FI102638B - Menetelmä savukaasujen nimellisen työlämpötilan ylläpitämiseksi PFBC v oimalaitoksessa - Google Patents
Menetelmä savukaasujen nimellisen työlämpötilan ylläpitämiseksi PFBC v oimalaitoksessa Download PDFInfo
- Publication number
- FI102638B FI102638B FI945097A FI945097A FI102638B FI 102638 B FI102638 B FI 102638B FI 945097 A FI945097 A FI 945097A FI 945097 A FI945097 A FI 945097A FI 102638 B FI102638 B FI 102638B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- fuel
- combustion
- flue gases
- bed
- gas
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/54—Nitrogen compounds
- B01D53/56—Nitrogen oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/061—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with combustion in a fluidised bed
- F01K23/062—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with combustion in a fluidised bed the combustion bed being pressurised
-
- 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
- F23C10/16—Fluidised bed combustion apparatus specially adapted for operation at superatmospheric pressures, e.g. by the arrangement of the combustion chamber and its auxiliary systems inside a pressure vessel
-
- 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
- F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
- F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
Description
102638
Menetelmä savukaasujen nimellisen työlämpötilan ylläpitämiseksi PFBC voimalaitoksessa - Förfarande för underhäll av rökgasers nominella arbetstemperatur i ett PFBC kraftverk 5
Keksinnön alue
Esillä olevan keksinnön kohteena on PFCB voimalaitoksen toiminnan aikana käytettävä menetelmä tehon lisäämiseksi ja kaasumaisten ympäristösaasteiden alhaisten määrien ylläpitä-10 miseksi kaikkien kuormitusolosuhteiden alaisena, erityisesti laitoksen osittaisen kuormituksen aikana, optimoimalla laitoksessa muodostuneiden savukaasujen lämpötilataso. Savukaasujen lämpötila voidaan optimoida polttamalla savukaasui-hin syötettyä täydentävää polttoainetta.
15
Keksinnön taustaa Määrätyn polttoaineen, tavallisesti hiilen, polttamisen aikana paineleijupetissä PFBC voimalaitoksessa tähän petiin syötetään polttoilmaa paineilman muodossa leijupetin sisältävää 20 polttolaitetta ympäröivästä paineastiasta petin alla olevien fluidaatiosuuttimien välityksellä. Polttamisprosessin aikana syntyneet savukaasut kulkevat tässä polttolaitteessa petipin-nan yläpuolella olevan kylkilevyn kautta, ja ne puhdistetaan ja syötetään kaasuturpiiniin. Savukaasut käyttävät kaasutur-25 piinia, joka puolestaan käyttää generaattoria sekä kompresso- ; ria, joka syöttää paineilmaa paineastiaan. Polttoilma, savu- • · · **V kaasut ja näitä kaasuja käsittelevät laitteet sisältyvät kaikki laitoksen kaasujaksoon. Kaasujakso sisältää siten muun *·* * muassa kaasuturpiinin.
30
Petin jäähdyttämiseksi suuruusluokkaa 850 °C olevaan lämpöti- • · · *·.! · laan putkiryhmän muodossa oleva höyrygeneraattori, joka muo- .···. dostaa höyryjaksokomponentin, on asetettu petiin. Tätä putki- ryhmää käytetään tässä yhteydessä edustamaa komponenttia, 35 joka on sinänsä tavallisesti jaettu useisiin putkiryhmiin. Höyry muodostetaan tässä putkiryhmässä, ja energia otetaan petistä turpiinien kautta, joihin höyry syötetään höyryjakson 2 102638 yhteydessä. Täyskuormituksen esiintyessä koko putkiryhmä on petin sisällä. Putkiryhmän jäähdytyskapasiteetti on mitoitettava petin antotehon mukaisesti oikean petilämpötilan ylläpitämiseksi laitoksen täyskuormituksen alaisen toiminnan 5 aikana. Jos antotehon vähennys saavutetaan polttoaineen vähentyneen syötön avulla, tehoa kehittyy vähemmän petissä, putkiryhmän jäähdytyskapasiteetin pysyessä samalla muuttumattomana, mikä merkitsee petilämpötilan haitallista alenemista. Petissä olevan putkiryhmän jäähdytyskapasiteettia voidaan 10 vähentää alentamalla petitasoa, jolloin osa putkiryhmästä asetetaan petipinnan yläpuolelle. Tämän seurauksena kuormitusmuutosta laitoksessa valvotaan normaalisti vähentämällä putkiryhmän jäähdytyskapasiteettia petissä petitasoa muuttamalla, jolloin määrätty osa putkiryhmän putkista voi olla 15 asetettuna petipinnan yläpuolelle, niiden jäähdyttämättä siten petiä. Paljaat putket jäähdyttävät toisaalta petistä kaasuturpiiniin virtaavia savukaasuja, joiden lämpötila näin alenee, mikä lisää edelleen tehonvähennystä kaasuturpiinissa osittaisen kuormituksen alaisen toiminnan aikana, jolloin 20 siis toimenpiteet, jotka on tehty höyryturpiinin antotehon muuttamiseksi, johtavat kaasuturpiinin antotehon vastaavaan muutokseen.
Tehovalvonnan aikana petiin syötetyn polttoaineen ja ilman 25 määrää on valvottava petistä saadun tehon mukaisesti ja peti- . tasoa on valvottava samalla siten, että putkiryhmän jäähdy- • · · *”.* tyskapasiteetti tulee sovitetuksi energiansyötön mukaiseksi, jolloin oikea petilämpötila säilytetään. Vakiokuormi tus teho 1- » · · *·* ’ la petin korkeus pysyy vakiona.
30
Normaalina tapana höyryturpiinin antotehon pienentämiseksi on : petin korkeuden vähentäminen. Tämän seurauksena on se, kuten .·*·. edellä on mainittu, että petipinnan yläpuolella olevat pal jaat höyryputket jäähdyttävät tällöin kaasuturpiiniin vir-35 taavat polttokaasut alentaen siten edelleen kaasuturpiinin tehoa. Tällä tavoin myös laitoksen tehokkuus osittaiskuormi-tuksen alaisena vähenee.
3 102638 Tällaisessa laitoksessa tapahtuvan polttamisen aikana syntyy typpiyhdisteitä, NOx, savukaasujen yhtenä aineosana. Ympäristöön liittyvistä syistä johtuen tarkoituksena on vähentää huomattavasti typpioksidien määrää savukaasuissa. Tämä saa-5 daan aikaan esimerkiksi syöttämällä ammoniakkia savukaasui-hin, jolloin NOx tulee pelkistetyksi. Tämä kemiallinen prosessi, jonka yhteydessä jätekaasuissa olevaa NOx-määrää vähennetään ammoniakkia lisäämällä, suoritetaan sopivimmin voimalaitoksen toimiessa täyden kuormituksen alaisena, eli 10 siis silloin, kun savukaasujen lämpötila on suuruusluokkaa 850 °C, jolloin savukaasut vapautuvat hyvin tuloksin suurimmasta osasta NOx-tyypiseoksia. Laitoksen osittaisen kuormituksen alaisen toiminnan aikana savukaasujen ollessa alhaisessa lämpötilassa NOx-pelkistysprosessi NH3-määrän vähenty-15 essä ei toimi tyydyttävällä tavalla ja siten on käytettävä muita keinoja, kuten esimerkiksi katalyyttejä, savukaasuissa olevien typpiyhdisteiden poistamisen loppuunsaattamiseksi hyväksyttävällä tavalla. Lisäksi tällaiset katalyytit tekevät laitoksen huomattavasti kalliimmaksi.
20
On tunnettua lisätä koko laitoksen tehokkuutta sekundaarisen polttamisen avulla savukaasuväylillä kaasuturpiiniin syötettyjen kuumien kaasujen lämpötilan huomattavaksi nostamiseksi, katso esimerkiksi julkaisu EP-B-14 172. Tällaisen sekundaari-25 sen polttamisen yhteydessä kaasujen lämpötilaa voidaan nostaa esimerkiksi suuruusluokkaan 1300-100 °C luoden siten suotui- • · · • · · s ämmät olosuhteet tehokkuuden kannalta katsoen kaasuturpiinin • ·· •••j käyttöä varten. Tällainen sekundaarinen polttaminen, jonka « · ♦ *·* * yhteydessä savukaasujen lämpötilaa nostetaan huomattavasti 30 kaasuturpiinin tuloaukon edessä, ei kuitenkaan ratkaise on-gelmia, jotka tämän selostuksen mukaisesti kohdistuvat osit-:T: täiseen kuormituksen ja typpioksidien vähentämiseen liittyvi- .·*·. en toimenpiteiden tehoon. Lisäksi toimenpiteet savukaasuissa olevien pölyhiukkasten mekaaniseksi erottamiseksi toimintaa . 35 varten edellä mainituissa korkeissa savukaasulämpötiloissa tulevat vaikeammiksi.
4 102638 PFCB voimalaitoksen toiminnan aikana savukaasun lämpötilan voidaan sallia vaihtelevan alueella 400 - 900 °C. Lämpötilan ollessa jopa 900 °C määrätyt tuhkahiukkaset voivat sulaa pinnalla muodostaen siten haitallisia kasautumia, jotka häirit-5 sevät prosessin toimintaa. Edellä mainittu alhaisin lämpö- tilaraja ei ole myöskään kovinkaan suotuisa, koska muun muassa kaasuturpiinin teho tällöin suuresti vähenee.
Olisi suotavaa saada aikaan polttolaitteesta lähtevien savu-10 kaasujen vakiolämpötila sekä täyden että osittaisen kuormituksen alaisen toiminnan aikana.
Kompromissien tekemiseksi valitaan suuruudeltaan noin 850 °C oleva nimellinen työlämpötila sekä petiä että savukaasuja 15 varten, jolloin laitoskomponentit mitoitetaan tätä työlämpö-tilaa silmälläpitäen. Tämä kompromissi perustuu tasapainotukseen petissä tapahtuvaan polttamiseen liittyvien olosuhteiden mukaisesti ja mahdollisimman korkean lämpötilan muodostamiseen kaasuturpiinnin syötettyjen kaasuja varten. Olisi sinän-20 sä suotavaa vähentää petin lämpötilaa noin 10 tai 30 Celsiusasteella. Kun esimerkiksi hiiltä käytetään polttoaineena, siihen sitoutuneet alkalimetallit haihtuvat ja kerrostuvat savukaasuseinien pinnoille, esimerkiksi kaasuturpiinin siipiin. Lisäksi tietyntyyppiset hiilet sisältävät suuremman 25 määrän tällaisia alkalimetalleja, jolloin tämä ongelma pai- : nottuu tällaista hiiltä käytettäessä polttamisen aikana. Myös » · « **’,* savukaasujen lämpötila voitaisiin edullisesti pitää korkeam- *44 '·*! pana, esimerkiksi noin 10 tai 30 Celsiusasteen verran, välit- w · · '·' ‘ tuun työlämpötilaan (850 °C) verrattuna häiritsemättä puhdis- 30 tusprosesseja savukaasuväylillä.
««· • » · · : ' : PCBC voimalaitos mitoitetaan suunnittelun yhteydessä täyden kuormituksen alaista toimintaa varten maksimaalisen ilmavir-. tauksen kulkiessa polttoprosessin läpi. Koska ilman tiheys on 35 suurimmillaan ulkoilman oletetun alhaisimman lämpötilan yh- teydessä laitoksessa, laitos toimii siten täydellä kuormituksella vain tämän ulkoilman alhaisimman lämpötilan vallitessa.
5 102638 Tämä merkitsee periaatteessa sitä, että laitos toimii osittaisissa kuormitusolosuhteissa heti kun ulkoilman lämpötila poikkeaa siitä alimmasta lämpötilasta, jota varten laitos on suunniteltu. Seuraavassa selostuksessa ilmaisu "osittainen 5 kuormitus" tarkoittaa myös sellaista tahatonta osittaisen kuormituksen alaista toimintaa, jonka ulkoilman kohonneet lämpötilat aiheuttavat.
Julkaisussa EP 363812, A2 selostetaan AFB-tyyppistä laitosta, 10 joka siis sisältää ilmakehäpaineessa olevan leijupetin, varten tarkoitettu menetelmä tyypiltään tällaisessa petissä muodostuvan CO-kaasun suhteellisen korkean prosenttimäärän vähentämiseksi muuntamalla CO C02:ksi CO:n polttamisen yhteydessä lisäilman avulla. Tämän polttotapahtuman sallimisek-15 si riittävällä nopeudella työlämpötilaa petin yläpuolella olevassa tilassa nostetaan syöttämällä lisää polttoainetta petin päälle.
Palamisprosessi edellä selostetun AFB-laitoksen sisältämässä 20 petissä tapahtuu NOx-kaasujen määrän vähentämiseksi ali- stoikiometrisissä olosuhteissa, jolloin siis petissä oleva polttoaine palaa ilman puutteen esiintyessä, mikä taas puolestaan saa aikaan suuren prosenttimäärän CO:ta petistä tulevissa jätekaasuissa. On lisäksi painotettava sitä, että lisä-25 polttoaineen palaminen kyseisessä julkaisussa selostetun . ^ tunnetun tekniikan mukaisesti ei tapahdu höyryä synnyttävistä • · · **V ja tulistavista putkista myötävirtaan, jolloin lisäpolton ··· *·♦·’ eräänä toisena tarkoituksena on ylläpitää korkeat lämpötilat * * * höyryputkissa, jotka on asetettu myötävirtaan lisäpolttoai-30 neen polttoaineesta.
«· · » # *·♦ *.*; ί PCBF voimalaitoksessa palaminen leijupetissä tapahtuu kor- ’·, keassa paineessa ja alistoikiometristen olosuhteiden alaise- , · na, jolloin siis ilma syötetään petiin sellaisena määränä, 35 että ylimääräistä ilmaa on petin kaikissa osissa, joissa metalliset kohteet, esimerkiksi kattilaputket, sijaitsevat, i Tämä ylimääräinen ilma on välttämätöntä eroosiota kestävien 6 102638 oksidikerrosten muodostamiseksi metallipinnoille, mutta myös petin polttoaineen mahdollisimman viimeistellyn polttamisen saavuttamiseksi. Normaalien käyttöolosuhteiden alaisena tällöin muodostuu vain hyvin pieniä määriä CO:ta ja siten ei 5 tarvita mitään ylimääräistä polttoa petin päälle syötetyn ilman avulla.
Petiin PFBC laitoksessa syötetty ylimääräinen ilma saa puolestaan aikaan suhteellisen suuren prosenttimäärän NOx-kaasu-10 ja petistä tulevissa savukaasuissa, jolloin nämä NOx-kaasut on poistettava sopivimmin suunnilleen kylkilevyn normaalin työlämpötilan suuruisella lämpötila-alueella.
Yhteenveto keksinnöstä 15 Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä savukaasujen nimellisen työlämpötilan ylläpitämiseksi PFBC voimalaitoksessa laitoksen osittaisen kuormituksen alaisen toiminnan aikana järjestämällä savukaasuissa olevan täydentävän polttoaineen poltto petin ylimmistä putkista myötävirtaan. Tämä palamis-20 prosessi saadaan aikaan ruiskuttamalla polttoainetta, sekoittamalla se hyvin savukaasuihin ja sytyttämällä se. Täydentävän polttoaineen palamisen yhteydessä polttolaitteesta lähtevien savukaasujen lämpötila nousee savukaasujen nimelliseen työlämpötilaan asti.
\!'.:25 : Täydentävän polttoaineen jatkuvan palamisen aikana petin *:* ylimmistä putkista myötävirtaan tämä menetelmä mahdollistaa myös petin ja savukaasujen lämpötilatasojen optimoinnin sai-limalla näiden tasojen poikkeamisen hieman toisistaan.
.:.30
Savukaasujen sisältämän sytytetyn täydentävän polttoaineen ’. hyvä sekoittuminen saa aikaan seoksen maksimilämpötilan ai- • · · haiset arvot, jolloin savukaasuissa olevat tuhkahiukkaset v: eivät pala, mikä estää sulaneiden tuhkahiukkasten kerääntymi- .-.‘35 sen sisäisesti savukaasutiloihin. Alhainen maksimilämpötila minimoi myös aikaiimetallien haihtumisen tuhkahiukkasissa.
7 102638 Täydentävä polttoaine sytytetään sopivixnmin petin päällä olevassa kylkilevyssä. Tämä saadaan aikaan asettamalla täydentävän polttoaineen ruiskutusta varten tarkoitetut suuttimet esimerkiksi kylkilevyn seiniin. Ruiskutettu polttoaine 5 syttyy itsekseen kylkilevyn korkean lämpötilan johdosta, jolloin polttoaine palaa siinä happijäämässä, jonka petin poltosta tulevat savukaasut sisältävät.
Edellä mainitun osittaisen kuormituksen alaisena tapahtuvan 10 täydennyspolton avulla saavutetut edut käsittävät muun muassa sen, että: - tarvittava katalyyttitilavuus typpiyhdistejäämien poistamista varten savukaasuista vähenee tai tulee täysin elimi- 15 noiduksi, - ilokaasun, N20, päästömäärä vähenee huomattavasti korkeissa savukaasulämpötiloissa, 20 - määrätty NOx -vähennys savukaasuissa saadaan aikaan täyden tävän palamisen aikana NH3:a lisäämättä, - typpeä sisältävien oksidien pelkistäminen esimerkiksi ammoniakin avulla saa aikaan tarkoitetun vaikutuksen koko kuor- :25 mitusalueella, • « · • · · ·«· · ·;· - hiilidioksidin CO päästö alhaisella kuormituksella tulee ··«» ;'j*; käytännöllisesti katsoen eliminoiduksi, .:.30 - polttotehokkuus lisääntyy, • ··· • * · - palamattoman hiilen määrä vähenee tuhkassa, joka on erotet- ··· *../ tu savukaasuja varten tarkoitetuissa erottamissa kylkilevystä •. · : myötävirtaan, /.•35 - laitoksen osittaiskuormitustehokkuus lisääntyy, 8 102638 - putkiryhmä voidaan suunnitella alhaisinta ulkoilman lämpötilaa eli siis maksimaalista ilmavirtausta varten, säilyttäen samalla savukaasujen nimellinen työlämpötila myös kohonneessa ulkoilmalämpötilassa tapahtuvan toiminnan aikana, 5 - suurempi antoteho laitosta varten saavutetaan käyttämällä suurempaa ilmamäärää kokonaisprosessin yhteydessä, jolloin ilmajäämät kulutetaan täydentävän polton aikana, 10 - kaasuturpiinille annetaan mahdollisuus toimia jatkuvasti vakiosuuruisessa maksimaalisessa tulolämpötilassa laitoksen koko kuormitusalueen puitteissa, - kun savukaasulämpötila pidetään vakiona, lämpötilajaksotus 15 vähenee, sen esiintyessä muutoin muutoksen tapahtuessa erilaisten kuormitustilojen välillä, mikä vähentää savukaasu-väylillä oleviin komponentteihin (esimerkiksi pölynerotti-miin) kohdistuvia rasituksia, mikä lisää näiden komponenttien käyttöikää.
20 Täydentävän polton yhteydessä petilämpötilaa voidaan hieman alentaa, esimerkiksi 840 °C:en alkalihaihtumisen vähentämiseksi, samalla kun savukaasujen lämpötilaa voidaan nostaa, esimerkiksi 870 °Cien.
:25 : Täydentävän polttoaineen jatkuvan polttamisen aikana saavute- • · · · tut edut yhdessä mahdollisuuden kanssa lämpötilojen opt imi- ]···, tasojen valitsemiseksi petissä ja savukaasuissa merkitsevät • · · muun muassa lisäystä edellä mainittuihin etuihin sen johdos- .30 ta, että alkalimetallien haihtuminen fluidisoidusta polttoai-• · « neesta vähenee, koska petilämpötilaa voidaan hieman alentaa.
• · · • · · :***: Kun täydentävä poltto savukaasuissa petistä myötävirtaan toimii hyvin alhaisella kuormituksella, voidaan todennäköi-•35 sesti kokonaan luopua ympäristösaasteen poistamista varten *·'·* tarkoitetusta katalyytistä savukaasuissa.
9 102638
Optimoimalla polttoprosessiin kulkeva ilmavirtaus petissä ja siitä myötävirtaan, täydentävästä poltosta saatavaan tehoon liittyvä vaatimus voidaan säilyttää suhteellisen alhaisella tasolla.
5
Savukaasun vakiolämpötila ja NOx-pelkistyksen käytö NH3:n avulla luovat mahdollisuuden laitoksen käyttämiseksi petissä olevan suuremman lisäilmamäärän yhteydessä ilman että NOx-arvot tulisivat liian suuriksi. Tämä johtaa kuormitusmuutok-10 sen korkeampiin nopeuksiin, koska tällöin muodostuu suurempi marginaali ylimääräisen ilman suhteen, eli siis polttoaine-virtausta voidaan nopeasti lisätä.
Jos täydentävä polttoaine sisältää rikkiä, joka voi lisätä 15 rikkidioksidipäästöjä laitoksesta, tätä täydentävän polton aiheuttamaa negatiivista sivuvaikutusta voidaan vähentää tai se voidaan eliminoida täydellisesti ruiskuttamalla samalla hienosti jauhettua kalkkikiveä tai dolomiittia kylkilevyyn tai muuhun tilaan petistä myötävirtaan. Tämä seikka ei kui-20 tenkaan muodosta huomattavampaa ongelmaa, koska täydentävästä poltosta saatavaan tehoon liittyvä vaatimus on niin alhainen, että mikä tahansa lisäys S02 -päästöissä on marginaalinen täydentävän polton aikana keksinnön mukaisesti.
,,, 25 Piirustuksen lyhyt kuvaus : : . Piirustuksen kuvio 1 esittää kaavamaisesti PFBC voimalaitosta • · · · ··· pääasiallisine komponentteineen näyttäen lisäksi täydentävän • · · · polton suositeltavan sijainnin savukaasuissa petistä myötä- « virtaan keksinnön mukaisen osittaisen kuormituksen yhteydes- .30 sä.
• ·· · ♦ ♦ ♦ • « * • · · *. Suositeltavien sovellutusmuotojen selostus • · · ·...* Oheiseen piirustuskuvioon viitaten seuraavassa selostetaan . ; keksinnön useita suositeltavia sovellutusmuotoja.
\35
Kuvio 1 esittää esillä olevan keksinnön mukaista yleistä • * prosessikaaviota. Tässä kaaviossa polttoaine poltetaan pai- 10 102638 neastian 3 sisään asetetussa polttolaitteessa 2 olevassa lei-jupetissä 1. Polttamisen aikana petissä 1 muodostuneet savukaasut kulkevat kylkilevyn 4 ohi petin 1 yläpuolella ja ne puhdistetaan pölystä pölynerottimissa 5, joita kuviossa edus-5 tavat syklonit. Pölynerottimissa 5 erotettu pöly ja petistä 1 tuleva tuhka poistetaan kaavamaisesti esitetyn poistojohdon 6 kautta varastosäiliöihin (eivät näy). Pölynerottimista 5 tulevat puhdistetut savukaasut johdetaan kulkemaan savukaasu-kanavan 8 kautta kaasuturpiiniin 9, joka käyttää kompressoria 10 10 sekä generaattoria 12 sähköenergian synnyttämistä varten.
Kaasuturpiinissa 9 laajennetut savukaasut virtaavat kanavaa 15 pitkin jätekaasujäähdyttimeen 16, jossa savukaasuja yhä jäähdytetään laitoksen höyrylämmityspiirissä olevan esilämmi-tysveden välityksellä.
15
Kompressori 10 puristaa tulojohtoonsa puristetun ilman paineeseen, joka on suuruusluokkaa 4-16 baria (alhaisin arvo matalalla kuormituksella), jolloin tämä puristettu ilma syötetään johdon 33 kautta paineastiaan 3 tämän astian paineis-20 tamiseksi ja johdetaan kulkemaan edelleen petiin 1 polttoil-mana ja fluidisointikaasuna.
Esimerkin tavoin esitetyssä laitoksessa petiin 1 syötetään hiukkasmuodossa olevaa hiiltä johdon 34 kautta, ja absor- -./25 boivaa ainetta lisätään syöttöjohdon 35 välityksellä.
• · · • · · · ··· Höyrypiiriä edustaa kuviossa syöttövesi, joka kiertää jäähdy- • « · · tinsäiliöstä 36 johdon 37 kautta syöttövettä varten tarkoitettuun esikuumentimeen, joka käsittää jätekaasujäähdyttimen ;30 16, jolloin syöttövesi jaellaan syöttövesijohdon 38 kautta **“ putkiryhmiin 39 petissä 1 höyryn synnyttämistä ja/tai tulis- • · · tamista varten. Muodostettu ja/tai tulistettu höyry johdetaan kulkemaan höyryturpiiniin 41 höyryjohtojen 42 välityksellä. ·:··· Lauhdevesi ja laajennettu höyry palautetaan jäähdyttimeen 36.
.'.35 ; *. Keksinnön mukaisesti useita polttoainesuuttimia 21 on asetet-“· tu kylkilevyyn 4 putkiryhmän 39 yläpuolelle. Laitoksen osit- 11 102638 täisen kuormituksen alaisen toiminnan yhteydessä, putkiryhmän 39 putkien ollessa osittain paljaina kuvion esittämällä tavalla, suuttimien 21 liitäntöihin 20 syötetään sopivimmin helposti syttyvää polttoainetta. Sopiva polttoaine käsittää 5 kaasun. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää öljypohjaista nestettä, esimerkiksi parafiinia, dieselöljyä tai polttoaineöl-jyä. Mutta vaihtoehtoiset polttoaineet käsittävät kiinteät polttoaineet, kuten esimerkiksi jauhemaisen hiilen, turpeen tai lastut. Kiinteitä polttoaineita käytettäessä ruiskutus-10 järjestelmä tehdään tietenkin monimutkaisemmiksi.
Polttoaine ruiskutetaan kylkilevyn sisään sellaisella paineella tai yhdessä kantoaineen kanssa siten, että polttoaine sekoittuu kunnolla savukaasuihin ennen itsesyttymistä suh-15 teellisen korkean lämpötilan johdosta, joka vallitsee savukaasuissa (tavallisesti 500 - 850 °C, arvojen 400 - 900 °C ollessa kuitenkin myös mahdollisia). Polttoaineen ruiskutus-paine ja sisäänsyötetty polttoainemäärä määritetään putkiryhmän 39 paljaiden putkipintojen jäähdytyskapasiteetista riip-20 puen. Polttoainemäärää valvotaan savukaasukanavassa 8 olevien savukaasujen mitattujen lämpötila-arvojen ja happijäämien perusteella. Esimerkin tavoin voidaan mainita, että savukaasut on kuumennettava alueella 500 - 900 °C osittaiskuormi-tusasteesta riippuen. (Tämän alueen korkein arvo määritetään .’25 savukaasuja varten valitun työlämpötilan avulla.) Ilman savu-· kaasujen kuumennusta niiden lämpötila saattaa pudota 500 ·;· °C:en asti edellyttäen, että mitään vaihtoehtoisia toimenpi- « « · · ;*·*: teitä ei tehdä poisvirtaavien savukaasujen lämpötilan ylläpi- tämiseksi laitoksen osittaisen kuormituksen alaisen toiminnan . 30 aikana.
• ·« * ·· · • « « » * · • ♦ « *. Tämän laitoksen eräässä vaihtoehtoisessa sovellutusmuodossa • · · sekoitin 22 on asetettu savukaasuja varten tarkoitetun savu-kaasukanavan 23 tulojohtoon. Tämän sekoittimen 22 tehtävänä .'35 on sekoittaa edelleen savukaasuja ja kuumennettuja kaasuja, jotka on muodostettu polttamisen aikana polttoainesuuttimien 21 kautta tapahtuvan täydentävän palamisen yhteydessä. Tämän 12 102638 sekoittumisen ansiosta typpiyhdisteiden määrää polttolaitteessa 2 tapahtuvan polttamisen aikana syntyvissä jätekaa-suissa voidaan tehokkaasti vähentää sekoittimen 22 läheisyydessä.
5
Erään suositeltavan sovellutusmuodon mukaisesti esimerkiksi sekoitin 22 käsittää kaltevat siivet asetettuina renkaan muotoon siivikon tai turpiinin kaltaisessa järjestelyssä. Tämän sekoittimen 22 avulla kylkilevyssä 4 ja savukaasujoh-10 dossa 23 olevat jätekaasut asetetaan kiertoliikkeeseen, jolloin kylkilevyn sisältämät erilaiset kaasut tulevat tehokkaasti sekoitetuiksi keskenään, mikä on ehtona NOx-yhdistei-den tehokkaan ja tasaisen pelkistyksen suorittamiselle koko savukaasuvirtauksessa.
15
Eräässä lisävaihtoehdossa voidaan myös ammoniakkia ruiskuttaa pölynerottimen 5 läheisyydessä, jossa esiintyy kaasujen hyvä yhteensekoittuminen. On edelleen mahdollista yhdistää erilaiset ruiskutusalueet savukaasutiloissa hyvien NOx-pelkistystu-20 losten saavuttamiseksi vähäisellä ammoniakkikulutuksella.
Polttoainesuuttimien 21 sijaintia ja rakennetta voidaan vaihdella monilla tavoilla keksinnön suojapiirin puitteissa.
:25 Kuten edellä on mainittu, voi täydentävä polttoaine vaatia '·"/· kantoaineen käyttöä hyvän sekoituksen saavuttamiseksi savu- kaasujen kanssa ja matalaa paikallista maksimilämpötilaa ··· varten täydentävän polton aikana. Eräässä sovellutusmuodossa • · · · täydentävä polttoaine ruiskutetaan yhdessä höyryn kanssa 30 korkean impulssin saavuttamiseksi ruiskutuksen aikana ja SS, siten myös savukaasuun ruiskutetun polttoaineen hyvän sekoit- • · · tumisen aikaansaamiseksi.
• · · » · · ’·"! Täydentävän polttamisen sisältävässä sovellutusmuodossa, . 35 jossa polttoaineena käytetään jauhettua hiiltä, tämä hiili esisekoitetaan ja ruiskutetaan yhdessä hienoksi jauhetun ' ; kalkkikiven kanssa S02-päästöjen vähentämiseksi poltetusta jauhemaisesta hiilestä.
Claims (12)
1. Menetelmä savukaasujen nimellisen työlämpötilan ylläpitämiseksi PFBC voimalaitoksen toiminnan aikana, tämän menetel- 5 män käsittäessä paineastian (3) varustettuna sen sisällä olevalla polttolaitteella (2) polttoaineen polttoprosessia varten leijupetissä (1), kaasuturpiinin (9) polttolaitteessa (2) tapahtuvan polttamisen aikana muodostuneiden savukaasujen vastaanottamiseksi, kompressorin (10), jota käyttää kaasutur-10 piini (9) polttoilmana polttolaitteessa (2) tapahtuvan palamisen aikana käytetyn ilman kokoopuristamiseksi, ja höyrytur-piinin (1), jota käyttää putkiryhmissä (39) petissä (1) syntynyt höyry, tunnettu siitä, että täydentävää polttoainetta poltetaan leijupetissä (1) tapahtuvan polttamisen 15 aikana syntyneissä savukaasuissa putkiryhmästä (39) myötävirtaan savukaasun lämpötilan lisäämiseksi nimelliselle tasolle tätä menetelmää varten, jolloin näissä savukaasuissa olevia happijäämiä käytetään hapettavana aineena täydentävän polttoaineen polttamisen aikana. 20
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täydentävä polttaminen suoritetaan laitoksen osittaisen kuormituksen alaisen toiminnan aikana.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täydentävän polttoaineen polttaminen tapahtuu : kylkilevyssä (4) petistä (1) myötävirtaa polttolaitteessa (2). • · ·
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu ... siitä, että täydentävä polttoaine käsittää polttokaasun, esi- • · · merkiksi maakaasun. « · · • · ·
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu ·:··:35 siitä, että täydentävä polttoaine käsittää helposti syttyvän nesteen, esimerkiksi parafiinin tai diesel- tai polttoaineöl-jyn. 14 102638
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täydentävä polttoaine käsittää kiinteän polttoaineen, esimerkiksi hienoksi jauhetun jauhemaisen hiilen, turpeen tai lastut. 5
7. Patenttivaatimuksen 4, 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täydentävää polttoainetta ruiskutetaan savukaasuihin petistä (1) polttoainesuuttimien (21) välityksellä, tämän polttoaineen ollessa itsesyttyvää. 10
8. Patenttivaatimuksen 4, 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täydentävää polttoainetta ruiskutetaan yhdessä kantoaineen, esimerkiksi höyryn, kanssa.
9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täydentävä polttoaine tai täydentävän polttamisen aikana syntyneet kuumennetut kaasut sekoitetaan hyvin savukaasuihin sekoittimen (22) välityksellä.
10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet - t u siitä, että poisvirtaavien savukaasujen lämpötila nostetaan täydentävän polttamisen avulla nimelliseen työlämpöti-laan tämän prosessin aikana syntyneitä savukaasuja varten, I " eli siis suuruusluokaltaan sopivimmin 850 - 870 °C olevaan '25 lämpötilaan. « I • · · : : : li. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet - • · · · ' ·;· t u siitä, että syötetyn täydentävän polttoaineen määrää • · i · valvotaan savukaasukanavassa (8) polttolaitteen (2) ja kaasu-30 turpiinin (9) välillä olevien savukaasujen mitatusta happipi-toisuudesta ja lämpötilasta riippuvalla tavalla. • · · • · 15 102638
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9201402 | 1992-04-30 | ||
| SE9201402A SE470222B (sv) | 1992-05-05 | 1992-05-05 | Förfarande för upprätthållande av nominell arbetstemperatur på rökgaserna i en PFBC-kraftanläggning |
| PCT/SE1993/000372 WO1993022600A1 (en) | 1992-04-30 | 1993-04-28 | Method for maintaining a nominal working temperature of flue gases in a pfbc power plant |
| SE9300372 | 1993-04-28 |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI945097A0 FI945097A0 (fi) | 1994-10-28 |
| FI945097A FI945097A (fi) | 1994-10-28 |
| FI102638B1 FI102638B1 (fi) | 1999-01-15 |
| FI102638B true FI102638B (fi) | 1999-01-15 |
Family
ID=20386141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI945097A FI102638B (fi) | 1992-05-05 | 1994-10-28 | Menetelmä savukaasujen nimellisen työlämpötilan ylläpitämiseksi PFBC v oimalaitoksessa |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0638158B1 (fi) |
| JP (1) | JP2731631B2 (fi) |
| AU (1) | AU4275393A (fi) |
| DE (1) | DE69313274T2 (fi) |
| ES (1) | ES2109499T3 (fi) |
| FI (1) | FI102638B (fi) |
| SE (1) | SE470222B (fi) |
| WO (1) | WO1993022600A1 (fi) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE517042C2 (sv) * | 1993-12-21 | 2002-04-09 | Alstom Power Sweden Holding Ab | Förfarande och anordning för efterförbränning och samtidig avskiljning av partiklar |
| AU1664895A (en) * | 1994-03-09 | 1995-09-25 | Veag Vereinigte Energiewerke Ag | Process and device for operating a pressure-loaded, lignite-fed, circulating fluidised bed furnace for composite power stations |
| SE503926C2 (sv) * | 1995-06-20 | 1996-09-30 | Abb Carbon Ab | Förfarande samt anordning för tilläggsenergialstring i en kraftanläggning |
| SE9601392L (sv) | 1996-04-12 | 1997-10-13 | Abb Carbon Ab | Förfarande för förbränning och förbränningsanläggning |
| SE9604594L (sv) | 1996-12-13 | 1998-06-14 | Abb Carbon Ab | Förbränningsanläggning och förfarande för att förbränna ett bränsle |
| SE9800380L (sv) * | 1998-02-10 | 1999-08-11 | Asea Brown Boveri | Brännkammare och förfarande för styrning av förbränningen i en brännkammare |
| JP2009079803A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-16 | Kanrin Ri | 高温高圧ガス生成装置 |
| US8626450B2 (en) * | 2009-06-04 | 2014-01-07 | Alstom Technology Ltd | Method for determination of carbon dioxide emissions from combustion sources used to heat a working fluid |
| KR102093302B1 (ko) * | 2018-07-19 | 2020-04-23 | 한국생산기술연구원 | 복수의 라이저부를 구비한 유동사 하강형 순환유동층 보일러 및 이의 운전방법 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56138606A (en) * | 1980-04-01 | 1981-10-29 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Fluidized bed combustor |
| CH656936A5 (de) * | 1982-04-26 | 1986-07-31 | Sulzer Ag | Dampferzeuger mit wirbelschichtfeuerung. |
| JPS6099925A (ja) * | 1983-11-02 | 1985-06-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 流動床炉制御装置 |
| DE3441675A1 (de) * | 1984-11-15 | 1986-05-22 | L. & C. Steinmüller GmbH, 5270 Gummersbach | Verfahren zur verringerung des no(pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts)-gehalts in verbrennungsgasen |
| JPS62116809A (ja) * | 1985-11-15 | 1987-05-28 | Babcock Hitachi Kk | 流動層ボイラ |
| DE3644030A1 (de) * | 1986-12-22 | 1988-08-04 | Siemens Ag | Aufgeladener, kohlebefeuerter dampferzeuger |
| SE458955B (sv) * | 1987-10-20 | 1989-05-22 | Abb Stal Ab | Pfbc-kraftanlaeggning |
| JPH07103962B2 (ja) * | 1987-12-25 | 1995-11-08 | 三井造船株式会社 | 流動層ボイラの燃料切換方法 |
| EP0363812A3 (de) * | 1988-10-10 | 1991-02-27 | Hannover-Braunschweigische Strom-Versorgungs-Aktiengesellschaft | Verfahren und Anlage zur Dampferzeugung, insbesondere in Heizkraftwerken |
| DE4000319A1 (de) * | 1989-02-03 | 1990-08-09 | Evt Energie & Verfahrenstech | Verfahren zur reduzierung der stickoxidemission bei kohlenstaubfeuerungen fuer dampferzeuger mit trockenem ascheabzug |
| SE466814B (sv) * | 1989-06-01 | 1992-04-06 | Kvaerner Generator Ab | Anordning foer nedbrytande av gaser alstrade vid foerbraenning vid ungefaer 850 grader c av fasta braenslen i en fluidbaedd |
-
1992
- 1992-05-05 SE SE9201402A patent/SE470222B/sv not_active IP Right Cessation
-
1993
- 1993-04-28 WO PCT/SE1993/000372 patent/WO1993022600A1/en active IP Right Grant
- 1993-04-28 DE DE69313274T patent/DE69313274T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-28 AU AU42753/93A patent/AU4275393A/en not_active Abandoned
- 1993-04-28 ES ES93912052T patent/ES2109499T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-28 JP JP5519180A patent/JP2731631B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-28 EP EP93912052A patent/EP0638158B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-10-28 FI FI945097A patent/FI102638B/fi not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2731631B2 (ja) | 1998-03-25 |
| FI945097A0 (fi) | 1994-10-28 |
| SE9201402D0 (sv) | 1992-05-05 |
| FI102638B1 (fi) | 1999-01-15 |
| DE69313274T2 (de) | 1998-01-15 |
| DE69313274D1 (de) | 1997-09-25 |
| WO1993022600A1 (en) | 1993-11-11 |
| EP0638158B1 (en) | 1997-08-20 |
| EP0638158A1 (en) | 1995-02-15 |
| AU4275393A (en) | 1993-11-29 |
| SE9201402L (sv) | 1993-10-31 |
| ES2109499T3 (es) | 1998-01-16 |
| JPH07506179A (ja) | 1995-07-06 |
| SE470222B (sv) | 1993-12-06 |
| FI945097A (fi) | 1994-10-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5634329A (en) | Method of maintaining a nominal working temperature of flue gases in a PFBC power plant | |
| KR100643253B1 (ko) | 가스화 노 | |
| CN105189940B (zh) | 用于保护具有排气再循环的气体涡轮发动机中的组件的系统和方法 | |
| KR920001094B1 (ko) | 유동상 연소방법 | |
| RU2123637C1 (ru) | Котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, электрическая генерирующая система и печь с псевдоожиженным слоем | |
| FI90378B (fi) | PFBC-voimalaitos | |
| CA2236805C (en) | Method and apparatus for utilizing biofuel or waste material in energy production | |
| US4468923A (en) | Process and plant for generating electrical energy | |
| US6532879B2 (en) | Gasifier system and method | |
| KR20080092348A (ko) | 통합형 오염물 제어를 하는 산소-연료 연소 | |
| US7833315B2 (en) | Method and system for reducing mercury emissions in flue gas | |
| JP2008534862A (ja) | 低ｃｏ２火力発電プラント | |
| PL198726B1 (pl) | Sposób eksploatacji elektrowni z kombinowanym cyklem pracy i elektrownia z kombinowanym cyklem pracy | |
| KR0164586B1 (ko) | 유동상 반응기의 질소 함유 연료 연소시의 n2o 배출 감소 방법 | |
| FI102638B (fi) | Menetelmä savukaasujen nimellisen työlämpötilan ylläpitämiseksi PFBC v oimalaitoksessa | |
| EA032282B1 (ru) | Кислородное сжигание в транспортном кислородном сжигателе | |
| EP1608911A1 (en) | Oxygen-based biomass combustion system and method | |
| RU2107866C1 (ru) | Котел с циркулирующим псевдоожиженным слоем под давлением, работающий при сверхкритическом давлении пара | |
| CN112161276A (zh) | 一种危险废物焚烧降氮方法及装置 | |
| US5285629A (en) | Circulating fluidized bed power plant with turbine fueled with sulfur containing fuel and using CFB to control emissions | |
| JP2005291524A (ja) | バイオマス燃料の燃焼装置及び方法 | |
| JP4095829B2 (ja) | チャー循環型の石炭ガス化発電プラントシステム | |
| US5517818A (en) | Gas generation apparatus | |
| JP2006194533A (ja) | 循環流動層ボイラにおけるＮＯｘ低減方法 | |
| GB2095762A (en) | A combined cycle power plant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: ALSTOM TECHNOLOGY LTD |
|
| MA | Patent expired |