 entfernt, mit der verbleibenden Hitze entfernt bei dem Boiler und der Luftüberschuß bei dem Mittelbett ist 5 - 30 %. Das Aufströmrohr bzw. die Aufströmvorrichtung muß das Zufuhrmaterial langsam genug blasen, um ein Abkühlen des Mittelbetts zu vermeiden, d.h., um eine rasch genüge Erhöhung der Kohlezufuhrrate zu erlauben, damit die Kühleffekte des neu

030045/078 1

eingebrachten Materials ausgeglichen werden. Der Brenner-Entschwefeler 200 bleibt fortgesetzt in Betrieb bei dieser, seiner maximalen Kapazität, bis der Dampfdruck einen vorgegebenen Punkt P2 erreicht, was die Aktivierung des Fallrohrs bzw. der Fallvorrichtung 266 und die langsame Transferierung des Materials in dem Mittelbett in das Lagerbett zur Folge hat, wodurch der Hitzeaustausch zu den Dampfrohrer 23 4 reduziert wird und gegebenenfalls durch ein Ansprechen des Mittelbettthermoelements auch die Kohlezufuhrrate. Die verringerte Hitzeübertragung zu den Dampfrohren 234 wiederum führt zum Absinken des Dampfdruckes, gegebenenfalls unter den eingestellten Punkt P2. Bei diesem wird das Fallrohr bzw. die Fallvorrichtung 266 inaktiviert. Unter den meisten Umständen ist nun der Brenner im Gleichgewicht: Die Kohlezufuhrrate, die Bettiefe und der Dampfausstoß bleiben alle konstant.

Unter gewissen Umständen, z.B. wenn eine große Dampfmenge im System aufgestaut ist, so daß der Dampfdruck sich nur sehr langsam ändert als Antwort auf Änderungen der Feuerungsrate, kann das Fallrohr bzw. die Fallrohrvorrichtung zu lange aktiviert worden sein, was die Transferierung von zuviel Bettmaterial in das Lagerbett bewirkt und gegebenenfalls einen Abfall des Dampfdrucks unter den eingestellten Punkt P1, welcher dann weniger als P2 ist, zur Folge hat. Bei diesem wird das Aufströmrohr bzw. die AufStrömvorrichtung 264 aktiviert, bis gegebenenfalls das Mittelbettniveau so ist, daß der Dampfausstoß den Dampferfordernissen entspricht, und der Dampfdruck bleibt zwischen P1 und P2. Bei dieser Bedingung wiederum sind keine weiteren Anpassungen an das Mittelbettniveau erforderlich, solange als die Dampfnachfrage konstant bleibt. Wenn sich jedoch die Dampfnachfrage ändert, wobei der Dampfdruck einen der eingestellten

030045/0781

Punkte überschreitet, wird das Aufströmrohr oder das Fallrohr aktiviert, bis das System wieder im Gleichgewicht ist. In dieser Weise wird der Brenner-Entschwefeler von voller Kapazität bis etwas 50 % der vollen Kapazität moduliert bzw. einreguliert. Ein Betrieb in dieser Weise wird modulierender Betrieb genannt.

Wenn der Dampfbedarf unter 50 % fällt, würde auch eine weitere Reduktion der Materialtiefe in dem Mittelbett nicht in der Lage sein, weitere Verringerungen im Dampfausstoß herbeizuführen, und das kann in der Tat Insofern nicht erreicht werden, als der Eingang des Fallrohrs 266 die Entfernung des Mittelbettmaterials unter die 15 cm (6 inch) Tiefe verhindert. In diesem Fall steigt der Dampfdruck fortlaufend, gegebenenfalls unter Überschreitung des eingestellten Punkts P4 (höher als P2), was bewirkt, daß der Brenner-Entschwefeler 200 abgeschaltet wird. Das Abschalten besteht im Abstellen des Kohleförderers 348, des Trockners 340, des Zerkleinerers 342, der Rotationsluftschleuse 368 und des Kalksteineingebers. Nach 15 Sekunden, genug Zeit um die Feststoffe in der Kohleleitung 374 und Kalksteinleitung 258 wegzuschaffen, werden der Transportluftkompressor und das Verbrennungsluftgebläse abgeschaltet. Der Brenner-Entschwefeler 200 bleibt abgeschaltet, bis der Dampfdruck unter den eingestellten Punkt P3 (zwischen P2 und P4) abfällt, wo er wieder angestellt wird, in umgekehrter Reihenfolge in der er abgestellt wurde. Solange die Dampfkapazität unter 50 % der Nennkapazität ist, wird der Brenner-Entschwefeler 200 fortgesetzt zwischen An und Aus pendeln und einen Zyklus vollführen, da der Dampfdruck zwischen den Punkten P3 und P4 fluktuiert. Diese Betriebsweise wird Zyklusbetrieb genannt. Beim Zyklusbetrieb kann der Brenner-Entschwefler für Perioden von bis zu einer Stunde abgeschaltet sein, bevor er unter die Temperatur

030045/0781

abkühlt, bei der Kohle ohne weiteres entzündet wird. Etwa ein Betrieb von 3 Minuten ist erforderlich, um das Bett zurück auf den eingestellten Punkt zu heizen bei einer Kohlezufuhrrate von 2/3 der vollen Kapazitätsrate. Durch diese Maßnahmen wird eine Gesamtzurückschaltung von 30:1 erreicht. Wenn der Dampfbedarf durchschnittlich weniger als 1/30 der vollen Kapazität für 1 Stunde oder länger beträgt, beobachtet der Mittelbetttemperatursensor, daß das Bett unter dem Wiederentzündungspunkt ist, und verhindert die Zufuhr von Kohle zu der Einheit, bis der Vorheizer benutzt worden ist, um das Bett zurück auf seine Mindestentzündungstemperatur gebracht zu haben. Eine größere Drosselung oder Kleinerstellung als 30:1 könnte erreicht werden, falls erforderlich, durch die Verwendung einer extensiveren Isolierung um das Mittelbett herum.

Eine alternative Betriebsweise in der Modulierweise bzw.bei dem modulierenden Betrieb) bewirkt, daß der Verbrennungsluftstrom mit der Kohlezufuhrrate gekoppelt wird. Das steigert die thermische Wirksamkeit des Systems durch Minimierung der Uberschußluft und dadurch der thermischen Schornsteinverluste, aber es macht eine komplexere Kontrolle erforderlich, als das bei der vorstehend beschriebenen Methode notwendig war, bei welcher der Luftstrom durchwegs konstant bleibt.

Eine andere Betriebsweise, genant der Niedrig-Stickstoffoxidbetrieb, ermöglicht es, das Verbrennungsbett substöchiometrisch (typisch bei einem Äquivalenzverhältnis von 0,85) zu betreiben, während das obere Bett bei einem leichten Luftüberschuß (typisch 3 %) betrieben wird, und Tertiärluft zuzuführen über dem Entschweflungsbett durch einen aerodynamischen Mischer (nicht gezeigt), wobei

0 3 0045/0781

eine Atmosphäre mit einem Luftgehalt von 20 - 30 % am Auslaß des Brenner-Entschweflers geschaffen wird. Der Freiraum (freeboard) über dem Oberbett wird notwendigerweise erhöht werden müssen, um es unverbrannten Kohlenwasserstoffen, einschließlich Kohlenmonoxid zu erlauben, adäquat verbrannt zu werden. Zweck dieser Methode ist es, die Emission von Stickoxid (NO) aus dem Brenner zu minimieren, während trotzdem eine gute Verbrennungswirksamkeit und Umweltverschmutzungscharakteristiken mit Hinsicht auf S0„, CO und anderen Kohlenwasserstoffen erreicht wird. Der Betrieb des Verbrennungsbetts bei unterstöchiometrischen Bedingungen verringert die Geschwindigkeit der Verbrennung der Kohlepartikel, wodurch der Kohlenstoffgehalt von beiden dem Verbrennungsbett und dem Entschwefelungsbett anwächst. Frühere Bearbeiter (Beer, et al. "No Reduction by Char in Fluidized Combustion", Proc. of the 5th Conf. on Fluidized Bed Combustion, Washington, DC, Dec. '77) haben gezeigt, daß die Gegenwart von kleinen Mengen an Kohlenstoff im Bett ausreicht, das vom Fließbett emittierte NO-Niveau drastisch zu reduzieren. Andere Bearbeiter (Horio, et al., "A Model Study of the Development of Low NO Fluidized-Bed Coal combustors", Proc. of the 5th Conf.

on Fluidized Bed Combustion, Washington, DC, Dec. '77) haben gelehrt, daß ein Zweistufenfließbettbrenner oder -Kombustor teilweise wirksam ist bei der Mischung des NO mit dem Kohlenstoff, wodurch das NO unter Bildung von molekularem Stickstoff chemisch reduziert wird. Das Sauerstoffniveau in dem oberen Bett muß optimiert werden, um beides die Erfordernisse der Entschwefelung, welche durch eine Hochsauerstoffatmosphäre begünstigt wird, und die der NO-Reduktion, welche durch eine Nieder-Sauerstoffatmosphäre begünstigt wird, zu erfüllen, obwohl die Gegenwart kleiner Mengen an Sauerstoff (typisch 3 % Luftüberschuß) für den NQ-Reduktionsprozeß .akzeptabel, ist,..

030045/0781

Da es unmöglich ist, das System mit geringem Luftüberschuß im Zyklusbetrieb zu betreiben, ist die Beibehaltung eines niedrigen NO-Niveaus nach dieser Methode nicht erreichbar im Zyklusbetrieb.

Periodisch und in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Ausleerung oder Ansammlung der Feststoffe in dem System müssen verschiedene Teile des Systems kontrolliert werden auf die Mengen an Feststoffbestand, und es müssen dazu geeignete Maßnahmen ergriffen werden, wie folgt:

Die Ansammlung von groben Teilchen in dem Mittelbett wird gewöhnlich nicht beobachtet, es sei denn, große Teilchen von mineralischem Material werden mit der Kohle eingespeist. In einem solchen Fall wird der Brenner periodisch abgeschaltet, wodurch das Fallrohr 266 aktiviert wird, und alles Bettmaterial einer Größe über 15 cm (6") in dem oberen Bett wird in das untere Bett geblasen, und alles Material einer Größe über 18 cm (7") in dem unteren Bett wird dann beim überlauf 220 entfernt. Das grobe Material kann ausgesiebt werden, und das verbleibende Material kann in das Bett zurückgeführt werden, oder der gesamte Überschuß kann in einen Sackraum-Fülltrichter zum Abfall gekippt werden. Die Verwendung des Lagerungsbetts als ein Abfallplatz erlaubt es, das überschüssige Material von der Bettemperatur (etwa 98O°C, 18OO°F) auf eine sichere Temperatur zum Transport und zur Lagerung (unter 200 C , 400⁰F) abzukühlen durch Eintretenlassen von fluidisierender Luft in den Brenner-Entschwefler beim Windkasten 216,bis das niedrigere Bett auf die tiefe Temperatur abgekühlt ist, bei welchem Punkt das Ventil in der Überströmleitung 220 geöffnet wird.

Nach beendeter Entfernung des Uberschußmaterials nimmt der Brenner seinen Normalbetrieb wieder auf.

030045/0781

In dem oberen Bett wird, wenn immer ein Absinken der Betthöhe auf das mindest zulässige Niveau von 10 cm . (4 inch) beobachtet wird, das Bett aufgefüllt auf die optimale Tiefe von 15 cm (6 inch) durch die Zugabe von grobem Sand, einer Größe 90 % weniger als 6 mesh und 50 % mehr als 10 mesh. Auch wenn beobachtet wird,' daß die obere Betthöhe eine maximal zulässige Tiefe von 23 cm (9 inch) überschreitet, wird der Transportluft der Eintritt in den Kalksteintopf 378 bei der Leitung 398 erlaubt, wodurch die auf der Verteilerplatte 384

werden ruhenden Feststoffe fluidisiert/und wodurch das Ausblasen des in den Kalksteintopf eingetretenen Materials aus dem Kalksteintopf heraus in den Sackraum erlaubt wird. Die öffnung 386 ist so eingestellt, daß die Geschwindigkeit, mit der das Bettmaterial· in den Kalksteintopf eintreten darf, beschränkt wird, wodurch verhindert wird, daß ein Strom von äußerst heißen Materialien aus dem Kalksteinpott fließt, und auch verhindert wird, daß sich im Kalksteintopf übermäßig hohe Drücke aufbauen, die den Druckabdichtungseffekt des in dem Fallrohr 260 und dem Standrohr 380 befindlichen Materials zerstören würde. Sobald die obere Bettiefe auf ihre erwünschte Höhe reduziert worden ist, wird die fluidisierende Luft zu dem Kalksteintopf abgeschaltet, und das Standrohr 380, genauso wie das Fallrohr 260, dürfen voll bleiben oder werden aufgefüllt, nach welchem kein weiteres Material von dem oberen Bett entfernt wird, bis eine Wiederholung des Zyklusses erforderlich ist.

Andere Bereiche, die eine periodische Aufmerksamkeit erfordern, sind die Säcke in dem Sackraum, welche von Staubansammlungen durch irgendeine der bekannten Standardverfahren zur Reinigung von Säcken gereinigt werden müssen. Vorzugsweise wird der Brenner momentan während der Reinigung des Sackraums abgeschaltet; sogar unter Vollbettbedingungen kann eine Sackraumreinigung durchgeführt werden, bevor das

030045/0781

mittlere Bett sich unter den Kohleentzündungspunkt abgekühlt hat. Ebenfalls periodisch muß der Sackraum-Fülltrichter, wo Rückstände gesammelt werden, geleert werden, und die Absetzkammern innerhalb des Boilers können gereinigt werden müssen.

Das Abschalten des Brenners für eine längere Zeitperiode, d.h. mehr als 1 Stunde, sollte begonnen werden mit dem Mittelbett, betrieben bei seiner Einstell-Punkt-Temperatur, wodurch die Kohlezufuhrschraube einfach zugedreht ist, wobei die Kohle in dem Bett wegbrennen darf. Mißlingt das Wegbrennen der Kohle, so kann das zu einer Verschlackung bei dem nachfolgenden Wiederanfahren führen. Die Verbrennungsluft und die Wasserumwälzpumpe 312 bleiben angestellt, bis der Brenner kühl genug ist, um eine Verwindung der Dampfrohre 234 zu vermeiden, wenn die Kühlflüssigkeiten abgestellt werden.

Das Verhältnis von Calcium zu Schwefel muß genügend groß gemacht werden durch eine geeignete Einstellung der Kalksteinzufuhrrate, um wenigstens genügend Mikrosplitter zu erzeugen (gemessen in Masse pro Zeiteinheit), um all das durch die Verbrennung erzeugte SO« zu absorbieren; andernfalls erschlafft das Bett. Ein Erschlaffen soll vorkommen, wenn eine Sulfathärtung der Teilchen mit höherer Geschwindigkeit eintritt als die Reibung die Oberflächen der Teilchen wieder abtragen kann; die Sulfathärtung bewirkt eine Reduktion der Abnutzungsgeschwindigkeit, welche mehr Sulfathärtung hervorruft und einen Kreislauf schafft, der erst endet, wenn die Abnutzung überhaupt aufgehört hat. Ist ein Bett erst einmal erschlafft, so ist die Abstreifwirksamkeit in großem Ausmaß reduziert, es sei denn, das Ca/S-Verhäitnis wird wesentlich erhöht.

030045/0781

Ist ein Bett einmal erschlafft, so ist es das Beste, es durch ein frisches Sorptionsmittelbett zu ersetzen und von neuem zu beginnen mit einem höheren Ca/S-Einspeisverhältnis.

Der Anfall des Erschlaffens ist verbunden mit einer Reduktion der Dichte der Wolke an Mikrosplittern am Auslaß des Betts und einem gleichzeitigen Anwachsen der Geschwindigkeit des Aufbaus der Tiefe des oberen Betts. Die Beobachtung jedes dieser Effekte kann dazu herangezogen werden, das Erschlaffen bzw. Erschöpftwerden bzw. Erschöpftsein durch Steigern der Sorptionsmittelzugabegeschwindigkeit zu verhindern. Alternativ kann das Ca/S-Verhältnis bloß/eine ausreichend hohe Rate eingestellt werden, um einen sicheren Spielraum jenseits des Mindesterfordernisses vorzusehen, wodurch das Erschlaffen ohne irgendeine Messung der Abnutzungsrate vermieden wird.

Im Idealfall werden weiche Sorptionsmittel angewandt, so daß keines der Partikel jemals sulfatgehärtet wird, vielmehr wird fortlaufend abgenutzt, bis sie alle zu klein sind, um im Bett zu verbleiben. Das Anheben der Partikelgröße der Sorptionsmittelzugabe fördert die Abnutzung und erlaubt die Verwendung von Sorptionsmitteln, die sonst nicht verwendbar wären. Eine obere Grenze hinsichtlich der Sorptionsmittelgröße wird erreicht, wenn die Sorptionsmittelpartikel so groß sind und demzufolge so wenig sind, daß in dem Bett Lücken auftreten, wo kein Sorptionsmittel sich befindet; es würde zu erwarten sein, dafl von solchen Lücken SO^-Dämpfe entweichen, wodurch die Abstreifwirksamkeit reduziert würde.

Härtere Sorptionsmittelteilchen können nicht vollständig abgenutzt werden, aber sie können gegebenenfalls sulfat-

030045/0781

gehärtet werden, insbesondere wenn sie kleiner werden. Die gehärteten Teilchen bleiben in dem Bett und absorbieren die übliche Menge an SO~ (typischerweise ein Drittel der stöchiometrischen Menge) bevor sie das Bett beim überlauf 260 verlassen. Das durch diese Partikel entfernte SO₂ verringert direkt die erforderliche Menge an Mikrosplitterproduktion, die gebraucht wird, um das Erschlaffen zu vermeiden, obwohl der Gesamtkalksteinbedarf höher ist als wenn der sehr weiche Kalkstein verwendet würde, wo keine Partikel sulfatgehärtet werden.

Auf diese Weise kann unter Umständen, wenn ein härteres Sorptionsmittel verwendet wird, das Sorptionsmittel selbst beides als Sorbent und als Ballast dienen.

Was Modifikationen und Variationen der am meisten bevorzugten Ausführungsform betrifft, so können die feuerfesten Schichten 204 und 206 durch eine einzelne feuerfeste von mittlerer Dichte ersetzt werden , oder in Einheiten von großer Kapazität durch wassergekühlte Wände. Die Sekundärluftleitung 236 kann zur Reinjektion von Feststoffen konstruiert sein, zum Beispiel unverbrannter Kohlenstoff, gesammelt aus einer Zyklone vor dem Sackraum. Die Steine 250 können durch andere Materialien ersetzt werden, wie rostfreie Stahlkugeln, oder durch andere Konstruktionen, wie z.B. umgekehrten Kanälen über den Glockenkappen, die dazu dienen, die Geschwindigkeit der in das Bett eintretenden Gase auf einen ausreichend niederen Wert zu reduzieren, so daß ein Zerschlagen der Teilchen vermieden wird. Die Prallrohre 252 über dem oberen Bett können weggelassen werden, insbesondere wenn einiger zusätzlicher Freiraum (freeboard) angewendet wird. Dasselbe gilt für die Prallrohre über dem mittleren Bett. Andere Konfigurationen von Prallflächen, die auch eine line-of-sight-öffnung verhindern, können anstelle der bevorzugten Konfiguration

0300A5/0781

verwendet werden.

Das Fallrohr 266 kann durch eine vertikale Standleitung ersetzt werden, die durch die Mittelbettverteiler-Zusammenstellung geführt wird und in einem Tropfventil gerade über dem höchsten Bettniveau des Lagerungsbetts endet, um das Fallrohr in Funktion zu setzen, wird das Tropf- bzw. Tropfel- bzw. Rieselventil in einem vorbestimmten Maß geöffnet, die für das Mittelbettmaterial groß genug ist, daß es in das Lagerungsbett mit gewünschter Geschwindigkeit durch die Schwerkraft fließt, die aber kleiner als die Geschwindigkeit ist, bei welcher die Standleitung ungenügend mit Bettmaterial· versorgt wird, wodurch sie ihre druckabdichtende Charakteristik verlieren würde. Wenn das Fallrohr außer Funktion gesetzt wird, darf sich das Riesel- bzw. Tropfventil in seine geschlossene Stellung zurückkehren. Die Verwendung eines wechselseitigen Fallrohrmechanismuses eliminiert die Notwendigkeit für einen Schraubenförderer, gezeigt in der bevorzugten FallrohrZusammenstellung, aber erfordert zum einwandfreien Betrieb eine sorgfältigere Einstellung der Tropfventilöffnung und ist gewissermaßen Gegenstand von Störungen wegen der Gegenwart von großen Partikeln in dem mittleren Bett.

Die Glockenkappen- bzw. Fraktionierbodenglockenkonstruktion der bevorzugten Ausführungsform ist gerade eine von vielen, die in Betracht kommt; es gibt viele bekannte Glockenkappenkonstruktionen, die alle die angegebenen Funktionen erfüllen; die bevorzugte Konstruktion hat den Vorteil, daß sie ohne weiteres aus üblicherweise verfügbaren Komponenten hergestellt werden kann.

Die tiefere Verteilerplatte 210 kann, wie die oberen Verteilerplatten, als wassergekühlte Konstruktion ausgestaltet werden oder auch in Form von anderen Mechanismen

030045/0781

zur Verhinderung des Knickens bzw. Verziehens, zum Beispiel die Verwendung von Blasebälgen an der Ecke bzw. Kante der Verteilerplatte können benutzt werden, um ein Verziehen zu verhindern. Die Verteiler können so konstruiert sein, daß sie über das Gehäuse 202 hinausragen und gegen Lecks durch Flansche abgedichtet werden gegen die Außenseite des Gehäuses 202, anstelle der Befestigung mit Winkeleisen innerhalb des Gehäuses, wie in Fig. 1 gezeigt.

Wenn der Brenner-Entschwefler 200 dazu verwendet wird, um Hochdruckdampf zu erzeugen, können wechselseitige Methoden verwendet werden, um die Verteiler zu kühlen. Zum Beispiel kann eine gesonderte Kühlschleife verwendet werden, durch die Wasser mit einer getrennten Pumpe durch die Verteiler zirkuliert wird, zu einem Wasser-zu-Wasser-Wärmeaustauscher und zurück zu den Verteilern. Die andere Seite des Wasser/Wasser-Wärmeaustauschers wird durch Kesselspeisewasser gekühlt. Diese Methode vermeidet das überhitzen der Verteiler, wodurch ihre thermische Ausdehnung und die Tendenz zum Verziehen minimiert wird, und minimiert auch die Druckniveaus und entsprechenden strukturellen Erfordernisse für die Verteiler, wodurch ihr Gewicht und die Kosten reduziert werden. Die Dampftrommel 326 kann nach Bedarf eingesetzt werden. Alternativ kann die Einlaßleitung 328 und die Schwimmventilzusammenstellung 332 direkt an das Gehäuse der Auslaßsammelleitung 316 angebracht werden. Überhitzerrohre, wenn überhaupt, werden räumlich in das Freiboard des oberen Betts eingebaut, wenn ein geringer Grad an Superhitze erforderlich ist, und in einem separten Modul ähnlich wie in Fig. 1, wenn extensive Superheizung bzw. überhitzung gefordert wird. Im letzteren Fall werden die Uberhitzungsrohre in dieselbe Position, relativ zu den Verteilern, wie die Rohre 234 gebracht.

030045/0781

Andere Typen von Kohleeinbringern können verwendet werden, wie zum Beispiel Wägeriemenförderer. Der Kohletrockner kann weggelassen werden, wenn Kohle von mäßiger Feuchtigkeit verwendet wird, in Verbindung mit einer luftgespülten Zerkleinerungskonstruktion, die das Lufttrocknen erlaubt, um die Kohle innerhalb des Zerkleinerer zu trocknen. Der Rührer des Kohletrockners 340 kann eine andere-Konstruktion-sein als die gezeigte; zum Beispiel kann eine Spirale oder ein Paar von Spiralen anstelle der querlaufenden Bolzen 354 verwendet werden. Auch die querlaufenden Bolzen bzw. Stege 356 sind wahlfrei, insbesondere mit Kohle, die wenig feines Material unter 0,8 cm (1/4 inch) enthält. Die Temperatur der in den Trockner eintretenden Luft kann thermostatisch kontrolliert werden, um eine optimale 'Kohleauslaßtemperatur von etwa 95 C (200 F) zu erzeugen, unabhängig von der Feuchtigkeit. Das vermeidet die Möglichkeit der überhitzung der Kohle und des Ausbrechens eines Feuers in dem Kohletrockner während des Abschaltens. Es erlaubt auch das Trocknen von Kohlen, deren Feuchtigkeitsgehalt größer als 15 % ist, durch Erhöhung der Lufteinlaßtemperatur des Trockners auf über 37O°C (700°F). Die Hitze für den Trockner kann von einem separat mit Brennstoff versorgten Schachbrenner kommen, eher als von einer Leitung in dem Mittelbett, wie in der bevorzugten Ausführungsform beschrieben.

■s

In dem Kalksteintopf kann ein Rotationsventil in der Standleitung 380 eingebaut sein, das das Entweichen von Transportluft in das obere Bett verhindert, anstelle des zu dem Sackraumeinfülltrichter, seiner beabsichtigten Bestimmung. Das Rotationsventil ersetzt den Druckabdichtungseffekt des Materials in der Überströmleitung 260 und der Standleitung 380, was das System weniger empfindlich macht und auch die Verwendung größerer Drücke in den Kalksteintöpfen erlaubt, mit entsprechend größeren

030045/0781

erlaubbaren Entfernungen zwischen dem Kalksteintopf und dem Sackraumeinfülltrichter.

Die Gebläseluftleitungen 396 und 376 sind wahlweise. Der Kohlentopf 344 ist wahlweise und kann ersetzt werden durch eine einfache Übergangswanne, in die die Kohle fällt und von der die Kohle in den Verbrenner-Entschwefler 200 geblasen wird. In Systemen, die mehr als eine Kohlezuführungsleitung verwenden, wird das Übergangsstück im Querschnitt kreisförmig gemacht und hat eine Anzahl von Kohleauslaßrohren an seiner Peripherie, die durch einen in der Mitte befindliche, rotierenden Ausbreiter gespeist werden.

Der Brenner-Entschwefler 200 der bevorzugten Ausführungsform hat eine Kapazität von 10.000.000 BTU/Stunde. Tatsächlich ist die Konstruktion für eine weite Reihe von Größen geeignet, die von kommerziellen Größen von 1 Million BTU/Stunde bis zur Elektrizitätsnutzgroße von bis zu 10 Billionen BTU/Stunde reicht. Die Dampfbedingungen bei den Dampfrohren 234 hängen von der Anwendung ab. Bei der elektrischen Nutzerzeugung, wo die höchsten Dampftemperaturen und -drücke wegen des Effekts auf den thermischen Wirkungsgrad erwünscht sind, können Dampftemperaturen von 650 C (1200 F) erreicht werden, bei superkritischen Drücken. Diese überschreiten die Temperaturen von beiden den üblichen öl- und kohlegefeuerten Kesseln und den üblichen Fließbettbrennern um etwa110°C (200°F) und können den Brennstoffverbrauch solcher Systeme um 5 - 10 % verringern, als auch die Boilerlebensdauer verlängern und die Wartungsfähigkeit verbessern. Wie bereits bekannt (John Stringer, "Materials for Fluidized Bed Combustors," 3rd Annual Conference on Materials for Coal Conversion and Utilization, NBS, Gaithersburg, Mary-

0300 4 5/0781

land, October 1978, p. 154, et al.)» liegt der Mechanismus für die feuerseitige Korrosion, der früher die maximale Dampftemperatur der Nutzboiler beschränkt hat, in Fließbettbrennern nicht vor, hauptsächlich weil die in den üblichen Hochtemperaturbrennern freigesetzten Alkalien in den Niedertemperaturfließbett-Systemen nicht freigesetzt werden. Aber Fließbettbrenner bzw. -Kombustoren erfahren eine feuerseitige Korrosion aufgrund der Gegenwart von Caliumsulfat, das die Dampfrohre überzieht. Diese Form der Korrosion wird durch die Verwendung von Sand eliminiert, eher als von Sorptionsmittel, angrenzend an die Dampfrohre in dem Brenner-Entschwefler 200, wodurch der die Korrosion hervorrufende Sulfatüberzug vermieden wird und der Betrieb des Boilers bei Temperaturen ermöglicht wird, die von anderen Faktoren bestimmt wird als der feuerseitigen Korrosion. In den größeren Systemen wurden die Brenner in Modulen gebaut werden, um die Uberbeanspruchung der Dampfrohre und Verteiler wegen übermäßig großer Spannweiten zu vermeiden. Um die Kapazität des Systems zu erhöhen,muß die Querschnittsfläche der Betten um 930 cm² (1 square foot) pro 500.000 BTU/Stunde erhöht werden. Die Brennerhöhe muß nur in dem Maß erhöht werden, daß die lateralen Geschwindigkeiten in den Luftkammern 227, 237 und in dem Freiboard (free board) über dem oberen Bett niedrig genug gehalten werden, um ein Mitreißen von Bettmaterial zu vermeiden. Die Rohrdurchmesser werden proportional zur Kapazität des Brenners erhöht. Eine Ausnahme gilt für die Kohlezufuhrleitungen:

diese sind stets etwa 2,5 bis 3,3 cm ( 1 - 1/4 inches)

2 im Durchmesser, wobei ein Rohr pro 0,93 m (10 square feet) der Bettfläche erforderlich ist. Eine, tlberdem-Bett-Einspeisung kann verwendet werden, mit größeren Kohlepartikeln und größeren Kohlezufuhrleitungen oder Ausbreitern, wenn die Dampfrohre mit einem ausreichend

030045/0781

weitem Raum bei der Ebene des Kohleeinlasses angeordnet werden, so daß die zu injizierenden Kohlepartikel direkt in das Bett gelangen, ohne auf die Rohre aufzuschlagen. Die Dimensionen der Glockenkappe und auch der Boilerröhren werden im Durchmesser nicht erhöht, obwohl die Durchmesser der Dampfrohre wegen der größeren Festigkeit etwas angehoben werden können, sofern sie größere Spannweiter überspannen sollen als jene in der Einheit der Fig. 1.

Irgendein Kohletyp kann verwendet werden, von beliebiger Klasse, Schwefelgehalt, Feuchtigkeit, Zusammenbackcharakteristik oder Aschegehalt. Abfallbrennstoffe, die große Mengen an inertem Material, wie z.B. Kohlengrus oder Schiefer, enthalten, können auch verbrannt werden, genauso wie unreaktive Brennstoffe wie Koksgrus. In dem früheren Fall werden wohl einige oder alle der Dampfrohre aus der

genompen Spritzzone des Mittelbetts heraus-/ werden müssen; dies wird durch Versetzen der Leitungen 234 erreicht oder durch weit genuges Anheben, um ihr Bespritzen mit Bettmaterial zu vermeiden, wenn die Bettiefe bei ihrem Minimalwert ist. Andere Brennstoffe, einschließlich Holzschnitzel, genauso öl und natürliches Gas, können auch eingesetzt werden. Für diese Brennstoffe ist eine Methode zur Injizierung des Brennstoffs in das Bett bei engen Intervallen erforderlich; solche Methoden sind bereits bekannt. Vorkehrungen für diese Brennstoffe würden den Betrieb der Einheit auch erlauben, wenn Wechsel in den Brennstoffpreisen oder das Fehlen von Nachschub es angezeigt erscheinen lassen, den Brennstofftyp zu wechseln. Das Verbrennen von öl in dem Brenner-Entschwefler 200 kann gegenüber dem Verbrennen dieser Brennstoffe in üblichen Kesseln auch bevorzugt sein, besonders wenn das öl einen unangenehm hohen Schwefelgehalt aufweist; die Gehalte an Stickstoffoxiden können auch ohne Verwendung eines Wäschers verringert werden, und die maximale Dampftemperatur, die ohne dem

030045/0781

Auftreten von feuerseitiger Korrosion erreicht werden kann, kann auch erhöht werden.

Der Brenner-Entschwefler 200 kann räumlich innerhalb des Feuerkastens eines Kessels angeordnet sein oder als eine getrennte Einheit (ein sogenannter "holländischer Ofen") konstruiert sein wie in Fig. 1 gezeigt. In diesem Fall kann die Vielfachbrennstoff-Fähigkeit des Brenner-Kesselsystems auch vorgesehen werden, indem der Brenner-Entschwefler 200 nur mit festen Brennstoffen betrieben wird und indem die Rauchrohrleitung 262 von dem Boiler abgebaut und an seine Stelle ein Gas- oder ölbrenner installiert wird, wenn immer diese Brennstoffe erforderlich werden. Dieses Konzept erreicht ein Extraniveau an Zuverlässigkeit für das gesamte System, obwohl es die Dampfkapazität und den thermischen Wirkungsgrad im Vergleich mit der Konfiguration, bei der Gas oder öl beim Mittelbett hinzugefügt werden, herabsetzt.

Eine weite Vielzahl von Kalksteintypen, einschließlich Dolomit, ist geeignet abnutzungsgeneigt und somit nützlich. Synthetische Sorptionsmittel, bestehend aus Kalkj der bis auf 10,u oder darunter gemahlen worden ist, und zementiert mit einem Pozzolanmaterial, kann auch nützlich sein.

Nichts hinsichtlich der Dimensionen der Betten, der Geometrie der Dampfleitungen, der Glocken, Abstände oder der Materialien zur Benutzung in dem Brenner-Entschwefler ist kritisch, obwohl gewisse Trends einen Leistungsabfall verursachen, sobald die Optimalbedingungen überschritten sind. Insbesondere der Gebrauch von größeren Mittelbetttiefen erhöht die Heftigkeit des Blasenbildens, und mit ihr die Notwendigkeit für Vorkehrungen, um den Wirkungsgrad der Verbrennung zu verbessern, so zum Beispiel

030045/0781

erhöhte Freibordhöhen (free board heights), Flugascherein j izierung oder der Gebrauch einer separaten Kohlenstoff-Verbrennzelle und das Vorheizen von Verbrennungsluft. Die Benutzung größerer Bettiefen in dem Entschweflungsbett hat weniger ernste Auswirkungen und kann tatsächlich die Entschwefelung und die Entnitrifizierung (vollständige Entfernung von Stickoxidgasen) verbessern; solange als die das Verspritzen verhindernde Prallflächen über dem oberen Bett benutzt werden, werden die Freiborderfordernisse nicht wesentlich erhöht.

Das Anfahren kann vollbracht werden durch Brennenlassen des Propanbrenners bis das Mittelbett eine Temperatur von 60O⁰C (1100°F) erreicht hat, bei welchem Punkt der Vorheizungsbrenner gelöscht wird und der normale Betrieb mit Kohlefeuerung beginnt; die Stufe der Kohlezugabe für eine Minute, um das Vorheizen zu unterstützen, kann ausgelassen werden.

Die Grobheit des Sands und des Sorptionsmittels kann variiert werden, solange als die Fluidisierung und das Mischen unter allen Umständen ausreichend ist, um heiße Flecke oder Zusammenbacken zu vermeiden. Die Hitzeabgabe pro Flächeneinheit kann auch um etwa + 25 % oder mehr variiert werden, wenn geeignete Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden, um die Defluidisierung bei niedrigen Geschwindigkeiten oder übermäßigen Kohlenstoffverlusten bei dem hohen Extrem zu verhindern. Eine Reinjektion von Flugachse kann angewendet werden, um die Ausnutzung des Kohlenstoffs zu verbessern und die Entschwefelung zu unterstützen; die reinjizierten Partikel werden entweder in die primären oder in die sekundären Luftströme injiziert.

Andere Kohlengrößen als die angegebenen können verwendet werden, obwohl ein Überschuß an Feingut von unter 28 mesh

030045/0781

zu wachsenden Schwierigkeiten bei der Erreichung eines hohen Verbrennungswirkungsgrads führen wird, irgendeiner kann die Verstopfung des oberen Verteilers hervorrufen.

Der Brenner-Entschwefler 200 kann dazu benutzt werden, andere Flüssigkeiten in den Rohren 234 zu heizen, zum Beispiel Luft, die in Öfen verwendet wird, oder komprimierte Luft, die zum Antrieb einer Gasturbine benutzt werden kann in kombinierten Kreisläufen, die benutzt werden, um Elektrizität zu erzeugen, oder in Koerzeugungseinheiten, die sowohl Elektrizität als auch Hitze erzeugen.

Eine andere Variation im Betrieb ist die Verwendung des Brenner-Entschweflers der Fig. 1 als Kohlebrenner gemäß der US-PS 4,051,791, mit dem Titel "Coal Burning Arrangement", erteilt 4. Oktboer 1977, auf die hier Bezug genommen wird. Die Fig. 9 zeigt diesen Gebrauch des Brenner-Entschweflers in einem System, das eine Pyrolysevorrichtung 400, einen Kohlezyklon 402,einen Brenner-Entschwef ler 404, einen Aschezyklon 406 und einen Nachbrenner 408 umfaßt. Kohle und Kalkstein werden pneumatisch durch die Leitung 412 in die Pyrolysevorrichtung 400 eingespeist. Die Kohle wird in der Pyrolysevorrichtung 400 pyrolysiert unter Bildung von Feinkohle einer Größe von weniger als 4 mesh (minus vier mesh) und unter Erzeugung von flüchtigen Bestandteilen, einschließlich Schwefelwasserstoff. Kalkstein wird in der Pyrolysevorrichtung kalziniert unter Bildung von Kalk (CaO), welches den Schwefelwasserstoff aus dem Strom flüchtiger Bestandteile herausnimmt durch die Reaktion

+ CaO > CaS + H₃Q (1)

030045/0781

Das Calciurasulfid wird dann mit der Kohle und den flüchtigen Bestandteilen durch die Leitung 414 in den Kohlezyklon 402 geleitet, wo die Gase von den Feststoffen getrennt werden, und dann durch die Leitung 416 in die Brennerstation 418 des Brenner-Entschweflers 404 (der der Brenner-Entschwefler der Fig. 1 sein könnte mit dem Lagerungsbett und den Dampfrohren 234 entfernt) geleitet. Die Gase aus dem Kohlezyklon 402 werden durch die Leitung 4 20 zum Nachbrenner 408 gebracht. Die Kohle wird dann in der Brennerstation 418, welche zwischen 980 bis 1o90°C (1800 bis 2000°F), vorzugsweise bei 1040°C (1900°F), betrieben wird, verbrannt. Das Calciumsulfid wird in dem Brenner durch Luftüberschuss zurückoxidiert zu Calciumoxid durch die Reaktion:

CaS + 3/2O₂ > CaO + SO₂ (2)

Das durch diese Regeneration des Calciumoxids emittierte Schwefeldioxid und das bei der Kohleverbrennung freigesetzte Schwefeldioxid werden dann gebunden durch Calciumoxid in der Entschwefelungsstation 422 (betrieben zwischen 790 bis gerade über 87O°C (1450 bis 1600°F), vorzugsweise bei 84O°C (155O°F); die Wirksamkeit der SO₂~Reinigung fällt oberhalb von 87O°C (1600⁰F) rasch ab) des Brenner-Entschweflers 404:

CaO + SO₂ + 1/2 O₂ > CaSO₄ (3)

Der Kalk in der Umsetzung (3) wird der Entschwefelungsstation 422 durch die Leitung 424 als Kalkstein zugeführt und ist im Verhältnis zur Menge des ursprünglich in der Kohle enthaltenen Schwefels und zum Grad der erforderlichen Entschwefelung. Das verbrauchte Sorptionsmittel, das zum Ausge-

030045/0 7 81

blasenwerden aus dem Brenner-Entschwefler 404 zu grob ist, wird aus dem Entschwefler 422 durch die Leitung 4 26 zu einer Abfallfläche oder einem Ascheneinfülltrichter (nicht gezeigt) entfernt. Das verbrauchte Sorptionsmittel wird ein Gemisch aus CaO und CaSO₄ sein, ein inertes Material, das man mit nur wenig oder überhaupt keiner Behandlung zum Abfall geben kann.

Das verbleibende Sorptionsmittel wird aus dem Bett 422 geschlemmt und wird aus dem System entfernt beim Aschezyklon 406 oder bei einem Teilchensammler, der abströmend des Ofens (nicht gezeigt),an dem der Nachbrenner 408 angebracht ist, angeordnet ist.

Das Material in dem Brennerbett 418, bestehend hauptsächlich aus CaO, wird rezykliert zur Pyrolysevorrichtung durch die Leitung 428 und wird dort in CaS übergeführt durch die Umsetzung (1). Auf diese Weise wird frischer Kalkstein durch die Leitung 412 in die Pyrolysevorrichtung eingespeist, nur um die Menge an Kalkstein aufzufüllen, die nach einer Reihe von Zyklen durch das Brennerbett und die Pyrolysevorrichtung unreaktiv geworden ist. Diese Wiederauffüllung würde null sein, wenn der Kalkstein seine Reaktivität behalten würde, insofern als der zirkulierende Strom als ein Schwefelträger fungiert und in Wirklichkeit den Schwefel nicht aus dem System entfernt. Auf der anderen Seite entfernt das Sorptionsmittel, das zu dem Entschweflungsbett 422 hinzugefügt wurde, tatsächlich den Schwefel aus dem System, gemäß der Umsetzung (3). Das teilweise verbrauchte Sorptionsmittel in dem Brennerbett ist nicht unnütz, wird aber durch die Leitung 430 zum oberen Entschweflungsbett gebracht,· wo dazu benützt wird, SO₂ zu absorbieren, bevor es durch die Leitung 426 verworfen wird.

Heiße Verbrennungsgase und Asche werden vom Entschweflungsbett durch die Leitung 432 zum Aschezyklon 4o6 transportiert, wo die Asche entfernt wird, und die Gase gehen dann

030045/0781

über die Leitung 4 34 zum Nachbrenner 408, wo sie mit den flüchtigen Bestandteilen aus dem Kohlezyklon 402 gemischt und bei sehr hohe]
verbrannt werden.

und bei sehr hohen Temperaturen (z.B. 165O°C, 3000°F)

Ein Problem beim Betrieb des Verbrennungsbetts bei Temperaturen in der Gegend von 1040°C (1900°F) ist, daß das Sorptionsmittel sintern kann, was nach einer Reihe von Zyklen seine Reaktionsfähigkeit vermindert, und das Verschlacken der Asche aus einigen Kohletypen kann vorkommen. Dementsprechend kann das Verbrennungsbett bei einem tieferen Temperaturbereich von 900 bis 98O°C (1650 - 1800°F) betrieben werden, um diese Probleme zu vermeiden (und um zusätzliche Vorteile der verringerten Emission von Alkali und eine Erleichterung des feuerseitigen Korrosionsproblems zu erzielen), aber die Wirksamkeit der Umwandlung des Calciumsulfids zu Kalk kann bei diesen tiefen Temperaturen auch sinken, obwohl genug umgewandelt und in die Pyrolysevorrichtung zurückgeführt werden sollte. Ein anderes Problem ist, daß, wenn die Temperatur zu tief ist, CaS in CaSO₄ umgewandelt werden kann, anstatt in CaO, und das CaSO₄ kann unter Erzeugung einer Schlacke ein Eutektikum mit CaS bilden. Um zu vermeiden, eine große Menge des CaS, das auf der Abfallhalde zur Bildung von H^S führen kann, verwerfen zu müssen, wird an das System an eine Nachbehandlungsstation 43 6 angeschlossen. Anstatt das teilweise verbrauchte Sorptionsmittel über die Leitung 430 auf dem Entschweflungsbett abzulagern, wird das Sorptionsmittel durch die Leitung 4 38 zur Station 436 transportiert, wo es unter Erhalt von akzeptabel CaS-freiem Stein behandelt wird (z.B. durch Waschen in heißem Carbonatwasser, wie gelehrt durch G.P. Curran et al. in "The Conoco Process for Hot Desulfurization of Fuel Gas: A Progress Report," Conoco Coal Development Co., wie berichtet in "Proceedings of the

030045/0781

Fourth International Conference on Fluidized-Bed Combustion", 9. - 11. Dezember 1975, gehalten bei der Mitre Corporation, Mc. Lean, Virginia, Seiten 239-263) . Weil die Menge des Sorptionsmittels, die der Nachbehandlung unterworfen wird, relativ klein ist, sollte die Nachbehandlung eine ökonomisch gangbare Alternative zur Hochtemperaturregenerierung sein.

Der Brenner-Entschwefler 404 wird, gleichgültig ob er mit Nachbehandlung betrieben wird oder nicht, vorzugsweise als ein adiabatischer Fließbettbrenner betrieben, in dem der Brenner mit überschüssiger Luft (typischerweise 150 %),. zugefügt der Verbrennungsluft (die durch die Leitung eintritt) gekühlt, eher als durch indirekte Kühlung mit eingetauchten Rohren. Die über die Leitung 442 zugeführte Sekundärluft kühlt die aus dem Verbrennungsbett 418 austretenden Gase auf die Temperatur, bei der das Entschwefelungbett am besten betrieben wird.

Weiter Informationen bezüglich der Regeneration von Sorptionsmittel können bei Moss, US-PS 3 870 480, gefunden werden, worauf hier Bezug genommen wird.

Eine Modifikation des Brenner-Entschweflers 404 zum System der Fig. 9 ist die Verwendung eines eingetauchten Rohrsystems in das Brennerbett 418 zur Führung der Kühlluft, anstelle das Bett als einen adiabatischen Fließbettbrenner mit zur Verbrennungsluft hinzugefügten tiberschußluft zu betreiben. Diese Modifikation würde es ermöglichen, den Kohlebrenner 404 und den Aschezyklon 406 wesentlich in der Größe zu verringern. Bei der Wahl dieser Modifikation muß man jedoch die Tatsache in Betracht ziehen, daß die Rohre sehr heiß und dadurch Gegenstand von Korrosion werden können.

030045/0781

Eine andere Modifikation eliminiert die Rezirkulationsleitung 428, wodurch der Kalkstein durch das System auf einer Einmal-Durch-Basis (on a once-through basis) eingespeist wird. Dies vereinfacht die Materialführungsprobleme, aber es vermehrt sich die Menge an Rückstand, der beim Nachbehandlungsreaktor 436 behandelt werden muß, wenn solch ein Reaktor erforderlich ist.

In jeder der obigen Versionen der Fig. 9 ist ein abnutzungsresistentes Sorptionsmittel erforderlich; andernfalls wird das Sorptionsmittel aus der Verbrennungszone 418 geschlemmt werden, und es wird klein genug sein, um den Zyklon 402 zu umgehen, in welchem Fall das Sorptionsmittel als CaS durchgeht' durch den Nachbrenner 408 und den angeschlossenen Ofen, wobei gegebenenfalls der feste Rückstand verunreinigt wird, der sich am Ofenauslaß angesammelt hat und wobei es vielleicht als Landauffüllmaterial ohne weitere Behandlung ungeeignet ist. Die Verwendung von abnutzungsresistenten Sorptionsmitteln kann die Verfügbarkeit von geeigneten Materialien begrenzen, und ihre Kosten wachsen. Wenn dasselbe Sorptionsmittel in beiden Leitungen 412 und 4 24 verwendet wird, wie das üblicherweise der Fall sein wird, so würde die Abnutzungsresistenz des Sorptionsmittels im Entschweflerbett 422 eine Verwerfung des Betts verursachen, wodurch seine Sorptionsmittelverbrauchsgeschwindigkeit anwächst, während seine Reinigungswirksamkeit sich verringert, wie bereits beschrieben mit dem Verbrenner-Entschwefler 200, wenn er zur Dampferzeugung benutzt wird.

Diese Probleme können vermieden werden, und der Gebrauch von sich leicht abnützenden Sorptionsmitteln können in einer Weise gebraucht werden, die ähnlich ist in ihrem Gebrauch in dem Brenner-Entschwefler, der zur Dampferzeugung benutzt wird, wenn ein separates Entschweflungsbett (nicht gezeigt) in die Leitung 420 eingeschoben ist. Das Sorptions-

030045/0781

mittel würde jetzt zu dem separaten Entschwefler hinzugefügt werden, anstatt zur Pyrolysevorrichtung 400, von welcher das verbrauchte Sorptionsmittel zum Brenner-Entschwefler 404 über die Eingangsleitung 416 fließen würde. In dem separaten Entschwefler würden die flüchtigen Bestandteile, die den Kohlezyklon 402 verlassen, durch eine Verteilerplatte am Gefäßboden eintreten und verlassen bei einer Auslaßöffnung am oberen Ende des Gefäßes. Der Sorptionsmittelstrom würde dann in der entgegengesetzten Richtung sein und eine Gegenstromreaktion erzeugen. Der Entschwefler würde groß genug sein, um Festbettbedingungen herzustellen, wodurch die Abnutzung innerhalb des Reaktors minimiert wird.

Andere Kombinationen sind einem Fachmann offensichtlich. Zum Beispiel mag es nützlich sein, in dem System mit dem getrennten Entschwefler in der Leitung 4 20 einen dritten Verteiler und ein Bett zum Brenner 404 hinzuzufügen. Kohle würde in dem unteren Bett verbrannt werden, wie in Fig. 9.und das Sorptionsmittel (hauptsächlich Ca/S) würde im mittleren Bett in CaO übergeführt werden, während die Entfernung des SO₂ (Reaktion 3) in dem obersten Bett vollzogen werden würde. Mit dieser Methode würde die feuerseitige Korrosion der Luftrohre in dem Verbrennungsbett minimiert, weil es das Sorptionsmittel von der Nachbarschaft der Rohre, das beobachtet worden ist, die feuerseitige Korrosion zu fördern, wie gezeigt worden ist, wegbringen würde.

Der in dieser Anmeldung beanspruchte Erfindungsgegenstand ist auch in Einzelbettbrennern brauchbar. In solchen Geräten sollte die Fluidisierungsgeschwindigkeit im Bereich des 5 bis 10-fachen der Mindestfluidisierungsgeschwindigkeit (wogegen in Zweibettkonstruktionen die Fluidisierungsgeschwindigkeit das 2 - 4-fache der Mindestfluidisierungs-

030045/0781

geschwindigkeit betragen sollte) liegen.

Bestimmte Erfindungsgegenstände dieser Anmeldung sind auch brauchbar in Brennern ohne ein separates Entschweflungsbett, oder zum Verbrennen von anderem als Kohle.

cc

Leerseite

Claims (50)

1. PATENTANWÄLTE

   DR. DIETER V. BEZOLD

   DIPL. ING. PETER SCHÜTZ

   DIPL. INc¹WOLFGANG HEUSLER

   MARlA-THtRESlA SiRASSE 11

   PoötCuch bt. i)2 GU D-ΘΟΟΟ MUENCHEN

   US-Ser.No. 31 782
   Filed April 20, 1 979

   US-Ser.No. 78 651

   Filed September 24, 1979 US-Ser.No. 92 491
   Filed November 8,

   1979

   TFLtFON 08VM7 69 47 68

   Au SEPT. 1980. «706006 TtLtX 552 fi38 TtLLCRAMM SOMBEZ

   10786 V 4 7 8/m

   KORMSER ENGINEERING INC.

   212 South Main Street

   Middleton, Massachusetts, V.St.A.

   Verfahren zur Verbrennung und Entschwefelung von Kohle und Brenner zur Durchführung des Verfahrens

   Patentansprüche

   Fließbettbrenner, gekennzeichnet durch - eine erste fluidisierende Zone, die eine Trägervorrichtung und ein Gehäuse darum herum umfaßt, wobei die Trägervorrichtung durch sie hindurch

   030045/0781

   eine Vielzahl von Luftdurchlässen aufweist,

   - eine zweite fluidisierende Zone, die eine zweite Trägervorrichtung und ein zweites Gehäuse darum herum umfaßt, wobei die zweite fluidisierende Zone zur ersten fluidisierenden Zone als Abstrom angeordnet ist und wobei die zweite Trägervorrichtung durch sie hindurch eine Vielzahl von Verbrennunqsgasdurchlässen aufweist und wobei Prallvorrichtungen an den abströmenden Enden der Verbrennungsgasdurchlässe angeordnet sind, um den ununterbrochenen, direkten, durch sie hindurch«trömendcn Gasstrom zu blockieren und dadurch seine Geschwindigkeit herabzusetzen.
2. 2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse eine aus ihm herausragende Vorrichtung zur Entfernung des Bettmaterials umfaßt, durch die die Tiefe eines darin befindlichen fluidisierten Betts kontrolliert v/erden kann.
3. 3. Verbrennungsverfahren, dadurch gekennzeichnet , daß man

   - eine Schicht eines ersten Teilchenmaterials auf einer ersten Verteilerplatte vorsieht, wobei dieses erste Teilchenmaterial· unbrennbar ist,

   - das erste Teilchenmaterial mit einem Luftstrom fluidisiert, um ein erstes fluidisiertes Bett zu schaffen, wobei sich das erste fluidisierte Bett in einer ersten Zone von angemessener Höhe befindet, um einen Verlust des ersten Teilchenmaterials zu verhindern,

   - in das erste fluidisierte Bett einen kleineren Teil eines fließfähigen, brennbaren Brennstoffs einfühi~t,

   030045/0781
   j CBlGlNAL

   - den fließfähigen Brennstoff in der Luft verbrennt, um Verbrennunqsgase zu erhalten,

   - abströmend von dem ersten fluidisierten Bett

   eine zweite Schicht eines zweiten Teilchenmaterials auf einer zweiten Verteilerplatte vorsieht, wobei das zweite Teilchenmatorial ein Sorptionsmittel für eine Komponente des Verbrennungsgases enthält,

   - das zweite Teilchenmaterial durch Durchströmen des Verbrennungsgases durch die zweite Verteilerplatte zu einem zweiten fluidisierten Bett fluidisiert, wobei das zweite fluidisierte Bett sich in einer zweiten Zone von angemessener Höhe befindet, um einen Verlust des zweiten Teilchenmaterials zu vermeiden, und

   - das Verbrennungsgas gegen eine Prallvorrichtung, um die Geschwindigkeit herabzusetzen, in das zweite fluidisierte Bett befördert.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der fließfähige brennbare Brennstoff zerkleinerte Kohle ist.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Menge der Mikrosplitter, die in dem zweiten fluidisierten Bett durch Kollision der Teilchen untereinander entsteht, mit einer solchen Geschwindigkeit entsteht, um neue reaktionsfähige Oberflächen so schnell zu schaffen, v/ie die Reaktion die früheren reaktiven Oberflächen erschöpft.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß man in das zweite fluidisierte

   auch
   Bett/einen nicht sorbierenden Ballast einführt.

   030045/0781
7. 7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des zweiten fluidisierten Betts kontrolliert wird, um die Fluidisierung und die Schlämmung zu regeln.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Sorptionsmittel ein Entschwefelungsmittel ist.

   dadurch
9. 9. Verfahren nach Anspruch 3»/ gekennzeichnet, daß auf die zweite Verteilerplatte, auch solche Einzelteilchen aufprallen, die zu schwer sind, um durch den Verbrennungsgasstrom bewegt zu werden.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Teilchen Glockenkappen in der zweiten Verteilerplatte bedecken, durch welche das Verbrennungsgas sich bewegt.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Objekte Steine sind.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das wirksame Entschwefelungsingredient in dem Sorptionsfüllmaterial Calciumkarbonat ist.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite fluidisierte Bett bei einer Temperatur im Bereich von 790 bis 87O°C (1450 bis 1600°P) gehalten wird.

    030045/0781
14. 14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Teilchenmaterial eine Größe im Bereich von 0,64 cm (1/4") bis 2,54 cm (1") hat.
15. 15. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η -

    Fluidisierungszeichnet , daß die/gescnwindigkeit in dem zweiten fluidisierten Bett 2 bis 4 Mal so hoch ist wie die Mindestfluidisierungsgeschwindigkeit.
16. 16. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Tiefe des zweiten fluidisierten Betts im Bereich von 10,16 cm (4") bis 22,86 cm (9") liegt.
17. 17. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein relativ feineres, leichter fluidisierbares zweites Teilchenmaterial zum Anfahren verwendet wird, als das während des ständigen Betriebs.
18. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß während des Anfahrens keine nichtsorbierenden Teilchen in die zweite Fluidisierungszone eingeführt werden.
19. 19. Fließbettbrenner, gekennzeichnet durch eine fluidisierende Zone, eine Trägervorrichtung und ein Gehäuse darum herum, wobei die Trägervorrichtung durch sich hindurch eine Vielzahl von Gasdurchlässen aufweist und wobei die Gasdurchlässe Auslässe mit Prallflächen haben, um das Aufprallen des durchströmenden Gases direkt auf eine Zone über den Prallflächen zu vermeiden, und wobei der Brenner auch eine derart angeordnete Überströmleitung aufweist, daß eine fluidisierte

    030045/0781

    Betthöhe im Bereich von 23 cm (9") bis 56 cm (22") hergestellt wird.
20. 20. Verfahren zur Umsetzung eines Gases mit einem Feststoff, dadurch gekennzeichnet, daß man

    - eine Schicht von Teilchen des Feststoffes vorsieht,

    - in diese Schicht von unten eine Vielzahl von den Gasströmen einführt, wodurch eine Fluidisierung der Schicht zu einem fluidisierten Bett und ein kontrollierter äußerer Abrieb der Feststoffteilchen hervorgerufen wird und wodurch eine chemische Reaktion zwischen dem Gas und den Feststoffpartikeln von solcher Geschwindigkeit hervorgerufen wird, daß durch den Abrieb neue freie Oberflächen, die für die Umsetzung zur Verfügung stehen, schneller geschaffen werden, als reaktionsfähige Oberfläche zu nichtreaktionsfähiger Oberfläche umgewandelt wird, und

    - die Vielzahl der Ströme abschirmt, so daß ihre Geschwindigkeit durch den Zusammenstoß auf einer Prallfläche erniedrigt wird, bevor sie mit den Feststoffpartikeln in Berührung kommen, so daß im wesentlichen die ganze neue Oberfläche durch gegenseitige Berührung der Teilchen in der fluidisierten Zone geschaffen wird.
21. 21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß das Gas ein fossiles Brennstoff-Verbrennungsgas ist.

    030045/0781
22. 22. Fließbettbrenner, gekennzeichnet , durch die folgenden Verbrennungsvorrichtungen:

    - Eine öffnungsvorrichtung, die einen Träger für die Fluidisierung des dadurch getragenen Inhalts definiert,

    - ein Gehäuse zur Definition mit dem Träger eine Verbrennungszone,

    - einen Wärmeaustauscher zum Betrieb mit Flüssigkeit, um die bei der Verbrennung produzierte Wärme abzuführen, wobei der Wärmeaustauscher räumlich über dem Träger sich befindet, um darunter eine erste Lagerungszone einer solchen Tiefe zu bilden, daß eine Fließbettverbrennung des Inhalts über dem Träger zu erlauben ohne Berührung mit dem abgesetzten Bett (settle-bed contact) zwischen der Oberfläche der Inhalte und irgendeinem der Wärmeaustauscher,

    - eine Lagerungsvorrichtung, die eine zweite Lagerungszone definiert,

    - eine Vorrichtung zum selektiven Transferieren der Materialien von der ersten Lagerungszone zu der zweiten Lagerungszone und

    - eine Vorrichtung zum selektiven Transferieren von Material von der zweiten Lagerungszone zur ersten Lagerungszone.
23. 23. Brenner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Zone und die erste Zone in Serie geschaltet sind, wobei die zweite Zone aufströmend der ersten Zone ist.
24. 24. Brenner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß er eine zweite öffnungsvor-

    030045/0781

    richtung umfaßt, die einen Träger für die Fluidisierung der darin getragenen Inhalte definiert, wobei die zweite öffnungsvorrichtung zusammen mit dem Gehäuse und der Öffnungsvorrichtung die zweite Lagerungszone definiert.
25. 25. Brenner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Brennstoffeinführungsvorrichtung zur Einführung von Brennstoff in die erste Lagerungszone umfaßt, die örtlich so angeordnet ist, um den Brennstoff eine wesentliche Entfernung unterhalb des Oberteils der ersten Lagerungszone einzuführen.
26. 26. Brenner nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffeinführungsvorrichtung eine Vorrichtung zur Einführung von Kohle ist.
27. 27. Brenner nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffeinführungsvorrichtung räumlich 7,6 bis 15,2 cm (3 bis 6 inch)

    Endes

    unterhalb des obersten/ der ersten Lagerungszone angebracht ist.
28. 28. Brenner nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lagerungszone bei einer vorbestimmten Höhe darin eine Feststoffauslaßvorrichtung einschließt, durch die unbrennbare Feststoffe, die sich in den Verbrennungszonen ansammeln, in die

    mit Luft zweite Lagerungszone transferiert, dort/gekühlt und durch die Feststoffauslaßvorrichtung ausgetragen werden können.
29. 29. Brenner nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß er eine entschwefelnde Zone umfaßt mit einer Öffnung, die einen Träger zur Fluidi-

    030045/0781

    sierung des dadurch gestützten Sorptionsmittels und ein Gehäuse darum herum definiert, wobei die entschwefelnde Zone in Serie mit und abströmend von der Verbrennungsvorrichtung geschaltet ist.
30. 30. Brenner nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungszone und die zweite Lagerungszone durch ein übliches Gehäuse definiert sind.
31. 31. Brenner nach Anspruch 29, dadurch g e k e η η -

    zweite

    zeichnet , daß die/Lagerungszone, die Verbrennungsvorrichtung und die entschwefelnde Zone durch ein übliches Gehäuse definiert sind.
32. 32. Verfahren zur· Verbrennung von Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, daß man

    - den Brennstoff und Luft oder Sauerstoff in einem langsamen Fließbettbrenner, der ein inertes Matrixmaterial zur Unterstützung der Verbrennung darin enthält, einführt und

    - die Verbrennungsprodukte aus dem Fließbettbrenner zu einer Fließbettbehandlungszone mit einer zweiten Matrix bewegt.
33. 33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet , daß der Fließbettbrenner bei einer höheren Temperatur gehalten wird als die Temperatur der Fließbettbehandlungszone.
34. 34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet , daß auch Sekundärluft aufströmend der Behandlungszone eingeführt wird.

    030045/0781
35. 35. Methode nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet , daß Tertiärluft abströmend der Bchandlungszone eingeführt wird.
36. 36. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperatur der Fließbettverbrennung gerade unterhalb der Temperatur gehalten wird, bei der die Fließeigenschaften in dem System wesentlich beeinträchtigt werden.
37. 37. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Matrix ein Sorptionsmittel umfaßt, das mit den schwefelenthaltenden Produkten zu reagieren vermag.
38. 38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet , daß der Brennstoff Kohle ist und daß der Fließbettbrenner bei einer ersten Temperatur unter der Temperatur, bei der die Fließeigenschaften in dem System wesentlich beeinträchtigt werden, gehalten wird und wobei die Fließbettbehandlungszone bei einer zweiten Temperatur, die niedriger als die erste Temperatur ist, gehalten wird.
39. 39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet , daß die Luft oder der Sauerstoff in dem Brenner in einer Menge, die einen stöchiometrischen Überschuß darstellt, einführt.
40. 40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet , daß die Sekundärluft aufströmend der Behandlungszone zur Verbesserung der Entschwefelung eingeführt wird.

    030045/0781
41. 41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Temperatur 840 C (155O°F) ist.
42. 42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet , daß abströmend der Behandlungszone Luft in 30 %igem stöchiometrischen Überschuß gegenwärtig ist.
43. 43. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet , daß die Luft oder der Sauerstoff in den Brenner in einer geringeren Menge eingeführt wird, als es der Stöchiometrie entspricht, und daß die Luft oder der Sauerstoff aufströmend der Behandlungszone in einer Menge eingeführt wird, die ausreicht, um die Gesamtmenge an Luft oder Sauerstoff auf einen stöchiometrischen Überschuß zu bringen.
44. 44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet , daß der Überschuß 3 % beträgt.
45. 45. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet , daß Tertiärluft abströmend der Behandlungszone zugefügt wird, um den Prozentsatz, zu dem die Luft oder der Sauerstoff im Überschuß vorliegt, anzuheben.
46. 46. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet , daß der Überschuß 30 % beträgt.
47. 47. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet , daß das Sorptionsmittel Calciumoxyd umfaßt.

    030045/0781
48. 48. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet , daß das Sorptionsmittel Calciumoxid umfaßt.
49. 49. Verfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet , daß der Brennstoff Kohle oder öl ist.
50. 50. Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet , daß der Brennstoff Kohle oder öl ist.

    030045/0781