EA032282B1 - Кислородное сжигание в транспортном кислородном сжигателе - Google Patents

Кислородное сжигание в транспортном кислородном сжигателе Download PDF

Info

Publication number
EA032282B1
EA032282B1 EA201391624A EA201391624A EA032282B1 EA 032282 B1 EA032282 B1 EA 032282B1 EA 201391624 A EA201391624 A EA 201391624A EA 201391624 A EA201391624 A EA 201391624A EA 032282 B1 EA032282 B1 EA 032282B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
solid phase
ascending pipe
oxygen
cooler
stream
Prior art date
Application number
EA201391624A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201391624A1 (ru
Inventor
Панналал Вималчанд
Гуохай Лю
Вань-Ван Пэн
Original Assignee
Саутерн Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Саутерн Компани filed Critical Саутерн Компани
Publication of EA201391624A1 publication Critical patent/EA201391624A1/ru
Publication of EA032282B1 publication Critical patent/EA032282B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/38—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it
    • B01J8/384—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only
    • B01J8/388—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only externally, i.e. the particles leaving the vessel and subsequently re-entering it
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F23C10/08—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
    • F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
    • B01J8/0055—Separating solid material from the gas/liquid stream using cyclones
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/22—Methods of steam generation characterised by form of heating method using combustion under pressure substantially exceeding atmospheric pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00—Control systems for steam boilers
    • F22B35/002—Control by recirculating flue gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00115—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
    • B01J2208/00141—Coils
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2206/00—Fluidised bed combustion
    • F23C2206/10—Circulating fluidised bed
    • F23C2206/103—Cooling recirculating particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/10006—Pressurized fluidized bed combustors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Abstract

В изобретении представлен транспортный кислородный сжигатель повышенного давления с различными конфигурациями. В транспортный кислородный сжигатель подают, по существу, чистый кислород повышенного давления с целью сжигания ископаемого топлива с образованием пара для выработки энергии. Конечный продукт представляет собой дымовые газы, содержащие после конденсации влаги, по существу, чистый CO. Небольшой избыток кислорода, необходимый для достижения полного сгорания в сжигателе, удаляют путем добавления другого топлива так, чтобы, по существу, весь кислород, поданный в сжигатель, был подлостью израсходован. Благодаря способности данного транспортного кислородного сжигателя функционировать как сжигатель с циркулирующим псевдоожиженным слоем с очень высокой скоростью циркуляции твердой фазы отпадает необходимость в использовании рециркулируемого COили дымовых газов в качестве средства снижения и регулирования температуры горения. Температуру в сжигателе эффективным образом регулируют при помощи относительно более холодной циркулирующей твердой фазы, подаваемой в зону горения (200). Небольшое количество COрециркулируют для аэрации и для транспортировки твердого топлива в восходящей трубе.

Description

Настоящее изобретение было сделано при некоторой государственной поддержке в рамках Соглашения о сотрудничестве № ΌΕ-ΝΤ0000749, предоставленной Министерством энергетики США. Государство имеет некоторые права на данное изобретение.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, вообще, к конструкции угольных электростанций, более конкретно к транспортному сжигателю. Транспортный сжигатель используют для сжигания угля в кислороде, являющемся окислителем, с получением потока, по существу, чистого СО2 после конденсации влаги из дымового газа.
Известный уровень техники
Кислородное сжигание является частью конструкции угольной электростанции, характеризующейся возможностью значительного снижения выбросов СО2 по сравнению с конструкциями традиционных угольных электростанций. При кислородном сжигании уголь сжигают в обогащенной кислородом атмосфере с использованием, по существу, чистого кислорода или, по существу, чистого кислорода, разбавленного рециркулируемыми дымовыми газами. Получаемые в этом процессе дымовые газы состоят, главным образом, из СО2 и Н2О, поэтому концентрированный поток СО2 получают, просто конденсируя воду, содержащуюся в потоке выхлопных газов. Преимущество кислородного сжигания относительно сжигания в воздушной атмосфере заключается в наличии большого потенциала существенного уменьшения затрат и на отделение, и на улавливание СО2, так как, по существу, весь выхлопной поток может быть уловлен и секвестирован.
В патенте США № 6505567 на имя Либегаои с1 а1. описан способ функционирования циркулирующего псевдоожиженного слоя при атмосферном давлении, в который подают, по существу, чистый кислород, являющийся окислителем, для сжигания в сжигателе ископаемого топлива. Часть тонкодисперсных твердых частиц, захваченных дымовыми газами, охлаждают в наружном теплообменнике с псевдоожиженным слоем и рециркулируют в нижнюю часть сжигателя. В процессе охлаждения твердых частиц образуется небольшое количество пара для выработки энергии. Небольшая рециркулируемая часть захваченных охлажденных твердых частиц может использоваться для регулирования температуры в сжигателе.
Лпбег8ои е1 а1. также описывают рециркуляцию достаточно большого количества газообразных продуктов горения в сжигатель с целью регулирования температуры в сжигателе. Способ функционирования такого сжигателя с циркулирующим псевдоожиженным слоем (спси1а1тд Пшб|/еб Ьеб сотЬиЧог СЕВ) , по существу, такой же, как и обычного сжигателя СЕВ, за исключением замены воздуха на кислород в качестве окислителя. Однако для регулирования температуры в сжигателе дымовые газы необходимо рециркулировать в сжигатель, а коэффициент рециркуляции должен быть почти таким же, как количество азота, которое бы присутствовало в воздухе при горении в атмосфере воздуха.
Хотя процесс типа, описанного Либегаои е1 а1., имеет существенные преимущества по сравнению со сжиганием с воздушным дутьем, когда необходимо улавливать СО2 из дымовых газов, большое количество рециркулируемых дымовых газов приводит к высокому потреблению энергии и снижению надежности в эксплуатации. В результате этот традиционный способ функционирования нуждается в усовершенствовании.
Кроме того, как в любом процессе горения на воздухе, для достижения полного сгорания необходим избыток кислорода, и вследствие этого кислород будет присутствовать в дымовых газах. Но присутствие кислорода в отходящем потоке СО2 нежелательно для секвестрации СО2 или для других вариантов применения. Смесь кислорода и СО2 также является более коррозионной в присутствии даже небольшого количества влаги. Кроме того, производство кислорода является одной из наиболее дорогостоящих стадий процесса горения, и сбрасывать дымовые газы, содержащие ценный кислород, таким образом, чрезвычайно нежелательно.
Компоновка контура циркуляции, показанная Либегаои е1 а1., подобна наиболее широко используемой компоновке серийных камер с циркулирующим псевдоожиженным слоем. Аэрация в теплообменнике с псевдоожиженным слоем может оказывать отрицательное влияние на функционирование циклона и общую скорость циркуляции твердых частиц.
Кислородное сжигание топлива в СЕВ также имеет некоторые недостатки, свойственные процессу горения на воздухе. Например, требуется высокая величина отношения кальций/сера, чтобы удалять из дымовых газов 90+% серосодержащих соединений. Следовательно, для соответствующего строгим ограничениям удаления серы или почти нулевого выброса серосодержащих соединений энергетической установкой необходимо устройство обессеривания дымовых газов (Дие да§ бекиИип/аДои - ΕΟΌ). Однако из-за введения в процесс ΕΟΌ увеличиваются капитальные и эксплуатационные затраты.
Имеется по меньшей мере две причины большого расхода кальция для удаления соединений серы. Одна из них лежит в атмосферном характере функционирования - соединения серы, присутствующие в угле, преобразуются, главным образом, в §О2, который характеризуется меньшей скоростью реакции с соединениями кальция. Вторая причина состоит в том, что в СЕВ используются частицы большого раз
- 1 032282 мера, и только поверхностный слой частиц известняка доступен для улавливания серы - ядро частицы с малой степенью вероятности вступит в контакт с соединениями серы, присутствующими в дымовых газах.
В целях улавливания СО2 для образования потока дымовых газов, не содержащих азот, используют, по существу, чистый кислород вместо воздуха, используемого в традиционных пылеугольных котлах, как описано, например, в патентах США №№ 7282171 и 6918253 и опубликованных патентных заявках США 2009-0255450 и 2009-0257941. В способах, описанных в этих ссылочных материалах, также рециркулируют большое количество СО2 или дымовых газов с целью уменьшения или регулирования температуры котла.
Как описано выше, в процессах кислородного сжигания в СРВ такая рециркуляция большого количества СО2 или дымовых газов с целью регулирования температуры горения ведет к снижению эффективности установки и ее надежности в эксплуатации. Кроме того, дымовые газы кислородного пылеугольного котла, описанного в ссылочных материалах, содержат значительное количество избыточного кислорода, который необходим для функционирования котла. Таким образом, нужна дополнительная технологическая стадия для уменьшения концентрации кислорода до относительного низкого уровня в частях на миллион, чтобы получить поток, по существу, чистого СО2.
В отличие от сжигателя с СРВ в пылеугольном котле удаление серы на месте неосуществимо. Кроме того, стоимость размола топлива для сжигания в пылеугольном котле намного выше, так как для, по существу, полного сгорания подаваемого угля требуется намного более тонкодисперсное топливо.
Имеется потребность в улучшенной конструкции цикла циркулирующего псевдоожиженного слоя и усовершенствованных способах эксплуатации, позволяющих преодолеть указанные выше недостатки. Именно на такие устройства и способы, главным образом, направлено настоящее изобретение. Настоящим изобретением обеспечивается новая конструкция цикла СРВ и способы эксплуатации этого цикла в условиях кислородного сжигания при повышенном давлении.
Сущность изобретения
В нескольких словах в предпочтительной форме настоящим изобретением обеспечивается транспортный кислородный сжигатель, в частности для сжигания угля в кислороде, являющемся окислителем, с получением потока, по существу, чистого СО2 после конденсации влаги из дымового газа.
В данном транспортном кислородном сжигателе топливо сжигают в атмосфере, по существу, чистого кислорода (О2) в восходящей трубе с его, по существу, полным окислением, в результате чего дымовые газы содержат, главным образом, СО2 и водяной пар (СхНу+(х+1/2у) О2^хСО2+(1/2у) Н2О). СО2 может быть без труда отделен от Н2О путем охлаждения с целью конденсации паров воды. После этого конечный дымовой газ содержит примерно 80-98% СО2 в зависимости от использованного топлива и конкретного процесса кислородно-топливного сжигания. Поток дымовых газов может быть сжат, высушен и дополнительно очищен до такой степени, которая соответствует требованиям транспортировки по трубопроводу и хранения.
Транспортный кислородный сжигатель настоящего изобретения включает восходящую трубу, первое устройство разделения газа и твердой фазы (предпочтительно циклон первой ступени) и охладитель твердой фазы. Все реакции горения и смешивание газов и твердой фазы происходят в восходящей трубе транспортного кислородного сжигателя. Восходящая труба включает устройство основной подачи кислорода и устройство подачи потока твердого топлива. В примерных вариантах осуществления изобретения восходящая труба может дополнительно включать устройство подачи потока сорбента и/или устройство дополнительной подачи кислорода.
Поток твердой фазы, поступающий из охладителя твердой фазы в нижнюю секцию восходящей трубы, смешивается с кислородом, поступающим из устройства основной подачи кислорода, так, чтобы полностью диспергировать кислород посредством циркулирующей твердой фазы по поперечному сечению восходящей трубы. В одном из примерных вариантов осуществления изобретения массовый расход твердой фазы в потоке циркулирующей твердой фазы превосходит расход потока твердого топлива, подаваемого в восходящую трубу, приблизительно в 150-400 раз. Поскольку в различных элементах настоящего изобретения сгорание происходит, по существу, полностью, содержание углерода в циркулирующей твердой фазе близко к нулю, и процесс смешивания в нижней секции восходящей трубы характеризуется малым увеличением температуры твердой фазы. Способ достижения, по существу, полного сгорания и близкого к нулю содержания углерода в циркулирующей твердой фазе заключается в сочетании конструкции восходящей трубы и степени размола топлива. Высота восходящей трубы подобрана с точки зрения достаточности времени пребывания, так что топливо с самой низкой реакционной способностью может полностью прореагировать. Степень размола твердого топлива в подаваемом потоке установлена так, чтобы размер частиц в зависимости от характеристик топлива был достаточно мал с точки зрения облегчения более полного преобразования углерода путем обеспечения большой площади поверхности твердых частиц.
Смесь циркулирующей твердой фазы, дымовых газов и других продуктов сгорания (включая необязательные прореагировавшие частицы сорбента) перемещается в верхнюю часть восходящей трубы и поступает в циклон первой ступени. В циклоне первой ступени формируется поток твердой фазы, посту
- 2 032282 пающий в охладитель твердой фазы.
Транспортный кислородный сжигатель настоящего изобретения может дополнительно включать разделительное устройство, устанавливаемое между восходящей трубой и циклоном первой ступени и предназначенное для облегчения отделения части твердой фазы от смеси газа и твердой фазы. Предпочтительно разделительное устройство способствует образованию двух потоков, различающихся, главным образом, концентрацией твердой фазы - потоков с высокой и с низкой концентрацией твердой фазы. В предпочтительном варианте осуществления изобретения разделительное устройство включает наклонный переходный патрубок, в котором сила тяжести и сила инерции твердых частиц используются для формирования потоков с высокой и низкой концентрацией твердой фазы.
В охладителе твердой фазы охлаждают поток твердой фазы, поступающий из циклона первой ступени, эту твердую фазу возвращают в нижнюю секцию восходящей трубы.
Поток дымовых газов, выходящих из данного транспортного кислородного сжигателя, может быть охлажден в охладителе выхлопных газов, после чего пропущен через фильтрационное или иное устройство для удаления оставшихся в потоке газа следовых количеств частиц. Поток газа может быть подвергнут дополнительной обработке с целью конденсации влаги и удаления примесей и получения потока, по существу, чистого СО2, пригодного для секвестрации или иного применения.
Транспортный кислородный сжигатель настоящего изобретения может дополнительно включать второе устройство разделения газа и твердой фазы (предпочтительно циклон второй ступени), устанавливаемое по потоку ниже циклона первой ступени и предназначенное для сбора дополнительного количества тонкодисперсных твердых частиц, захваченных потоком газа. Твердую фазу, собранную в циклоне второй ступени, возвращают в охладитель твердой фазы. В данном примерном варианте осуществления изобретения поток дымовых газов на выходе из циклона второй ступени содержит существенно меньше пыли.
Транспортный кислородный сжигатель настоящего изобретения сконструирован так, что может работать на топливе с различными характеристиками. Для сжигателей большой производительности и большого размера, типичных в сфере производства энергии, примерные варианты осуществления изобретения снабжены, в том числе, помимо прочего, встроенными охладителями твердой фазы различной конфигурации с целью выработки пара. Дополнительный примерный вариант осуществления данного транспортного кислородного сжигателя предусматривает введение топлива доочистки с целью удаления из дымовых газов избыточного кислорода. Примерные варианты осуществления данного транспортного кислородного сжигателя функционируют в условиях повышенного давления при введении сорбента и способны удалять из дымовых газов, по существу, все загрязняющие серосодержащие компоненты.
Данный транспортный кислородный сжигатель включает цикл циркулирующего псевдоожиженного слоя повышенного давления, предназначенный для облегчения кислородного горения угля и, тем самым, преодоления ограничений, перечисленных выше в отношении существующих установок СРВ и пылеугольных котлов. Такая новая конструкция, в этом документе именуемая транспортный кислородный сжигатель (ТРОС™), включает встроенный охладитель твердой фазы и характеризуется увеличенным массовым расходом циркулирующих твердых частиц на единицу площади поперечного сечения восходящей трубы.
В соответствии с одним из аспектов изобретения распределение кислорода в циркулирующем псевдоожиженном слое происходит без внутреннего распределительного устройства. Данная конструкция сжигателя с циркуляцией твердой фазы внутри слоя обеспечивает возможность равномерного распределения кислорода в цикле циркуляции так, что в процессе кислородного горения при высоких температурах внутри реактора не возникает точек перегрева, которые, как известно, вызывают образование в сжигателе клинкера.
Другим аспектом настоящего транспортного кислородного сжигателя является его способность функционировать при повышенном давлении. Предпочтительно его рабочее давление составляет более приблизительно 150 рыа (фунтов на кв. дюйм абс.) (1034 кПа), благодаря чему уменьшаются размеры оборудования контура циркуляции, а также размеры и количество оборудования далее по потоку. При более высоком рабочем давлении интенсифицируется теплообмен, облегчается регулирование выбросов, повышается эффективность процесса, при этом уменьшаются общие капитальные затраты.
Поскольку в цикле циркулирует большое количество твердой фазы, целью изобретения является обеспечение поступления циркулирующей фазы в охладитель твердой фазы непосредственно после естественного разделения потока, которое происходит в разделительном устройстве. В соответствии с одним из аспектов изобретения разделительное устройство включает наклонный переходный патрубок между восходящей трубой и циклоном первой ступени. Твердая фаза поступает из верхней части восходящей трубы и отклоняется вниз между выходом из восходящей трубы и входом в охладитель твердой фазы. Поток газа и остаточного количества твердой фазы затем поступает горизонтально во впуск циклона первой ступени. Предпочтительно более 50% твердой фазы отделяется от потока в наклонном переходном патрубке и поступает в охладитель твердой фазы.
В соответствии с другим аспектом изобретения часть аэрационного газа, подаваемого в охладитель твердой фазы для облегчения перемещения твердой фазы в охладителе и для повышения интенсивности
- 3 032282 теплопередачи в охладителе, перемещается вверх к месту входа в охладитель твердой фазы. Аэрационный газ, а также дымовые газы из восходящей трубы далее поступают в циклон первой ступени, который расположен ниже по потоку относительно входа твердой фазы во впуск охладителя. Смесь аэрационного газа и дымовых газов облегчает такой поток твердых частиц в циклон первой ступени, в котором частицы полностью суспендированы в газообразном потоке. Благодаря увеличенной скорости потока и однородному распределению твердых частиц по поперечному сечению на входе в циклон первой ступени повышается эффективность отделения твердой фазы в циклоне. Суспендированная твердая фаза, отделенная в циклоне первой ступени, поступает непосредственно в стояк.
В соответствии с другим аспектом изобретения расход твердой фазы через охладитель и, таким образом, скорость формирования потока твердой фазы в охладителе регулируют посредством степени аэрации в охладителе. Другим средством регулирования расхода твердой фазы через охладитель твердой фазы является суженное круговое проходное сечение на входе. Кроме того, скорость восходящего потока газа через это проходное сечение также может уменьшать расход твердой фазы через охладитель.
В соответствии с другим аспектом изобретения им обеспечивается уникальная высота подъема охладителя твердой фазы и уровень твердой фазы в охладителе. Когда выработка пара должна быть небольшой, уровень твердой фазы в охладителе покрывает только часть поверхности теплообмена. Поскольку непокрытая поверхность теплообмена имеет более низкий коэффициент теплопередачи по сравнению с покрытой твердой фазой, общая выработка пара посредством охладителя твердой фазы уменьшается. Следовательно, высота уровня твердой фазы в охладителе становится средством обеспечения заданной выработки пара.
Циклон второй ступени может быть использован для дополнительного улавливания твердой фазы, не отделенной в циклоне первой ступени. Твердую фазу, отделенную в циклоне второй ступени, возвращают в охладитель твердой фазы посредством спускной трубы через шлюзовой затвор или петлевое уплотнение. Столб твердой фазы в шлюзовом затворе препятствует обратному потоку газа, который мог бы расстроить работу циклона и снизить его эффективность. Тип системы отделения твердой фазы и потребность в циклоне второй ступени в значительной мере зависит от характеристик твердого топлива, выбранного для сжигания.
Настоящее изобретение может дополнительно включать добавление газообразного топлива или нелетучей твердой фазы на выходе из одного или обоих циклонов первой и второй ступеней. Добавленное топливо вступает в реакцию с избыточным кислородом, присутствующим в дымовых газах, и, таким образом, очищает дымовые газы от кислорода. Реакция доочистки имеет место в переходном патрубке и циклоне. Является предпочтительным, чтобы топливо, вводимое в переходный патрубок с целью доочистки от кислорода, по существу, не содержало серу. Если топливо доочистки содержит соединения серы, образующие §О2 и 8О3, вместе с топливом также должен быть добавлен сорбент серы, предназначенный для удаления оксидов серы из дымовых газов.
Настоящее изобретение может дополнительно включать добавление в переходный патрубок пульверизированной воды с СО2 высокого давления с целью снижения избыточной температуры, которая может явиться результатом горения топлива доочистки. Потребность во введении воды зависит от концентрации остаточного кислорода в сжигателе. Поскольку данный транспортный кислородный сжигатель функционирует при повышенном давлении, преимуществом введения воды является использование скрытой теплоты во время охлаждения дымовых газов с целью конденсации влаги и получения потока, по существу, чистого СО2.
Характеристики твердого топлива, выбранного для сжигания, избыток кислорода, который может потребоваться для полного сгорания, и характеристики какого-либо твердого топлива доочистки, необходимого для получения потока дымовых газов, по существу, не содержащих кислород, могут стать причиной, по которой необходимо третье устройство разделения газа и твердой фазы (предпочтительно циклон третьей ступени), предназначенное для уменьшения концентрации тонкодисперсных твердых частиц с целью обеспечения безопасного функционирования оборудования далее по потоку. Наличие циклона третьей ступени также увеличивает время пребывания газа и снижает содержание монооксида углерода в дымовых газах. Температура дымовых газов на выходе из сжигателя и циклона третьей ступени зависит от температуры плавления зольной пыли. Является предпочтительным, чтобы температура дымовых газов была приблизительно на 50-150°Е (28-83°С) ниже температуры плавления зольной пыли.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения транспортный кислородный сжигатель функционирует при давлении более 10 бар, чтобы эффективно удалять приблизительно 100% оксидов серы из дымовых газов при помощи сорбента, вводимого в сжигатель с молярным отношением кальций/сера менее 1,3. Такие малые величины этого отношения возможны благодаря повышенному давлению и большому массовому расходу циркулирующей твердой фазы в данном транспортном кислородном сжигателе. При малой величине молярного отношения достигаются низкие эксплуатационные затраты, поскольку нужно меньше сорбента, и образуется меньше отходов, нуждающихся в утилизации.
Когда транспортный кислородный сжигатель функционирует при повышенном давлении, обеспечивается повышение производительности. Пар вырабатывается в охладителе твердой фазы в результате
- 4 032282 охлаждения потока дымовых газов, выходящих из сжигателя. При повышенном давлении достигается более высокий коэффициент теплопередачи, так как он почти прямо пропорционален давлению. При повышенном давлении поток дымовых газов дополнительно охлаждается, влага конденсируется, и образуется поток, по существу, чистого СО2. Функционирование при повышенном давлении может иметь значительные преимущества. Если поток чистого СО2 сжимают до относительно высокого давления в целях транспортировки, секвестрации или другого конечного использования, маргинальные затраты на сжатие потока чистого СО2, получаемого при помощи данного транспортного кислородного сжигателя, могут быть значительно ниже, поскольку транспортный кислородный сжигатель функционирует при относительно повышенном давлении. При конденсации влаги при высоком давлении может быть получено полезное тепло, поскольку при повышенном давлении температура насыщения выше.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения приведенная скорость в восходящей трубе газовой фазы циркулирующего псевдоожиженного слоя лежит в диапазоне приблизительно от 18 до 50 фт/с (5,5-15,2 м/с). При такой высокой скорости газа увеличивается скорость циркуляции твердой фазы, так как сжигатель функционирует в режиме потока, именуемом транспортным, в котором благодаря транспортирующей способности газа облегчается течение циркулирующей твердой фазы по восходящей трубе.
Высокий массовый расход твердых частиц в восходящей трубе обеспечивает следующие преимущества над традиционными системами: (1) ускоряются реакции горения, идущие до конца; (п) экспоненциально увеличивается способность поглощать большие количества выделяемого тепла при одновременном поддержании температур горения без необходимости какой-либо рециркуляции СО2 или дымовых газов (что необходимо в предшествующем уровне техники); и (ш) возможно, по существу, полное улавливание серосодержащих компонентов при эффективном использовании сорбента.
Смешивание большого количества циркулирующей твердой фазы охладителя с топливом и кислородом позволяет поддерживать стабильные условия горения (температуру). Как и при искусственном охлаждении, в настоящем изобретении тепло быстро поглощается в зоне горения и сбрасывается в охладителе твердой фазы, где циркулирующая твердая фаза является, по существу, холодильным агентом.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения массовое отношение циркулирующей твердой фазы к углеродсодержащему твердому топливу лежит в диапазоне приблизительно от 150 до 400, благодаря чему ограничивается, если не исключается, какоелибо образование точек перегрева, когда для горения используют, по существу, чистый кислород. Кроме того, благодаря высокой скорости циркуляции твердой фазы возможна высокопроизводительная выработка пара и высокая пропускная способность сжигателя по углеродсодержащему топливу.
Такая высокая скорость циркуляции твердой фазы обеспечивает необычно высокую выработку энергии на единицу площади поперечного сечения восходящей трубы приблизительно в диапазоне от 20000 до 70000 В1и/фт2-с (Вш - британская тепловая единица) или от 70 до 250 миллионов В1и/фт2-ч (233822 МВт/м2). Скорость циркуляции твердой фазы регулируют, главным образом, через уровень твердой фазы в стояке и охладителе твердой фазы, тонкую регулировку осуществляют посредством степени аэрации с тем, чтобы достичь и поддерживать заданную температуру в восходящей трубе.
Эти и другие цели, отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения станут более понятны при чтении нижеследующего описания в сочетании с прилагаемыми чертежами.
Краткое описание чертежей
Различные отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения могут стать более понятны при обращении к нижеследующему подробному описанию в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых одинаковыми номерами позиций обозначены подобные конструкционные элементы и на которых на фиг. 1 представлена схема конфигурации цикла в настоящем кислородно-топливном транспортном сжигателе с восходящим потоком газа в восходящей трубе, нисходящим потоком твердой фазы в охладителе, двухступенчатым устройством разделения газа и твердой фазы и шлюзовым затвором между циклоном второй ступени и охладителем твердой фазы, соответствующая одному из примерных вариантов осуществления изобретения;
на фиг. 2 представлена схема конфигурации цикла в настоящем кислородно-топливном транспортном сжигателе с более чем одним охладителем твердой фазы с нисходящим потоком, соответствующая одному из примерных вариантов осуществления изобретения;
на фиг. 3 представлена схема конфигурации цикла в настоящем кислородно-топливном транспортном сжигателе с более чем одним охладителем твердой фазы с восходящим потоком и стояком, соответствующая одному из примерных вариантов осуществления изобретения;
на фиг. 4 представлена схема конфигурации цикла в настоящем кислородно-топливном транспортном сжигателе с охладителями твердой фазы как с нисходящим, так и с восходящим потоком, соответствующая одному из примерных вариантов осуществления изобретения;
на фиг. 5 представлена схема конфигурации цикла в настоящем кислородно-топливном транспортном сжигателе с введением поглотителя кислорода и циклоном третьей ступени, соответствующая одному из примерных вариантов осуществления изобретения;
- 5 032282 на фиг. 6 представлена схема конфигурации цикла в настоящем кислородно-топливном транспортном сжигателе со шлюзовым затвором между опускной трубой циклона первой ступени и стояком, соответствующая одному из примерных вариантов осуществления изобретения.
Подробное описание изобретения
Для облегчения понимания принципов и отличительных особенностей различных вариантов осуществления настоящего изобретения далее поясняются различные иллюстративные варианты его осуществления. Хотя подробно пояснены примерные варианты осуществления изобретения, следует понимать, что предусматриваются и другие варианты его осуществления. Таким образом, объем изобретения не ограничивается деталями конструкции и компоновки, приведенными в нижеследующем описании или изображенными на чертежах. Настоящее изобретение может иметь другие варианты осуществления и может быть реализовано или воплощено различным образом. Кроме того, при описании примерных вариантов осуществления изобретения для ясности приходится прибегнуть к специальной терминологии.
Следует отметить, что в контексте описания и прилагаемой формулы изобретения формы единственного числа а, ап и 111с (в тексте на английском языке) охватывают и значение множественного числа, если контекст не указывает явно на иное. Например, при упоминании какого-либо элемента подразумевается также включение сочетания из нескольких таких элементов. При упоминании сочетания, включающего некоторый элемент, также подразумевается включение других элементов дополнительно к названному.
Кроме того, при описании примерных вариантов осуществления изобретения для ясности использована специальная терминология. Подразумевается, что каждый термин предполагает употребление в наиболее широком значении, известном специалистам в данной области, и включает все технические эквиваленты, которые применимы аналогичным образом для достижения аналогичной цели.
Диапазоны могут быть указаны как от примерно, или приблизительно, или по существу одной конкретной величины и/или до примерно, или приблизительно, или по существу другой конкретной величины.
Точно так же в контексте настоящего документа по существу, не содержащий что-либо или по существу, чистый и аналогичные характеристики могут включать и значение по меньшей мере, по существу, не содержащий что-либо или по меньшей мере, по существу, чистый, и значение совершенно не содержащий что-либо или совершенно чистый.
Под состоящий из или содержащий или включающий подразумевается, что, по меньшей мере, названное соединение, элемент, частица или стадия способа присутствует в сочетании, или пункте, или способе, но не исключается присутствие других соединений, материалов, частиц, стадий способа, даже если другие такие соединения, материалы, частицы, стадии способа выполняют ту же функцию, что и названные.
Кроме того, следует понимать, что упоминание одной или нескольких стадий способа не исключает присутствие дополнительных стадий способа или промежуточных стадий способа между стадиями, которые специально названы. Точно так же следует понимать, что упоминание одного или нескольких элементов в сочетании не исключает присутствия дополнительных элементов, отличных от специально названных.
Материалы, описанные как составляющие различные элементы изобретения, считаются иллюстративными, а не ограничительными. Множество пригодных материалов, которые могли бы выполнять ту же или подобную функцию, что и описанные материалы, считаются входящими в объем настоящего изобретения. Такие другие не описанные материалы могут включать, помимо прочего, например, материалы, разработанные после того, как было сделано настоящее изобретение.
Настоящее изобретение представляет собой транспортный кислородный сжигатель, включающий восходящую трубу, в которой имеется устройство основной подачи кислорода и устройство подачи потока твердого топлива, первое устройство разделения газа и твердой фазы и охладитель твердой фазы с выходящим из охладителя потоком твердой фазы, при этом выходящий из охладителя поток твердой фазы поступает из охладителя твердой фазы в нижнюю секцию восходящей трубы, где выходящий из охладителя поток твердой фазы диспергирует кислород, поступающий из устройства основной подачи кислорода, при этом при горении потока твердого топлива и диспергированного кислорода в восходящей трубе в присутствии выходящего из охладителя потока твердой фазы уменьшается и регулируется температура горения в восходящей трубе, при этом смесь газа и твердой фазы, образующаяся в восходящей трубе, поступает в первое устройство разделения газа и твердой фазы, и это первое устройство разделения газа и твердой фазы обеспечивает поток твердой фазы для охладителя твердой фазы.
Восходящая труба может дополнительно включать одно или более устройство подачи потока сорбента и устройство дополнительной подачи кислорода. Массовый расход твердой фазы в потоке циркулирующей твердой фазы может превосходить расход потока твердого топлива, подаваемого в восходящую трубу, приблизительно в 150-400 раз. Транспортный кислородный сжигатель может дополнительно включать разделительное устройство, расположенное между восходящей трубой и первым устройством разделения газа и твердой фазы, при этом это разделительное устройство облегчает отделение части твердой фазы от смеси газа и твердой фазы. Транспортный кислородный сжигатель может дополнитель
- 6 032282 но включать второе устройство разделения газа и твердой фазы, расположенное по потоку после первого устройства разделения газа и твердой фазы и предназначенное для отделения тонкодисперсных твердых частиц, захваченных потоком газа, и их возвращения в охладитель твердой фазы.
Настоящее изобретение также представляет собой транспортный кислородный сжигатель, включающий восходящую трубу, имеющую кожух, снабженный изоляцией и эрозионно-стойкой жаростойкой футеровкой, при этом в этой восходящей трубе углеродсодержащее твердое топливо сжигают в присутствии кислорода и циркулирующей твердой фазы, при сжигании образуется поток дымовых газов, содержащий смесь газа и твердой фазы, циклон первой ступени, имеющий наклонный тангенциальный впуск, наклонный первый переходный патрубок, соединяющий восходящую трубу с циклоном первой ступени, циклон второй ступени, второй переходный патрубок, соединяющий выход циклона первой ступени с циклоном второй ступени, циклон третьей ступени, в котором избыток кислорода, присутствующий в потоке дымового газа, потребляется за счет твердого топлива доочистки, стояк, шлюзовой затвор по меньшей мере под одним из циклонов первой и второй ступеней, предназначенный для возвращения твердой фазы в стояк и для обеспечения герметизации от обратного потока дымовых газов, и по меньшей мере один охладитель твердой фазы, при этом посредством стояка обеспечивается связь между циклонами и по меньшей мере одним охладителем твердой фазы, при этом по меньшей мере один охладитель твердой фазы предназначен для передачи тепла горения от циркулирующей твердой фазы к воде и пару с образованием одного или нескольких видов пара - пара и перегретого пара.
Восходящая труба может дополнительно включать по меньшей мере одно топливное инжекционное сопло, расположенное в нижней секции восходящей трубы и предназначенное для подачи в восходящую трубу углеродсодержащего твердого топлива, по меньшей мере два инжекционных сопла основной подачи кислорода, расположенные в нижней секции восходящей трубы и предназначенные для подачи кислорода в восходящую трубу на разной высоте вдоль нижней секции восходящей трубы, по меньшей мере два инжекционных сопла дополнительной подачи кислорода, расположенные по меньшей мере над одним топливным инжекционным соплом и предназначенные для подачи кислорода в восходящую трубу на разной высоте, и по меньшей мере две группы аэрационных инжекционных сопел, предназначенные для подачи аэрационного газа в нижнюю секцию по меньшей мере одного охладителя твердой фазы, и шлюзовой затвор для облегчения потока твердой фазы и теплопередачи. Восходящая труба может дополнительно включать устройство подачи сорбента для введения в восходящую трубу сорбента с целью, по меньшей мере, частичного удаления из дымовых газов нежелательных соединений, которые могут представлять собой оксиды серы, при этом сорбентом является известняк или доломит, при этом молярное отношение кальция к сере составляет менее приблизительно 1,3.
Рабочее давление транспортного кислородного сжигателя может лежать в диапазоне приблизительно от 30 до 1000 рЦа (0,2-6,9 МПа). Массовое отношение циркулирующей твердой фазы к углеродсодержащему твердому топливу в транспортном кислородном сжигателе лежит в диапазоне приблизительно от 150 до 400, при этом при горении в восходящей трубе твердого топлива и кислорода в присутствии циркулирующей твердой фазы уменьшается и регулируется температура горения в восходящей трубе. Транспортный кислородный сжигатель может характеризоваться массовым отношением циркулирующей твердой фазы к углеродсодержащему твердому топливу в диапазоне приблизительно от 150 до 400, при этом по меньшей мере один по меньшей мере из одного охладителя твердой фазы является охладителем твердой фазы с восходящим потоком, расположенным под восходящей трубой.
Циклон первой ступени может характеризоваться нагрузочной способностью наклонного впуска для твердой фазы в диапазоне приблизительно от 10 до 40 фунтов твердой фазы на фунт газа. Циклон первой ступени может характеризоваться скоростью на входе в диапазоне приблизительно от 25 до 55 фут/с (7,6-16,8 м/с).
В транспортном кислородном сжигателе один по меньшей мере из одного охладителя твердой фазы может быть расположен у основания стояка, так что циркулирующая твердая фаза перемещается вниз по меньшей мере в одном охладителе твердой фазы, расположенном у основания стояка, и вверх, поступая в восходящую трубу, так как один по меньшей мере из одного охладителя твердой фазы расположен у основания восходящей трубы.
Транспортный кислородный сжигатель, имеющий по меньшей мере два охладителя твердой фазы, может включать один из этих по меньшей мере двух охладителей твердой фазы с нисходящим, а другой с восходящим потоком твердой фазы. В охладителе с восходящим потоком твердой фазы в качестве аэрационного газа может использоваться кислород, подаваемый у основания охладителя твердой фазы с целью сведения к минимуму рециркуляции СО2 в кислородном сжигателе.
Избыток кислорода может быть использован при введении газообразного или твердого топлива доочистки на выходе из одного из циклонов первой или второй ступени.
Настоящее изобретение также относится к транспортному кислородному сжигателю, включающему восходящую трубу с устройством основной подачи кислорода и устройством подачи ископаемого топлива, первым устройством разделения газа и твердой фазы и охладителем твердой фазы с выходящим из охладителя потоком твердой фазы, при этом выходящий из охладителя поток твердой фазы поступает из охладителя твердой фазы в нижнюю секцию восходящей трубы, где выходящий из охладителя поток
- 7 032282 твердой фазы диспергирует кислород повышенного давления, подаваемый из устройства основной подачи кислорода, при этом при сгорании потока ископаемого топлива и кислорода в восходящей трубе образуются дымовые газы, выходящие из восходящей трубы, при этом дымовые газы, образовавшиеся в восходящей трубе, поступают в первое устройство разделения газа и твердой фазы, при этом первое устройство разделения газа и твердой фазы обеспечивает поток твердой фазы, поступающий в охладитель твердой фазы, и при этом дымовые газы содержат, по существу, чистый СО2 после конденсации влаги.
Транспортный кислородный сжигатель может функционировать как сжигатель с циркулирующим псевдоожиженным слоем при достаточно высокой скорости циркуляции твердой фазы, благодаря чему отпадает необходимость в использовании рециркулируемого СО2 или дымовых газов в качестве средства снижения и регулирования температуры горения в восходящей трубе.
Температуру в восходящей трубе можно эффективным образом регулировать при помощи относительно более холодной циркулирующей твердой фазы, подаваемой в нижнюю секцию восходящей трубы. Возможна рециркуляция некоторого количества СО2 для ограниченной аэрации и для транспортировки твердого топлива в восходящую трубу. Избыток кислорода, необходимый для полного сгорания в восходящей трубе, может быть использован посредством введения топлива доочистки в таком количестве, чтобы, по существу, весь кислород, подаваемый в восходящую трубу, был полностью израсходован.
На фиг. 1 представлен цикл 100 циркуляции твердой фазы в транспортном кислородном сжигателе. Данный транспортный кислородный сжигатель включает восходящую трубу 200, имеющую высокий цилиндрический кожух 202, предпочтительно снабженный жаростойкой футеровкой (не показана). Футеровка включает два слоя - наружный изолирующий слой, сохраняющий температуру кожуха из углеродистой стали менее приблизительно 300°Р (150°С), и внутренний эрозионно-стойкий слой, защищающий кожух и изоляционный слой от эрозии вследствие высокой скорости циркуляции твердой фазы. По существу, все реакции горения и смешивания газа и твердой фазы происходят в восходящей трубе сжигателя.
Основную подачу кислорода 150 осуществляют через различные сопла по высоте восходящей трубы. Примерно 20-80% основной подачи кислорода осуществляют через сопла, расположенные в нижней секции восходящей трубы 204, чтобы проходила реакция с углеродом, оставшимся в циркулирующей твердой фазе. Общая приведенная скорость газа после введения потока 150 кислорода может лежать в диапазоне приблизительно от 8 до 35 фт/с (2,8-10,7 м/с) в зависимости от необходимой скорости циркуляции твердой фазы. Предпочтительная приведенная скорость газа лежит в диапазоне приблизительно от 10 до 25 фт/с (3,0-7,6 м/с).
Подаваемый в секцию 204 кислород смешивается с потоком 206 твердой фазы, поступающим из охладителя твердой фазы, так, что циркулирующая твердая фаза полностью диспергирует кислород по поперечному сечению восходящей трубы. Массовый расход твердой фазы в потоке 206 циркулирующей твердой фазы предпочтительно приблизительно в 150-400 раз превосходит скорость подачи в сжигатель углеродсодержащих материалов. Поскольку в различных элементах настоящего изобретения обеспечивается, по существу, полное сгорание, содержание углерода в потоке 206 циркулирующей твердой фазы, по существу, равно нулю, и процесс смешивания в нижней секции восходящей трубы характеризуется малым ростом температуры твердой фазы.
Способ достижения, по существу, полного сгорания и, по существу, нулевого содержания углерода в циркулирующей твердой фазе включает сочетание конструкции восходящей трубы и степени размола топлива. Высота восходящей трубы 200 подобрана с точки зрения достаточности времени пребывания, так что топливо с самой низкой реакционной способностью может полностью прореагировать. Степень размола твердого топлива в потоке 210 установлена так, чтобы размер частиц в зависимости от характеристик топлива был достаточно мал с точки зрения облегчения более полного преобразования углерода путем обеспечения большой площади поверхности твердых частиц. Например, топлива с малой реакционной способностью могут быть измельчены до среднего размера частиц приблизительно от 100 до 250 мкм на основании среднемассового диаметра, а топлива с высокой реакционной способностью - до среднего размера частиц приблизительно от 200 до 700 мкм. Гибкость среднего размера частиц является одним из рабочих параметров настоящего изобретения, отличающим его от традиционных действующих установок СРВ, применяемых для выработки энергии.
Циркулирующая твердая фаза, поступающая в нижнюю секцию восходящей трубы 204, имеет температуру в диапазоне приблизительно от 700 до 1200°Р (370-650°С) в зависимости от реакционной способности подаваемого топлива. В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения поток 210 измельченного углеродсодержащего топлива вводят в сжигатель через сопла, расположенные над соплами основной подачи кислорода. Твердое топливо транспортируется газообразным СО2, рециркулируемым в устройство подачи угля после очистки продуктов горения.
Массовый расход транспортирующего газа на единицу массы подаваемого угля зависит от рабочего давления сжигателя и типа способа транспортировки (например, обедненная или плотная фаза), выбранного для транспортировки угля. Количество углерода в исходном потоке, поступающем в сжигатель, может превышать количество, необходимое для расходования, по существу, всей основной подачи ки
- 8 032282 слорода, поступающего в секцию сжигателя ниже инжекционных сопел. Следовательно, реакция горения в нижней секции восходящей трубы является достехиометрической, и продукты горения не содержат, по существу, ΝΟΧ по сравнению с потоком, образующимся при полном сгорании. Продукты горения и оставшийся непрореагировавшим углерод движутся по восходящей трубе вверх, так как скорость газа выше, чем равновесная скорость самых крупных частиц в восходящей трубе.
Дополнительный поток 152 кислорода может быть введен через различные сопла в средней или верхней секции восходящей трубы с целью дополнительного сжигания оставшихся горючих материалов. Сопла дополнительной подачи кислорода в потоке 152 в предпочтительном варианте осуществления изобретения могут располагаться на разных - до пяти - уровнях вдоль высоты восходящей трубы; на каждом уровне предусматривается от двух до шести сопел дополнительной подачи кислорода в восходящую трубу. После введения потока 152 дополнительного кислорода объемная концентрация кислорода в газовой фазе в восходящей трубе составляет приблизительно 2-5%. Температура в верхней секции 221 восходящей трубы над соплами дополнительной подачи кислорода 152 лежит в диапазоне приблизительно от 1550 до 2000°Т (840-1100°С) в зависимости от реакционной способности топлива и температуры плавления зольной пыли.
В соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения поток 220 сорбента вводят в секцию восходящей трубы транспортного кислородного сжигателя. Сорбент, подаваемый в восходящую трубу, может представлять собой, например, известняк (преимущественно карбонат кальция СаСО3), доломит (смесь карбонатов кальция и магния) или другие сорбенты, которые сохраняют твердофазное состояние в диапазоне рабочих температур приблизительно от 1550 до 2000°Р (840-1100°С). Главной целью подачи в восходящую трубу сорбента является удаление, по существу, всех серосодержащих компонентов из дымовых газов. Известно, что СаСО3 может вступать в реакцию и с 8Ο2, и с 8Ο3, образующимися по реакциям горения, но не очень активно реагирует с Н28. В предпочтительном варианте осуществления изобретения самая нижняя точка подачи потока 220 сорбента находится по меньшей мере над одним уровнем дополнительной подачи кислорода 152, так как сорбент должен быть подан в восходящую трубу в окислительной атмосфере. Средний размер частиц сорбента должен лежать в диапазоне приблизительно 30-300 мкм, чтобы удаление оксидов серы из дымовых газов было эффективным. Молярное отношение количества кальция в сорбенте к количеству серы в угле должно лежать в диапазоне приблизительно от 1,0 до 1,3, чтобы из дымовых газов были удалены, по существу, все серосодержащие компоненты.
Смесь циркулирующей твердой фазы, дымовых газов и других продуктов горения и прореагировавших частиц сорбента перемещается в верхнюю часть восходящей трубы и поступает в наклонный переходный патрубок 250. Приведенная скорость газа в верхней части восходящей трубы лежит в диапазоне приблизительно от 25 до 75 фт/с (7,6-22,8 м/с), предпочтительная скорость газа лежит в диапазоне приблизительно от 25 до 50 фт/с (7,6-15,2 м/с) для конфигурации, показанной на фиг. 1.
Функцией наклонного переходного патрубка является не только соединение восходящей трубы 200 и циклона 300 первой ступени, но также облегчение отделения части твердой фазы от смеси газа и твердой фазы под действием силы тяжести. При повороте в переходный патрубок и перемещении вдоль наклонного переходного патрубка поток 260 смеси газа и твердой фазы под действием как силы тяжести, так и инерции твердых частиц естественным образом разделяется на два потока. Эти два потока отличаются, главным образом, концентрацией твердых частиц; потоки с высокой и низкой концентрацией твердой фазы 262 и 264.
Поток 262 с высокой концентрацией твердой фазы перемещается по низу переходного патрубка, количество твердой фазы, выпадающей в этом потоке, увеличивается по мере нисходящего движения смеси газа и твердой фазы по наклонному переходному патрубку. Поток 264, несущий меньше твердой фазы, перемещается вдоль верха переходного патрубка. Помимо концентрации твердой фазы, размер частиц в этих двух потоках также различен. Более крупные частицы могут оставаться в потоке 262 с высокой концентрацией твердой фазы, более мелкие частицы остаются взвешенными в потоке 264 с низкой концентрацией твердой фазы.
Когда оба потока 262 и 264 поступают в циклон 300 первой ступени, твердые частицы в потоке 262 падают в цилиндр циклона как поток, не претерпевающий какого-либо циклонического воздействия. Небольшие частицы приобретают центробежное ускорения по мере вращения вдоль стенки циклона и, таким образом, отделяются от потока газа. Срок службы циклона существенно увеличивается, так как небольшие частицы вызывают намного меньшую эрозию внутренней стенки 320 циклона.
Циклон первой ступени предпочтительно представляет собой резервуар с жаростойкой футеровкой, как описано в патенте США № 7771585, во всей полноте включаемом в настоящий документ путем ссылки, надежный в эксплуатации при высоких скоростях циркуляции твердой фазы и массовых расходах, актуальных с точки зрения надлежащего функционирования транспортного кислородного сжигателя.
Поток 320 твердой фазы, полученный в циклоне 300 первой ступени, поступает в охладитель твердой фазы или теплообменник 700. Внутри охладителя 700 твердой фазы имеются поверхности теплооб
- 9 032282 мена, где происходит теплообмен между твердыми частицами и текучей средой по другую сторону охлаждающей поверхности. Охлаждающая среда по другую сторону поверхности теплообмена может представлять собой, например, воду или пар.
В одном из примерных вариантов настоящего изобретения твердая фаза в охладителе 700 твердой фазы находится в псевдоожиженном состоянии. Частицы отдают тепло поверхностям теплообмена, встроенным в охладитель твердой фазы. Когда охладитель работает в режиме псевдоожижения, температура на стороне твердой фазы фактически такая же в диапазоне приблизительно 800-1400°Р (430-760°С). Псевдоожижение частиц в слое основано, главным образом, на разности скоростей твердой фазы и газа. Небольшое количество аэрационного газа также может быть введено в виде аэрационных потоков 730 и 735 для облегчения движения твердых частиц в нижнем выходе охладителя.
В состоянии псевдоожижения скорость движения твердой фазы вниз лежит в диапазоне приблизительно от 3 до 10 фт/с (0,9-3,0 м/с), предпочтительная скорость твердой фазы лежит в диапазоне приблизительно от 4 до 6 фт/с (1,2-1,8 м/с). Разность скоростей между твердой фазой и газом лежит в диапазоне приблизительно от 0,2 до 0,8 фт/с (0,06-0,24 м/с). Скорость твердой фазы регулируют, главным образом, посредством уровня твердой фазы в охладителе твердой фазы и расхода аэрационного газа в потоках 730 и 735, тогда как скорость газа в восходящей трубе оказывает незначительное влияние. Циркулирующие твердые частицы содержат, главным образом, золу, образующуюся при горении углеродсодержащего топлива, такого как уголь, размер частиц лежит в диапазоне приблизительно от 60 до 200 мкм.
В другом примерном варианте осуществления настоящего изобретения охладитель твердой фазы может функционировать как охладитель с подвижным слоем. В таком режиме работы скорость циркуляции твердой фазы относительно низка, скорость движения твердой фазы вниз лежит в диапазоне приблизительно от 0,5 до 1,5 фт/с (0,15-0,45 м/с). Этот режим работы реализуют для более крупных частиц в контуре циркуляции с размером в диапазоне приблизительно от 150 до 400 мкм. При работе в режиме подвижного слоя расход аэрационного газа в потоках 730 и 735 минимален. Разность скоростей между твердой фазой и газом для этого режима лежит в диапазоне приблизительно 0,03-0,1 фт/с (0,01-0,03 м/с). Режим подвижного слоя реализуют, главным образом, путем понижения уровня твердой фазы в охладителе.
Хотя предпочтительным режимом работы охладителя твердой фазы для варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 1, является псевдоожижение, режим подвижного слоя имеет преимущества в случае, когда энергетическая установка, по существу, бездействует в течение короткого промежутка времени, например, выработка электроэнергии или пара не требуется. Для поддержания сжигателя теплым и готовым для включения в производство выгодно, чтобы охладитель работал в режиме подвижного слоя с целью сведения к минимуму потребления энергии во время простоя.
В любом режиме работы температура на выходе из охладителя твердой фазы будет одинаковой. Единственным различием для данной конструкции между этими двумя режимами работы является количество пара, вырабатываемое охладителем, из-за изменения рабочих параметров, как указано выше.
Поток 740 охлажденной твердой фазы, выходящий из охладителя твердой фазы с температурой в диапазоне приблизительно от 900 до 1400°Р (480-760°С), поступает через немеханический клапан 800, угол наклона которого вверх от горизонтали лежит в диапазоне приблизительно от 0 до 45°. Аэрационный газ 810 может быть введен в немеханический клапан для облегчения перемещения твердой фазы через клапан в восходящую трубу и для поддержания заданной скорости циркуляции твердой фазы в цикле сжигателя.
В конфигурации, приведенной на фиг. 1, другой циклон 400 установлен по потоку после циклона первой ступени с целью дополнительного отделения твердых частиц, захваченных потоком газа. Этот циклон второй ступени имеет традиционную конструкцию из-за низкой концентрации твердых частиц в потоке газа на входе. Твердую фазу, отделенную в циклоне второй ступени, возвращают в охладитель твердой фазы по спускной трубе 500 через шлюзовой затвор или петлевое уплотнение 600. Столб твердой фазы в шлюзовом затворе ограничивает или перекрывает обратный поток газа, который может нарушать работу циклона и снижать эффективность отделения в нем. Потоки 510 и 610 аэрационного газа могут быть введены для облегчения движения твердой фазы в спускной трубе и шлюзовом затворе.
Поток 900 газа, выходящий из циклона 400 второй ступени, по существу, не содержит пыли, но содержит 2-5% кислорода. Этот поток газа может быть охлажден в охладителе дымовых газов (на фиг. 1 не показан), после чего пропущен через фильтрационный резервуар или другое средство удаления из газа оставшихся следовых количеств частиц. Этот поток газа может быть подвергнут дополнительной обработке с целью конденсации влаги, удаления примесей и получения, по существу, чистого СО2, пригодного для секвестрации или другого применения.
Давление потока 900 дымовых газов после циклона 400 может лежать в диапазоне приблизительно от 30 до 1000 рыа (0,2-6,9 МПа), при этом предпочтительное рабочее давление лежит в диапазоне приблизительно от 150 до 700 рыа (1,0-4,8 МПа) . Кислородный сжигатель функционирует под давлением, позволяющим преодолеть недостатки котлов и сжигателей, работающих при атмосферном давлении или небольшом разрежении, такие как просачивание воздуха в поток дымовых газов и высокая степень ре
- 10 032282 циркуляции СО2. Функционирование при высоком рабочем давлении является преимуществом, так что это облегчает увеличение скорости циркуляции твердой фазы с большой транспортирующей способностью газа при высокой плотности. Равномерное распределение тепла без точек перегрева может быть достигнуто при высоком массовом отношении циркулирующей твердой фазы к углеродсодержащему сырью, подаваемому в транспортный кислородный сжигатель.
В одном из вариантов настоящего изобретения скорость подачи твердого топлива в восходящую трубу лежит в диапазоне приблизительно от 20000 до 70000 В1и/фт2-с или от 70 до 250 миллионов В1и/фт2-ч (233-822 МВт/м2). Другим преимуществом функционирования при более высоком давлении в транспортном кислородном сжигателе является практически полное удаление из дымовых газов оксидов серы при помощи сорбента, что исключает необходимость использования газоочистителей.
Транспортный кислородный сжигатель 102, представленный на фиг. 2, включает более одного охладителя твердой фазы, 702 и 704, с целью охлаждения циркулирующей твердой фазы перед ее возвращением в нижнюю часть восходящей трубы. С увеличением производительности сжигателя обрабатывается больше топлива и выделяется больше тепла, поэтому площадь поверхности теплообмена в охладителе твердой фазы также должна быть увеличена, чтобы обеспечить передачу выделившегося тепла в охлаждающую систему (предпочтительно к воде и пару).
Твердая фаза, отделенная в циклоне 300 первой ступени, перемещается вниз в делительное устройство и затем в охладители твердой фазы. Посредством уровня твердой фазы в опускной трубе 322 циклона регулируют поток твердой фазы в охладители. Является предпочтительным, чтобы уровень твердой фазы в опускной трубе циклона был выше точки деления потока с тем, чтобы охладители твердой фазы были заполнены твердой фазой. Поток твердой фазы в каждый из охладителей также можно регулировать при помощи немеханических клапанов. Соединительное устройство между опускной трубой 322 циклона первой ступени и охладителями 702 и 704 твердой фазы может представлять собой шлюзовой затвор или Ь-образный клапан (не показан), позволяющий регулировать поток твердой фазы посредством аэрации.
Посредством расхода аэрационных потоков 731 и 732 также можно регулировать расход твердой фазы через охладители твердой фазы. В предпочтительном варианте осуществления изобретения аэрационные потоки 731 и 732 содержат кислород, чтобы снизить потребление рециркулируемого аэрационного газа и обеспечить лучшее смешивание твердой фазы и кислорода перед тем, как этот поток поступит в нижнюю часть восходящей трубы. Использование кислорода для аэрации на выходе охладителей твердой фазы оказывает от небольшого до нулевого отрицательного влияния на функционирование сжигателя. В силу конструкции содержание углерода в циркулирующей твердой фазе, по существу, равно нулю из-за быстрого протекания в восходящей трубе реакций горения, в которых расходуется, по существу, весь углерод, имеющийся в топливе.
Оба потока 705 и 706 твердой фазы из охладителей твердой фазы поступают в один немеханический клапан 802. Конфигурация немеханического клапана может быть, например, одной из следующих: Ь-образный (как показано на фиг. 2), 1-образный или петлевое уплотнение, которые хорошо известны специалистам в данной области. Аэрационный поток 812 может быть подан во множество сопел в Ьобразном клапане с целью псевдоожижения и облегчения перемещения твердой фазы. Аэрационный газ в этих соплах также может содержать кислород.
В транспортном кислородном сжигателе, показанном на фиг. 3, также имеется два охладителя твердой фазы, в которых твердая фаза перемещается через охладитель в восходящем направлении. В охладителях с восходящим потоком цикл циркуляции сжигателя используется полностью для топлив с высокой реакционной способностью, так что время пребывания газа в восходящей трубе, необходимое для, по существу, полного преобразования углерода, лежит в диапазоне приблизительно от 0,5 до 1,5 с. При таком относительно небольшом времени пребывания требуется восходящая труба меньшего размера, а охладитель твердой фазы может быть размещен под восходящей трубой. В контур циркуляции сжигателя, представленный на фиг. 3, входят восходящая труба 201, циклон 301 первой ступени, стояк 305, немеханический клапан 801 и охладители 701 и 703 твердой фазы с восходящим потоком. Поток 311 более крупных твердых частиц из циклона 301 первой ступени смешивается с потоком 613 тонкодисперсных частиц из циклона 401 второй ступени и его опускной трубы 501, объединенный поток 741 движется вниз по стояку под действием силы тяжести и поступает в охладители твердой фазы и восходящую трубу через немеханический клапан 801, замыкая контур циркуляции. В этом варианте осуществления изобретения уменьшается общая высота сжигателя для топлив с очень высокой реакционной способностью.
Потоки кислорода 151 и 153 могут быть введены в коническую часть охладителей твердой фазы с целью частичной транспортировки твердой фазы вверх и для псевдоожижения твердой фазы в охладителе. Поскольку возвращаемая из стояка твердая фаза, по существу, не содержит горючих материалов, вероятность роста температуры вследствие реакций горения относительно мала. Даже если в потоках 745 и 747 циркулирующей твердой фазы присутствуют небольшие количества углерода, рост температуры подавляется охлаждающей поверхностью в охладителе.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения аэрационный поток 814, по
- 11 032282 даваемый в немеханический клапан 801, содержит кислород. Температура смеси газа и твердой фазы на выходе из охладителей твердой фазы лежит в диапазоне приблизительно 800-1400°Р (430-760°С). Поскольку кислород используется для аэрации и псевдоожижения в немеханическом клапане и охладителях твердой фазы, необходимость рециркуляции СО2 минимальна.
Охладители 701 и 703 твердой фазы, показанные на фиг. 3, и охладители твердой фазы в других конфигурациях могут быть использованы для нагревания воды, выработки пара или выработки перегретого пара. Также возможно, чтобы одна часть поверхности теплообмена охладителя твердой фазы использовалась для выработки пара, другая - для перегрева пара, а третья часть - как экономайзер.
Твердую фазу из охладителей 701 и 703 твердой фазы через соединительную трубу объединяют в поток 207 в охладителе. Хотя в конфигурациях, представленных на фиг. 2 и 3, показано только два охладителя твердой фазы, специалистам в данной области понятно, что надлежащее число охладителей зависит от характеристик подаваемого топлива. Известно, что зона ускорения у основания восходящей трубы является ограничительным фактором для пропускной способности и расхода твердой фазы через восходящую трубу. При наличии множества охладителей у основания восходящей трубы расход твердой фазы в восходящей трубе может быть дополнительно увеличен. При наличии множества охладителей под восходящей трубой массовое отношение циркулирующей твердой фазы к углеродсодержащему твердому топливу лежит в диапазоне приблизительно от 150 до 400. Увеличение скорости циркуляции твердой фазы также способствует существенному увеличению выработки пара.
Поток 211 углеродсодержащего твердого топлива вводят в нижнюю часть восходящей трубы для осуществления реакции с кислородом, выходящим из охладителя твердой фазы. Приращение температуры после вступления топлива в реакцию, по существу, со всем кислородом, подаваемым снизу относительно топливных сопел, составляет приблизительно от 50 до 300°Р (28-176°С). Поток 221 сорбента и поток 155 дополнительной подачи кислорода подают в восходящую трубу с целью проведения в слое удаления серы и завершения, по существу, всех реакций горения. В конфигурации, показанной на фиг. 3, концепции и функционирование как устройства разделения газа и твердой фазы, так и цикла рециркуляции твердой фазы из стояка в восходящую трубу сжигателя аналогичны описанным в отношении конфигураций, показанных на фиг. 1 и 2.
На фиг. 4 показана еще одна конфигурация настоящего транспортного кислородного сжигателя с охладителями твердой фазы как с нисходящим, так и с восходящим потоком. Основной контур циркуляции и цифровые обозначения варианта осуществления 104, представленного на фиг. 4, аналогичны варианту осуществления 103, представленному на фиг. 3, за исключением конфигурации охладителя. Хотя на фиг. 4 показан один охладитель с восходящим потоком 721 и один с нисходящим 722, возможна установка множества охладителей с восходящим потоком, как показано на фиг. 3, и с нисходящим потоком, как показано на фиг. 2. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения установка из единственного транспортного кислородного сжигателя характеризуется производительностью, достаточной для выработки энергии в диапазоне приблизительно от 500 до 1000 МВт электрической энергии. Сжигатели с такой большой производительностью должны иметь теплопередающие поверхности с большой площадью, чтобы обеспечивать отведение тепла от циркулирующей твердой фазы. Даже при наличии множества охладителей в конфигурации, показанной на фиг. 2 или 3, при вмещении, по существу, всей этой площади теплообмена высота охладителей становится чрезмерной. Размещение охладителей как с нисходящей, так и с восходящей конфигурацией потока, как показано на фиг. 4, позволяет в большем числе охладителей распределить поверхность теплообмена между охладителями с нисходящим и восходящим потоками. Общая высота высокопроизводительного транспортного кислородного сжигателя, таким образом, может быть уменьшена. Поверхности теплообмена для выработки пара и перегретого пара являются частью охладителя 722 твердой фазы с нисходящим потоком, при этом горячая вода или насыщенный пар поступает как поток 715, а насыщенная вода или перегретый пар выходит как поток 717. В охладителе 721 твердой фазы с восходящим потоком движущая сила теплопередачи меньше, так как циркулирующая твердая фаза поступает в охладитель с более низкой температурой после передачи тепла в охладителе 722 с нисходящим потоком. В охладителе 721 с восходящим потоком имеется большая поверхность теплообмена, необходимая для экономайзера, при этом вода питания котла, поступающая как поток 711, нагревается до рабочих условий парового барабана и выходит из экономайзера как поток 713.
На фиг. 5 представлена еще одна конфигурация 105 настоящего транспортного кислородного сжигателя, в котором образуются, по существу, не содержащие кислород дымовые газы. Обычно для полного преобразования углерода в восходящей трубе необходима подача в восходящую трубу избыточного количества кислорода с потоками, обозначенными 155. Однако, избыток кислорода нужно отделять от потока дымовых газов в процессе очистки СО2 для практически всех вариантов совместного использования СО2, включая секвестрацию СО2. Кроме того, в процессе разделения воздуха потребляется энергия при высоких капитальных, эксплуатационных затратах и затратах на техническое обслуживание и ремонт. Таким образом, имеется потребность в максимальном увеличении эффективности и экономичности процесса в отношении потребления кислорода.
В соответствии с настоящим изобретением избыток кислорода, по существу, полностью расходует
- 12 032282 ся благодаря добавлению поглотителя, который предпочтительно представляет собой другой поток топлива, в результате горения которого выделяется энергия и отпадает необходимость в отделении кислорода от дымовых газов с целью очистки СО2. Топливо доочистки может иметь газообразную или твердую форму. Газообразное топливо доочистки обычно представляет собой метан, твердое топливо доочистки это обычно нелетучие твердые частицы, такие как коксовая пыль.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения, показанном на фиг. 5, топливо доочистки, предназначенное для расходования избытка кислорода, подают на выходе из циклона 401 второй ступени. Благодаря дополнительному времени пребывания, обеспечиваемому путем тангенциального ввода топлива доочистки в поток дымовых газов, облегчается потребление кислорода. Концентрация кислорода в дымовых газах на выходе лежит в диапазоне приблизительно от 50 до 500 ч./млн. Топливо доочистки, подаваемое как поток 910, может представлять собой газообразное или твердое топливо. При рабочей температуре более приблизительно 1550°Г (815°С) на выходе из циклона 401 второй ступени, по существу, все введенное топливо вступает в реакцию с оставшимся кислородом с образованием, главным образом, СО2 и следовых количеств СО. Дополнительная энергия, выделяющаяся в ходе реакций топлива доочистки, может быть рекуперирована в охладителе дымовых газов.
Если для очистки от кислорода используют газообразное топливо, топливо доочистки может подаваться в количестве, близком к стехиометрическому в отношении потребления избытка кислорода, присутствующего в потоке дымовых газов. На выходе из сжигателя в потоке дымовых газов присутствует следовое или нулевое количество топлива доочистки, поэтому нет необходимости в каких-либо дополнительных стадиях, которые могли бы потребоваться для удаления топлива доочистки на стадии очистки СО2. Если для очистки от кислорода используют твердое топливо, топливо доочистки может подаваться либо в небольшом избытке, либо в недостатке в отношении потребления избытка кислорода. Если топлива доочистки немного больше, чем стехиометрическое количество, избыток топлива доочистки отделяют от потока дымовых газов вместе с некоторым количеством тонкодисперсных частиц золы в циклоне 901 третьей ступени, отделенные частицы направляют в приемный резервуар 951 через опускную трубу 921 циклона. Твердую фазу, собранную в резервуаре 951, охлаждают посредством поверхностей теплообмена, имеющихся в данном резервуаре. Охлаждающей средой в этом резервуаре может служить, например, вода или пар, поступающие в резервуар и отводимые из резервуара как потоки 955 и 957. Охлажденную твердую фазу выгружают как поток 953 в систему топливоподачи для дальнейшего использования.
На фиг. 6 представлена еще одна конфигурация настоящего изобретения. Твердая фаза, отделенная в циклоне первой ступени, поступает через шлюзовой затвор в стояк и охладитель 722 твердой фазы с нисходящим потоком. В этой конфигурации 106 более тонкодисперсные частицы, отделенные в циклоне второй ступени, направляют вниз по опускной трубе прямо в стояк без шлюзового затвора или петлевого уплотнения. Цифровые обозначения для конфигурации 106 соответствуют обозначениям в вариантах осуществления, представленных ранее.
В зависимости от характеристик подаваемого топлива подача тонкодисперсных частиц через шлюзовой затвор и петлевое уплотнение может оказаться практически не осуществима. В таких случаях конфигурация, представленная на фиг. 6, позволяет избежать перемещения более тонкодисперсных частиц через изгибы шлюзового затвора или петлевого уплотнения, и функционирование становится более надежным. В зависимости от характеристик подаваемого твердого топлива потребности в избыточном кислороде и характеристик твердого топлива доочистки топливо 910 доочистки может быть введено на выходе из циклона первой ступени. Циклон 901 третьей ступени может быть исключен, так как переходный патрубок и циклон второй ступени обеспечивают время пребывания, достаточное для расходования избытка кислорода.
Какой-либо избыток топлива доочистки отделяют в циклоне второй ступени и вместе с циркулирующей твердой фазой направляют в восходящую трубу, где он, по существу, полностью сгорает.
В вышеприведенном описании изложены многочисленные характеристики и преимущества, а также подробности в отношении структуры и функционирования. Хотя изобретение раскрыто в нескольких формах, специалистам в данной области ясно, что в них могут быть внесены многочисленные изменения, дополнения и изъятия, особенно в отношении формы, размера и расположения частей, не выходящие за рамки существа и объема изобретения и его эквивалентов, изложенных в прилагаемой формуле изобретения. Следовательно, другие модификации или варианты осуществления, подсказанные изложенными положениями, в отдельности входят в объем охраны, поскольку находятся в рамках прилагаемой формулы изобретения.

Claims (38)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Транспортный кислородный сжигатель (100), содержащий восходящую трубу (200), содержащую устройство основной подачи (150) кислорода;
    по меньшей мере два инжекционных сопла основной подачи кислорода, расположенные в нижней
    - 13 032282 секции (204) восходящей трубы (200) и предназначенные для подачи, по существу, чистого кислорода в восходящую трубу (200) на разной высоте вдоль нижней секции (204) восходящей трубы (200);
    и устройство (210) подачи потока твердого топлива;
    первое устройство (300) разделения газа и твердой фазы, выполненное с возможностью приема смеси газа и твердой фазы из восходящей трубы; и охладитель (700) твердой фазы, выполненный с возможностью приема потока твердой фазы, содержащего твердую фазу из первого устройства разделения газа и твердой фазы, и обеспечения выходящего из охладителя потока (740) твердой фазы, так что выходящий из охладителя поток (740) твердой фазы поступает из охладителя (700) твердой фазы в нижнюю секцию (204) восходящей трубы (200), причем устройство основной подачи кислорода выполнено с возможностью диспергирования, по существу, чистого кислорода на выходящую из охладителя твердую фазу;
    причем восходящая труба (200), устройство (300) разделения, охладитель (700) твердой фазы соединены друг с другом, и восходящая труба (200), устройство (300) разделения, охладитель (700) твердой фазы выполнены с возможностью образования потока циркулирующей твердой фазы в восходящей трубе (200); и причем восходящая труба (200) выполнена с возможностью работы в диапазоне давления приблизительно от 2,07-68,9 бар (от 30 до 1000 рыа).
  2. 2. Транспортный кислородный сжигатель (100) по п.1, в котором восходящая труба (200) дополнительно включает одно или более устройство (220) подачи потока сорбента и устройство (152) дополнительной подачи кислорода.
  3. 3. Транспортный кислородный сжигатель (100) по п.1, дополнительно включающий второе устройство (400) разделения газа и твердой фазы, расположенное по потоку после первого устройства (300) разделения газа и твердой фазы и предназначенное для сбора тонкодисперсных твердых частиц, захваченных потоком газа, и их возвращения в охладитель (700) твердой фазы.
  4. 4. Транспортный кислородный сжигатель (100) по п.1, дополнительно включающий в себя наклонную первую переходную трубу (250), циклон (400) второй ступени, вторую переходную трубу (350), циклон (901) третьей ступени, стояк (305) и шлюзовой затвор (600);
    причем восходящая труба (200) содержит кожух и изоляцию и эрозионно стойкую жаростойкую футеровку, при этом восходящая труба (200) выполнена с возможностью сжигания углеродсодержащего твердого топлива в присутствии, по существу, чистого кислорода и циркулирующей твердой фазы, причем восходящая труба (200) выполнена с возможностью формирования из сжигания потока дымового газа, содержащего смесь (260) газа и твердой фазы;
    причем первое устройство разделения газа и твердой фазы содержит циклон (300) первой ступени, имеющий наклонный тангенциальный впуск;
    причем наклонная первая переходная труба (250) соединяет верхнюю часть восходящей трубы (200) с циклоном (300) первой ступени;
    причем вторая переходная труба (350) соединяет выход циклона (300) первой ступени с циклоном (400) второй ступени;
    причем циклон (901) третьей ступени выполнен с возможностью потребления избытка кислорода, присутствующего в потоке дымового газа, за счет топлива доочистки;
    причем шлюзовой затвор (600) расположен по меньшей мере под одним из циклона (300) первой ступени и циклона (400) второй ступени и предназначен для возвращения твердой фазы в стояк (305) и для обеспечения герметизации от обратного потока дымового газа;
    при этом стояк (305) обеспечивает связь между циклонами (300), (400) и охладителем (700) твердой фазы, и при этом охладитель (700) твердой фазы предназначен для передачи тепла горения от циркулирующей твердой фазы к воде и пару с образованием одного или более пара и перегретого пара.
  5. 5. Транспортный кислородный сжигатель (100) по п.4, в котором восходящая труба (200) дополнительно включает по меньшей мере одно топливное инжекционное сопло, расположенное в нижней секции (204) восходящей трубы и предназначенное для подачи в восходящую трубу (200) углеродсодержащего твердого топлива;
    по меньшей мере два инжекционных сопла дополнительной подачи кислорода, расположенные по меньшей мере над одним топливным инжекционным соплом и предназначенные для подачи, по существу, чистого кислорода в восходящую трубу (200) на разной высоте; и по меньшей мере две группы аэрационных инжекционных сопел, предназначенных для подачи аэрационного газа в нижнюю секцию (204) охладителя (700) твердой фазы, и шлюзовой затвор для об
    - 14 032282 легчения потока твердой фазы и теплопередачи.
  6. 6. Транспортный кислородный сжигатель (100) по п.4, в котором охладитель (700) твердой фазы является охладителем (701) твердой фазы с восходящим потоком, расположенным под восходящей трубой (200).
  7. 7. Транспортный кислородный сжигатель (100) по п.4, в котором восходящая труба (200) дополнительно содержит устройство подачи (220) в восходящую трубу (200) сорбента, такого как известняк или доломит, с целью, по меньшей мере, частичного удаления из потока дымового газа нежелательных соединений, таких как оксид серы.
  8. 8. Транспортный кислородный сжигатель (100) по п.4, в котором циклон (300) первой ступени характеризуется нагрузочной способностью наклонного впуска для твердой фазы в диапазоне приблизительно от 4,54 до 18,24 кг (от 10 до 40 фунтов) твердой фазы на 1 фунт газа.
  9. 9. Транспортный кислородный сжигатель (100) по п.4, в котором циклон (300) первой ступени выполнен с возможностью создания скорости на входе в диапазоне приблизительно от 7,62 до 16,76 м/с (от 25 до 55 фут/с).
  10. 10. Транспортный кислородный сжигатель (100) по п.4, дополнительно содержащий по меньшей мере один дополнительный охладитель (703) твердой фазы, причем один из охладителя (700) твердой фазы расположен у основания стояка (305) и выполнен так, что циркулирующая твердая фаза перемещается вниз в охладителе (700) твердой фазы, расположенном у основания стояка (305), и вверх, поступая в восходящую трубу (200) через один из охладителя (700) твердой фазы, расположенного у основания восходящей трубы (200).
  11. 11. Транспортный кислородный сжигатель (100) по п.10, в котором по меньшей мере два охладителя (700) твердой фазы содержат один охладитель твердой фазы с нисходящим (722), а другой с восходящим потоком (721) твердой фазы через эти по меньшей мере два охладителя (700) твердой фазы.
  12. 12. Транспортный кислородный сжигатель (100) по п.1, дополнительно содержащий наклонную первую переходную трубу (250), расположенную между восходящей трубой (200) и первым устройством (300) разделения газа и твердой фазы, причем наклонная первая переходная труба (250) облегчает отделение части твердой фазы от смеси (260) газа и твердой фазы.
  13. 13. Транспортный кислородный сжигатель (100) по п.1, в котором инжекционные сопла основной подачи кислорода, расположенные на разной высоте вдоль нижней секции (204) восходящей трубы (200), выполнены с возможностью снижения и регулирования температуры восходящей трубы (200) за счет горения потока (206) твердого топлива и диспергированного, по существу, чистого кислорода в присутствии выходящего из охладителя потока (740) твердой фазы.
  14. 14. Транспортный кислородный сжигатель (100) по п.1, в котором транспортный кислородный сжигатель (100) представляет собой транспортный кислородный сжигатель под давлением, содержащий наклонную первую переходную трубу (250), расположенную между восходящей трубой (200) и первым устройством (300) разделения газа и твердой фазы, причем наклонная первая переходная труба (250) облегчает отделение части твердой фазы от смеси (260) газа и твердой фазы;
    циклон (400) второй ступени;
    вторую переходную трубу (350), соединяющую выход циклона (300) первой ступени с циклоном (400) второй ступени;
    циклон (901) третьей ступени, выполненный с возможностью потребления избытка кислорода, присутствующего в потоке дымового газа, за счет топлива доочистки;
    стояк (305), обеспечивающий связь между циклонами (300), (400) и охладителем (700) твердой фазы; и шлюзовой затвор (600), расположенный по меньшей мере под одним из циклона (300) первой ступени и циклона (400) второй ступени и предназначенный для возвращения твердой фазы в стояк (305) и для обеспечения герметизации от обратного потока дымового газа.
  15. 15. Транспортный кислородный сжигатель (100) под давлением по п.14, в котором восходящая труба (200) дополнительно содержит по меньшей мере одно топливное инжекционное сопло, расположенное в нижней секции (204) восходящей трубы (200) и предназначенное для подачи в восходящую трубу (200) углеродсодержащего твердого топлива.
  16. 16. Транспортный кислородный сжигатель (100) под давлением по п.14, в котором восходящая труба (200) дополнительно содержит по меньшей мере два инжекционных сопла дополнительной подачи кислорода, расположенные выше по меньшей мере одного топливного инжекционного сопла и предназначенные для подачи, по существу, чистого кислорода в восходящую трубу (200) на разной высоте.
  17. 17. Транспортный кислородный сжигатель (100) под давлением по п.14, в котором восходящая труба (200) дополнительно содержит по меньшей мере две группы аэрационных сопел, предназначенных для подачи аэрационного газа в нижнюю секцию (204) охладителя (700) твердой фазы, и шлюзовой затвор для облегчения потока твердой фазы и теплопередачи.
  18. 18. Транспортный кислородный сжигатель (100) под давлением по п.14, в котором охладитель (700) твердой фазы является охладителем (701) твердой фазы с восходящим потоком, расположенным под восходящей трубой (200).
    - 15 032282
  19. 19. Способ сжигания угля с кислородом в транспортном кислородном сжигателе по пп.1-18, содержащий этапы, на которых подают поток твердого топлива и основной кислород в восходящую трубу;
    сжигают часть потока твердого топлива и основного кислорода в присутствии циркулирующей твердой фазы с образованием смеси газа и твердой фазы;
    обеспечивают работу восходящей трубы в диапазоне давления приблизительно от 0,21-0,60 МПа;
    отделяют часть газа и твердой фазы друг от друга из смеси газа и твердой фазы, выходящей из восходящей трубы с образованием первого отделенного потока твердой фазы и первого отделенного потока газа;
    охлаждают твердую фазу из первого отделенного потока твердой фазы с образованием выходящего из охладителя потока твердой фазы;
    подают выходящий из охладителя поток твердой фазы в нижнюю секцию восходящей трубы, где выходящий из охладителя поток твердой фазы диспергирует, по существу, чистый кислород из основного кислорода и образует поток циркулирующей твердой фазы в восходящей трубе, причем массовый расход твердой фазы в потоке циркулирующей твердой фазы превосходит расход потока твердого топлива, подаваемого в восходящую трубу, приблизительно в 150-400 раз; и снижают и регулируют температуру горения в восходящей трубе за счет горения потока твердого топлива и диспергированного, по существу, чистого кислорода в восходящей трубе в присутствии выходящего из охладителя потока твердой фазы.
  20. 20. Способ по п.19, дополнительно содержащий этап, на котором подают поток сорбента в восходящую трубу.
  21. 21. Способ по п.19, дополнительно содержащий этап, на котором подают поток дополнительного кислорода в восходящую трубу.
  22. 22. Способ по п.19, дополнительно содержащий этап, на котором облегчают отделение большей части газа и твердой фазы друг от друга из смеси газа и твердой фазы, выходящей из восходящей трубы.
  23. 23. Способ по п.19, дополнительно содержащий этап, на котором отделяют часть тонкодисперсных твердых частиц, остающихся и захваченных первым потоком газа.
  24. 24. Способ по п.23, дополнительно содержащий этап, на котором объединяют тонкодисперсные твердые частицы с первым отделенным потоком твердой фазы так, что тонкодисперсные твердые частицы охлаждаются и образуют часть выходящего из охладителя потока твердой фазы.
  25. 25. Способ по п.19, в котором поток твердой фазы содержит поток углеродсодержащего твердого топлива;
    причем основной кислород содержит, по существу, чистый кислород и причем сжигание потока углеродсодержащего твердого топлива в присутствии, по существу, чистого кислорода и циркулирующей твердой фазы образует поток дымового газа, содержащий смесь газа и твердой фазы.
  26. 26. Способ по п.19, в котором этап подачи потока твердого топлива в восходящую трубу включает введение по меньшей мере через одно топливное инжекционное сопло, расположенное в нижней секции восходящей трубы, потока твердого топлива в восходящую трубу.
  27. 27. Способ по п.26, в котором этап подачи основного кислорода в восходящую трубу включает введение по меньшей мере через два инжекционных сопла основной подачи кислорода, расположенных в нижней секции восходящей трубы, основного кислорода в восходящую трубу, причем по меньшей мере два инжекционных сопла основной подачи кислорода расположены по меньшей мере над одним топливным инжекционным соплом и предназначены для подачи чистого кислорода на разной высоте вдоль нижней секции восходящей трубы.
  28. 28. Способ по п.27, дополнительно содержащий этап, на котором подают, по существу, чистый кислород в восходящую трубу на разной высоте вдоль нижней секции восходящей трубы по меньшей мере через два инжекционных сопла дополнительной подачи кислорода, расположенных по меньшей мере над одним топливным инжекционным соплом.
  29. 29. Способ по п.25, дополнительно содержащий этапы, на которых потребляют кислород, присутствующий в потоке дымового газа, за счет топлива доочистки и передают тепло горения от этапа охлаждения твердой фазы к воде и пару с образованием одного или более пара и перегретого пара.
  30. 30. Способ по п.29, дополнительно содержащий этап, на котором добавляют сорбент, такой как известняк или доломит, в восходящую трубу с целью, по меньшей мере, частичного удаления из потока дымового газа нежелательных соединений, таких как оксид серы.
  31. 31. Способ по п.30, в котором молярное отношение кальция к сере составляет менее приблизительно 1,3.
  32. 32. Способ по п.19, дополнительно содержащий этапы, на которых ускоряют реакции горения, идущие до конца;
    увеличивают способность поглощать большие количества выделяемого тепла при одновременном поддержании температур горения без необходимости рециркуляции компонентов дымового газа и
    - 16 032282 обеспечивают, по существу, полное улавливание серосодержащих компонентов при эффективном использовании сорбента за счет увеличения массового расхода твердых частиц в восходящей трубе.
  33. 33. Способ по п.19, в котором за счет скорости циркуляции твердой фазы обеспечивают выработку энергии на единицу площади поперечного сечения восходящей трубы приблизительно в диапазоне 22082-78864 Вт/см2.
  34. 34. Способ по п.12, в котором на этапе охлаждения твердой фазы из первого отделенного потока твердой фазы с образованием выходящего из охладителя потока твердой фазы используют кислород в качестве аэрационного газа с целью сведения к минимуму рециркуляцию СО2.
  35. 35. Способ по п.25, дополнительно содержащий этап, на котором потребляют кислород, присутствующий в потоке дымового газа при введении газообразного или твердого топлива доочистки.
  36. 36. Способ по п.19, в котором циркуляция твердой фазы через восходящую трубу ускоряет реакции горения, идущие до конца; увеличивает способность поглощать большие количества выделяемого тепла при одновременном поддержании температур горения без необходимости рециркуляции компонентов дымового газа и обеспечивает, по существу, полное улавливание серосодержащих компонентов при эффективном использовании сорбента.
  37. 37. Способ по п.19, в котором за счет скорости циркуляции твердой фазы обеспечивают выработку энергии на единицу площади поперечного сечения восходящей трубы в диапазоне приблизительно 22082-78864 Вт/см2.
  38. 38. Способ по п.35, в котором смесь подаваемого топлива и дымового газа увеличивает время реакции и уменьшает содержание кислорода в дымовом газе до приблизительно от 50 до 500 ч./млн.
    - 17 032282
EA201391624A 2011-05-04 2012-02-27 Кислородное сжигание в транспортном кислородном сжигателе EA032282B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161482498P 2011-05-04 2011-05-04
US13/405,312 US8689709B2 (en) 2011-05-04 2012-02-26 Oxycombustion in transport oxy-combustor
PCT/US2012/026712 WO2012150987A1 (en) 2011-05-04 2012-02-27 Oxycombustion in transport oxy-combustor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201391624A1 EA201391624A1 (ru) 2014-11-28
EA032282B1 true EA032282B1 (ru) 2019-05-31

Family

ID=45873229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201391624A EA032282B1 (ru) 2011-05-04 2012-02-27 Кислородное сжигание в транспортном кислородном сжигателе

Country Status (10)

Country Link
US (1) US8689709B2 (ru)
EP (1) EP2712327B1 (ru)
CN (1) CN103732316B (ru)
AP (1) AP2013007294A0 (ru)
AU (1) AU2012251090B2 (ru)
EA (1) EA032282B1 (ru)
HK (1) HK1193371A1 (ru)
SA (1) SA112330382B1 (ru)
TW (1) TWI490436B (ru)
WO (1) WO2012150987A1 (ru)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9162830B2 (en) 2010-12-22 2015-10-20 Kellogg Brown & Root Llc Plug resistant nozzle for fluidization of particulates
CA2898519C (en) * 2013-01-30 2018-10-16 Bogdan Wojak Sulphur-assisted carbon capture and storage (ccs) processes and systems
ES2555034T3 (es) * 2013-02-01 2015-12-28 Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) Sistema y procedimiento para el almacenamiento de energía usando combustores de lecho fluidizado circulante
US9566546B2 (en) * 2014-01-21 2017-02-14 Saudi Arabian Oil Company Sour gas combustion using in-situ oxygen production and chemical looping combustion
EP3308077A1 (en) * 2015-06-15 2018-04-18 Improbed AB A method for operating a fluidized bed boiler
TWI579505B (zh) * 2016-03-18 2017-04-21 國立臺灣科技大學 串聯式流體化床
JP6712534B2 (ja) * 2016-11-04 2020-06-24 住友重機械工業株式会社 ボイラシステム
KR101984542B1 (ko) * 2017-12-21 2019-06-03 한국에너지기술연구원 압력과 밀도 차이를 이용하는 유동층 고체순환장치, 및 그 고체순환장치를 갖는 유동층 반응시스템 및 고체순환방법
KR102093302B1 (ko) * 2018-07-19 2020-04-23 한국생산기술연구원 복수의 라이저부를 구비한 유동사 하강형 순환유동층 보일러 및 이의 운전방법
JP7154497B2 (ja) * 2018-09-14 2022-10-18 国立研究開発法人産業技術総合研究所 加圧循環流動炉システムの運転方法
FR3086369B1 (fr) * 2018-09-20 2021-01-01 Ifp Energies Now Dispositif et procede de combustion en boucle chimique avec separateur de particules muni d'une conduite d'admission inclinee
CN110542113A (zh) * 2019-09-29 2019-12-06 四川火尔赤清洁能源有限公司 用于生物质炉的耗氧装置及耗氧方法
WO2021176130A1 (en) * 2020-03-06 2021-09-10 Outotec (Finland) Oy Cyclone separator arrangement
CN111536496B (zh) * 2020-04-21 2022-06-24 东南大学 加压富氧燃烧循环流化床锅炉及其方法
CN113917068A (zh) * 2021-09-27 2022-01-11 聚光科技(杭州)股份有限公司 水中碳的检测系统和方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4103646A (en) * 1977-03-07 1978-08-01 Electric Power Research Institute, Inc. Apparatus and method for combusting carbonaceous fuels employing in tandem a fast bed boiler and a slow boiler
WO1994025148A1 (en) * 1993-05-04 1994-11-10 Allan Wesley Ah Shay Multistage turbulent circulating fluidized bed thermal reactor
JPH1182968A (ja) * 1997-09-08 1999-03-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Ｒｄｆ焚き循環流動層炉

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2624302A1 (de) * 1976-05-31 1977-12-22 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur durchfuehrung exothermer prozesse
ZA811239B (en) * 1980-03-04 1982-03-31 Stone Platt Fluidfire Ltd Boiler and method of heating liquid
US4579070A (en) * 1985-03-01 1986-04-01 The M. W. Kellogg Company Reducing mode circulating fluid bed combustion
US4947804A (en) * 1989-07-28 1990-08-14 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed steam generation system and method having an external heat exchanger
US5961786A (en) * 1990-01-31 1999-10-05 Ensyn Technologies Inc. Apparatus for a circulating bed transport fast pyrolysis reactor system
US5365866A (en) * 1992-12-08 1994-11-22 Southdown, Inc. Method and apparatus for treating exhaust gases from preheater and preheater/precalciner kilns burning hazardous waste fuels
US5335609A (en) * 1993-04-29 1994-08-09 University Of Chicago Thermal and chemical remediation of mixed waste
SE502292C2 (sv) * 1994-08-19 1995-10-02 Kvaerner Enviropower Ab Förfarande för tvåstegsförbränning av fasta bränslen i en cirkulerande fluidiserad bädd
US6196000B1 (en) 2000-01-14 2001-03-06 Thermo Energy Power Systems, Llc Power system with enhanced thermodynamic efficiency and pollution control
US7102050B1 (en) * 2000-05-04 2006-09-05 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Multiple riser reactor
US6908003B2 (en) * 2000-11-22 2005-06-21 Allied Moulded Products, Inc. Air tight electrical box
FI20010676A0 (fi) * 2001-04-02 2001-04-02 Einco Oy CSC-reaktori
ATE328244T1 (de) * 2001-04-06 2006-06-15 Andritz Oy Verbrennungsluftsystem für rückgewinnungskessel, verbrennung verbrauchter laugen aus kochprozess
US6436337B1 (en) 2001-04-27 2002-08-20 Jupiter Oxygen Corporation Oxy-fuel combustion system and uses therefor
US6505567B1 (en) 2001-11-26 2003-01-14 Alstom (Switzerland) Ltd Oxygen fired circulating fluidized bed steam generator
US20040100902A1 (en) * 2002-11-27 2004-05-27 Pannalal Vimalchand Gas treatment apparatus and method
JP4908584B2 (ja) * 2006-05-19 2012-04-04 サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド ボイラーの壁を保護する耐熱タイルシステム
US7771585B2 (en) * 2007-03-09 2010-08-10 Southern Company Method and apparatus for the separation of a gas-solids mixture in a circulating fluidized bed reactor
US7770543B2 (en) * 2007-08-29 2010-08-10 Honeywell International Inc. Control of CFB boiler utilizing accumulated char in bed inventory
US8084010B2 (en) 2008-04-14 2011-12-27 Plasma Energy Technologies Inc. Coal/coke/heavy residual oil boiler with sulfur and carbon dioxide capture and recovery
US8453585B2 (en) 2008-04-14 2013-06-04 Babcock & Wilcox Power Generation Group, Inc. Oxy-combustion coal fired boiler and method of transitioning between air and oxygen firing
CN101372635B (zh) * 2008-10-15 2011-07-06 东南大学 高密度增压流化床煤气化装置及方法
TWI558807B (zh) * 2008-12-17 2016-11-21 祿幕斯科技公司 包含分段漿料添加之氣化系統及方法
TWI391610B (zh) * 2009-02-27 2013-04-01 Mitsubishi Heavy Ind Environment & Chemical Engineering Co Ltd 循環型流體化床爐、具備循環型流體化床爐的處理系統、及循環型流體化床爐的運轉方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4103646A (en) * 1977-03-07 1978-08-01 Electric Power Research Institute, Inc. Apparatus and method for combusting carbonaceous fuels employing in tandem a fast bed boiler and a slow boiler
WO1994025148A1 (en) * 1993-05-04 1994-11-10 Allan Wesley Ah Shay Multistage turbulent circulating fluidized bed thermal reactor
JPH1182968A (ja) * 1997-09-08 1999-03-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Ｒｄｆ焚き循環流動層炉

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012150987A1 (en) 2012-11-08
EP2712327B1 (en) 2019-02-06
EP2712327A1 (en) 2014-04-02
AP2013007294A0 (en) 2013-12-31
CN103732316B (zh) 2016-02-10
AU2012251090A1 (en) 2013-12-12
SA112330382B1 (ar) 2015-02-26
CN103732316A (zh) 2014-04-16
US20130055936A1 (en) 2013-03-07
TW201248086A (en) 2012-12-01
EA201391624A1 (ru) 2014-11-28
TWI490436B (zh) 2015-07-01
HK1193371A1 (zh) 2014-09-19
AU2012251090B2 (en) 2016-09-22
US8689709B2 (en) 2014-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA032282B1 (ru) Кислородное сжигание в транспортном кислородном сжигателе
US11193074B2 (en) All-steam gasification with carbon capture
US20100281878A1 (en) Mild gasification combined-cycle powerplant
US11193073B2 (en) All-steam gasification for supercritical CO2 cycle system
CN103958967A (zh) 带有去除离开氧化区的灰烬和细粒的化学回路燃烧方法以及使用该方法的装置
US20090211444A1 (en) Method and system for reducing mercury emissions in flue gas
KR20150093783A (ko) 단계식 가스화에서의 제 2 단 가스화기
Hornberger et al. Experimental investigation of the calcination reactor in a tail-end calcium looping configuration for CO2 capture from cement plants
Pang et al. Experimental study of NOx emissions in a 30 kWth pressurized oxy-coal fluidized bed combustor
FI95924C (fi) Menetelmä raakakaasun puhdistamiseksi
RU2107866C1 (ru) Котел с циркулирующим псевдоожиженным слоем под давлением, работающий при сверхкритическом давлении пара
WO1999023431A1 (fr) Four de gazeification et de chauffage a lit fluidise
JP2009019870A (ja) 流動層ガス化燃焼炉
FI122469B (fi) Menetelmä rikkioksidien sitomiseksi happipolttokiertoleijupetikattilan (CFB) savukaasusta
US20220073828A1 (en) All-Steam Gasification with Solid Fuel Preparation System
US4470254A (en) Process and apparatus for coal combustion
JP2001354975A (ja) 石炭ガス化および灰溶融炉、および複合発電システム
KR20230138512A (ko) 화학적 루핑 공정을 보유하는 장치
Luo et al. CFBC and BFBC of low-rank coals
RU2815429C1 (ru) Установка с газогенератором для получения водорода в химических циклах с сепарацией диоксида углерода
Robertson Development of foster wheeler's vision 21 partial gasification module
FI84561B (fi) Foerfarande foer foerminskning av fasta och gasformiga emissioner och foer vaermeaotervinning vid foerbraenning och smaeltning av aemnen innehaollande aska och svavel.
OA16651A (en) Oxycombustion in transport oxy-combustor.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU