FI89074C - FOER REFRIGERATION FOER FOERGASNING ELLER FOERBRAENNING AV FAST KOLHALTIGT MATERIAL - Google Patents
FOER REFRIGERATION FOER FOERGASNING ELLER FOERBRAENNING AV FAST KOLHALTIGT MATERIAL Download PDFInfo
- Publication number
- FI89074C FI89074C FI915690A FI915690A FI89074C FI 89074 C FI89074 C FI 89074C FI 915690 A FI915690 A FI 915690A FI 915690 A FI915690 A FI 915690A FI 89074 C FI89074 C FI 89074C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- ash
- reactor
- chamber
- fine dust
- gas
- Prior art date
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
-
- 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
- C10J3/48—Apparatus; Plants
- C10J3/482—Gasifiers with stationary fluidised bed
-
- 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
- C10J3/48—Apparatus; Plants
- C10J3/52—Ash-removing devices
- C10J3/523—Ash-removing devices for gasifiers with stationary fluidised bed
-
- 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
- C10J3/72—Other features
- C10J3/82—Gas withdrawal means
- C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/02—Dust removal
- C10K1/024—Dust removal by filtration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/02—Dust removal
- C10K1/026—Dust removal by centrifugal forces
-
- 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
-
- 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
- C10J2300/1807—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
1 890741 89074
MENETELMÄ JA LAITE KIINTEÄN HIILIPITOISEN AINEEN KAASUTTAMISEKSI TAI POLTTAMISEKSIMETHOD AND APPARATUS FOR THE GASIFICATION OR COMBUSTION OF SOLID CARBONATED MATERIAL
FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR FÖRGASNING ELLER FÖRBRÄNNING AV FAST KOLHALTIGT MATERIAL 5FARRING REQUIREMENTS FOR THE PRODUCTION OF ELECTRIC EQUIPMENT FOR FOLLOWING MATERIAL 5
Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään hiilipitoisen aineen kaasuttamiseksi tai polttamiseksi lei jupetireaktoris-sa, jonka reaktorikammiosta poltossa tai kaasutuksessa syntyneet kaasut johdetaan yhteen tai useampaan kaasunpuh-10 distusvaiheeseen, jossa kaasuista erotetaan tuhkaa ja jäännöshiiltä sisältävä hieno pöly, minkä jälkeen erotettu hieno pöly johdetaan tuhkankuumennuskammioon, jossa ainakin osa hienon pölyn sisältämästä tuhkasta saatetaan sulamaan korotetussa lämpötilassa happipitoisen kaasun läsnäollessa 15 ja josta sulaa tuhkaa sisältävä hieno pöly johdetaan edelleen palautuskanavan kautta reaktorikammioon.The present invention relates to a process for gasifying or burning a carbonaceous substance in a Lei jet jet reactor, the reactor chamber of which produces gases from combustion or gasification to one or more gas purification steps separating ash and residual coal-containing fine dust, followed by separated fine dust. at least a portion of the ash contained in the fine dust is melted at an elevated temperature in the presence of an oxygen-containing gas and from which the fine dust containing molten ash is further passed through a return passage to the reactor chamber.
Keksintö kohdistuu myös laitteeseen kiinteän hiilipitoisen aineen kaasuttamiseksi tai polttamiseksi lei jupetireaktoris-20 sa, joka käsittää - reaktorikammion ja siihen yhdistetyn hiilipitoisen aineen tulokanavan, leijutuskaasun syöttöelimet ja kaasunpois-tokanavan, - hiukkaserottimen hienon pölyn erottamiseksi reaktorikam- - 25 miosta poistuvista kaasuista, - tuhkankuumennuskammion, siihen johdetun hiukkaserot-timessa erotetun hienon pölyn sisältämän tuhkan sulat-tamiseksi ja - palautuskanavan hienon pölyn palauttamiseksi tuhkankuumen-30 nuskammiosta reaktorikammioon.The invention also relates to an apparatus for gasifying or burning a solid carbonaceous substance in a Lei jet reactor, comprising - a reactor chamber and an associated carbonaceous material inlet, a fluidizing gas supply means and a degassing duct, - a particle separator for separating fine dust from a melt introduced into it to melt the ash contained in the fine dust separated in the particle separator, and - a return duct for returning the fine dust from the ash fume chamber to the reactor chamber.
Keksintö soveltuu erikoisesti käytettäväksi kiinteän hiilipitoisen aineen kaasuttamiseksi tai polttamiseksi kiertolei jupetireaktoreissa, joissa ylläpidetään niin 35 korkea kaasunvirtausnopeus, että huomattava osa kiintoaines-partikkeleista poistuu kaasun kuljettamana reaktorikammiosta, ja joihin on sovitettu partikkelierotin erottamaan pääosa näistä kiintoainespartikkeleista eli kiertävä 2 89074 petimateriaali ja palautusputki palauttamaan näin erotetut kiintoainespartikkelit reaktorikammioon. Partikkelierotti-mesta kaasut johdetaan edelleen toiseen kaasunpuhdistus-vaiheeseen, jossa hienoa pölyä, tuhkaa ja palamatonta 5 hiiltä, joita partikkelierotin ei pysty erottamaan, erotetaan kaasusta.The invention is particularly suitable for use in the gasification or combustion of solid carbonaceous material in circulating jet reactors which maintain such a high gas flow rate that a substantial portion of solid particles exits the gas-driven reactor chamber. solid particles into the reactor chamber. From the particle separator, the gases are further passed to a second gas cleaning stage, in which fine dust, ash and non-combustible carbon, which cannot be separated by the particle separator, are separated from the gas.
Kaasutettaessa hiilipitoista kiinteää polttoainetta on käytössä useita eri menetelmiä, joista tärkeimpiä ovat 10 erilaiset leijukerrosperiaatteelle pohjautuvat kaasut- timet. Ongelmana kaikissa kaasutinratkaisuissa, kuten myös osaltaan leijukerroskaasuttimissa, on erittäin korkean hiilikonversion saavuttaminen. Tämä ongelma tulee korostetusti esiin, kun kaasutetaan huonosti reaktiivista 15 polttoainetta kuten kivihiiltä. Myös korkean hiilikonversion aikaansaaminen hienojakoisella polttoaineella, kuten jyrsinturpeella, on vaikeaa.There are several different methods for gasifying carbonaceous solid fuels, the most important of which are 10 different gasifiers based on the fluidized bed principle. A problem in all carburetor solutions, as well as in fluidized bed carburetors, is to achieve a very high carbon conversion. This problem is accentuated when gasifying poorly reactive fuels such as coal. Achieving high carbon conversion with finely divided fuel such as milled peat is also difficult.
Huono hiilikonversio johtuu periaatteessa leijukerros-20 kaasuttimien verrattain matalasta reaktiolämpötilasta, jota rajoittaa polttoaineen tuhkan sulamislämpötila. Lisäämällä kaasutuksen reaktioaikaa eli palauttamalla karannut reagoimaton polttoaine takaisin reaktoriin, voidaan hiilikonversiota nostaa huomattavasti.Poor carbon conversion is basically due to the relatively low reaction temperature of fluidized bed 20 carburetors, which is limited by the melting temperature of the fuel ash. By increasing the gasification reaction time, i.e. by returning the escaped unreacted fuel back to the reactor, the carbon conversion can be significantly increased.
2525
Kiertoleijupetikaasuttimessa tai -kattilassa on niin suuri ylöspäin suuntautuva kaasun virtausnopeus, että suuri määrä kiinteää petimateriaalia nousee tuote- tai savukaasujen mukana ulos reaktorista. Suurin osa tästä ulosvir-30 taavasta petimateriaalista erotetaan erottimissa kaasusta ja palautetaan takaisin reaktoriin. Hienoin jae poistuu kaasun mukana. Reaktorissa muodostuu kiertäväksi massaksi tuhka, koksi sekä mahdollinen sisään syötetty muu kiinteä aine, kuten kalkki, joka toimii haluttujen reaktioiden 35 aikaansaajana kuten rikin sitojana.The circulating fluidized bed gasifier or boiler has such a high upward gas flow rate that a large amount of solid bed material rises out of the reactor with the product or flue gases. Most of this effluent bed material is separated from the gas in separators and returned to the reactor. The finest fraction leaves with the gas. In the reactor, the circulating mass is ash, coke and any other solid introduced, such as lime, which acts as a catalyst for the desired reactions.
Kuitenkin normaalisti kiertoleijupetireaktoreissa käytettyjen erottimien, kuten syklonien, erotuskyky on pienille 3 69074 partikkeleille rajallinen. Normaalisti kuumasyklonit voivat erottaa vain partikkeleita kokoluokkaan 50-100 pm, ja sitä hienommat jakeet pyrkivät karkaamaan pois kaasujen mukana. Koska kaasun mukana reaktorista poistuva rea-5 goimaton polttoaine on pääasiassa koksia, josta haihtuvat (reaktiiviset) osat ovat jo poistuneet, se vaatisi palautettuna reaktoriin pitemmän viiveajan reaktorissa kuin itse "tuore" polttoaine. Palautetun koksin hienon raekoon vuoksi palautettu hieno jae lentää kuitenkin välittömästi 10 uudelleen ulos reaktorikammiosta, ja näin jää reaktioaika liian lyhyeksi sekä hiilikonversio alhaiseksi. Koksin raekoko pienenee prosessin aikana jatkuvasti, jolloin pölypäästö syklonista kasvaa, mikä johtaa alhaiseen hii-likonversioon.However, the resolution of separators normally used in fluidized bed reactors, such as cyclones, is limited for small 3,69074 particles. Normally, hot cyclones can only separate particles in the size range of 50-100 pm, and the finer fractions tend to escape with the gases. Since the unreacted fuel leaving the reactor with the gas is mainly coke, from which the volatile (reactive) parts have already been removed, it would require a longer lag time in the reactor when returned to the reactor than the "fresh" fuel itself. However, due to the fine grain size of the recovered coke, the recovered fine fraction immediately flies out again out of the reactor chamber, leaving the reaction time too short and the carbon conversion low. The grain size of the coke decreases continuously during the process, increasing the dust emission from the cyclone, leading to low carbon conversion.
15 Käyttämällä uusia keraamisia suotimia voidaan kylläkin kaasuista erottaa pienetkin koksihiukkaset, mutta tällöin törmätään uusiin ongelmiin. Kiinteät polttoaineet sisältävät aina tuhkaa, joka puhdasta kaasua valmistettaessa 20 on poistettava systeemistä. Tämä olisi tehtävä siten, ettei tuhkan mukana poistuisi suuria määriä reagoimatonta hiiltä pyrittäessä mahdollisimman korkeaan hiilikonver-sioon. Tuhkan raekokojakautuma on kuitenkin aina varsin laaja, ja hieno tuhka pyrkiikin lentämään ulos reaktoris-25 ta hienon koksijäännöksen kanssa.15 Using new ceramic filters, even small coke particles can be separated from the gases, but new problems are encountered. Solid fuels always contain ash, which must be removed from the system when producing pure gas. This should be done in such a way that large amounts of unreacted carbon are not removed with the ash in order to achieve the highest possible carbon conversion. However, the grain size distribution of the ash is always quite wide, and the fine ash tends to fly out of the reactor with a fine coke residue.
Korkean hiilikonversion saavuttaminen edellyttää siis seuraavan kaksijakoisen ongelman ratkaisemista: 30 1. Kaasuista on kyettävä erottamaan myös hienot pölyt ja palauttamaan ne takaisin reaktoriin.Achieving high carbon conversion therefore requires solving the following twofold problem: 30 1. It must also be possible to separate fine dust from the gases and return them to the reactor.
2. Palautetun pölyn sisältämä hiili on saatava reagoimaan ja tuhka erotettava systeemistä.2. The carbon in the recovered dust must be reacted and the ash separated from the system.
Ongelma on pyritty ratkaisemaan siinä kuitenkaan tyydyttävästi onnistumatta.However, efforts have been made to solve the problem satisfactorily without success.
35 ‘ 8907435 ’89074
Myös kattilalaitoksissa, leijukerrospoltossa, lentotuhkaan pyrkii kulkeutumaan helposti palamatonta hiiltä, varsinkin silloin kun käytetään heikosti reaktiivista polttoainetta tai silloin kun kattilalaitosta ajetaan pienellä kuormalla 5 tai kun kuormitus on suurimmillaan. Lentotuhka saattaa sisältää yli 10 % hiiltä, jopa 20 %, mikä huonontaa kattilan hyötysuhdetta. On tunnettua, että lentotuhkan palauttaminen takaisin tulipesään antaisi pienemmän hiilipitoisuuden lentotuhkassa ja näin paremman hyötysuhteen kattilassa.Also in boiler plants, fluidized bed combustion, fly ash tends to be easily transported by non-combustible carbon, especially when low reactive fuel is used or when the boiler plant is operated with a low load 5 or when the load is at its maximum. Fly ash may contain more than 10% carbon, up to 20%, which degrades boiler efficiency. It is known that returning fly ash back to the furnace would give a lower carbon content in the fly ash and thus better efficiency in the boiler.
1010
Lentotuhka on myös sinänsä ongelmallinen tuote. Esim. USA:ssa ainoastaan 20 %:lle lentotuhkamäärästä on käyttöä rakennusteollisuudessa ja tienrakennuksessa. Loppuvaras-tointi aiheuttaa ongelmia voimalaitoksille. Lentotuhka on 15 tilavuuspainoltaan varsin kevyttä ainetta, jolloin tuhkan poissijoittaminen vaatii varsin suuren tilan. Tämä on muodostunut ongelmaksi tiheään asutuilla seuduilla. Lisäksi on huomioitava, että tuhka on varastoitava niin, että se ei joudu kosketuksiin pohjaveden kanssa. Lentotuhka-20 ongelmaa on lisännyt viimeaikoina käyttöön tullut ammoniakin käyttö savukaasujen puhdistamiseksi. Ammoniakkikäsi-telty lentotuhka ei sovellu betoniteollisuuteen.Fly ash is also a problematic product in itself. For example, in the USA, only 20% of fly ash is used in the construction industry and road construction. End-of-life storage causes problems for power plants. Fly ash is a rather light substance with a bulk density of 15, so that the disposal of the ash requires quite a large space. This has become a problem in densely populated areas. In addition, it should be noted that the ash must be stored so that it does not come into contact with groundwater. The problem of fly ash-20 has been exacerbated by the recent introduction of ammonia for flue gas cleaning. Ammonia-treated fly ash is not suitable for the concrete industry.
Koska polttolämpötilat leijukerroskattiloissa ovat sel-25 västi alhaisemmat kuin esim. pölypolttokattiloissa, muodostuvat tuhkan ominaisuudet tyystin toisiksi. Tällaisen matalan lämpötilan polton tuhka ei ole stabiilia, vaan voi sopivissa olosuhteissa päästää ympäristöönsä kaasumaisia, nestemäisiä tai pölymäisiä päästöjä.Since the combustion temperatures in fluidized bed boilers are clearly lower than in e.g. dust combustion boilers, the properties of the ash are completely different. The ash from such low temperature incineration is not stable but can, under suitable conditions, release gaseous, liquid or dusty emissions into its environment.
3030
Amerikkalaisessa patenttijulkaisussa US 4,315,758 on esitetty menetelmä ja laite ongelman ratkaisemiseksi. Tässä menetelmässä hienoin kaasusta erotettu pölymäinen aine johdetaan takaisin reaktorin alaosaan siten, että 35 tähän samaan kohtaan reaktorissa johdetaan happipitoista kaasua niin, että sinne muodostuu korkean lämpötilan vyöhyke, jossa hieno, palautettu pölymäinen aine agglomeroi- s Ö9074 tuu leijukerroksessa olevien rakeiden kanssa. Tässä menetelmässä esitetään parannus ns. U-gas Process menetelmään.U.S. Patent No. 4,315,758 discloses a method and apparatus for solving a problem. In this process, the finest gas-separated dust is returned to the bottom of the reactor so that oxygen-containing gas is introduced to this same point in the reactor so that a high temperature zone is formed where the fine, recovered dust agglomerates with the granules in the fluidized bed. This method presents an improvement in the so-called U-gas Process method.
Englantilaisessa patentissa 6B 2065162 on esitetty mene-5 telmä ja laite, missä kaasusta erotettu hieno aines ohjataan leijukerroksen yläosaan, jossa hieno pöly agglome-roituu leijukerroksen sisältämiin partikkeleihin, kun ko. kohtaan reaktorissa johdetaan happipitoista kaasua.British Patent 6B 2065162 discloses a method and apparatus in which fines separated from a gas are directed to the top of a fluidized bed, where fine dust agglomerates into particles contained in the fluidized bed when said. oxygen-containing gas is introduced into the reactor.
10 Näissä molemmissa menetelmissä on selvästi ongelmana prosessin hallinta. Molemmissa menetelmissä pyritään erotettu hieno aines agglomeroimaan leijukerrokseen, jolle on tunnusomaista erittäin hyvät lämmön- ja aineensiirto-ominaisuudet. Koska itse pääprosessille on ensiarvoisen 15 tärkeää saada toimia sille optimaalisessa lämpötilassa, häiriintyy pääprosessi helposti, kun agglomerointiin tarvittava lämpötila reaktorikammiossa on toinen kuin pääprosessin tarvitsema lämpötila. Leijukerroksessa olevan hyvän lämmönsiirron vuoksi pyrkivät lämpötilat tasaantu-20 maan, mistä seuraa uusia ongelmia. Toisaalta lämpötila leijukerroksessa pyrkii agglomerointikohdassa laskemaan alle optimaalisen agglomerointilämpötilan, toisaalta koko leijukerroksen lämpötila pyrkii nousemaan yli pääprosessin optimaalisen lämpötilan.10 There is a clear problem with process control in both of these methods. Both methods aim to agglomerate the separated fines into a fluidized bed characterized by very good heat and mass transfer properties. Since it is of paramount importance for the main process itself to be able to operate at the optimum temperature for it, the main process is easily disturbed when the temperature required for agglomeration in the reactor chamber is different from that required for the main process. Due to the good heat transfer in the fluidized bed, the temperatures tend to level off-20, resulting in new problems. On the one hand, the temperature in the fluidized bed tends to fall below the optimal agglomeration temperature at the agglomeration site, on the other hand, the temperature of the entire fluidized bed tends to rise above the optimal temperature of the main process.
2525
Koska leijukerros sisältää raekooltaan hyvin erilaisia partikkeleita, on reaktorissa lisäksi vaikea ohjata agg-lomeroitumista siten, että liian suurikokoisten tuhka-agglomeraattien synty voitaisiin estää. Tahmea tuhka 30 tarttuu niin suuriin kuin pieniinkin petipartikkeleihin, jolloin helposti syntyy liian suuria tuhka-agglomeraatteja ja tuhkan poisto vaikeutuu tai estyy, ja kaasutusprosessi joudutaan keskeyttämään. Agglomerointi itse reaktorissa aiheuttaa lisäksi paikallista ylikuumenemista, jolloin muu-35 raukset helposti kuluvat.In addition, because the fluidized bed contains particles of very different grain sizes, it is difficult to control agglomeration in the reactor so that the formation of too large ash agglomerates could be prevented. The sticky ash 30 adheres to both large and small bed particles, resulting in the formation of too large ash agglomerates, making ash removal difficult or impeded, and the gasification process having to be interrupted. In addition, agglomeration in the reactor itself causes local overheating, which easily wears away.
Amerikkalaisessa patentissa US 3847566 on esitetty ratkaisu, jossa pyritään korkeaan hiilihyötysuhteeseen polt- 6 89074 tamalla kaasuttimesta karkaava hienoaines erillisessä polttolaitteessa, jossa poltosta vapautuvalla lämmöllä kuumennetaan leijukerrosreaktorista siihen johdettua karkeampaa hiilipitoista massaa, joka kuumennuksen jälkeen 5 palautetaan takaisin leijukerrosreaktoriin. Tällä tavalla kuumentamalla petimateriaalia leijukerroksen ulkopuolella kehitetään kaasutuksen tarvitsema lämpö. Poltosta ja kaasutuksesta vapautuneet kaasut, savukaasu ja tuotekaasu, joudutaan poistamaan systeemistä kahdessa erillisessä 10 prosessissa, joissa kummassakin on erillinen kaasunpuh-distuslaitteisto. Menetelmässä esitetyt ratkaisut johtavat siis varsin monimutkaisiin laiteratkaisuihin ja myös vaikeasti hallittavaan prosessiin.U.S. Pat. No. 3,874,566 discloses a solution for high carbon efficiency by burning 6,89074 fines escaping from a carburetor in a separate incinerator in which the heat released from the combustion is used to heat a coarser carbonaceous pulp from the fluidized bed reactor to the reactor. In this way, by heating the bed material outside the fluidized bed, the heat required for gasification is generated. The gases released from combustion and gasification, flue gas and product gas, have to be removed from the system in two separate processes 10, each with a separate gas cleaning equipment. The solutions presented in the method thus lead to quite complex hardware solutions and also to a process that is difficult to control.
15 Esitetyissä menetelmissä on siis ongelmana vaikeat proses-siolosuhteet, joissa em. agglomeroitumisolosuhteita joudutaan ohjaamaan. Tämä edellyttää kalliita materiaaleja ja jäähdytettyjä konstruktioita.The problem with the presented methods is thus the difficult process conditions in which the above-mentioned agglomeration conditions have to be controlled. This requires expensive materials and cooled constructions.
20 Eräs tapa parantaa hiilikonversiota ilman edellä mainittuja haittoja on esitetty amerikkalaisessa patenttijulkaisussa US 4,929,255, jonka mukaan kiertoleijupetireaktorissa kaasupuhdistusvaiheessa erotettua hienoa pölyä agglomeroi-daan korotetussa lämpötilassa kiertävään petimateriaaliin 25 ennen kiintoainespartikkeleiden palauttamista reaktorikam-mioon.One way to improve carbon conversion without the aforementioned disadvantages is disclosed in U.S. Patent No. 4,929,255, which discloses agglomeration of fine dust separated in a circulating fluidized bed reactor at an elevated temperature to circulating bed material 25 prior to reacting the solid particles.
Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada yksinkertainen 30 menetelmä ja laiteratkaisu hiilikonversion parantamiseksi.It is an object of the present invention to provide a simple method and apparatus solution for improving carbon conversion.
Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada menetelmä ja laite, jolla voidaan optimaalisesti palauttaa reaktoriin tuote- tai savukaasuista erotettu hieno hiilipitoinen pöly 35 sellaisessa muodossa, että pölyn sisältämä hiili voidaan käyttää hyväksi ja tuhka erottaa prosessista.It is also an object of the invention to provide a method and apparatus by which fine carbonaceous dust 35 separated from product or flue gases can be optimally returned to the reactor in such a form that the carbon contained in the dust can be utilized and the ash separated from the process.
7 890747 89074
Tarkoituksena on lisäksi esittää menetelmä ja laite kiinteän hiilipitoisen aineen kaasuttamiseksi tai polttamiseksi, jossa edellä mainitut prosessinhallintahaitat on minimoitu.It is a further object to provide a method and apparatus for gasifying or burning a solid carbonaceous substance in which the above-mentioned process control disadvantages are minimized.
55
Keksinnön mukainen menetelmä kiinteän hiilipitoisen aineen kaasuttamiseksi tai polttamiseksi leijupetireaktorissa, jossa hienoa poistokaasuista erotettua pölyä kuumennetaan tuhkankuumennuskammiossa ja palautetaan palautuskanavan 10 kautta reaktorikammioon, on tunnettu siitä, että palautus-kanavaan johdetaan jäähdytyskaasua tai -nestettä sulaa tuhkaa sisältävän pölyn jäähdyttämiseksi ja rakeistamisek-si.The method according to the invention for gasifying or burning a solid carbonaceous substance in a fluidized bed reactor, in which fine dust separated from the exhaust gases is heated in an ash heating chamber and returned to the reactor chamber via a return duct 10, is characterized by introducing a cooling gas or liquid.
15 Vastaavasti keksinnön mukainen laite hiilipitoisen aineen kaasuttamiseksi tai polttamiseksi leijupetireaktorissa on tunnettu siitä, että erillisestä tuhkankuumennuskammiosta reaktorikammioon johtavaan palautuskanavaan on sovitettu elimet jäähdytyskaasun tai -nesteen johtamiseksi palautus-20 kanavaan.Correspondingly, the device according to the invention for gasifying or burning a carbonaceous substance in a fluidized bed reactor is characterized in that means for supplying a cooling gas or liquid to the return duct are arranged in the return duct leading from the separate ash heating chamber to the reactor chamber.
Jäähdytys aikaansaadaan edullisesti johtamalla jäähdytys-kaasua tai -nestettä palautuskanavaan sen seinämien läpi, jolloin seinämille samalla muodostuu suojaava kaasu- tai 25 nestefilmi, joka estää sulan tuhkan tarttumasta seiniin. Jäähdytysainetta voidaan johtaa seinämien läpi esim. siihen muodostettujen aukkojen kautta tai muodostamalla ainakin osa palautuskanavasta kaasua tai nestettä läpäisevästä huokoisesta materiaalista.Cooling is preferably provided by passing a cooling gas or liquid into the return duct through its walls, thereby forming a protective gas or liquid film on the walls which prevents the molten ash from adhering to the walls. The coolant can be passed through the walls, e.g. through openings formed therein, or by forming at least a part of the return channel of a gas- or liquid-permeable porous material.
3030
Tuhkankuumennuskammiossa hienon pölyn lämpötila korotetaan yli 1000°C:seen, edullisesti 1000 - 1300 °C:seen/ johtamalla pölyvirtaan happipitoista kaasua ja polttamalla pölyn sisältämää jäännöshiiltä. Kuumennuksessa voidaan tarvittaes-35 sa polttaa muutakin polttoainetta. Näin ainakin osa hienon pölyn sisältämästä tuhkasta muodostaa tahmeita pölypar-tikkeleita, jotka saatetaan agglomeroitumaan eli rakeis-tumaan ennen niiden palauttamista reaktorikammioon.In the ash heating chamber, the temperature of the fine dust is raised to more than 1000 ° C, preferably 1000 to 1300 ° C / by introducing an oxygen-containing gas into the dust stream and burning the residual carbon contained in the dust. If necessary, other fuel can be burned during heating. Thus, at least a portion of the ash contained in the fine dust forms sticky dust particles which are agglomerated, i.e. granulated, before being returned to the reactor chamber.
8 890748 89074
Tuhkankuumennuskammio voidaan edullisesti muodostaa jäähdyt-tämättömänä rakenteena, jonka alaosaan on sijoitettu pö-lynpoistoaukko siten, että kammiossa muodostunut sula 5 tuhka valuu painovoiman vaikutuksesta kammiosta suoraan palautusputkeen, jossa sulapisarat saatetaan jäähtymään sekoittamalla niihin jäähdytyskaasua tai -nestettä.The ash heating chamber can advantageously be formed as an uncooled structure with a dust outlet at the bottom so that the molten ash formed in the chamber flows by gravity from the chamber directly to the return pipe, where the melt droplets are cooled by mixing cooling gas or liquid.
Keksinnön mukainen hienon pölyn rakeistaminen ja palautit) taminen soveltuu erikoisesti käytettäväksi kiertoleijupeti-reaktoreissa, joissa ylläpidetään 2-10 m/s hiukkasvir-taus, 750 - 1000 °C:n lämpötila ja 1 - 50 bar:in kaasupaine.The granulation and recovery of fine dust according to the invention is particularly suitable for use in fluidized bed reactors in which a particle flow of 2 to 10 m / s, a temperature of 750 to 1000 ° C and a gas pressure of 1 to 50 bar are maintained.
Esim. kiertoleijupetireaktorissa tapahtuva kaasutus eroaa 15 eräiltä osin olennaisesti konventionaalisessa kuplivassa leijukerrosreaktorissa tapahtuvasta kaasutuksesta. Kiertolei jupetireaktorissa kaasun ylöspäin suuntautuva virtausnopeus on niin suuri, että suuri määrä kiinteää petima-teriaalia nousee kaasujen mukana reaktorin yläosaan ja ulos 20 reaktorista, johon se palautetaan kaasunerotuksen jälkeen. Tässä reaktorissa tärkeät reaktiot kaasujen ja kiintoaineen välillä tapahtuvat koko reaktorin alueella suspensiotiheyden ollessa 0,5-30 kg/kg kaasua, yleisimmin 2-10 kg/kg kaasua, reaktorin yläosassakin. Kuplivassa leijukerroksessa, jossa 25 kaasun virtausnopeudet ovat tyypillisesti vain 0,4-2 m/s ja suspensiotiheydet reaktorin yläosassa noin 10-100 kertaa pienempiä kuin kiertoleijupetireaktorissa, kaasu/-kiinteä aine-reaktiot tapahtuvat sitä vastoin pääosin vain reaktorin alaosassa eli nk. petissä.For example, the gasification in a circulating fluidized bed reactor differs in some respects substantially from the gasification in a conventional bubbling fluidized bed reactor. In the circulating jet reactor, the upward flow rate of the gas is so high that a large amount of solid petima material rises with the gases to the top of the reactor and out of the reactor 20, to which it is returned after gas separation. In this reactor, important reactions between gases and solids take place throughout the reactor, with a suspension density of 0.5 to 30 kg / kg of gas, most commonly 2 to 10 kg / kg of gas, even at the top of the reactor. In the bubbling fluidized bed, where the gas flow rates are typically only 0.4-2 m / s and the suspension densities at the top of the reactor about 10-100 times lower than in the fluidized bed reactor, the gas / solid reactions, on the other hand, mainly take place only in the bottom of the reactor.
3030
Kiertolei j upet ireaktor in reaktorikammiosta poistuvien kaasujen mukaansa tempaama karkea kiintoaines erotetaan reaktorin erottimessa ja palautetaan ainakin pääosaltaan suoraan palautusputkessa käsittelemättömänä kiertomassana 35 reaktorikammioon. Tämän jälkeen ensimmäisestä erottimesta poistuvista kaasuista erotetaan toisessa vaiheessa pääasiallisesti hienompaa hiilipitoista pölyä esim. suodattimena, josta ainakin osa hienosta pölystä palautetaan 9 89074 keksinnön mukaan korotetussa lämpötilassa agglomeroituneena reaktorikammioon.The coarse solids entrained in the reactor chamber are separated in the reactor separator and returned, at least for the most part, directly in the return pipe as untreated circulating mass 35 to the reactor chamber. Thereafter, in the second stage, mainly finer carbonaceous dust is separated from the gases leaving the first separator, e.g. as a filter, of which at least a part of the fine dust is returned to the reactor chamber agglomerated at an elevated temperature according to the invention.
Agglomeroinnilla kasvatetaan hienon pölyn raekokoa niin 5 paljon, että pölyn viiveaika reaktorissa kasvaa ja hiili-konversio paranee. Jos palautetun pölyn raekoko kasvatetaan riittävän suureksi, voidaan tuhkapartikkelit poistaa optimaalisessa vaiheessa reaktorista, jolloin tuhkarakeen sisältämä hiili on reagoinut lähes täydellisesti.The agglomeration increases the grain size of the fine dust so much that the dust delay time in the reactor increases and the carbon conversion improves. If the grain size of the recovered dust is increased to a sufficient size, the ash particles can be removed from the reactor at an optimal stage, whereby the carbon contained in the ash granule has reacted almost completely.
1010
Agglomeroimalla pöly varsinaisen lei jukerrosreaktorin ulkopuolella, jossa kiertävien suurimpien partikkelien koko on huomattavasti pienempi kuin itse reaktorissa leijuvien suurimpien partikkelien koko, vältytään liian 15 suurten partikkelien muodostumiselta, jotka saattaisivat poistua tuhkan mukana reaktorista hiilen ehtimättä reagoida täydellisesti.By agglomerating the dust outside the actual Lei bed reactor, where the size of the largest particles circulating is considerably smaller than the size of the largest particles floating in the reactor itself, the formation of too large particles is avoided, which could leave the reactor with the ash without reacting completely.
Prosesseissa, joissa on sitä edullisempaa mitä korkeammassa 20 lämpötilassa kaasut voidaan puhdistaa, hienot pölyt voidaan erottaa käyttämällä useita peräkkäin kytkettyjä sykloneja, syklonipattereita tai korkean lämpötilan kestäviä suotimia tai muita vastaavia, jotka kykenevät erottamaan myös kuumia hiukkasia.In processes where it is more advantageous the higher the temperature at which the gases can be purified, the fine dusts can be separated using a series of cyclones, cyclone batteries or high temperature resistant filters or the like which are also capable of separating hot particles.
2525
Toisaalta esimerkiksi kombivoimala-prosessiin yhdistettynä on edullista käyttää tuotettu kuuma, 1-50 bar:in paineessa oleva kaasu höyryn tulistamiseen ja puhdistaa tuotettu kaasu hienosta pölystä vasta kaasun saavutettua alemman lämpöti-30 lan, esim. 850 °C. Tällöin myös kaasun puhdistus on helpommin toteutettavissa. Alemmassa lämpötilassa ei kaasussa enää esiinny haitallisessa määrin hienoja, vaikeasti erotettavia huuruja, jotka helposti tukkivat esim. keraamisten suodattimien huokoset. Kuumat huurut ovat lisäksi 35 kemiallisesti erittäin agressiivisia ja asettavat materiaaleille suuria vaatimuksia. Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu siten erittäin hyvin kombivoimala-sovellutuksiin, koska polttoaineen hiilikonversio on suuri, tuotettu kaasu 10 89074 puhdasta ja kaasuturbiineihin soveltuvaa ja lisäksi pystytään kokonaislärapötaloutta parantamaan tulistamalla höyry.On the other hand, in combination with a combined cycle power plant process, for example, it is advantageous to use the produced hot gas at a pressure of 1-50 bar to superheat the steam and to purify the produced gas from fine dust only after the gas has reached a lower temperature, e.g. 850 ° C. In this case, gas cleaning is also easier to carry out. At lower temperatures, fine, difficult-to-separate fumes are no longer present in the gas to a detrimental extent, which easily clogs the pores of, for example, ceramic filters. In addition, hot fumes are chemically very aggressive and place high demands on materials. The method according to the invention is thus very well suited for combined cycle power plant applications, because the carbon conversion of the fuel is high, the gas produced is 8,89074 clean and suitable for gas turbines, and in addition the overall energy economy can be improved by superheating steam.
5 Keksinnön mukaisen menetelmän edut ovat mm. seuraavat: - Menetelmällä saavutetaan korkea hiilikonversioaste.The advantages of the method according to the invention are e.g. the following: - The method achieves a high degree of carbon conversion.
- Hienon hiilen agglomeroiminen voidaan suorittaa hallitusti ilman, että prosessiolosuhteet kaasuttimessa tai kattilassa häiriintyvät.- Agglomeration of fine coal can be carried out in a controlled manner without disturbing the process conditions in the carburettor or boiler.
10 - Käytettäessä kiertoleijupetiperiaatetta voidaan reak- toriosa rakentaa poikkileikkaukseltaan selvästi pienemmäksi kuin käytettäessä ns. kuplivaa leijukerrosreaktoria.10 - When using the circulating fluidized bed principle, the reactor section can be constructed with a clearly smaller cross-section than when using the so-called bubbling fluidized bed reactor.
- Pienemmän poikkileikkauksen ja parempien sekoitusolo-suhteiden ansiosta polttoaineen syöttö- ja tuhkanpoisto- 15 laitteita tarvitaan oleellisesti vähemmän kuin ns. kuplivan petin tapauksessa.- Due to the smaller cross-section and better mixing conditions, the need for fuel supply and ash removal devices is substantially less than the so-called in the case of a bubbling bed.
- Polttoaineen sisältämän rikin sidonta halpaan kalkkiin voidaan suorittaa prosessissa.- The binding of the sulfur contained in the fuel to the cheap lime can be carried out in the process.
- Kiintoaineen ja kaasujen väliset reaktiot tapahtuvat 20 koko reaktoriosan ja erottimen alueella.- The reactions between the solid and the gases take place in the entire area of the reactor section and the separator.
- Esitetyt laitteet eivät vaadi kalliita erikoismateriaaleja.- The devices shown do not require expensive special materials.
- Koska eri prosessivaiheet, esim. kaasutus ja agglome-rointi, suoritetaan eri laitteissa, on prosessin säätö 25 mahdollista tehdä optimaalisesti kokonaistuloksen kannalta.- Since the different process steps, e.g. gasification and agglomeration, are performed in different devices, it is possible to make the process control 25 optimal for the overall result.
- Tuhka saadaan poistettua inerttinä.- The ash can be removed inert.
- Lentotuhkan varastointiongelmat vähenevät.- Fly ash storage problems are reduced.
30 Seuraavassa selostetaan lähemmin keksintöä viitaten ku vioihin, jotka esittävät kahta keksinnön sovellutusmuotoa.The invention will now be described in more detail with reference to the figures, which show two embodiments of the invention.
Kuvio 1 on kaaviokuva keksinnön mukaisesta kaasutuslait-teesta ja 35 Kuvio 2 on kaaviokuva keksinnön mukaisesta polttolait teesta.Figure 1 is a schematic diagram of a gasification device according to the invention and Figure 2 is a schematic diagram of a combustion device according to the invention.
11 8907411 89074
Kuviossa 1 esitetty kaasutuslaitos 10 käsittää kiertoleiju-petireaktorin reaktorikammion 12, kiertomassan erottimen 14, kiertomassan palautusputken 16 ja hienon pölyn agg-lomerointilaitteen 18. Reaktorikammion alaosaan on sovitettu 5 tuulikaappi 20, leijutuskaasun jakolevy 22 ja leijutuskaasun syöttöyhde 24 sekä hiilipitoisen kiintoaineen syöttöyhde 26 ja tuhkan ulosottokanava 28.The gasification plant 10 shown in Fig. 1 comprises a circulating fluidized bed reactor chamber 12, a circulating mass separator 14, a circulating mass return pipe 16 and a fine dust agglomeration device 18. At the bottom of the reactor chamber 28.
Kiertomassan erotin on yhdistetty poistokanavalla 30 10 reaktorikammion yläosaan. Erotin on kuvion esittämässä muodossa nk. läpivirtaussykloni, mutta muunkinlaiset erottimet soveltuvat käytettäväksi. Läpivirtaussyklonin pohja 32 on vino ja pohjan alaosa on yhdistetty kiertomassan palautusputkeen 16. Erottimen pohjaan on sovitettu kaasun-15 poistoputki 34.The circulating mass separator is connected to the upper part of the reactor chamber by an outlet duct 30. The separator is in the form shown in the figure a so-called flow cyclone, but other types of separators are suitable for use. The bottom 32 of the flow-through cyclone is oblique and the lower part of the bottom is connected to the circulating mass return pipe 16. A gas-15 outlet pipe 34 is arranged in the bottom of the separator.
Hienon pölyn agglomerointilaite 18 käsittää reaktorikammion kylkeen sovitetun sylinterin muotoisen tuhkankuumennuskam-mion 36, joka on muodostettu jäähdyttämättömänä raken-20 teenä esim. keraamisesta materiaalista tai muurattuna rakenteena. Kammion yläosaan on sovitettu hienon pölyn syöttöyhde 38, happea sisältävän kaasun syöttöyhde 40 ja mahdollisesti lisäpolttoaineen syöttöyhde 42. Yhteet 38, 40 ja 42 voidaan haluttaessa sovittaa kammioon muuallekin. 25 Tuhkankuumennuskammion alaosaan on muodostettu aukko 44, joka on yhdistetty palautuskanavaan 46, joka puolestaan on yhdistetty reaktorikammioon.The fine dust agglomeration device 18 comprises a cylindrical ash heating chamber 36 arranged on the side of the reactor chamber, which is formed as an uncooled structure 20, e.g. of a ceramic material or a masonry structure. A fine dust supply connection 38, an oxygen-containing gas supply connection 40 and possibly an additional fuel supply connection 42 are arranged in the upper part of the chamber. The connections 38, 40 and 42 can be arranged elsewhere in the chamber, if desired. An opening 44 is formed in the lower part of the ash heating chamber, which is connected to the return duct 46, which in turn is connected to the reactor chamber.
Palautuskanavan 46 seinät 48 on muodostettu kaasua ja/tai 30 nestettä läpäisevästä huokoisesta materiaalista. Materiaali voi olla esim. huokoista keräämiä. Jos jäähdytysväliaineena käytetään nestettä, esim. vettä, voidaan palautuskanavan seinät muodostaa myös metallista, johon on muodostettu aukkoja. Palautuskanavan ympärille on sovitettu kaasutiivis 35 kotelo 50, johon on sovitettu jäähdytysaineen tuloyhde 52.The walls 48 of the return channel 46 are formed of a gas and / or liquid permeable porous material. The material can be e.g. porous collected. If a liquid, e.g. water, is used as the cooling medium, the walls of the return duct can also be formed of metal in which openings have been formed. A gas-tight housing 50 is arranged around the return duct, into which a coolant inlet connection 52 is arranged.
Keksinnön mukainen kaasutuslaitos toimii siten, että reaktorikammioon syötetään kaasutettavaa kiinteää hiilipi- 12 89074 toista ainetta yhteellä 26 ja aine leijutetaan jakolevyn 22 läpi virtaavalla leijutuskaasulla, joka voi olla esim. ilmaa, jolloin leijutuskaasu myös muodostaa kaasutukseen tarvittavan kaasutusväliaineen. Reaktorikammiossa lämpötila 5 pidetään n. 750 - 1000 °C:ssa.The gasification plant according to the invention operates in such a way that a second carbonaceous solid to be gasified is fed to the reactor chamber via a joint 26 and the substance is fluidized by a fluidizing gas flowing through the distribution plate 22, which may be e.g. air, the fluidizing gas also forming a gasification medium. In the reactor chamber, the temperature 5 is maintained at about 750 to 1000 ° C.
Reaktorikammiossa ylläpidetään korkea hiukkasten virtausnopeus esim. 2-10 m/s, jolloin osa kammion sisältämästä petimateriaalista kulkeutuu kaasun mukana kanavan 30 kautta 10 erottimeen 14. Petimateriaali käsittää esim. inerttiä petimateriaalia, tuhkaa, koksia ja mahdollisia kaasunpuhdis-tukseen liittyviä reagensseja. Erottimessa karkea kiintoaines erotetaan kaasusta ja palautetaan palautusputkessa 16 reaktorikammion alaosaan. Rakenteeltaan reaktorikammio 15 ja erotin ovat edullisesti sisältä muurattuja rakenteita. Kuumat kaasut ja niiden sisältämä pieni pölymäärä, jonka osuus on tyypillisesti n. 0,1 - 2 % reaktorikammiosta tulevasta kiintoainevirrasta, johdetaan putken 34 kautta mahdolliseen lämmöntalteenottoyksikköön.A high particle flow rate of e.g. 2-10 m / s is maintained in the reactor chamber, whereby part of the bedding material contained in the chamber travels with the gas 30 through the channel 10 to the separator 14. The bedding material comprises e.g. inert bedding material, ash, coke and any gas cleaning reagents. In the separator, the coarse solid is separated from the gas and returned in a return pipe 16 to the lower part of the reactor chamber. The structure of the reactor chamber 15 and the separator are preferably internally masonry structures. The hot gases and the small amount of dust they contain, which typically accounts for about 0.1 to 2% of the solids stream from the reactor chamber, are passed through line 34 to a potential heat recovery unit.
2020
Osittain puhdistetut ja mahdollisesti jäähdytetyt kaasut sisältävät sekä jatkoprosesseille haitallista tuhkaa että palamatonta hiiltä. Tämä nk. lentotuhka erotetaan kaasusta suotimilla tai muilla erottimilla, jotka pystyvät erottamaan 25 myös hienoa pölyä. Tätä ei ole kuviossa 1 esitetty. Näin puhdistettu kaasu johdetaan käyttökohteeseen.Partially purified and possibly cooled gases contain both ash harmful to further processes and non-combustible carbon. This so-called fly ash is separated from the gas by filters or other separators capable of separating 25 also fine dust. This is not shown in Figure 1. The gas thus purified is led to the application.
Erotettu hieno pöly johdetaan agglomerointilaitteeseen 18 tuhkan rakeistamiseksi sopivampaan raekokoon ja jäännös-30 hiilen uudelleen kierrättämiseksi. Pöly syötetään syöttöyh-teellä 38 tuhkankuumennuskammioon 36, johon samalla syötetään happipitoista kaasua yhteellä 40 polton ja kuumennuksen aikaansaamiseksi.The separated fine dust is passed to an agglomerator 18 to granulate the ash to a more suitable grain size and recycle the residual carbon 30. The dust is fed by a feed connection 38 to an ash heating chamber 36, to which at the same time oxygen-containing gas is fed together by 40 to provide combustion and heating.
35 Kammioon 36 voidaan johtaa lisäpolttoainetta yhteellä 42, jos palautettu hieno pöly ei sisällä tarpeellista määrää hiiltä korotetun lämpötilan aikaansaamiseksi. Tämä lisä-polttoaine voi olla esim. kaasuttimessa kaasutettavaa 13 89074 hiilipitoista ainetta. Lisäpolttoaineena tuhkankuumen-nuskammiossa voidaan myös käyttää kaasutuksessa tuotettua kaasua.Additional fuel may be introduced into chamber 36 via line 42 if the recovered fine dust does not contain the necessary amount of carbon to provide an elevated temperature. This additional fuel can be, for example, 13,89074 carbonaceous substances to be gasified in the carburetor. Gas produced in gasification can also be used as additional fuel in the ash heating chamber.
5 Koska hienon pölyn määrä on koko petimateriaalimäärää oleellisesti pienempi ja koska agglomerointilaitteessa korotetaan vain hienon pölyn lämpötilaa, on mahdollista hallitusti palauttaa hieno pöly ilman että itse pääp-rosessille reaktorikammiossa aiheutetaan haittaa. Agglo-10 meroimalla hieno pöly reaktorikammion ulkopuolella voidaan agglomerointilämpötila siis vapaasti valita tuhkan mukaan, vaikuttamatta haitallisesti kaasutusprosessiin kattilassa. Reaktorikammion lämpötilaa voidaan sitä vastoin harvoin säätää reaktorikammiossa tapahtuvalle agglo-15 meroinnille sopivaksi vaikuttamatta haitallisesti kaasutusprosessiin .5 Since the amount of fine dust is substantially smaller than the total amount of bed material and since only the temperature of the fine dust is raised in the agglomerator, it is possible to recover the fine dust in a controlled manner without disturbing the main process itself in the reactor chamber. Thus, by agerating Agglo-10 fine dust outside the reactor chamber, the agglomeration temperature can be freely selected according to the ash, without adversely affecting the gasification process in the boiler. In contrast, the temperature of the reactor chamber can rarely be adjusted to suit the agglomeration in the reactor chamber without adversely affecting the gasification process.
Tuhkankuumennuskammiosta tuleva sula lentotuhka jähmettyy sekoittuessaan sitä kylmempään jäähdytyskaasuun tai nes-20 teeseen ja muodostaa kovia ja tiiviitä, karkeita partikkeleita, kooltaan tyypillisesti 2 - 20 mm. Näin agglome-roitu tuhka syötetään reaktorikammioon sen seinään 47 sovitetun aukon 45 kautta. Karkeat tuhkarakeet voidaan reaktorikammiossa erottaa normaalin pohjatuhkan mukana 25 ulos tuhkanpoistoputkesta 28.The molten fly ash from the ash heating chamber solidifies as it mixes with the colder cooling gas or liquid-20 and forms hard and dense, coarse particles, typically 2 to 20 mm in size. The ash agglomerated ash is fed into the reactor chamber through an opening 45 arranged in its wall 47. The coarse ash granules can be separated in the reactor chamber together with the normal bottom ash 25 out of the ash removal pipe 28.
Kuviossa 2 on esitetty polttolaitos, jossa hiilipitoista polttoainetta poltetaan kiertoleijupetireaktorissa ja lentotuhka palautetaan keksinnön mukaan agglomeroituneena 30 reaktoriin. Kuviossa 2 on soveltuvin osin käytetty samoja viitenumerolta kuin kuviossa 1.Figure 2 shows a combustion plant in which carbonaceous fuel is burned in a fluidized bed reactor and the fly ash is returned agglomerated to 30 reactors according to the invention. In Figure 2, the same reference numerals as in Figure 1 have been used, where applicable.
Kuvion 2 mukainen polttolaitos käsittää reaktorikammion 12, jossa siihen yhteellä 26 syötettyä polttoainetta 35 poltetaan kiertävässä leijupetissä. Reaktorikammio on edullisesti muodostettu vesiputkiseinärakenteena 13, ja kammion yläosaan on lisäksi sovitettu lämmönsiirtopintoja 15. Reaktorikammiosta poistuvista kaasuista erotetaan karkeat hiukkaset erottimessa 14 ja kaasut johdetaan 14 39074 yhteellä 31 lämmönsiirtimeen 52 kaasun jäähdyttämiseksi. Jäähtynyt kaasu johdetaan edelleen suotlmelle 54, jossa lentotuhka erotetaan kaasusta. Suotimelta puhdistetut kaasut johdetaan ulos systeemistä yhteellä 56.The combustion plant according to Figure 2 comprises a reactor chamber 12, in which the fuel 35 fed to it by means of 26 is burned in a circulating fluidized bed. The reactor chamber is preferably formed as a water tube wall structure 13, and heat transfer surfaces 15 are further arranged in the upper part of the chamber. Coarse particles are separated from the gases leaving the reactor chamber in a separator 14 and gases 14 are fed 14 to a heat exchanger 52 to cool the gas. The cooled gas is passed to a filter 54 where the fly ash is separated from the gas. The gases cleaned from the filter are discharged from the system by a common 56.
55
Suotlmessa erotettu lentotuhka johdetaan yhteellä 38 tuhkankuumennuskammioon 36, jossa happlpltoisen kaasun lisäyksellä yhteestä 40 aikaansaadaan tuhkan ainakin osittainen sulaminen. Kammio 36 on muodostettu muurattuna 10 rakenteena.The fly ash separated in the filtrate is led by a connection 38 to an ash heating chamber 36, where the addition of oxygen-containing gas from the connection 40 causes at least partial melting of the ash. The chamber 36 is formed as a masonry structure 10.
Sula tuhka ja muu hieno pöly valuu tuhkankuumennuskam-miosta alaspäin palautuskanavaan 46, jonka seiniin 48 on muodostettu aukkoja 49 jäähdytysaineen johtamiseksi pa-15 lautuskanavaa ympäröivästä kotelosta 50 siihen. Koteloon johdetaan paineistettua jäähdytysainetta yhteellä 52. Jäähdytysaine voi olla esim. puhdistettua kiertokaasua yhteestä 56 tai muuta inerttiä kaasua, jonka lämpötila on tarpeeksi alhainen kaasun jäähdyttämiseksi. Jäähdytysaine 20 voi myös olla nestettä esim. vettä, jota ruiskutetaan aukkojen 49 kautta sulaan tuhkaan.Molten ash and other fine dust flow down from the ash heating chamber to the return passage 46, the walls 48 of which are provided with openings 49 for conducting coolant from the housing 50 surrounding the return passage. A pressurized coolant is introduced into the housing by the connection 52. The coolant may be, for example, purified circulating gas from the connection 56 or another inert gas whose temperature is low enough to cool the gas. The coolant 20 may also be a liquid, e.g. water, which is injected through the openings 49 into the molten ash.
Tuhka, joka on tarkoitus agglomeroida, kuumennetaan siis hapettamalla tuhkan hiilijäännös tai muuta lisäpoltto-25 ainetta, esim. polttolaitoksen käyttämää polttoainetta, erillisessä kammiossa, joka edullisesti on sovitettu varsinaisen reaktorikammion kylkeen. Joissakin sovellutuksissa voidaan jopa kaikki polttoaine tuoda kattilaan agglomerointilaitteen kautta ja happipitoisen kaasun 30 määrällä säätää lämpötila agglomerointilaitteessa. Kammiossa sulanut tuhka jäähdytetään ja rakeistetaan ennen reaktoriin tippumista esim. kaasu- tai nestefilmillä, joka tulee esim. huokoisen keraamisesta materiaalista valmistetun seinän läpi kammioon.The ash to be agglomerated is thus heated by oxidizing the ash carbon residue or other additional fuel, e.g. the fuel used by the incinerator, in a separate chamber, preferably arranged on the side of the actual reactor chamber. In some applications, even all of the fuel can be introduced into the boiler through the agglomerator and the temperature in the agglomerator can be controlled by the amount of oxygen-containing gas 30. The ash melted in the chamber is cooled and granulated before being dropped into the reactor, e.g. with a gas or liquid film which enters the chamber, e.g. through a wall made of porous ceramic material.
3535
Keksinnön mukaista tuhkankuumennuskammiota voidaan haluttaessa käyttää starttipolttimena, jolloin kammiossa poltetaan nestemäistä tai kaasumaista lisäpolttoainetta hapettavissa olosuhteissa. Kuumilla savukaasuilla nostetaan varsinaisen reaktorikammion lämpötilaa.If desired, the ash heating chamber according to the invention can be used as a starting burner, in which case additional liquid or gaseous fuel is burned in the chamber under oxidizing conditions. Hot flue gases raise the temperature of the actual reactor chamber.
is 89074is 89074
Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa sovellutusesimerkkinä 5 esitettyyn kaasuttimeen tai polttolaitokseen. Keksintöä voidaan esim. soveltaa sellaisissa kaasutusreaktoreissa, joissa ei käytetä happipitoista kaasua kaasutuksen aikaansaamiseksi, vaan joissa kaasutettavan aineen lämpötilaa nostetaan jollakin muulla tavalla.The invention is not intended to be limited to the carburetor or incinerator shown as application example 5. The invention can be applied, for example, in such gasification reactors in which oxygen-containing gas is not used to effect gasification, but in which the temperature of the substance to be gasified is raised in some other way.
Claims (21)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI915690A FI89074C (en) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | FOER REFRIGERATION FOER FOERGASNING ELLER FOERBRAENNING AV FAST KOLHALTIGT MATERIAL |
EP92120575A EP0545387A1 (en) | 1991-12-03 | 1992-12-02 | Method and apparatus for gasifying or combusting solid carbonaceous material |
JP35659492A JPH0662962B2 (en) | 1991-12-03 | 1992-12-03 | Method and apparatus for gasifying or burning solid carbonaceous material |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI915690A FI89074C (en) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | FOER REFRIGERATION FOER FOERGASNING ELLER FOERBRAENNING AV FAST KOLHALTIGT MATERIAL |
FI915690 | 1991-12-03 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI915690A0 FI915690A0 (en) | 1991-12-03 |
FI89074B FI89074B (en) | 1993-04-30 |
FI89074C true FI89074C (en) | 1993-08-10 |
Family
ID=8533597
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI915690A FI89074C (en) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | FOER REFRIGERATION FOER FOERGASNING ELLER FOERBRAENNING AV FAST KOLHALTIGT MATERIAL |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0545387A1 (en) |
JP (1) | JPH0662962B2 (en) |
FI (1) | FI89074C (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100521713B1 (en) | 1999-11-29 | 2005-10-14 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | Sheet processing device |
CN100528324C (en) * | 2007-01-10 | 2009-08-19 | 中国科学院工程热物理研究所 | circulating fluidized bed system with multi-stage material return |
CN101245264B (en) * | 2008-03-25 | 2011-02-16 | 东南大学 | Single-bed self-heating type thermal decomposition gasification combustion reactor and thermal decomposition gasification combustion method |
KR100938904B1 (en) * | 2009-05-01 | 2010-01-27 | 나광범 | Drying device |
FI125951B (en) * | 2012-12-20 | 2016-04-29 | Amec Foster Wheeler En Oy | Method for controlling a gasifier with circulating fluidized bed |
CN110358582B (en) * | 2019-01-15 | 2023-12-26 | 新能能源有限公司 | Pulverized coal hydro-gasification device |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2643298A1 (en) * | 1976-09-25 | 1978-04-06 | Davy Bamag Gmbh | Continuous gasification of solid fuel in fluidised bed - with feeding of the fuel in a carrier gas stream |
IN156704B (en) * | 1982-05-12 | 1985-10-19 | Krw Energy Systems Inc | |
DE3240384A1 (en) * | 1982-11-02 | 1984-05-03 | Rheinische Braunkohlenwerke AG, 5000 Köln | METHOD AND DEVICE FOR GASIFYING RESIDUES FROM THE HYDRATING LIQUIDATION OF COAL IN A FLUID BED OR FLOW CURRENT CARBURETTOR |
FR2556983B1 (en) * | 1983-12-23 | 1986-05-16 | Creusot Loire | PROCESS AND PLANT FOR TREATING FLUIDIZED BED MATERIALS, PARTICULARLY FOR THE COMBUSTION OR GASIFICATION OF FUEL MATERIAL |
FR2586941B1 (en) * | 1985-09-09 | 1987-12-04 | Framatome Sa | DEVICE FOR TREATING SOLID MATERIALS IN THE FORM OF PARTICLES, IN A FLUIDIZED FLOWING BED, IN PARTICULAR GASIFICATION DEVICE |
FI873735A0 (en) * | 1987-08-28 | 1987-08-28 | Ahlstroem Oy | FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER FOERGASNING AV FAST KOLHALTIGT MATERIAL. |
FI85909C (en) * | 1989-02-22 | 1992-06-10 | Ahlstroem Oy | ANORDNING FOER FOERGASNING ELLER FOERBRAENNING AV FAST KOLHALTIGT MATERIAL. |
-
1991
- 1991-12-03 FI FI915690A patent/FI89074C/en not_active IP Right Cessation
-
1992
- 1992-12-02 EP EP92120575A patent/EP0545387A1/en not_active Withdrawn
- 1992-12-03 JP JP35659492A patent/JPH0662962B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI89074B (en) | 1993-04-30 |
FI915690A0 (en) | 1991-12-03 |
JPH0662962B2 (en) | 1994-08-17 |
JPH0693273A (en) | 1994-04-05 |
EP0545387A1 (en) | 1993-06-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI85909B (en) | ANORDNING FOER FOERGASNING ELLER FOERBRAENNING AV FAST KOLHALTIGT MATERIAL. | |
US5154732A (en) | Apparatus for gasifying or combusting solid carbonaceous | |
US4441892A (en) | Process for the gasification of carboniferous material in solid, pulverulent or even lump form | |
JP6594206B2 (en) | Second stage gasifier in staged gasification | |
KR100325282B1 (en) | Fuel and sorbent feed for circulating fluidized bed steam generator | |
CN102656115B (en) | Fusing assistant is as strainer conditioning agent | |
EA017334B1 (en) | Method and device for the entrained-flow gasification of solid fuels under pressure | |
KR100616582B1 (en) | Fluidized bed gasification combustion furnace | |
US6709636B1 (en) | Method and apparatus for gasifying fluidized bed | |
FI89074C (en) | FOER REFRIGERATION FOER FOERGASNING ELLER FOERBRAENNING AV FAST KOLHALTIGT MATERIAL | |
JP2004212032A (en) | Fluidized bed gasification furnace | |
FI84655B (en) | Method and device for gasification or combustion of a solid carbon-containing material | |
JPH109511A (en) | Fluidized bed gasification and melting combustion method | |
JP3941196B2 (en) | Waste gasification method and apparatus | |
EP1712839B1 (en) | Method of heat recovery and heat recovery apparatus | |
JP2004256598A (en) | Method and apparatus for gasifying combustibles and gasification and melting system | |
CA2813363A1 (en) | Arrangement for and method of gasifying solid fuel | |
US3062632A (en) | Processing of solid fuel for gas production | |
JPS61143610A (en) | Multi-stage fluidized-bed boiler |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BB | Publication of examined application | ||
MM | Patent lapsed |