FI120770B - Menetelmä ja laitteisto polttoaineen kaasuttamiseksi leijukerrosreaktorissa - Google Patents

Menetelmä ja laitteisto polttoaineen kaasuttamiseksi leijukerrosreaktorissa Download PDF

Info

Publication number
FI120770B
FI120770B FI20011925A FI20011925A FI120770B FI 120770 B FI120770 B FI 120770B FI 20011925 A FI20011925 A FI 20011925A FI 20011925 A FI20011925 A FI 20011925A FI 120770 B FI120770 B FI 120770B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
reactor
particles
gas
bed
product
Prior art date
Application number
FI20011925A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20011925A (fi
FI20011925A0 (fi
Inventor
Matti Nieminen
Esa Kurkela
Original Assignee
Valtion Teknillinen
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 Valtion Teknillinen filed Critical Valtion Teknillinen
Publication of FI20011925A0 publication Critical patent/FI20011925A0/fi
Priority to FI20011925A priority Critical patent/FI120770B/fi
Priority to PCT/FI2002/000775 priority patent/WO2003029389A1/en
Priority to PT02764902T priority patent/PT1432779E/pt
Priority to EP02764902A priority patent/EP1432779B1/en
Priority to JP2003532613A priority patent/JP4445261B2/ja
Priority to ES02764902T priority patent/ES2292803T3/es
Priority to DE60221549T priority patent/DE60221549T2/de
Priority to AT02764902T priority patent/ATE368719T1/de
Priority to DK02764902T priority patent/DK1432779T3/da
Publication of FI20011925A publication Critical patent/FI20011925A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI120770B publication Critical patent/FI120770B/fi

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/54—Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
    • C10J3/56—Apparatus; Plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/463—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension in stationary fluidised beds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/54—Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916—Biomass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916—Biomass
    • C10J2300/092—Wood, cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0946—Waste, e.g. MSW, tires, glass, tar sand, peat, paper, lignite, oil shale
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0956—Air or oxygen enriched air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0973—Water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0983—Additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0983—Additives
    • C10J2300/0993—Inert particles, e.g. as heat exchange medium in a fluidized or moving bed, heat carriers, sand
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1838—Autothermal gasification by injection of oxygen or steam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1861—Heat exchange between at least two process streams
    • C10J2300/1884—Heat exchange between at least two process streams with one stream being synthesis gas

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

Menetelmä ja laitteisto polttoaineen kaasuttamiseksi leijukerrosreaktorissa -FÖrfarande och anordning för förgasning av bränsle i en flytbäddsreaktor Tämän keksinnön kohteena on menetelmä polttoaineen kaasuttamiseksi nousevassa 5 kaasuvirrassa kiinteitä leijumateriaalipartikkeleja sisältävässä leijukerrosreaktorissa, jossa menetelmässä polttoainetta syötetään reaktorin alaosaan ja syntynyt tuotekaasu johdetaan reaktorin yläpäästä erottimeen, jolla kaasusta erotetaan kiintopartikkeleja, jotka palautetaan reaktoriin. Lisäksi keksintö kohdistuu menetelmän soveltamiseen tarkoitettuun kaasutuslaitteistoon.
10 Kaasutettavaksi soveltuvia polttoaineita ovat hienojakoiseen muotoon saatetut biopolttoaineet sekä jätteet, kuten sahanpuru, yhdyskuntajäte, pakkausmateriaalit sekä muovijätteet. Saatava tuotekaasu voidaan hyödyntää voimalaitoksissa korvaamalla sillä laitoksen polttoainetta, kuten hiiltä, öljyä tai maakaasua.
Leijukerrosreaktoreita on olemassa kahta päätyyppiä, joista toinen perustuu pääasi-15 assa stationääriin, kuplivaan leijupetiin (BFB = Bubbling Fluidised-Bed). Suhteellisen karkeajakoisista leijupartikkeleista muodostuva kupliva leijukerros pysyy paikallaan reaktoritilaan puhalletun nousevan ilmavirran kannattamana. Ilmavirran nopeus on tyypillisesti suuruusluokkaa 1 m/s. Kaasuvirran kiintoainepitoisuus selvärajaisen kuplivan leijukerroksen yläpuolella on alhainen. BFB-reaktorissa leijukerroksen 20 yläpuolisen reaktoritilan lämpötilaa on mahdollista korottaa lisäilman syötöllä tai :*·.· alentaa ruiskuttamalla kaasuvirtaan jäähdytysvettä. Hiilikonversion kohottamiseksi • « :*··. voidaan kaasuvirrassa olevia pölypartikkeleja erottaa erillisellä syklonilla, josta par- • tikkelit palautetaan reaktoritilan pohjalle. Tämäntyyppisiä ns. Winkler-kaasuttimia ,,.. · on kuvattu DE-julkaisuissa 195 48 324 ja 27 51911.
• · • · · 25 Toinen leijukerrosreaktorien päätyyppi on kiertopetireaktori (CFB = Circulating
Fluidised-Bed), jossa kiinteät leijupartikkelit nousevat reaktoriin puhalletun ilmavir- ran mukana. Ilmavirran nopeus, tyypillisesti suuruusluokkaa 5 m/s, on korkeampi ja :***: leijupartikkelien koko pienempi kuin BFB-reaktorissa. Leijupartikkelit kulkeutuvat • · · tuotekaasun mukana sykloniin, jossa partikkelit ja polttoaineesta peräisin oleva hiil- • · · 30 tojäännös erotetaan ja palautetaan reaktoritilan pohjalle. Kaasutusreaktion vaatiman • · *·;·* viipymäajan saavuttamiseksi kiertopetireaktorit on tehty oleellisesti BFB-reaktoreita ·***; korkeammiksi. Muita kiertopetireaktorin tyypillisiä ominaisuuksia ovat tasainen lämpötila sekä verrattain tasainen kiintoainesuspension sakeus reaktoritilassa, ilman • · BFB-reaktorille tunnusomaista selvärajaista leijupetiä. Muuan tyypillinen CFB- 2 reaktoriin perustuva polttoaineen kaasutusprosessi on kuvattu FI-kuulutusjulkaisussa 62554,
Nykyisillä menetelmillä ja laitteilla tapahtuvassa hienojakoisten biomassojen ja muovipitoisten jätteiden kaasutuksessa on ongelmaksi osoittautunut runsas terva-5 maisten yhdisteiden muodostuminen. Ennen voimalaitoksessa tapahtuvaa polttoa tuotekaasu suodatetaan tuhkan ja raskasmetallien poistamiseksi suodattimilla, joiden toimintalämpötila on alueella 200 - 450 °C. Tätä varten reaktorista 800 - 1000 °C:n lämpötilassa saatava kaasu joudutaan jäähdyttämään lämmönvaihtimella, jolloin tervoja kondensoituu kaasukanavien, lämmönvaihtimen ja suodattimen pinnoille aihe-10 uttaen tukkeutumia. Toinen ongelmien aiheuttaja nykyisissä kaasutusprosesseissa on polttoaineen sisältämä kloori, jota on runsaasti etenkin muovijätteissä tms. jätepolttoaineissa. Kloori reagoi leijupartikkeleina käytetyn tai polttoaineen mukana tulleen kalsiumin kanssa muodostaen yhdisteitä, jotka nekin tarttuvat kaasukanaviin ja lämmönvaihtimiin aiheuttaen niissä tukkeutumia. Ilmiön on havaittu olevan voi-15 makkaimmillaan jäähtyvän tuotekaasun ollessa lämpötilavälillä n. 720 - 780 °C.
Yllä mainitut ongelmat on todettu hakijan BFB-reaktorilla suorittamissa puujätteen, kuten sahanpurun, sekä runsaasti muovia sisältävän jätteen kaasutuskokeissa. Kummallakin polttoainetyypillä tervojen muodostuminen oli runsasta huolimatta siitä, että polttoaine syötettiin kuplivan leijukerroksen sisään. Osa hienojakeisesta polttoai-20 neesta nousi kaasuuntumatta ilmavirran mukana reaktoritilan leijupartikkeleista lä-: hes vapaaseen yläosaan. Muovipitoisella polttoaineella pyrolyysin tuloksena syntyi j runsain määrin raskaita hiilivetyjä, jotka eivät ehdi hajota suhteellisen matalassa lei- • ·· .*./ jupedissä. Nämä yhdisteet nousevat reaktorin kiintoaineesta lähes tyhjään yläosaan, *** | jossa katalysoivien hiukkaspintojen puute estää niiden hajoamisen. Tästä syystä mo- [ 25 nissa tunnetuissa leijukerroskaasuttimissa toteutettu kaasuttimen yläosan virtaus- ***** poikkipinnan laajennus ja suuri reaktorin korkeus eivät ole ratkaisu tervaongelmaan.
• · ·
Hakijan suorittamissa kokeissa tervapitoisuuden alenema reaktoritilan leijupartikkeleista tyhjässä yläpäässä 900 °C:ssa 10 sekunnin viiveajalla oli alle 5 %, ja tuotekaa-sukanavissa esiintyi tukkeutumia, joiden todettiin johtuvan sekä kondensoituneista :***: 30 tervoista että hienojakoisessa pölyssä olevista kalsium/klooriyhdisteistä.
··· • · · • Hakija on tutkinut samojen polttoaineiden kaasutusta myös tunnetulla CFB-reaktorilla. Näissä kokeissa sahanpurun tervaongelmaa onnistuttiin helpottamaan .·*·, käyttämällä leijupartikkeleina kalkkikiveä tai dolomiittia, jotka kalsinoiduttuaan kai- • « siumoksidiksi katalysoivat tervojen hajoamista. Ongelmana on kuitenkin suuresta ** 35 virtausnopeudesta johtuva kalkin jauhautuminen ja siitä seuraava suuri kalkin kulu tus ja pölymäärän kasvu. Klooripitoisilla polttoaineilla kalkista ei ollut sanottavaa 3 apua, otaksuttavasti vapautuvan HCl:n ja kalkkipartikkelien viimeksi mainittuja deaktivoivan reagoimisen johdosta. Tahmeista kalsium/klooriyhdisteistä johtuva kaasukanavien tukkeutumisongelma oli niin ikään jäljellä. Jätepolttoaineella suoritetussa kokeessa tuotekaasukanava tukkeutui 30 tunnin ajossa lähes täysin. Kerrostu-5 man todettiin sisältävän runsaasti kalsiumia ja klooria. Ongelma ei myöskään riipu käytetystä leijumateriaalista, sillä jätepolttoaine sisältää itsessään riittävästi kalkkia tukkimaan kaasukanavat. US-patentissa 5 658 359 ongelma on ratkaistu syöttämällä tuotekaasuun erikseen karkeaa nuohoavaa ainetta, kuten hiekkaa, mutta epäkohtana tässä ovat lisälaitteista johtuvat kustannukset sekä karkean hiekan kuluttava vaikutus 10 kaasukanaviin j a lämmönvaihtimeen.
Hakijan aikaisemmassa FI-hakemuksessa 981817 on esitetty CFB-rektoria käyttävä kaasutusmenetelmä, jossa petimateriaali muodostuu kovan ja karkean sekä helposti jauhautuvan ja huokoisen materiaalin seoksesta. Tavoitteena on saada aikaan tilanne, jossa tuhkan tahmeat alkalimetallit sitoutuvat hienojakeisiin kalsiumhiukkasiin ja 15 kulkeutuvat nopeasti läpi kiertosyklonin ulos kaasuttimesta. Hakemuksen esimerkeissä nousevan kaasuvirtauksen nopeus on CFB-kaasuttimelle tavanomainen 5 m/s, ja tehokkaan kiertosyklonin erottama pöly palautetaan pedin alaosaan karkeamman hiekkapedin sisään. Näin tehostetaan kierrossa olevan kalkin nopeaa jauhautumista ja voidaan saavuttaa hyvä hiilikonversion melko alhaisessakin lämpötilassa, koska 20 kierrossa mukana oleva hiilipitoinen kiintoaines palautetaan reaktorin pohjalla olevaan hapettavaan vyöhykkeeseen. Kuvattu menetelmä soveltuu runsaasti alkaleja si- : sältäville materiaaleille, joissa kloori sitoutuu polttoaineen natriumiin tai kaliumiin.
• · · *" j Sen sijaan hakijan tekemissä kokeissa on osoittautunut, että materiaaleissa, joissa on • * · natriumiin ja kaliumiin nähden ylimäärin klooria, kuten on tavanomaista jätepoltto-*** | 25 aineissa, esiintyy voimakasta kalsium- ja klooripitoisen kerrostuman muodostumista syklonin jälkeiseen kaasuputkeen.
m φ
Keksinnön tarkoituksena on muodostaa edellä selostettuihin ongelmiin ratkaisu, joi- • · la tervoista ja/tai kalsium/klooriyhdisteistä johtuva kaasukanavien ja lämmönvaihti- :·, men likaantumis- ja tukkeutumisongelma voidaan estää tai sitä voidaan olennaisesti • · · 30 helpottaa samalla, kun kiinteän leijumateriaalin kulutus prosessissa pysyy kohtuulli- **;·' sena. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että reaktorissa yllä- • · * • \· pidetään kaasuvirran avulla karkeampia leijumateriaalipartikkeleja, joiden koko on suurempi kuin 0,2 mm ja enintään 1,5 mm, sisältävää kuplivaa leijupetiä sekä sen yläpuolella olevaa hienompia leijumateriaalipartikkeleja, joiden koko on 50-300 pm, • · 35 sisältävää kiertopetiä, ja että tuotekaasusta erotetut kierrätettävät partikkelit palaute- * · · ** *: taan reaktoriin kuplivan leijupedin yläosaan tai sen yläpuolelle.
4
Keksinnön keskeisenä ajatuksena on täten kuplivan leijupedin ja kiertopedin yläpitäminen prosessissa rinnakkain siten, että nämä pedit toimivat oleellisesti erikseen toinen toisiinsa sekoittumatta. Tällä päästään optimaaliseen prosessiin, jossa kummankin perusratkaisun, BFB-kaasutuksen ja CFB-kaasutuksen, edut yhdistyvät.
5 Keksinnössä reaktorin alaosan kupliva leijupeti edellyttää matalahkoa kaasun virtausnopeutta, jolloin riittävä viipymäaika saavutetaan nykyisiä CFB-reaktoreita oleellisesti matalammassa reaktorissa. Polttoaine kaasuuntuu kuplivassa leijupedis-sä, mistä kaasu siirtyy ylempään kiertopetiin, jossa kiertävät hienojakoiset leijupar-tikkelit omaavat katalysoivaa hiukkaspintaa tervojen hajoamiselle. Hienojakoisten 10 kiertävien partikkelien leijutukseen riittää kuplivan pedin matala virtausnopeus, joka antaa riittävän viipymäajan ja alentaa partikkelien törmäilystä johtuvaa murenemista ja pölyn muodostusta. Erityisenä etuna kiertopartikkelien palauttamisesta kuplivan leijupedin yläreunan tasalle tai sen yläpuolelle on vielä se, ettei partikkelien tarvitse voittaa kuplivan pedin korkeaa, suuruusluokkaa 50 - 200 mbar olevaa painehäviötä, 15 kuten on laita tunnetuissa BFB-reaktoreissa, joissa palautus tapahtuu kuplivan pedin alaosaan tai reaktoritilan pohjalle.
Muovipitoisille jätteille ja monille biopolttoaineille on ominaista se, että ne sisältävät runsaasti haihtuvia aineita ja/tai niistä muodostuva hiiltojäännös on erittäin reaktiivista. Tämän johdosta niiden leijukerroskaasutuksessa päästään helposti yli vaadi-20 tun 95 %:n hiilikonversion, eikä syklonipölyn mahdollisimman tarkka erottaminen : .·. ja palauttaminen leijukerrokseen sen tähden ole yhtä keskeistä kuin esim. edellä • · · · .·. : mainituissa tunnetuissa Winkler-kaasuttimissa. Tämä antaa mahdollisuuden säätää • *· erottimen erotusrajaa siten, että tuotekaasussa olevia pienimpiä kiintopartikkeleja ei • · » * , palauteta takaisin reaktoriin osana kiertopetiä, vaan ne jätetään jäähdytettävään tuo- [ 25 tekaasuvirtaukseen, jossa niillä voidaan oleellisesti helpottaa kalsium/klooriyh- disteistä johtuvaa tukkeutumisongelmaa. Jos erottimessa kiintopartikkelien erotusra-ja on n. 50 - 70 pm, saadaan tuotekaasuvirtaan 10 - 70 pm suuruisia kiintopartikkeleja, jotka alentavat tahmeiden, tarttuvien komponenttien osuutta kaasun kiintoai-neesta, sitovat niitä ja estävät tahmeaa ainesta tarttumasta kaasukanaviin, lämmön- :***: 30 vaihtimeen ja kaasunsuodattimeen. Kuplivan leijupedin partikkelikoko voi olla esim.
• · · välillä 0,3 -1,5 mm, ja erottimen mainitulla erotusrajalla kiertopetiin voidaan pa-lauttaa fraktio, jossa partikkelikoko on välillä 50 - 300 pm. Viimeksi mainitun ko- • · *·;·* koluokan partikkelit kohoavat kaasuvirrassa, jonka nopeus on sama tai alempi kuin kuplivassa pedissä ja edullisesti esim. 1 - 1,5 m/s. Kiertopedin sisältävä reaktoritilan 35 ylempi osa voidaan muodostaa alempaa, kuplivan pedin sisältävää osaa laa- » · 5 jemmaksi siten, että laajennus kompensoi kaasutuksen tuottaman kaasuvirran kasvun ja estää virtauksen nopeutumisen.
Keksinnön mukaan reaktoriin voidaan syöttää kahta eri leijupartikkelikokoa niin, että karkeammat partikkelit muodostavat reaktorissa kuplivan leijupedin ja hienoja-5 koisemmat partikkelit muodostavat kiertopedin. Lisättävät partikkelit, jotka voivat olla esim. hiekkaa, sijoittuvat tällöin edullisesti edellä mainituille kuplivan pedin ja kiertopedin vaihteluväleille. Vaihtoehtoisesti voi syöte kuitenkin muodostua pelkästään karkeahkoista, esim. suuruusluokkaa 0,3 -1,5 mm olevista kiintopartikkeleista, joiden materiaali on murenevaa, jolloin materiaali jauhauduttuaan kuplivassa pedissä 10 siirtyy ilmavirran kohottamana kiertopedin leijumateriaaliksi. Kuplivassa pedissä ja kiertopedissä muodostuvasta hienoimmasta jakeesta saadaan edelleen erottimesta tuotekaasuvirtaan jatkava kiintoainefraktio, jolla estetään tahmeasta tuhkasta johtuvaa kaasukanavien ja lämmönvaihtimen tukkeutumista. Erityisen sopiva hienoneva leijumateriaali on kalkki, mutta myös esim. magnesiumoksidi ja kaoliini voivat tulla 15 kysymykseen.
Kaasukanavien tukkeutumisen minimoimiseksi on edelleen edullista jäljestää tuote- kaasun jäähdytys siten, että se tapahtuu kahdessa peräkkäisessä vaiheessa kahdella eri lämmönvaihtimella, joista ensimmäinen jäähdyttää kaasun lämpötilavälille 600 - 720 °C ja toinen edelleen lämpötilaan 450 °C tai sen alapuolelle. Ensimmäinen 20 lämmönvaihdin siirtää kaasun tukkeutumien kannalta kriittisen lämpötilavälin 720 - : 780 °C ohi siten, että kalsium- ja klooripitoiset tuhkakomponentit menettävät tart- J tumiskykynsä ja tukkeutumien vaara toisessa, matalammassa lämpötilassa toimivas- • ·♦ sa lämmönvaihtimessa ja kaasun suodattimessa eliminoituu. Ensimmäinen lämmön-[ vaihdin puolestaan mitoitetaan edullisesti väljäksi niin, että kaasun virtausnopeus [ 25 siinä on alhainen, ja kaasuputket voidaan jäljestää pystysuuntaisiksi, jolloin tarttu- * : misriski on pienimmillään.
• · · • · ♦ • · «
Lisätoimenpide, jolla edelleen voidaan toijua tukkeutumien syntymistä on sorbentin, ··, kuten sopivan natrium-, kalium- tai kalsiumyhdisteen, syöttäminen lämmönvaihti- • *· messa tai sitä ennen tuotekaasuvirtaan tuhkapartikkelien sitomiseksi.
• · • « · 30 Keksinnön mukainen, edellä kuvattua menetelmää soveltava kaasutuslaitteisto käsit-.*··. tää sinänsä tunnettuina elementteinä leijukerrosreaktorin, kiinteistä partikkeleista muodostuvan leijumateriaalin, syöttöyhteen nousevan kaasuvirtauksen tuottamiseksi reaktoriin, polttoaineen syöttöyhteen, syöttöyhteen leijumateriaalin lisäämiseksi re- • · aktoriin, reaktorin yläpäästä alkavan kaasunpoistokanavan, erottimen kiintoainepar- tikkelien erottamiseksi reaktorista poistuneesta tuotekaasusta sekä palautusyhteen erotettujen partikkelien palauttamiseksi reaktoriin.
6
Laitteistolle on keksinnön mukaan tunnusomaista se, että reaktoriin on jäljestettävissä karkeampia leijumateriaalipartikkeleja, joiden koko on suurempi kuin 0,2 mm ja 5 enintään 1,5 mm, sisältävä kupliva leijupeti ja sen yläpuolella oleva hienompia leijumateriaalipartikkeleja, joiden koko on 50 - 300 pm, sisältävä kiertopeti, jolloin pa-lautusyhde erottimesta reaktoriin palaaville partikkeleille päättyy kuplivan leijupedin yläosan tasolle tai sen yläpuolelle.
Reaktoritila käsittää edullisesti alemman osan kuplivaa leijupetiä varten sekä ylem-10 män, poikkipinnaltaan laajemman osan kiertopetiä varten. Ylemmän ja alemman osan halkaisijoiden suhde on sopivimmin välillä 1,15 - 1,5. Osien välillä voi olla kartiomaisesti laajeneva osa, jonka kartiokulma reaktoritilan pystyakseliin nähden on loiva, mielellään alle 10° ja edullisimmin alle 7°. Laajennuksella mahdollistetaan se, ettei kaasun virtausnopeus kasva kiertopedissä korkeammaksi kuin kuplivassa 15 pedissä.
Erottimen, joka erottaa reaktorin kiertopetiin palaavat kiintopartikkelit kaasuvirtaan jäävistä hienommista partikkeleista, muodostaa edullisesti sykloni. Voidaan käyttää alhaiselle, edullisesti alle 15 m/s virtausnopeudelle mitoitettua väljää syklonia, jonka aiheuttama painehäviö on alhainen, edullisesti alle 15 mbar. Tällöin kiertopedin par-20 tikkelien paluu reaktoriin helpottuu, ja tuotekaasuun jää kiintopartikkeleita, jotka t » · ί·» J kykenevät nuohoamaan kaasukanavan seinämiä pölystä ja sitomaan tahmeita, tarttu- • · !. ’ ·: via tuhkakomponenttej a.
• * » • · ·
Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheiseen pii- • · rustukseen, joka on esimerkki keksinnön mukaisesta, kuplivan leijupedin sekä • · ... 25 ylemmän kiertopedin käsittävästä kaasutuslaitteistosta.
• · • a·
Piirustuksen mukainen kaasutuslaitteisto käsittää leijukerrosreaktorin 1, joka muo-dostuu lieriömäisestä alemmasta osasta 2, sen yläpuolella olevasta kartiomaisesti laajenevasta osasta 3 sekä lieriömäisestä ylemmästä osasta 4, jolloin ylempi osa 4 on • «« poikkipinnaltaan alempaa osaa 2 laajempi. Reaktioastiassa 1 lähellä sen pohjaa on • * · : ·' 30 arina 5, jonka alle syötetään kaasutusilmaa tai -höyryä syöttöyhteestä 6. Reaktorin 1 mainitussa alemmassa osassa 2 ylläpidetään nousevan ilmavirran varassa stationää- ·***; riä kuplivaa leijupetiä 7, joka muodostuu kiinteistä, hienojakoisista leijupartikkeleis- *«· .·. : ta, joiden koko on yli 0,2 mm, sopivimmin välillä n. 0,3 - 1,5 mm. Hienojakoisessa muodossa oleva kaasutettava polttoaine, joka voi olla biomassaa, kuten sahanpurua, 7 tai yhdyskunta- tai teollisuusjätettä, kuten muovijätettä, syötetään yhteestä 8 reaktorin alempaan osaan 2, leijupedin 7 sisään. Kuplivassa leijupedissä 7 tapahtuu polttoaineen kaasuuntuminen, jolloin syntyvä kaasu siirtyy reaktoritilassa nousevaan kaa-suvirtaan samalla, kun tuhkaa 9 poistetaan reaktorin pohjalta.
5 Leijukerrosreaktorin 1 kartiomaisesti laajenevassa osassa 3 sekä ylemmässä lieriömäisessä osassa 4 ylläpidetään kaasuvirran avulla kiertopetiä, jossa leijuvat kiin-topartikkelit ovat pienempiä kuin alemmassa kuplivassa leijupedissä 7, kooltaan välillä 50 - 300 pm. Reaktoritilan kartiomainen laajennus 3 on edullisesti mitoitettu siten, että tilan poikkipinnan kasvu vastaa polttoaineen kaasuuntumisen tuottamaa 10 kaasumäärän lisäystä, jolloin nousevan kaasuvirtauksen nopeus kuplivassa pedissä reaktorin kapeammassa alemmassa osassa 2 ja kiertopedissä reaktorin ylemmässä osassa 4 on sama, suuruusluokkaa 1-1,5 m/s. Mainitut käyttöparametrit ovat säädeltävissä kaasutusilman ja polttoaineen syötön avulla, ja mahdollista on, että kaasun virtausnopeus kiertopedissä on jopa alempi kuin kuplivassa pedissä.
15 Reaktoritilan 1 yläpäästä tuotekaasuvirta johdetaan kanavan 10 kautta erotussyklo-niin 11, joka erottaa kiertovirtauksen leijupartikkelit johdettavaksi kanavan 12 kautta takaisin leijukerrosreaktoriin 1. Palautuskanava 12 yhtyy piirustuksen mukaan reak-toritilaan kuplivan leijupedin 7 yläreunan tasalla. Kupliva peti ja kiertopeti ovat tällöin toisistaan erillään ilman leijupartikkelien sekoittumista petien välillä. Käytän-20 nössä kuplivan pedin 7 korkeus voi kuitenkin hieman vaihdella, eli pedin yläreuna . . voi hetkellisesti nousta hieman palatuskanavan 12 pään yläpuolelle tai vastaavasti | vajota hieman sen alapuolelle. Oleellista on kuitenkin se, että reaktoriin 1 palaavien • · « kiertopartikkelien on kanavassa 12 voitettava painollaan ainoastaan kiertopedissä ja **.·* ** syklonissa tapahtuva kaasuvirtauksen painehäviö, muttei kuplivassa pedissä tapah- t 25 tuvaa huomattavasti suurempaa painehäviötä, kuten olisi laita, jos kiertopartikkelit syötettäisiin kuplivan pedin sisään tai pedin alle.
• · • · • ·
Piirustuksessa nähdään kaksi prosessiin lisättävien leijupartikkelien syöttöyhdettä „ 13, 14 siten, että kuplivan pedin 7 karkeampia partikkeleja on lisättävissä polttoai- • · · " neen syöttöön 8 ja kiertopedin hienompia partikkeleja kiertovirtauksen palautus- *···: 30 kanavaan 12. Lisättävät partikkelit voivat olla esim. hiekkajakeita, joiden partikkeli- ·*·*: koko kuplivassa pedissä ja kiertopedissä on erilainen. Toisaalta voidaan myös käyt- • · .*·*. tää murenevaa leijumateriaalia, kuten kalkkia, joka kuplivassa pedissä 7 hienontues- saan tuottaa kiertopedin hienojakoisemmat leijupartikkelit. Tällöin voi olla riittävää • · *···* syöttää leijumateriaalia pelkästään kuplivaan petiin 7 yhteestä 13. Kiertopetiin voi- :.**i 35 daan valinnaisesti syöttää sen lämpötilaa nostavaa sekundääri-ilmaa yhteestä 15 tai 8 lämpötilaa alentavaa jäähdytysvettä tai -höyryä yhteestä 16 lähelle reaktorithan ylä-päätä.
Syklonin 11 tehtävänä on erottaa reaktoriin 1 palaavat kiertopedin leijupartikkelit tuotekaasuvirrasta, joka johdetaan kanavia 17,18 myöten jäähdytettäväksi kahdessa 5 peräkkäisessä lämmönvaihtimessa 19, 20. Syklonista 11 kanavaan 17 poistuvan kaasuvirran lämpötila on tyypillisesti suuruusluokkaa 800 - 1000 °C, ja virtaus-suunnassa ensimmäisellä lämmönvaihtimella 19 se jäähdytetään lämpötilavälille 600 - 720 °C. Jäähtyminen tuhkapartikkelien tarttumisen ja niistä johtuvien tukkeutumien kannalta ongelmallisen lämpötila-alueen n. 720 - 780 °C alapuolelle tapahtuu tä-10 ten lämmönvaihtimen 19 sopivasti pystyasentoon sijoitetuissa putkistoissa, jotka on mitoitettu riittävän väljiksi ja joissa kaasun virtausnopeus on alhainen, esim. n. 4 m/s. Kun partikkelien erotusraja syklonissa 11 on n. 50 - 70 pm, jää tuotekaasuvir-taan 10-70 pm suuruisia kiintopartikkeleita, joilla on myös oleellinen merkitys tuhkan sitojina ja tukkeutumien estäjänä. Lisäksi lämmönvaihtimeen 19 voidaan 15 syöttää yhteestä 21 sorbenttia, kuten kloorin kanssa reagoivia kalsium-, natrium- tai kaliumyhdisteitä. Myös jäähdytysvettä tai -höyryä voidaan tarvittaessa syöttää lämmönvaihtimen 19 kaasuvirtaan. Lämmönvaihdin 19 toimii samalla erottimena, joka poistaa lentotuhkaa yhteeseen 22.
Virtaussuunnassa toisessa lämmönvaihtimessa 20 kaasuvirta jäähdytetään lämpöti- 20 laan 450 °C tai sen alapuolelle. Jäähdytetty tuotekaasu jatkaa suodattuneen 23, jonka ί·: toimintalämpötila on 200 - 450 °C ja josta lopullinen, puhdistettu tuotekaasu poistuu • · :: kanavaan 24 j a erotettu hienoin pölyfraktio poistoyhteeseen 2 5.
··« • · · * 1 ·
Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön sovellutukset eivät rajoitu edellä esimerkkeinä esitettyyn, vaan voivat vaihdella seuraavien patenttivaatimusten puit- • · ... 25 teissä. On esimerkiksi mahdollista, että kiertovirtauksen palautuskanava 12 yhtyy '·2·1 reaktoritilaan piirustuksessa esitettyä ylempänä esim. siten, että kiertopartikkelit tu levat syötetyiksi reaktorin kartiomaisesti laajenevaan osaan 3 tai jopa reaktorin ylä- ί 3 osaan 4. Tällöin kupliva peti 2 ja kiertopeti toimivat toisistaan täysin erillään ilman • · · hetkellistäkään partikkelien sekoittumista petien rajalla.
it · • · · • · • · ··· • · • ·
• M
··· • · • I · · · • · · 2 • ·· 3 • ·

Claims (19)

9
1. Menetelmä polttoaineen kaasuttamiseksi nousevassa kaasuvirrassa kiinteitä lei-jumateriaalipartikkeleja sisältävässä leijukerrosreaktorissa (1), jossa menetelmässä polttoainetta (8) syötetään reaktorin alaosaan ja syntynyt tuotekaasu (10) johdetaan 5 reaktorin yläpäästä erottuneen (11), jolla kaasusta erotetaan kiintopartikkeleja, jotka palautetaan (12) reaktoriin, tunnettu siitä, että reaktorissa (1) ylläpidetään kaasuvir-ran avulla karkeampia leijumateriaalipartikkeleja, joiden koko on suurempi kuin 0,2 mm ja enintään 1,5 mm, sisältävää kuplivaa leijupetiä (2, 7) sekä sen yläpuolella olevaa hienompia leijumateriaalipartikkeleja, joiden koko on 50-300 pm, sisältävää 10 kiertopetiä (4), ja että tuotekaasusta erotetut kierrätettävät partikkelit palautetaan reaktoriin kuplivan leijupedin yläosaan tai sen yläpuolelle.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kupliva leiju-peti (7) sisältää leijumateriaalipartikkeleja, joiden koko on välillä 0,3-1,5 mm.
3. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknat av att produkt-25 gasen (17) som avlägsnas frän avskiljaren (11) innehäller fasta partiklar, vars storlek .···. är mellan 10 - 70 pm. • φ φφφ ... 4. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknat av att gasens φ · · **[/ flödeshastighet i cirkulationsbädden är den samma som eller lägre än i den bub- *···' 30 blande bädden. φ φ # a
3. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 erottimesta (11) poistuva tuotekaasu (17) sisältää kiintopartikkeleja, joiden koko on välillä 10-70 pm.
4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasun virtausnopeus kiertopedissä on sama tai alempi kuin kuplivassa pedissä. : 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasun vir- • · · 20 tausnopeus kiertopedissä on 1-1,5 m/s. • «9 9 9 9 99 : 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että "**: reaktoriin lisätään karkeampia, kuplivaan leijupetiin päätyviä leijumateriaalipartik- *:·*: kelejä (13) sekä hienompia, kiertopetiin päätyviä leijumateriaalipartikkeleja (14). 9 9 9 9 · ***** 7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että re- 25 aktoriin (1) lisätään leijumateriaalipartikkeleja, joiden koko on 0,3-1,5 mm ja joiden ! *** materiaali on murenevaa, jolloin partikkelit murenemisen seurauksena siirtyvät kup- 9*9 •...: li vasta leijupedistä kiertopetiin. 9# 9 • *9
5. Förfarande enligt patentkrav 4, kännetecknat av att gasens flödeshastighet i cir-*. kulationsbädden är 1 - 1,5 m/s. φ · · φ φ φ #Φ# φ * * 35
6. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknat av att reaktom tillförs grövre virvlande partiklar (13) som hamnar i den bubblande virvelbädden 12 samt finare virvlande partiklar av fluidiserat material (14) som hamnar i cirkula-tionsbädden.
7. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1 - 5, kännetecknat av att reaktom (1) 5 tillförs virvlande partiklar, vars storlek är 0,3 - 1,5 mm och vars material är skört, varvid partiklama överförs frän den bubblande virvelbädden tili cirkulationsbädden som en följd av söndersmulning.
8. Förfarande enligt patentkrav 7, kännetecknat av att partiklama som skall tillföras 10 bestär av kalk.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisättävät par- * 9 *·♦·* tikkelit ovat kalkkia. • 999 9 9 9 9
9. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknat av att bränslet (8) mätäs in i den bubblande virvelbädden (7). 15 10. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknat av att avskilja- ren är en cyklon (11), i vilken avskiljningsgränsen för de fasta partiklama är ca 50 -70 pm.
9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että '* *: polttoaine (8) syötetään kuplivan leijupedin (7) sisään. 10
10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotin on sykloni (11), jossa kiintopartikkelien erotusraja on noin 50-70 pm.
11. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknat av att produkt-20 gasen (17) som avlägsnas frän avskiljaren (11) leds tili en värmeväxlare (19), i vilken gasen nedkyls tili temperaturintervallet 600 - 720 °C, och därefter tili en andra j värmeväxlare (20), där gasen ytterligare nedkyls tili en temperatur av 450 °C eller • M · : lägre, varefter produktgasen filtreras (23). • ♦ • ·· • · I • · · 25 12. Förfarande enligt patentkrav 11, kännetecknat av att sorbens (21) tillförs pro- ’ duktgasen i den första värmeväxlaren (19) för att binda askpartiklar. • · ·*** *···! 13. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknat av att bränslet (8) som skall förgasas är en finfördelad biomassa, säsom trämassa. 30
11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erottimesta (11) poistuva tuotekaasu (17) johdetaan lämmönvaihtimeen (19), jossa 5 kaasu jäähdytetään lämpötilavälille 600-720 °C, ja sen jälkeen toiseen lämmönvaihtimeen (20), jossa kaasu edelleen jäähdytetään lämpötilaan 450 °C tai sen alle, minkä jälkeen tuotekaasu suodatetaan (23).
12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisessä lämmönvaihtimessa (19) tuotekaasuun lisätään sorbenttia (21) tuhkapartikkeli- 10 en sitomiseksi.
13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasutettava polttoaine (8) on hienojakoista biomassaa, kuten puumassaa.
14. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1 -12, kännetecknat av att bränslet (8) .. |.; som skall förgasas innehäller plast. • ·
14. Jonkin patenttivaatimuksista 1-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasutettava polttoaine (8) sisältää muovia.
15. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1 - 12, kännetecknat av att bränslet (8) 35 som skall förgasas är klorhaltigt. • ·
15. Jonkin patenttivaatimuksista 1-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasutettava polttoaine (8) on klooripitoista.
16. Förgasningsanordning som lämpar sig för ett förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav, innefattande en virvelbäddsreaktor (1), ett virvlande material 13 bestäende av fasta partiklar, ett inmatningsrör (6) för att producera en stigande gasström i reaktom, ett inmatningsrör (8) för bränsle, ett inmatningsrör (13, 14) för tillförsel av virvlande material till reaktom, en gasutloppskanal (10) som börjar vid reaktoms övre ände, en avskiljare (11) för att separera fasta partiklar frän produktga-5 sen som avlägsnats frän reaktom, samt ett returrör (12) för att retumera de avskilda partiklama tili reaktom, kännetecknad av att i reaktom (1) kan anordnas en bub-blande virvelbädd (7) innehällande grövre virvlande partiklar, vars storlek är större än 0,2 mm och högst 1,5 mm, samt en ovanför virvelbädden placerad cirkula-tionsbädd som innehäller finare virvlande partiklar, vars storlek är 50 - 300 μηι, 10 varvid returröret (12) för partiklar som retumeras frän avskiljaren tili reaktom slutar vid planet av den bubblande virvelbäddens övre del eller ovanför den.
16. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaiseen menetelmään soveltuva kaasu- . . tuslaitteisto, joka käsittää leijukerrosreaktorin (1), kiinteistä partikkeleista muodos- • · · | tuvan leijumateriaalin, syöttöyhteen (6) nousevan kaasuvirtauksen tuottamiseksi re- V*: 20 aktoriin, polttoaineen syöttöyhteen (8), syöttöyhteen (13, 14) leijumateriaalin lisää- ·«· * miseksi reaktoriin, reaktorin yläpäästä alkavan kaasunpoistokanavan (10), erottimen ***· (11) kiintoainepartikkelien erottamiseksi reaktorista poistuneesta tuotekaasusta sekä *:**: palautusyhteen (12) erotettujen partikkelien palauttamiseksi reaktoriin, tunnettu sii- :***· tä, että reaktoriin (1) on jäljestettävissä karkeampia leijumateriaalipartikkeleja, joi- 25 den koko on suurempi kuin 0,2 mm ja enintään 1,5 mm, sisältävä kupliva leijupeti ;·. (7) ja sen yläpuolella oleva hienompia leijumateriaalipartikkeleja, joiden koko on • ·· |...t 50-300 pm, sisältävä kiertopeti, jolloin palautusyhde (12) erottimesta reaktoriin pa- • * *1* lääville partikkeleille päättyy kuplivan leijupedin yläosan tasolle tai sen yläpuolelle. ·* · • · · • · • φ .*·*. 17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että reaktori käsit- ]·[ 30 tää alemman osan (2) kuplivaa leijupetiä (7) varten sekä ylemmän, poikkipinnaltaan *··.: laajemman osan (4) kiertopetiä varten. • · • · * • ·» π
17. Anordning enligt patentkrav 16, kännetecknad av att reaktom innefattar ett ne-dre parti (2) för den bubblande virvelbädden (7) samt ett övre parti (4) med ett bre- 15 dare tvärsnitt för cirkulationsbädden.
18. Anordning enligt patentkrav 16 eller 17, kännetecknad av att avskiljaren är en cyklon (11).
18. Patenttivaatimuksen 16 tai 17 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että erotin on sykloni (11).
19. Jonkin patenttivaatimuksista 16-18 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että siihen kuuluu kaksi virtaussuunnassa peräkkäistä lämmönvaihdinta (19, 20) erottimes- 5 ta (11) johdetun tuotekaasun vaiheittaiseksi jäähdyttämiseksi sekä suodatin (23) jäähdytetyn tuotekaasun suodattamiseksi. 10 1. Förfarande för att förgasa bränsle i en virvelbäddsreaktor (1) som innehäller virv- lande fasta partiklar i en stigande gasström, vid vilket förfarande bränsle (8) mätäs in i reaktoms nedre del och den uppkomna produktgasen (10) leds frän reaktoms Övre del tili en avskiljare (11), med vilken ur gasen avskiljs fasta partiklar, vilka ätercir-kuleras (12) tili reaktom, kännetecknat av att i reaktom (1) upprätthälls med hjälp 15 av gasströmmen en bubblande virvelbädd (2, 7) innehällande grövre virvlande partiklar, vars storlek är större än 0,2 mm och högts 1,5 mm, samt ovanför denna en cirkulationsbädd (4) innehällande finare virvlande partiklar, vars storlek är 50-300 pm, och att de frän produktgasen avskilda partiklama som skall cirkuleras ätereirku-leras tili reaktom tili den bubblande virvelbäddens Övre del eller ovanför denna. 20 • ♦ ·.: * 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den bubblande virvelbädden :\{ (7) innehäller virvlande partiklar, vars storlek är mellan 0,3 - 1,5 mm. φφφ • · · • · · ♦
19. Anordning enligt nägot av patentkraven 16 - 18, kännetecknad av att den inne fattar tvä i flödesriktningen successiva värmeväxlare (19, 20) för stegvis nedkylning : av produktgasen som leds frän avskiljaren (11) samt ett filter (23) för att filtrera den .·! i nedkylda produktgasen. • · · • 1 • »· • 1 1 • · 25 • 1 • · • · · • · • · • · 1 #·· f · · I · · *·1 • · m · Φ · · • « · • · • · · * « » ··· ·
FI20011925A 2001-10-02 2001-10-02 Menetelmä ja laitteisto polttoaineen kaasuttamiseksi leijukerrosreaktorissa FI120770B (fi)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20011925A FI120770B (fi) 2001-10-02 2001-10-02 Menetelmä ja laitteisto polttoaineen kaasuttamiseksi leijukerrosreaktorissa
JP2003532613A JP4445261B2 (ja) 2001-10-02 2002-10-01 流動床リアクターにおける燃料のガス化のための方法および装置
PT02764902T PT1432779E (pt) 2001-10-02 2002-10-01 Método e aparelho para gaseificação de combustível num reactor de leito fluidificado
EP02764902A EP1432779B1 (en) 2001-10-02 2002-10-01 Method and apparatus for the gasification of fuel in a fluidised bed reactor
PCT/FI2002/000775 WO2003029389A1 (en) 2001-10-02 2002-10-01 Method and apparatus for the gasification of fuel on a fluidised bed reactor
ES02764902T ES2292803T3 (es) 2001-10-02 2002-10-01 Procedimiento y aparato para la gasificacion de combustibles en un reactor de lecho fluidizado.
DE60221549T DE60221549T2 (de) 2001-10-02 2002-10-01 Verfahren und vorrichtung zur vergasung von brennstoff in einem wirbelschichtreaktor
AT02764902T ATE368719T1 (de) 2001-10-02 2002-10-01 Verfahren und vorrichtung zur vergasung von brennstoff in einem wirbelschichtreaktor
DK02764902T DK1432779T3 (da) 2001-10-02 2002-10-01 Fremgangsmåde og apparat til forgasning af brændstof i en fluid-bed-reaktor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20011925A FI120770B (fi) 2001-10-02 2001-10-02 Menetelmä ja laitteisto polttoaineen kaasuttamiseksi leijukerrosreaktorissa
FI20011925 2001-10-02

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20011925A0 FI20011925A0 (fi) 2001-10-02
FI20011925A FI20011925A (fi) 2003-04-03
FI120770B true FI120770B (fi) 2010-02-26

Family

ID=8561987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20011925A FI120770B (fi) 2001-10-02 2001-10-02 Menetelmä ja laitteisto polttoaineen kaasuttamiseksi leijukerrosreaktorissa

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP1432779B1 (fi)
JP (1) JP4445261B2 (fi)
AT (1) ATE368719T1 (fi)
DE (1) DE60221549T2 (fi)
DK (1) DK1432779T3 (fi)
ES (1) ES2292803T3 (fi)
FI (1) FI120770B (fi)
PT (1) PT1432779E (fi)
WO (1) WO2003029389A1 (fi)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101294092B (zh) * 2007-04-25 2012-07-25 中国科学院过程工程研究所 固体燃料联合热转化方法及转化装置
CN101245264B (zh) * 2008-03-25 2011-02-16 东南大学 单床自热式热解气化燃烧反应器及热解气化燃烧方法
GB0820403D0 (en) * 2008-11-07 2008-12-17 Carson John W Improved cement
DE102010006192A1 (de) * 2010-01-29 2011-08-04 Uhde GmbH, 44141 Verfahren zur Biomasse-Vergasung in einer Wirbelschicht
US8580019B2 (en) * 2010-05-14 2013-11-12 Frontline Bioenergy, Llc Apparatus and method of optimized acid gas and toxic metal control in gasifier produced gases
IT1400716B1 (it) * 2010-07-06 2013-06-28 Eni Spa Procedimento per la produzione di gas di sintesi tramite un reattore di gassificazione a letto fluido alimentato con materiale carbonioso e dispositivo adatto allo scopo.
WO2012059016A1 (zh) * 2010-11-01 2012-05-10 广州迪森热能技术股份有限公司 生物质气化工艺
CN102002399A (zh) * 2010-11-15 2011-04-06 国电长源电力股份有限公司 一种采用打包燃料的流化床气化反应方法及反应器
DE102011100490A1 (de) * 2011-05-04 2012-11-08 Outotec Oyj Verfahren und Anlage zur Erzeugung und Weiterbehandlung von Brenngas
DE102011114171A1 (de) * 2011-09-19 2013-03-21 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Vergasung einer Biomasse in einer Wirbelschicht
CN102784792B (zh) * 2012-07-28 2014-08-20 北京化工大学 多层鼓泡式城市生活垃圾分选装置及方法
ES2436844B1 (es) 2013-09-23 2014-07-07 Eqtec Iberia, S.L. Procedimiento para la gasificaci�n de materiales sólidos orgánicos y reactor empleado
EP2884170A1 (en) * 2013-12-16 2015-06-17 Doosan Lentjes GmbH Fluidized bed apparatus
CN104593088B (zh) * 2015-01-23 2018-05-25 新奥科技发展有限公司 一种煤气化反应装置及方法
JP6388555B2 (ja) * 2015-03-13 2018-09-12 三菱日立パワーシステムズ株式会社 バイオマスガス化システム及びこれを用いるボイラ設備
WO2020012221A1 (en) * 2018-07-11 2020-01-16 Arcelormittal Method of heat transfer and associated device
ES2915695B2 (es) * 2020-12-24 2023-01-13 Waste To Energy Advanced Solutions S L Instalacion y procedimiento de conversion termoquimica de un combustible solido en un gas de sintesis
SE545010C2 (en) * 2021-02-23 2023-02-28 Phoenix Biopower Ip Services Ab An apparatus and a method for gasification of a solid fuel in a fluidized bed gasifier comprising means for re-introducing solid particles into a fluidized bed
EP4209710A1 (en) 2022-01-10 2023-07-12 ICMEA Srl leader of temporary association of companies ICMEA Srl - Tecnomec Engineering Srl - CNR IRSA Fluidised bed unit

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3617802A1 (de) * 1986-05-27 1987-12-03 Rheinische Braunkohlenw Ag Verfahren zur herstellung von wasserstoff und kohlenmonoxid enthaltenen gasen aus festen brennstoffen
FI96321C (fi) * 1993-06-11 1996-06-10 Enviropower Oy Menetelmä ja reaktori prosessikaasun käsittelemiseksi
ES2424815T3 (es) * 1997-12-09 2013-10-08 Pyroneer A/S Método y aparato para la gasificación de material carbonáceo sólido

Also Published As

Publication number Publication date
JP4445261B2 (ja) 2010-04-07
JP2005504167A (ja) 2005-02-10
DE60221549T2 (de) 2008-04-24
DE60221549D1 (de) 2007-09-13
WO2003029389A1 (en) 2003-04-10
ATE368719T1 (de) 2007-08-15
DK1432779T3 (da) 2007-12-10
EP1432779A1 (en) 2004-06-30
EP1432779B1 (en) 2007-08-01
PT1432779E (pt) 2007-11-09
FI20011925A (fi) 2003-04-03
ES2292803T3 (es) 2008-03-16
FI20011925A0 (fi) 2001-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI120770B (fi) Menetelmä ja laitteisto polttoaineen kaasuttamiseksi leijukerrosreaktorissa
FI85909B (fi) Anordning foer foergasning eller foerbraenning av fast kolhaltigt material.
CN1255515C (zh) 多面体气化器
JP5763618B2 (ja) ２段階乾燥供給ガス化装置および方法
AU2006201957B2 (en) Process and plant for producing char and fuel gas
Hofbauer et al. Waste gasification processes for SNG production
CN1923975A (zh) 生产合成气的气化方法和设备
EP1456329B1 (en) Method and apparatus for gasifying carbonaceous material
KR101890951B1 (ko) 합성 가스 및 고품위 석탄의 동시 생산을 위한 건조 및 가스화 통합 공정
WO2000011115A1 (fi) A process for gasification of biologic fuel
WO1986001821A1 (en) Gasification apparatus
JP2011213812A (ja) 被ガス化原料ガス化システム
JP2022528777A (ja) 炭素質材料のガス化及び改質による合成ガスの製造
KR20120093881A (ko) 액체 및 고체 연료의 병합 잔여물가스화를 위한 방법
GB2102831A (en) Fluidized bed gasification of coal
FI107164B (fi) Menetelmä ja laitteisto kaasutusreaktorin tuotekaasun puhdistamiseksi
Thakkar et al. An overview of biomass gasification
EP3050941B1 (en) Process and reactor for gasification or organic solid materials
Kurkela et al. Development of a bubbling circulating fluidized-bed reactor for biomass and waste gasification
JPS6045935B2 (ja) 隔板付内筒を用いて紛粒体を循環する流動層熱分解ガス化方法およびその装置
EP3041919A1 (en) Arrangement and method for burning fuel
US20100215551A1 (en) Tyer hot gas filter and fluidized bed media cleaner
CS265208B2 (en) Process for preparing gases containg methane
HUT66028A (en) Method and usage of reactor for aerifying spent materials
FI84655B (fi) Foerfarande och anordning foer foergasning eller foerbraenning av fast kolhaltigt material.

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 120770

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed