DE69832132T2

DE69832132T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Oxidation von Calciumsulfid

Info

Publication number: DE69832132T2
Application number: DE69832132T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Nagasaki-shi Tsuchiyama; Yuichi Nagasaki-shi Fujioka; Toshihiko Nagasaki-shi Setoguchi; Katsuhiko Nagasaki-shi Shinoda; Kenji Nagasaki-shi Tagashira; Shigeyasu Nagasaki-shi Ishigami; Yoshinori Nagasaki-shi Kobayashi
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1998-08-19
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2018-08-20
Also published as: US6475445B1; JPH1179741A; JP3643680B2; EP0899235B1; DE69832132D1; US6245314B1; EP0899235A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Calciumsulfid-Oxidationsverfahren und eine Vorrichtung zum Oxidieren von in einem Kraftwerk etc. erzeugtem Calciumsulfid (CaS), um dadurch Calciumsulfat (CaSO₄) zu erhalten.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein Beispiel einer bekannten Oxidationsvorrichtung zum Oxidieren von in einem Kraftwerk etc. erzeugtem CaS zu CaSO₄ ist in 10 gezeigt. In 10 bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Oxidationsvorrichtung, die Bezugsziffer 1A bezeichnet ein darin ausgebildetes Fließbett und die Bezugsziffer 1D bezeichnet ein Plenum. Die Bezugsziffer 6 bezeichnet einen in der Oxidationsvorrichtung 1 angeordneten Wärmetauscher, die Bezugsziffer 7 bezeichnet einen Zyklon und die Bezugsziffer 8 bezeichnet einen Partikelverteiler.
Die Bezugsziffer 9 bezeichnet eine an einem Bodenabschnitt der Oxidationsvorrichtung 1 angeordnete Verteilerplatte. An bzw. auf dieser Verteilerplatte 9 ist das Fließbett 1A ausgebildet, und Kalksteinpartikel 100, die Holz- bzw. Tierkohle und CaS enthalten, werden dem Fließbett 1A über eine Düse 2 zugeführt. Ein Gasgemisch 101 aus Sauerstoff, Dampf und Stickstoff wird in das Plenum 1D über eine Düse 3 eingeleitet. Das Gasgemisch 101 wird dem Fließbett 1A über die Verteilerplatte 9 zugeleitet, um eine kräftige Gemischverbrennung der Partikel 100 in dem Fließbett 1A durchzuführen.
Eine Sauerstoffkonzentration von aus dem Fließbett 1A kommendem Verbrennungsgas 103 wird auf 3 bis 4% oder mehr eingestellt. So lange die Sauerstoffkonzentration von 3 bis 4 oder mehr gehalten wird, ist es schwierig, die Holzkohle konstant zu verbrennen. In dem Fließbett 1A kommt es zu einer Reaktion von CaS + 2O₂ + CaSO₄ zwischen CaS und Sauerstoff in dem Gas. Während insgesamt ein hoher Anteil an CaS zu CaSO₄ in dem Fließbett 1A umgewandelt wird, verbleibt CaS nach wie vor in den Partikeln.
Der Wärmetauscher 6 ist in dem Fließbett 1A so angeordnet, dass Wärme der Partikel in dem Fließbett 1A gesammelt wird und ein Heizmediumfluid 107, das in den Wärmetauscher 6 strömt, erwärmt wird. Aus der Oxidationsvorrichtung 1 kommendes Verbrennungsgas 108 tritt in den Zyklonabscheider 7 ein, um in ein entstaubtes Verbrennungsgas 109 und in gesammelte Partikel 110 aufgeteilt zu werden. Die gesammelten Partikel 110 werden durch den Partikelverteiler 8 in Feinpulverpartikel 111 verteilt, um aus dem System extrahiert zu werden, sowie in grobe Partikel 112, die in das Fließbett 1A zurückgeleitet werden.
Die groben Partikel 112 werden dem Fließbett 1A über eine Düse 5 zugeführt. Grobe Partikel 102 im Aschegehalt der Holzkohle, die nicht im Fließbett 1A pulverisiert werden, verbleiben dort in der Größe, in der sie von dem Gas 103 nicht ausgewaschen werden, und werden aus dem System über eine Düse 4 extrahiert, die an der Verteilerplatte 9 angesetzt ist.
Bei der vorbekannten Vorrichtung nach obiger Beschreibung ist in den Partikeln 111 und 102, die aus dem System extrahiert werden, eine hohe CaS-Konzentration enthalten, die nicht zu CaSO₄ umgewandelt wurde. Diese in den Partikeln 111 und 102 enthaltene hohe CaS-Konzentration wird allmählich in der Luft zersetzt, um H₂S zu erzeugen, was zu einem Problem eines ungünstigen Einflusses gegenüber der Umwelt führt.
Es sind zwei Gründe zu berücksichtigen, warum CaS in den aus der vorbekannten Oxidationsvorrichtung ausgetragenen Partikeln verbleibt. Zunächst bildet CaSO₄, das auf einer Partikeloberfläche in einem Anfangsreaktionsstadium erzeugt wird, dort eine dichte Hülse, so dass kein Sauerstoff ins Innere des Partikels gelangt und CaS darin nicht mit Sauerstoff reagieren kann. CaSO₄ hat im Vergleich zu CaS ein großes Molekularvolumen vom 1,8-fachen, und wenn die Reaktion von CaS zu CaSO₄ fortschreitet, verklumpen in dem Partikel existierende Diffusionsporen und Sauerstoff kann nicht ins Innere des Partikels gelangen.
Zweitens beginnt Feinpulver aus dem Fließbett mitgeführt zu werden, bevor eine ausreichende Reaktionszeit sichergestellt ist, die für eine komplette Oxidation von CaS erforderlich ist, und wird aus der Oxidationsvorrichtung nach draußen abgeführt, da in dem Feinpulver enthaltenes CaS noch nicht vollständig oxidiert ist.
Ferner ist es im Fall der Variation einer Brennstoffzuführrate, da es nötig ist, die Temperatur und Gasströmungsgeschwindigkeit in dem Fließbett in einem angemessenen Bereich zu halten, vorzuziehen, eine Wärmetransferrate von durch den Wärmetauscher in dem Fließbett zu dem Heizmedium übertragener Wärme entsprechend der Brennstoffzuführrate zu ändern.
Im Stand der Technik jedoch ist es schwierig gewesen, die Wärmeübertragungsrate stark zu ändern, so lange eine Höhe des Fließbetts nicht geändert wird. Ferner ist es auch bei diesem Verfahren der Änderung der Fließbetthöhe nötig, das Fluidmedium in das Fließbett einzubringen oder aus diesem auszutragen, eine Arbeit, die sehr viel Zeit erfordert, und es bestand das Problem, dass der Variation in der Brennstoffzuführrate nicht zufriedenstellend gefolgt werden konnte.
ABRISS DER ERFINDUNG
In Anbetracht der Mängel im Stand der Technik, wie sie in bezug auf die in 10 gezeigte Vorrichtung beschrieben wurden, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein CaS-Oxidationsverfahren und eine Vorrichtung zum Oxidieren von CaS zu CaSO₄ bereitzustellen, durch die CaS-Partikel vollständig bis ins Innere des Partikels zu CaSO₄ oxidiert werden können.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Betriebsverfahren der CaS-Oxidationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bereitzustellen, durch das CaS wirksam zu CaSO₄ oxidiert werden kann.
Um die Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung folgendes Oxidationsverfahren bereit, das eine Oxidationsvorrichtung anwendet, in der ein erstes Fließbett, ein zweites Fließbett an einer Außenseite des ersten Fließbetts und ein Freibordabschnitt über den beiden Fließbetten ausgebildet ist.
D.h., CaS enthaltende Partikel, die durch ein in dem Fließbett strömendes Gas fluidisiert worden sind, werden zur heftigen Kollision mit einem Wärmetauscher oder einer Ablenkplatte bzw. einem Prallblech gebracht, die bzw. das in der Oxidationsvorrichtung so angeordnet ist, dass es quer zur Gasströmung liegt, so dass eine dichte Hülle von auf einer Oberfläche des Partikels erzeugtem CaSO₄ abgetragen wird und Sauerstoff bis ins Innere des Partikels vordringt, um dadurch eine Oxidationsreaktion von CaS zu CaSO₄ zu beschleunigen, wobei das Prallblech bzw. die Ablenkplatte keine Wärmeaustauschfunktion hat und mit einer Oberflächenbeschichtung versehen ist, die aus einem Material gefertigt ist, dessen Härte größer ist als die eines Fluidmediums.
Ferner wird eine Strömungsgeschwindigkeit in dem Freibordabschnitt über dem ersten Fließbett auf eine Endströmungsgeschwindigkeit oder weniger eines Feinpulvers eingestellt, das von dem ersten Fließbett mitgeführt wird, um dadurch zu bewirken, dass das mitgeführte Feinpulver aus dem ersten Fließbett in den Freibordabschnitt aufsteigt, um in das an der Außenseite des ersten Fließbetts angeordnete zweite Fließbett herunterzufallen.
Außerdem wird eine Gasströmungsgeschwindigkeit in dem zweiten Fließbett geringer eingestellt als die im ersten Fließbett, so dass das derart in das zweite Fließbett herabgefallene Feinpulver nicht wieder mitgeführt werden kann, und ein Volumen des zweiten Fließbetts wird derart eingestellt, dass eine Partikel-Verweilzeit in dem zweiten Fließbett einen Wert (oder mehr) annimmt, wie er für eine zu einer vollständigen Oxidation des Feinpulvers erforderliche Zeit berechnet wird, und das CaS enthaltende Feinpulver, das der Oxidationsvorrichtung von Außen zugeführt worden ist, dem zweiten Fließbett zugeführt wird. Ferner wird eine Abtragungsrate der Hülse von CaSO₄ in dem ersten Fließbett durch eine Gasströmungsgeschwindigkeit in dem ersten Fließbett sowie eine Bettfüllung des Wärmetauschers und der Ablenkplatte gesteuert.
Gemäß dem oben beschriebenen CaS-Oxidationsverfahren wird dem zweiten Fließbett CaS zugeführt, um dort oxidiert zu werden, und dann zu dem ersten Fließbett geschickt. Im ersten Fließbett kollidieren CaS-Partikel mit dem Wärmetauscher oder der Ablenkplatte, und die Hülse aus CaSO₄, die auf der Oberfläche von CaS-Partikeln gebildet wird, wird pulverisiert und abgetragen, so dass CaS-Partikel beschleunigt zu CaSO₄ bis ins Innere des Partikels oxidiert werden.
Auf diese Weise beschleunigt oxidierte CaS-Partikel in dem ersten Fließbett steigen in den Freibordabschnitt aus dem ersten Fließbett auf und fallen dann in das zweite Fließbett herunter, so dass die CaS-Partikel dort vollständig zu CaSO₄ mit einer geringeren Gasströmungsgeschwindigkeit und bei ausreichender Zeit oxidiert werden.
Gemäß dem erwähnten CaS-Oxidationsverfahren der vorliegenden Erfindung können CaS-Partikel vollständig bis ins Innere des Partikels oxidiert werden, und es kann eine Austragung von CaS aus dem System, so wie es ist, verhindert werden.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung zur Erfüllung der Aufgabe eine Oxicationsvorrichtung des folgenden Aufbaus bereit.
D.h. die CaS-Oxidationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Oxidationsvorrichtung, in der ein erstes Fließbett, ein zweites Fließbett an einer Außenseite des ersten Fließbetts sowie ein Freibordabschnitt über den beiden Fließbetten ausgebildet ist, und die eine Trennwand zum teilweisen Unterteilen eines Inneren der Oxidationsvorrichtung in eine Innenseite und eine Außenseite aufweist.
Das erste Fließbett ist an der Innenseite der Trennwand so aufgebaut, dass ein Wärmetauscher oder eine Ablenkplatte bzw. ein Prallblech in dem ersten Fließbett angeordnet ist und aus dem zweiten Fließbett an der Außenseite über ein unter der Trennwand angeordnetes Loch aufgenommene Partikel durch ein Sauerstoff enthaltendes Oxidationsgas aus Luft, Sauerstoff oder dgl., das durch eine Düse ausgeblasen wird, fluidisiert werden, und gleichzeitig, während ein Brennstoff aus Kohle, Holzkohle oder dgl., der durch eine Düse zugeführt wird, verbrannt wird und in den Partikel enthaltenes CaS oxidiert wird, die Partikel pulverisiert und durch den Wärmetauscher oder die Ablenkplatte abgetragen werden und ein pulverisiertes und abgetragenes Feinpulver dem Freibordabschnitt zugeführt wird, und ein vollständig oxidiertes Grobpulver aus der Oxidationsvorrichtung nach außen abgegeben wird.
Ferner ist das zweite Fließbett an der Außenseite der Trennwand so aufgebaut, dass ein Entschwefelungsmittel aus Kalkstein, Dolomit oder dgl. über ein Partikelzuführrohr zugeführt wird, und in den aus dem Freibordabschnitt herabgefallenen Partikeln enthaltenes CaS fluidisiert wird, und zu CaSO₄ durch ein Sauerstoff enthaltendes Oxidationsgas wie z.B. Luft, Sauerstoff oder dgl., das über eine Düse zugeführt wird, fluidisiert wird.
Ferner ist ein Freibordabschnitt oberhalb des ersten Fließbetts und des zweiten Fließbetts so aufgebaut, dass ein Hauptteil des Feinpulvers, das von dem ersten Fließbett mitgeführt wird, in das zweite Fließbett herunterfällt und verbleibende Partikel durch ein Gas aus dem ersten Fließbett und dem zweiten Fließbett ausgewaschen werden, um aus der Oxidationsvorrichtung nach außen abgeführt zu werden.
Die Außenseite der Trennwand, an der das zweite Fließbett ausgebildet ist, ist durch einen Abschnitt gebildet, an dem ein Wärmetauscher zur Temperatursteuerung angeordnet ist, sowie einen Abschnitt, an dem kein solcher Wärmetauscher angeordnet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die CaS-Oxidationsvorrichtung in ihrem Innern in die Innenseite und die Außenseite unterteilt, und das erste Fließbett ist an der Innenseite ausgebildet, das zweite Fließbett ist an der Außenseite ausgebildet, und die Partikel, die in dem ersten Fließbett an der Innenseite oxidieren und in den Freibordabschnitt darüber geführt worden sind, fallen von dem Freibordabschnitt in das zweite Fließbett an der Außenseite herunter, um dort vollständig oxidiert zu werden, und werden dann dem ersten Fließbett zugeführt, um nach außen extrahiert zu werden. In dem ersten Fließbett kollidieren die Partikel mit dem Wärmetauscher oder dem Ablenkblech, das in dem ersten Fließbett angeordnet ist, um pulverisiert und abgetragen zu werden, wobei eine Oxidation bis ins Innere der Partikel beschleunigt wird.
In der CaS-Oxidationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist zur Beschleunigung der Oxidation von Partikeln, die weniger feines Pulver enthalten, vorzuziehen, eine Höhe der Trennwand niedriger zu gestalten als die eines Fließbetts der ersten bzw. zweiten Fließbetten.
Das heißt in dem Fall, in dem ein Teil des Feinpulvers in den zu behandelnden Partikeln klein ist, so dass es schwierig ist, einer Teillast zu folgen, kann eine Partikel-Zirkulationsrate der sich aus dem ersten Fließbett über die Trennwand in das zweite Fließbett bewegenden Partikel erhöht werden.
Außerdem ist es in der CaS-Oxidationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Beschleunigung einer Oxidation der weniger Feinpulver enthaltenden Partikel vorzuziehen, einen solchen Aufbau anzuwenden, dass ein Zuführrohr von Brennstoff wie z.B. Kohle, Holzkohle oder dgl. an der Außenseite der Trennwand angeordnet ist, um dadurch den Brennstoff in das zweite Fließbett an der Außenseite über eine Düse zuzuführen, oder zusätzlich hierzu einen solchen Aufbau, dass Düsen zum Zuführen von Gas dadurch unregelmäßig in der Radialrichtung auf der Innenseite der Trennwand verteilt angeordnet sind.
D.h., wenn der Brennstoff dem zweiten Fließbett durch eine an der Außenseite der Trennwand angeordnete Düse zugeführt wird, entsteht in dem zweiten Fließbett eine reduzierende Atmosphäre, und auf der Partikeloberfläche erzeugtes CaO in dieser reduzierenden Atmosphäre bewirkt feine Poren in der Partikeloberfläche, womit Sauerstoff leicht durch die feinen Poren weit ins Innere des Partikels vordringen kann und eine Oxidation bis ins Innere des Partikels beschleunigt wird.
Außerdem sind zusätzlich zu der Zufuhr des Brennstoffs an der Außenseite der Trennwand Düsen zum Zuführen des Gases an der Innenseite der Trennwand so angeordnet, dass sie unregelmäßig in der Radialrichtung verteilt sind, um dadurch einen Abschnitt einer reduzierenden Atmosphäre in der Radialrichtung unterhalb des ersten Fließbetts zu bilden, wobei CaO an der Partikeloberfläche erzeugt wird, um dadurch eine Oxidation bis ins Innere des Partikels zu beschleunigen, wie auch bei dem oben erwähnten ersten Fließbett erwähnt wurde.
Bei der erwähnten CaS-Oxidationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es für eine wirksame Oxidation von CaS-Partikeln vorzuziehen, den Betrieb wie folgt durchzuführen.
D.h. eine mittlere Partikelgröße von CaS enthaltendem, zuzuführenden Entschwefelungsmittel wird zuerst in einem Bereich von 300 bis 2000 μm eingestellt.
Um eine Abtragung der Partikel in dem ersten Fließbett zu steuern, wird ferner eine Befüllung eines Wärmetauschers oder eines Ablenkblechs, das keine Wärmeaustauschfunktion hat, geändert, und eine Gasströmungsgeschwindigkeit wird in einem Bereich von 0,5 bis 1,5 m/s geändert.
Ferner wird eine Gasströmungsgeschwindigkeit in dem zweiten Fließbett in einem Bereich von 0 bis 1,2 m/s eingestellt, so dass eine Mitführung pulverisierter Partikel darin nicht erfolgt, und auch eine Gasströmungsgeschwindigkeit in dem Freibordabschnitt wird in einem Bereich von 0,1 bis 0,3 m/s verändert, um dadurch die aus dem System nach außen abgeführte Menge zu steuern.
Ferner wird die Gasströmungsgeschwindigkeit in dem ersten Fließbett, die Gasströmungsgeschwindigkeit in dem zweiten Fließbett und die Gasströmungsgeschwindigkeit in dem Freibordabschnitt geändert, um dadurch eine Partikelzirkulationsrate von dem ersten Fließbett in das zweite Fließbett zu steuern.
Darüber hinaus wird zur Steuerung einer Wärmeabsorptionsrate der gesamten CaS-Oxidationsvorrichtung bei einer variablen Brennstoffzufuhr ein elektrisches Signal von einer Brennstoffzufuhr-Steuervorrichtung an eine Strömungssteuervorrichtung von Gas gesendet, das einem Abschnitt zuzuführen ist, in dem der Wärmetauscher des zweiten Fließbetts angeordnet ist, um dadurch eine Gasströmungsgeschwindigkeit in diesem Abschnitt in einem Bereich von 0 bis 1,2 m/s zu ändern.
Durch Anwenden solcher Betriebsbedingungen, wie sie oben erwähnt wurden, kann CaS zu CaSO₄ vollständig und wirksam mittels der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung oxidiert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine Längsschnittansicht zur Darstellung einer Vorrichtung einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 eine Längsschnittansicht zur Darstellung einer Vorrichtung einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
3 eine Querschnittansicht längs einer Linie A-A von 2,
4 eine Diagrammansicht zur Darstellung einer Vorrichtung einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
5 eine Längsschnittansicht zur Darstellung einer Vorrichtung einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
6 eine Längsschnittansicht zur Darstellung einer Vorrichtung einer fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
7 eine erläuternde Ansicht zur Darstellung eines Einflusses der Partikelgröße und der vorgegebenen Zeit bei einer CaS-Oxidationsreaktionsrate in der Vorrichtung der ersten und zweiten Ausführungsform,
8 ein Diagramm zur Darstellung des Einflusses einer Gasströmungsgeschwindigkeit und eines Wärmetauschers im Bett, gegenüber einer CaS-Partikel-Pulverisierungsrate in der Vorrichtung der ersten und zweiten Ausführungsformen,
9 ein Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen der Gasströmungsgeschwindigkeit in einem zweiten Fließbett und einer Wärmeübertragungsrate der Oxidationsvorrichtung in bezug auf die dritte Ausführungsform, und
10 eine Längsschnittansicht zur Darstellung einer vorbekannten Vorrichtung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung konkret auf der Basis der in den 1 bis 9 gezeigten Ausführungsformen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Im folgenden wird eine erste Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben. In 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine CaS-Oxidationsvorrichtung, und in dieser CaS-Oxidationsvorrichtung 1 befindet sich eine Trennwand 22, die ein Inneres der Vorrichtung so unterteilt, dass ein erstes Fließbett 20 an einer Innenseite der Trennwand 22 und ein zweites Fließbett 21 an einer Außenseite derselben gebildet wird, und bei der sich auch in deren oberem Abschnitt ein Raum befindet, der einen Freibordabschnitt 23 bildet.
Die zwischen dem ersten Fließbett 20 und dem zweiten Fließbett 21 angeordnete Trennwand 22 ist von einem feuerbeständigen Material überzogen, wird von einem Heizmediumfluid gekühlt und wird von einem Halterungselement 24 gehalten, das durch ein darin strömendes Heizmedium Fluid gekühlt wird. Der das zweite Fließbett 21 bildende Abschnitt besteht aus einem Abschnitt 21a, der einen Wärmetauscher 33 im Bett und einen Abschnitt 21b aufweist, der keinen solchen Wärmetauscher hat.
In dem ersten Fließbett 20 ist ein Wärmetauscher 27 vorgesehen, wobei Kohle 200 und Holzkohle 201, die von einem Stickstoff enthaltenden Gas transportiert werden, dem ersten Fließbett 20 von unten zugeführt werden. Die Bezugsziffer 25 bezeichnet ein Plenum, und die Bezugsziffer 26 bezeichnet eine Verteilerplatte, wobei ein Gasgemisch 202 aus Stickstoff, Sauerstoff und Dampf durch das Plenum 25 und die Verteilerplatte 26 so zugeführt werden, dass das erste Fließbett 20 gebildet wird und der Brennstoff brennt.
Beim Verbrennen der auf diese Weise zugeführten Kohle 200 und der Holzkohle 201 wird eine Verbrennungsoberflächentemperatur des Partikels hoch, und die Partikel schmelzen teilweise, um dadurch eine als Klinker bezeichnete Agglomerationssubstanz zu bilden, welche die Fluidisierung verschlechtern kann. Um eine Entstehung des Klinkers zu verhindern, wird die Gasströmungsgeschwindigkeit in dem ersten Fließbett 20 auf 0,7 bis 1,5 m/s am untersten Abschnitt des Betts eingestellt. Um die Partikel einfacher abtragen zu lassen, wird die Gasströmungsgeschwindigkeit am oberen Abschnitt des Betts, an der der Wärmetauscher 27 angeordnet ist, auf 0,5 bis 0,9 m/s eingestellt.
Die Verbrennungswärme wird durch ein Heizmediumfluid 203, das in dem innerhalb des ersten Fließbetts 20 angeordneten Wärmetauschers 27 strömt, einem Wärmeaustausch unterzogen. Der Wärmetauscher 27 ist von einem Spiral- bzw. Wendelrohrtyp, und zwischen den Wendelrohren ist eine Ablenkplatte in einer versetzten Gitterstruktur vorgesehen. Auf die Ablenkplatte ist eine Oberflächenbeschichtung aufgebracht, die aus einem Material gefertigt ist, dessen Härte größer ist als die des Fluidmediums.
Um die Oxidation von in den von dem zweiten Fließbett 21 unter der Trennwand 22 strömenden Partikeln 304 enthaltenem CaS abzuschließen, wird die Temperatur des ersten Fließbetts 20 auf 870 bis 1000°C eingestellt. Die Partikel, die vollständig in dem ersten Fließbett 20 oxidiert wurden, werden von unterhalb des Betts als ausgetragene Asche 303 abgezogen, oder werden von dem oberen Abschnitt der Vorrichtung als mitgeführte Asche 302 ausgetragen.
Ein Feinpulver, das vollständig in dem zweiten Fließbett 21 oxidiert wurde und dem ersten Fließbett 20 zugeführt wurde, und ein Feinpulver, das in dem ersten Fließbett 20 pulverisiert und abgetragen wurde, werden aus dem ersten Fließbett 20 in den Freibordabschnitt 23 eingetragen, um zu eingetragenen Partikeln 300 zu werden. Hochtemperaturpartikel 207, die einen Hauptteil der mitgeführten bzw. eingetragenen Partikel 300 bilden, fallen entlang einer Wandfläche des Freibordabschnitts 23 nach unten, um in das zweite Fließbett 21 zu gelangen. Der verbleibende Abschnitt der mitgeführten Partikel 300 wird durch ein Verbrennungsgas 301 ausgewaschen, um zu der aus der Vorrichtung abzuführenden mitgeführten Asche 302 zu werden.
Außerdem werden ein Feinpulver 204 mittlerer Partikelgröße von 100 μm, das aus CaS, CaO, CaCO₃, etc. enthaltende Entschwefelungsprodukten besteht (nachstehend als "Feinpulver" bezeichnet), sowie ein Grobpulver 205 einer mittleren Partikelgröße von 300 bis 2000 μm, das aus CaS, CaO, CaCO₃, etc. bestehende Entschwefelungsprodukte enthält (nachstehend als "Grobpulver" bezeichnet), zusammen mit einem Stickstoff enthaltenden Trägergas dem zweiten Fließbett 21 vom oberen Abschnitt des ersten Fließbetts 21 über Düsen 28, 29 zugeführt.
Das Feinpulver 204 und das Grobpulver 205, die so zugeführt werden, sind durch Entschwefelung bei einer Kohlenvergasung entstandene Produkte, und ein Zusammensetzungsbeispiel hiervon ist CaS 40%, CaCO₃ 30%, CaO 30% etc. Das Feinpulver 204 ist das aus einem Zyklonabscheider gesammelte, und die mittlere Partikelgröße beträgt etwa 100 μm.
Falls die mittlere Partikelgröße des Grobpulvers 205 kleiner ist als 300 μm, wird das erste Fließbett 20 zu einem Turbulenzstrom-Fließbett, was einen engen Bereich der Gasströmungsgeschwindigkeit darin ergibt, und auch eine geringere Freiheit beim Betrieb. Falls die mittlere Partikelgröße derselben größer ist als 200 μm, wird es schwierig, CaS in dem ersten Fließbett 20 vollständig zu oxidieren.
Das zweite Fließbett 21 wird durch ein Gasgemisch 206 aus Stickstoff, Sauerstoff und Dampf fluidisiert, das über ein Plenum 30 und eine Verteilerplatte 31 zugeführt wurde, und dessen Temperatur 750 bis 950°C beträgt. In dem Abschnitt 21g des zweiten Fließbetts 21, in dem kein Wärmetauscher 33 im Bett angeordnet ist, ist die Gasströmungsgeschwindigkeit auf 0,05 bis 1,2 m/s eingestellt, um die mitgeführten Partikel so klein wie möglich zu machen, so dass ein moderates Fließbett darin gebildet wird.
In dem Abschnitt 21a des zweiten Fließbetts 21, in dem der Wärmetauscher 33 im Bett angeordnet ist, wird ein Wärmeaustausch bei den Hochtemperaturpartikeln 207 vollzogen, die von dem Freibettabschnitt 23 herunterfallen, und zwar durch ein Heizmediumfluid 305, das in dem Wärmetauscher 33 im Bett strömt. Die Steuerung einer Wärmeabsorptionsrate dieser Oxidationsvorrichtung erfolgt durch Ändern der Gasströmungsgeschwindigkeit im Bereich von 0 bis 1,2 m/s im Abschnitt 21a des zweiten Fließbetts 21, indem der Wärmetauscher 33 im Bett angeordnet ist. Falls die Gasströmungsgeschwindigkeit auf 0 m/s eingestellt wird, wird derjenige Abschnitt 21a des zweiten Fließbetts 21, in dem der Wärmetauscher 33 im Bett angeordnet ist, ein feststehendes Bett, und die Wärmeübertragungsrate verringert sich stark.
In dem zweiten Fließbett 21 ist im Vergleich zum ersten Fließbett 20 die Gasströmungsgeschwindigkeit geringer, und das in dem Fließbett enthaltene Gas ist weniger, womit die spezifische Schwerkraft des Fließbetts größer wird. Damit können die Partikel in dem zweiten Fließbett 21 reibungslos unter der Trennwand 22 dem ersten Fließbett 20 zugeführt werden.
In der ersten Ausführungsform ist zur reibungsloseren Bewegung der Partikel vom zweiten Fließbett 21 in das erste Fließbett 20 eine Düse 32 in einem Außenwandabschnitt des zweiten Fließbetts 21 vorgesehen, und es wird ein Gasgemisch 208 aus Stickstoff, Sauerstoff und Dampf durch diesen zugeführt.
(Zweite Ausführungsform)
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben. Diese zweite Ausführungsform ist ein Beispiel eines Falls, bei dem eine Reaktionsrate von CaS und Sauerstoff hoch ist. In der zweiten Ausführungsform wird im Unterschied zu der ersten Ausführungsform ein von einem Stickstoff enthaltenden Gas getragenes Grobpulver 205 einem Abschnitt 20a unter einem ersten Fließbett 20 über eine Düse 29 zugeführt.
Das Grobpulver 205 kollidiert mit einem Gasgemisch 202 aus Stickstoff, Sauerstoff und Dampf, die aus einer Verteilerplatte 26 ausgeblasen werden. Wenn CaS in dem Grobpulver 205 eine hohe Sauerstoffkonzentration aufweist, kommt es sehr schnell zu einer exothermen Reaktion von Cas + 2O₂ → CaSO₄ auf einer Oberfläche der Partikel, womit das CaS-Partikel in dem Grobpulver 205, das dem Abschnitt 20a unter dem ersten Fließbett 20 zugeführt wird, einen plötzlichen Temperaturanstieg erfährt, um darin Wärmebelastungen zu verursachen, und dazu neigt, pulverisiert und abgetragen zu werden.
Ferner verschlechtert sich eine Wärmeübertragung, wenn die Partikel in dem Abschnitt 20a unter dem ersten Fließbett 20 sich langsam bewegen, und die Oberfläche der Partikel schmilzt teilweise, so dass eine Agglomerationserscheinung entsteht, bei dem die Partikel aneinander haften, und bei dem der Betrieb geändert wird. Somit wird zur Beschleunigung der Pulverisierung und der Abtragung von CaS, das aufgrund der Wärmebelastungen dazu gebracht wurde, pulverisiert und abgetragen zu werden, und zur Verhinderung der Verklumpungserscheinung die Gasströmungsgeschwindigkeit in dem Abschnitt 20a unter dem ersten Fließbett 20 auf 1,0 bis 1,5 m/s eingestellt und ein turbulentes Fließbett darin gebildet.
Ferner wird bei der zweiten Ausführungsform im Unterschied zu der ersten Ausführungsform ein von einem Stickstoff enthaltenden Gas getragenes Feinpulver 204 in einem Wirbelstrom (3) in ein zweites Fließbett 21 eingeleitet, so dass ein Anhaften zwischen den Partikeln durch die Wirbelströmung verhindert wird. Um eine solche Wirbelströmung zu bilden, ist ein Wärmetauscher 33 im Bett unterhalb der Wirbelströmung in dem zweiten Fließbett 21 angeordnet.
Der Aufbau anderer Teile der zweiten Ausführungsform gemäß 2 als der oben beschriebenen ist der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform.
(Dritte Ausführungsform)
Im folgenden wird eine dritte Ausführungsform unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Betriebsverfahrens in einem Fall, in dem eine Zuführrate von Brennstoff wie z.B. Kohle, Holzkohle etc. in der ersten und zweiten Ausführungsform variiert.
In 4 wird ein Brennstoff 401 von einem Brennstoffzuführtrichter 40 durch einen Schneckenförderer 41 ausgetragen, und der ausgetragene Brennstoff 402 wird einem Injektor 43 zugeführt und dann von dort in das erste Fließbett 20 als Brennstoff 404 durch ein Stickstoff enthaltendes Gas 403 getragen.
Die Brennstoffzuführrate wird in ein elektrisches Signal 500 durch eine Brennstoffzuführ-Steuervorrichtung 42 umgewandelt, und das elektrische Signal 500 wird einer Strömungssteuervorrichtung 44 gesendet. Die Strömungssteuervorrichtung 44 steuert eine Strömungsrate eines Gasgemischs 405 aus Stickstoff, Sauerstoff und Dampf, das in diese einzuleiten ist, und ein so gesteuertes Gasgemisch 206 wird dem Abschnitt des zweiten Fließbetts 21 zugeführt, in dem der Wärmetauscher angeordnet ist.
Falls der Brennstoff abnimmt bzw. verringert wird, wird das Gasgemisch 206 verringert und die Wärmeübertragungsrate der Oxidationsvorrichtung nimmt ab. Falls umgekehrt der Brennstoff zunimmt, nimmt das Gasgemisch 206 zu und die Wärmeübertragungsrate der Oxidationsvorrichtung steigt.
9 zeigt die Beziehung zwischen dem Wärmeübertragungskoeffizienten und der Gasströmungsgeschwindigkeit in dem zweiten Fließbett 21 der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie dort gezeigt ist, nimmt der Wärmeübertragungskoeffizient mit sinkender Gasströmungsgeschwindigkeit ab. Wenn die Wärmeübertragungsrate der gesamten Oxidationsvorrichtung Q ist, ist der Wärmeübertragungskoeffizient des Wärmetauschers des ersten Fließbetts H₁, der Heizbereich ist A₁, die Heizmediumtemperatur ist TS₁, die erste Fließbetttemperatur ist T₁, der Wärmeübertragungskoeffizient des Wärmetauschers des zweiten Fließbetts ist H₂, der Heizbereich ist A₂, die Heizmediumtemperatur ist TS₂ und die zweite Fließbetttemperatur ist T₂, wobei die folgende Beziehung erhalten wird: Q = H1 × A1 × (T1 – TS1) + H2 × A2 × (T2 – TS2)
Wenn die Brennstoffzuführrate variiert, ändert sich demgemäß die Gasströmungsgeschwindigkeit in dem Abschnitt des zweiten Fließbetts, in dem der Wärmetauscher im Bett angeordnet ist, so daß die auf das Heizmedium übertragene Wärmeübertragungsrate geändert wird, wodurch es möglich wird, dass sich die Wärmeübertragungsrate der gesamten Oxidationsvorrichtung ändert.
(Vierte Ausführungsform)
Eine vierte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf 5 beschrieben. Diese vierte Ausführungsform ist ein Beispiel eines Falls, bei dem ein Anteil des Feinpulvers in den zugeführten Partikeln gering ist und es schwierig ist, einer Teillast zu folgen. In dieser Ausführungsform wird die Höhe des Fließbetts des ersten Fließbetts 20 bzw. des zweiten Fließbetts 21 höher gestaltet als die Trennwand 22, und zwar um etwa 0 bis 0,5 μm, wodurch die Zirkulationsrate von Partikeln aus dem ersten Fließbett 20 in das zweite Fließbett 21 erhöht wird.
Das zweite Fließbett 21 kann nur durch den Abschnitt gebildet sein, in dem der Wärmetauscher 33 im Bett angeordnet ist. Die Steuerung der Zirkulationsrate von Partikeln wird durch eine Differential-Gasströmungsgeschwindigkeit zwischen dem ersten Fließbett 20 und dem zweiten Fließbett 21 vorgenommen. Falls die Zufuhr von Kohle 200 und Holzkohle 201 variiert, wird die Gasströmungsgeschwindigkeit in dem zweiten Fließbett 21 geändert und die Zirkulationsrate gesteuert.
(Fünfte Ausführungsform)
Eine fünfte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf 6 beschrieben. Diese fünfte Ausführungsform ist ein Beispiel eines Falls, bei dem eine Oxidation von CaS in der vierten Ausführungsform wegen einem hohen CaS-Gehalt in einer Ca-Verbindung in den zugeführten Partikeln und dgl. ungenügend ist.
Bei der vierten Ausführungsform wird die Fließbetthöhe des ersten Fließbetts 20 und des zweiten Fließbetts 21 jeweils um 0 bis 0,5 m in etwa höher gestaltet als die Trennwand 22, die oben erwähnt wurde, womit ein Teil der Grobpartikel in dem ersten Fließbett 20 ebenfalls in das zweite Fließbett 21 zirkuliert wird. In der vierten Ausführungsform wird ein Anteil des Feinpulvers in dem zweiten Fließbett 21 geringer und eine Verweilzeit des Feinpulvers kürzer, womit, falls der CaS-Gehalt in der Ca-Verbindung in den zugeführten Partikeln 80% oder mehr wird, eine Oxidation von CaS ungenügend wird.
Somit wird zur Beschleunigung der Oxidation von CaS ein Brennstoff 401 aus Kohle, Holzkohle und dgl. dem zweiten Fließbett 21 zugeführt, so dass das zweite Fließbett 21 eine reduzierende Atmosphäre erhält. Dadurch tritt ein Teil des CaSO₄ in der Feinpulveroberfläche mit Wasserstoff in dem Reduktionsgas in dem zweiten Fließbett 21 in eine Reaktion ein, wie z. B. CaSO₄ + H₂ → CaO + H₂O + SO₂, um dadurch CaO zu erzeugen.
Da CaO ein kleineres Molekularvolumen aufweist, werden in der Partikeloberfläche feine Poren gebildet, durch die sich Sauerstoff ausbreiten kann. Damit werden die feinen Poren in der Feinpulveroberfläche in dem zweiten Fließbett 21 gebildet und Sauerstoff verbreitet sich bis ins Innere des Feinpulvers im ersten Fließbett 20, und folglich wird das Feinpulver schnell oxidiert.
Um die Oxidation von CaS zu beschleunigen, kann eine reduzierende Atmosphäre in dem ersten Fließbett 20 gebildet werden. In diesem Fall sind Düsen zum Blasen eines Gasgemischs 202 aus Stickstoff, Sauerstoff und Dampf in das erste Fließbett 20 vorgesehen, die unregelmäßig in der Radialrichtung verteilt sind, wodurch ein Reduktionsatmosphärenabschnitt in der Radialrichtung unterhalb des ersten Fließbetts 20 gebildet werden kann.
Vorstehend wurde die Erfindung konkret auf der Basis der dargestellten Ausführungsformen beschrieben, die Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, sondern es können verschiedene Modifikationen der konkreten Struktur und des Aufbaus innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche, die nachstehend dargelegt werden, hinzugefügt werden.
Wie oben beschrieben wurde, kann gemäß der vorliegenden Erfindung folgende Wirkung erzielt werden.
Bei dem CaS-Oxidationsverfahren und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Oxidationsvorrichtung eingesetzt, welche das erste an der Innenseite ausgebildete Fließbett in sich umfasst, und das zweite, an der Außenseite des ersten Fließbetts ausgebildete Fließbett sowie den über diesen beiden Fließbetten angeordneten Freibordabschnitt umfasst, wobei eine Oxidation in diesen beiden Fließbetten, dem ersten und dem zweiten Bett, stattfindet, wodurch CaS vollständig oxidiert werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird CaS in dem einen der ersten und zweiten Fließbetten, beispielsweise dem zweiten, zugeführten Feinpulver in dem zweiten Fließbett oxidiert und zu dem anderen, d.h. dem ersten Fließbett geschickt. Das dem ersten Fließbett zugeführte und vollständig oxidierte Feinpulver wird aus dem ersten Fließbett mitgeführt und aus dem System ausgetragen oder von unterhalb des ersten Fließbett extrahiert.
7 zeigt den Einfluß der Partikelgröße und der Zeit gegenüber der Oxidationsreaktionsrate von CaS in dem Fall, in dem die Partikel so dem ersten Fließbett aus dem zweiten Fließbett zugeführt werden. Bei der vorbekannten Oxidationsvorrichtung verweilen die mitgeführten Partikel von etwa 100 μm in dem Fließbett nur etwa 10 min durchschnittlich.
Wie in 7 gezeigt ist, kann eine Verweilzeit von etwa 10 min nur eine ungenügende Oxidation erbringen, während bei der vorliegenden Erfindung das Feinpulver beispielsweise in das zweite Fließbett eingebracht wird und dadurch die durchschnittliche Verweilzeit zu etwa 2 Stunden wird, so dass selbstverständlich eine ausreichende Oxidation erzielt werden kann.
Das Grobpulver in dem Entschwefelungsmittel wird dem zweiten Fließbett zugeführt, um nur an den Partikeloberflächen oxidiert zu werden, und wird dann dem ersten Fließbett wie bei der ersten Ausführungsform zugeführt oder wird direkt dem ersten Fließbett wie bei der zweiten Ausführungsform zugeführt. Die Partikel des Grobpulvers, die dem ersten Fließbett zugeführt werden, verweilen in dem ersten Fließbett so lange, wie es zu dem Abschluß der Oxidation ausreicht, und CaS von beispielsweise 300 μm wird vollständig oxidiert, wie 7 zeigt.
Während das Grobpulver in dem ersten Fließbett verweilt, wird es durch das Gas stark bewegt und kollidiert heftig mit anderen Partikeln und mit dem Wärmetauscher sowie mit der Ablenkplatte, die keine Wärmeaustauschfunktion aufweist, wobei beide in dem Fließbett angeordnet sind. Dadurch wird eine auf der Grobpulveroberfläche erzeugte CaSO₄-Hülse pulverisiert und abgetragen, was darin resultiert, dass sich Sauerstoff leicht bis ins Innere des Partikels ausbreiten kann und eine Oxidation von CaS zu CaSO₄ beschleunigt wird. Das Grobpulver, das vollständig oxidiert worden ist, wird aus dem ersten Fließbett extrahiert.
8 zeigt den Einfluß der Gasströmungsgeschwindigkeit, des Wärmetauschers und der Ablenkplatte gegenüber der Pulverisierungsrate von CaS-Partikeln in dem ersten Fließbett der vorliegenden Erfindung. Die "relative Pulverisierungsrate" der Vertikalachse bedeutet einen Raten-Relativwert, bei dem Partikel mit Partikelgrößen unter einer Ausschußgröße oder weniger pro Volumeneinheit des Fließbetts erzeugt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erhöht sich die Gasströmungsgeschwindigkeit und der Wärmetauscher und das Ablenkblech sind in dem ersten Fließbett angeordnet, wodurch die CaSO₄-Hülse auf der CaS-Partikeloberfläche beschleunigt in dem ersten Fließbett pulverisiert und abgetragen wird, wie 8 zeigt. Somit wird die Hülse von CaSO₄, die auf der Partikeloberfläche von CaS erzeugt wurde, welches in dem ersten Fließbett verweilt, abgetragen und es kommt leicht zu einer Oxidationsreaktion bis ins Innere des CaS-Partikels, und gleichzeitig wird die Partikelgröße der in dem ersten Fließbett verweilenden Partikel kleiner, so dass die für die Oxidation erforderliche Zeit kürzer wird und eine vollständige Oxidation von CaS zu CaSO₄ erleichtert wird.
Wie oben beschrieben wurde, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich geworden, CaS vollständig zu CaSO₄ zu oxidieren, womit keine Notwendigkeit besteht, CaS aus dem System auszutragen.

Claims

Verfahren zum Oxidieren von CaS zu CaSO₄ in einem Fließbett, mit den folgenden Schritten: Verwenden einer Oxidationsvorrichtung (1), in der ein erstes Fließbett (20), ein zweites Fließbett (21) an einer Außenseite des ersten Fließbetts (20), ein Freibordabschnitt (23) oberhalb der ersten und zweiten Fließbetten (20, 21) und ein Wärmetauscher (27) oder eine Umlenkplatte, die im ersten Fließbett (20) angeordnet ist, ausgebildet sind, so dass sie eine Gasströmung durchquert, wobei die Umlenkplatte keine Wärmeaustauschfunktion hat und mit einer Oberflächenbeschichtung versehen ist, die aus einem Material mit einer Härte gefertigt ist, die größer ist als die der Partikel, die in dem Fließbett zum Fließen gebracht werden, Bewirken, daß CaS enthaltende Teilchen, die durch eine Gasströmung in dem ersten Fließbett (20) zum Fließen gebracht wurden, heftig mit dem Wärmetauscher (27) oder der Umlenkplatte bzw. dem Prallblech kollidieren, so daß eine dichte Hülle von CaSO₄, die auf der Oberfläche der Partikel erzeugt wurde, abgetragen wird, und Sauerstoff in das Innere der Partikel verteilt wird, um dadurch eine Oxidationsreaktion von CaS zu CaSO₄ zu beschleunigen, Einstellen einer Strömungsgeschwindigkeit in dem Freibordabschnitt (23) oberhalb des ersten Fließbetts (20) auf einen Wert gleich dem oder geringer als der einer Endströmungsgeschwindigkeit, so daß ein feines Pulver, das von dem ersten Fließbett (20) in den Freibordabschnitt (23) mitgeführt wurde, in das zweite Fließbett (21) herabfällt, Einstellen einer Gasströmungsgeschwindigkeit in dem zweiten Fließbett (21) auf einen Wert unter demjenigen im ersten Fließbett (20), so daß das von dem Freibordabschnitt (20) in das zweite Fließbett (21) herabgefallene feine Pulver nicht wieder mitgeführt wird, und Einstellen eines Volumens des zweiten Fließbetts (21) so, daß eine Teilchen-Verweilzeit in dem zweiten Fließbett (21) gleich oder höher als die berechnete Zeit wird, die für eine vollständige Oxidation des feinen Pulvers erforderlich ist, Zuführen eines CaS enthaltenden feinen Pulvers (204, 205) in das zweite Fließbett (21) von außerhalb der Oxidationsvorrichtung, und Steuern einer Abtragungsrate der Hülle des an der Oberfläche der Teilchen im ersten Fließbett (20) erzeugten CaSO₄ durch Steuern einer Gasströmungsgeschwindigkeit in dem ersten Fließbett (20) und durch Auswählen eines Ausmaßes, bis zu dem der Wärmetauscher (27) und die Umlenkplatte das erste Fließbett (20) füllen.
Vorrichtung zum Oxidieren von CaS zu CaSO₄ in einem Fließbett, mit: einer Trennwand (22) zum teilweisen Aufteilen eines Innenraums der Oxidationsvorrichtung (1) in eine Innenseite, in der ein erstes Fließbett (20) ausgebildet ist, und eine Außenseite, an der ein zweites Fließbett (21) ausgebildet ist, und einen Raum über der Trennwand (22) und den beiden Fließbetten (20, 21), in dem ein Freibordabschnitt (23) ausgebildet ist, einem Düsenmittel, durch das ein Sauerstoff enthaltendes Oxidationsgas aus Luft, Sauerstoff o.dgl. in das erste Fließbett (21) geblasen werden kann, wodurch Teilchen, die von dem zweiten Fließbett (21) über einen unter der Trennwand (22) angeordneten Raum aufgenommen werden, und ein Brennstoff aus Kohle (200), Koks (201) o.dgl., der dem ersten Fließbett (20) über ein Düsenmittel zugeführt wird, so zum Fließen gebracht werden, daß der Brennstoff verbrannt wird, in den Teilchen enthaltenes CaS oxidiert wird, die Teilchen pulverisiert und abgetragen werden, indem sie gegen einen Wärmetauscher (27) oder ein Umlenkblech bzw. Prallblech, das in dem ersten Fließbett (20) angeordnet ist, prallen, das pulverisierte und abgetragene feine Pulver dem Freibordabschnitt (23) zugeführt wird und ein vollständig oxidiertes Pulver von der Oxidationsvorrichtung (1) nach außen abgeführt wird, einem Düsenmittel zum Zuführen eines Sauerstoff enthaltenden Oxidationsgases (206) aus Luft, Sauerstoff o.dgl. in das zweite Fließbett (21) so, daß ein Entschwefelungsmittel (204, 205) aus Kalkgestein, Dolomit o.dgl., das dem zweiten Fließbett (21) über eine Teilchen-Zuführleitung zugeführt wird, und in den vom Freibordabschnitt (23) herabfallenden Teilchen enthaltenes CaS zum Fließen gebracht werden, um zu CaSO₄ oxidiert zu werden, wobei der Freibordabschnitt (23) über dem ersten Fließbett (20) und dem zweiten Fließbett (21) so aufgebaut ist, daß ein Großteil des von dem ersten Fließbett (20) mitgeführten feinen Pulvers in das zweite Fließbett (21) fällt und restliche Teilchen durch ein Gas aus dem ersten Fließbett (20) und dem zweiten Fließbett (21) ausgewaschen werden, um von der Vorrichtung (1) nach außen abgeführt zu werden, und wobei die Außenseite der Trennwand (22), an der das zweite Fließbett (21) ausgebildet ist, einen Abschnitt (21a), in dem ein Wärmetauscher (33) zur Temperatursteuerung angeordnet ist, und einen Abschnitt, in dem kein solcher Wärmetauscher angeordnet ist, umfaßt.
Vorrichtung zum Oxidieren von CaS zu CaSO₄ nach Anspruch 2, wobei die Trennwand (22) eine Höhe aufweist, die geringer ist als die des ersten Fließbetts (20) oder des zweiten Fließbetts (21).
Vorrichtung zum Oxidieren von CaS zu CaSO₄ nach Anspruch 3, ferner mit einer Leitung zum Zuführen von Brennstoff (401) aus Kohle, Aktivkohle o.dgl. zu dem an der Außenseite der Trennwand (22) ausgebildeten zweiten Fließbett (21).
Vorrichtung zum Oxidieren von CaS zu CaSO₄ nach Anspruch 4, ferner mit Düsen (202) zum Zuführen von Gas in das erste Fließbett (20), das an der Innenseite der inneren Wand (22) ausgebildet ist, wobei die Düsen unregelmäßig in der Radialrichtung verteilt sind.
Betriebsverfahren einer Vorrichtung zum Oxidieren von CaS zu CaSO₄, wie sie in den Ansprüchen 2 oder 3 definiert sind, mit den folgenden Schritten: Einstellen einer mittleren Teilchengröße von CaS enthaltendem Entschwefelungsmittel (204, 205), das dem zweiten Fließbett (21) zuzuführen ist, auf einen Bereich von 300 bis 2000 μm, Auswählen eines Ausmaßes, bis zu dem der Wärmetauscher (27) und ein Umlenkblech bzw. Prallblech das erste Fließbett (20) füllt, und Einstellen einer Gasströmungsgeschwindigkeit in dem ersten Fließbett (20) in einem Bereich von 0,5 bis 1,5 m/s, um dadurch eine Abtragung der Partikel im ersten Fließbett (20) zu steuern, Einstellen einer Gasströmungsgeschwindigkeit im zweiten Fließbett (21) in einem Bereich von 0 bis 1,2 m/s, um so zu bewirken, daß keine pulverisierten Teilchen in dem zweiten Fließbett (21) mitgeführt werden, und Einstellen einer Gasströmungsgeschwindigkeit in dem Freibordabschnitt (23) auf einen Bereich von 0,1 bis 0,3 m/s, um dadurch eine zur Außenseite der Vorrichtung abgeführte Teilchenmenge zu steuern, Steuern der Gasströmungsgeschwindigkeit im ersten Fließbett (20), der Gasströmungsgeschwindigkeit im zweiten Fließbett (21) und der Gasströmungsgeschwindigkeit im Freibordabschnitt (23), um dadurch eine Teilchen-Zirkulationsrate vom ersten Fließbett (20) zum zweiten Fließbett (21) zu steuern, und Steuern einer dem ersten Abschnitt (21a) zugeführten Gasmenge, in dem der Wärmetauscher (33) des zweiten Fließbetts (21) angeordnet ist, um dadurch eine Gasströmungsgeschwindigkeit in dem Abschnitt in einem Bereich von 0, bis 1,2 mm/s gemäß einer Rate des der Vorrichtung zugeführten Brennstoffs zu verändern, um eine Wärmeabsorptionsrate der gesamten CaS-Oxidationsvorrichtung (1) bei der variablen Brennstoffzufuhr zu steuern.