NL8701660A

NL8701660A - Verbrandingsinrichting met een gefluidiseerd bed.

Info

Publication number: NL8701660A
Application number: NL8701660A
Authority: NL
Original assignee: Tno
Priority date: 1987-07-14
Filing date: 1987-07-14
Publication date: 1989-02-01
Also published as: DE3861364D1; EP0301630B1; US4898105A; GR3001275T3; ES2019450B3; ATE59583T1; EP0301630A1

Description

’ N.0. 34401 #

Verbrandingsinrichting met een gefluxdiseerd bed.

De uitvinding betreft een verbrandingsinrichting met middelen voor het vormen van een, met lucht, gefluïdiseerd bed met tenminste een brandstof, een boven dit bed gelegen vrije verbrandingszone of zogenaamd freeboard die in verbinding staat met een verbrandingsgassen-5 afvoer, waarbij in het freeboard middelen zijn aangebracht voor het verlengen van de verblijftijd in het freeboard van de vanuit het bed door de lucht meegesleurde vaste deeltjes. Een dergelijke verbrandingsinrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4532871.

10

Bij het in werking zijn van een verbrandingsinrichting van dit type, wordt lucht geleid door een bed korrelvormig materiaal, bestaande uit een mengsel van een inert materiaal, een brandstofmateriaal zoals bitumineuze kool met een hoog zwavelgehalte en gewoonlijk een 15 absorberend materiaal, meestal kalksteen voor het binden van de zwaveldioxide die vrij komt als gevolg van de verbranding van de steenkool. De hoeveelheid en de snelheid van de aan het bed toegevoerde lucht moet daarbij voldoende zijn voor het in een gefluïdiseerde toestand houden van het bed, met als gevolg dat een gedeelte van het 20 korrelvormige bedmateriaal wordt meegesleurd door de lucht die door het bed stroomt, welk materiaal onder andere deeltjes van niet gereageerd hebbende brandstof en van het zwavelbindende materiaal omvat. De door het bed stromende lucht komt, samen met de gasvormige verbrandingsprodukten en het meegesleurde korrelvormige materiaal, in 25 het freeboard boven het bed terecht, welk freeboard een tweede reactiezone vormt waarin de meegesleurde vaste deeltjes en de gasvormige verbrandingsprodukten gedeeltelijk verder worden verbrand en waarin een gedeeltelijke reductie plaats vindt van de in het bed gevormde NOx en bovendien een voortgezette zwavelbinding plaats vindt.

30 Door de middelen voor het verlengen van de verblijfstijd in het freeboard van de door de lucht meegesleurde vaste deeltjes wordt bereikt dat in het freeboard de meegesleurde vaste brandbare deeltjes tennaastebij volledig worden verbrand en de zwavelbinding met behulp van de meegesleurde kalksteendeeltjes vollediger plaats vindt.

35 8701 660

V

-2- / ·»

Bij de bekende verbrandingsinrichting worden deze middelen voor het verlengen van de verblijftijd in het freeboard van de meegesleurde vaste deeltjes gevormd door een in het freeboard aangebracht stelsel van schuinlopende platen of schotten. Het is bij de bekende inrichting noodzakelijk om de, uit het freeboard stromende verbrandingsgassen, na 5 de onttrekking van warmte daaruit te ontdoen van de daarin aanwezige vliegas, alvorens deze gassen in de atmosfeer af te voeren. Daartoe zijn een of meer cycloon-afscheiders en doekfilters opgenomen in de verbrandingsgassen-afvoer, waardoor de gehele inrichting betrekkelijk ingewikkeld en kostbaar is.

10

Het doel van de uitvinding is een verbrandingsinrichting van het genoemde type te verschaffen die eenvoudiger van opbouw is.

Dit doel wordt bereikt doordat bij de verbrandingsinrichting volgens de 15 uitvinding de middelen voor het verlengen van de verblijfstijd in het freeboard van de meegesleurde vaste deeltjes worden gevormd door een geëlectrificeerd korrelbedfilter met een stroomopwaarts daarvan gelegen oplaadsysteem.

20 Bij voorkeur is het korrelbedfilter opgebouwd uit een aantal naast elkaar gelegen filterelementen die door, bij de bovenkant gesloten tussenruimten van elkaar zijn gescheiden en die elk worden gevormd door twee in wezen verticaal lopende korrellagen van een niet electrisch geleidend materiaal die zich over de breedte van het freeboard 25 uitstrekken en die een ruimte tussen zich in begrenzen die bij het ondereind is gesloten en bij het boveneind open is. Binnen de korrellagen is een polarisatie-rooster of soortgelijk polarisatieorgaan gelegen en zijn middelen aanwezig voor het verwijderen van de zich op de filterelementen afzettende filtercake.

30

Op voordelige wijze worden daarbij de korrellagen elk gevormd door twee op een afstand evenwijdig aan elkaar lopende wanden van geperforeerde metaalplaat, metaalgaas of een soortgelijk tegen hoge temperaturen bestendig materiaal en een zich daartussen bevindende massa van losse 35 korrels.

Zo'n korrellaag kan op zeer eenvoudige wijze zo nodig worden vervangen door een nieuwe korrellaag tussen de genoemde wanden te vormen, waarbij deze nieuwe laag uit hetzelfde materiaal kan bestaan maar ook uit een 8701660 κ -3- * 9 ander materiaal o£ een andere deeltjesgrootte-samenstelling kan hebben waardoor de drukval en het vangstpercentage kunnen worden beïnvloed.

Bij een op deze wijze uitgevoerde inrichting worden de meegesleurde vaste deeltjes door het korrelbedfilter tegengehouden, alwaar zij een 5 zo lange verblijftijd hebben dat zij, bij voldoende hoge temperatuur volledig kunnen verbranden. Bij een te lage temperatuur zullen de deeltjes niet volledig verbranden en, bij het reinigen van de filterelementen, als agglomeraten terugvallen in het bed en daar opnieuw aan het verbrandingsproces deelnemen.

10

Bij een inrichting volgens de uitvinding wordt dus niet alleen een langere verblijfstijd in het freeboard van de meegesleurde vaste deeltjes verkregen, en dus een verbeterd verbrandingsrendement, doch wordt ook door het korrelbedfilter de vliegas uit de verbrandingsgassen 15 zo verregaand verwijderd, dat geen afzonderlijke afscheiders en filters in de verbrandingsgassen-afvoer behoeven te worden aangebracht.

Daardoor kan de inrichting volgens de uitvinding op voordelige wijze met een bovenatmosferische druk werken zodat de hete verbrandingsgassen kunnen worden benut voor het aandrijven van een turbine.

20

Op voordelige wijze worden de korrellagen elk gevormd door een zelfdragende gesinterde, korrellaag. Hierdoor kan de temperatuur bij het filter hoger zijn, waardoor de volledige verbranding van de deeltjes wordt bevorderd.

25

Aangezien de vliegas zich als een filtercake afzet op de filterelementen, is het noodzakelijk dat middelen aanwezig zijn voor het periodiek verwijderen van deze filtercake.

30 Deze middelen worden bij voorkeur gevormd door middelen voor het teweegbrengen van gas-drukstoten in de ruimten tussen de korrellagen van elk filterelement, zodat door deze drukstoten de filtercake van de filterelementen wordt afgestoten en in het freeboard en in het bed valt. Daarbij zal echter de vliegas-concentratie in het freeboard 35 toenemen wat moet worden voorkomen door middelen voor het uit de inrichting verwijderen van de overmaat aan vliegas.

Bij voorkeur worden de middelen voor het uit de inrichting verwijderen 8701660 -4- s » van de overmaat aan vliegas gevormd door een buiten de inrichting lopende afzuigleiding waarvan het ene eind onder het oplaadsysteem van het filter en het andere eind op een afstand daaronder in het freeboard uitmondt, waarbij in deze leiding een afscheider, in het bijzonder een cycloon, en een zuiginrichting zijn opgenomen.

5 De korrellagen van elk filterelement kunnen evenwijdig aan elkaar lopen doch ook in benedenwaartse richting naar elkaar toelopen en bij het • ondereind tegen elkaar aanliggen waardoor de snelheid waarmee de gassen in de filterelementen stromen wordt verlaagd.

10

Op voordelige wijze kan in de korrellagen tenminste een katalysator aanwezig zijn ter bevordering van de omzetting van ongewenste bestanddelen van de verbrandingsgassen, zoals de omzetting van CO in CO2 en N0X in N2.

15

Opgemerkt wordt dat een geëlektrificeerd korrelbedfilter op zichzelf bekend is bijvoorbeeld uit de internationale octrooiaanvrage WO 81/00524.

20 De uitvinding wordt nader uiteengezet aan de hand van de tekening waarin schematisch een volgens de uitvinding uitgevoerde verbrandingsinrichting is getoond.

De inrichting omvat een huis 1 met een toevoer 2 voor de fluïdiserende 25 verbrandingslucht en een afvoer 5 voor de verbrandingsgassen. In het huis 1 is een roostervormige verdeelplaat 3 aangebracht waarop het te fluïdiseren bed 4 van een korrelvormig materiaal rust, welk materiaal door niet getoonde middelen wordt toegevoerd.

30 In het boven het bed 4 aanwezige freeboard 6 bevindt zich een verwarmingsoppervlak 7 en daarboven een geëlectrificeerd korrelbedfilter 8 met een stroomopwaarts daarvan gelegen oplaadsysteem bestaande uit de hoogspanningsdraden 9.

35 Het korrelbedfilter 8 is opgebouwd uit een aantal filterelementen 10 die elk worden gevormd door twee korrellagen 11 die hetzij evenwijdig aan elkaar lopen, of zoals getoond door de korrellagen 11' in benedenwaartse richting naar elkaar toelopen en bij de ondereinden tegen elkaar aanliggen.

870 1 660 -5- η .

Boven elk filterelement 10 is een mondstuk 12 aangebracht door middel waarvan gas-drukstoten in de ruimten tussen de korrellagen 11 van elk filterelement kunnen worden teweeggebracht, voor het verwijderen van de op de korrellagen afgezette filtercake.

5 Deze filtercake, hoofdzakelijk bestaande uit vliegas, valt dan van de filterelementen naar beneden in het freeboard 6 en eventueel op het bed 4. Daardoor zal de vliegas-concentratie in het freeboard toenemen wat ontoelaatbaar is. Daarom is een omlopende afzuigleiding 13 aangebracht waarin een afzuiginrichting 14 en een cycloon-afscheider 15 zijn 10 opgenomen en die bij het ene eind bij 13' onder het oplaadsysteem 9 en bij het andere eind, bij 13'1 onder het verwarmingsoppervlak 7, in het freeboard 6 uitmondt. Bij het in werking zijn wordt een deel van de gassen via 13' uit het freeboard gezogen, door de cycloonafschelder 15 geleid, alwaar de vliegas uit deze afgezogen gassen wordt verwijderd en bij 15' wordt afgevoerd, en de aldus gereinigde rookgassen bij 13'1 weer in het freeboard worden teruggevoerd.

In de verbrandingsgassen-afvoer 5 kunnen een aantal verwarmde oppervlakken 16 zijn aangebracht, die niet kunnen vervuilen, aangezien de daardoorheen stromende verbrandingsgassen door middel van het korrelbedfliter 8' zijn gezuiverd en bij gevolg geen of praktisch geen vaste deeltjes bevatten.

8701660

Claims

1. Verbrandingsinrichting met middelen voor het vormen van een, met lucht, gefluïdiseerd bed met tenminste een brandstof, een boven dit bed gelegen vrije verbrandingszone of zogenaamd freeboard die in verbinding staat met een verbrandingsgassen- afvoer, waarbij in het freeboard middelen zijn aangebracht voor het verlengen van de verblijfstijd in 5 het freeboard van de, vanuit het bed door de lucht meegesleurde vaste deeltjes, met het kenmerk, dat de genoemde middelen voor het verlengen van de verblijfstijd worden gevormd door een geëlectrificeerd korrelbedfilter met een stroomopwaarts daarvan gelegen oplaadsysteem.

2. Verbrandingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het korrelbedfilter is opgebouwd uit een aantal door, bij de bovenkant gesloten tussenruimten van elkaar gescheiden, naast elkaar gelegen filterelementen die elk worden gevormd door twee in wezen verticaal lopende korrellagen van een niet-electrisch geleidend materiaal die 15 zich over de breedte van het freeboard uitstrekken en die een ruimte tussen zich in begrenzen die bij het ondereind is gesloten en bij het boveneind open is, waarbij binnen de korrellagen een polarisatie-rooster of soortgelijk polarisatie-orgaan is gelegen en middelen aanwezig zijn voor het verwijderen van de zich op de 20 filterelementen afzettende filtercake.

3. Verbrandingsinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de korrellagen elk worden gevormd door twee op een afstand evenwijdig aan elkaar lopende wanden van geperforeerde metaalplaat, metaalgaas of een 25 soortgelijk tegen hoge temperaturen bestendig materiaal en een zich daartussen bevindende massa van losse korrels.

4. Verbrandingsinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de korrellagen elk worden gevormd door een gesinterde, zelfdragende 30 korrellaag.

5. Verbrandingsinrichting volgens conclusies 2-4, met het kenmerk, dat de middelen voor het verwijderen van de zich op de filterelementen afzettende filtercake worden gevormd door middelen voor het 35 teweegbrengen van gas-drukstoten in de ruimten tussen de korrellagen van elk filterelement, waarbij middelen aanwezig zijn voor het uit de inrichting verwijderen van de overmaat aan vliegas. 8701660 * -7- (V

6. Verbrandingsinrichting volgens conclusies 5, met het kenmerk, dat de middelen voor het uit de inrichting verwijderen van de overmaat aan vliegas worden gevormd door een buiten de inrichting lopende afzuigleiding waarvan het ene eind onder het oplaadsysteem van het filter en het andere eind op een afstand daaronder in het freeboard uitmondt, waarbij in deze leiding een afscheider, in het bijzonder een 5 cycloon, en een zuiginrichting zijn opgenomen.

7. Verbrandingsinrichting volgens conclusies 2-6, met het kenmerk, dat de korrellagen van een filterelement evenwijdig aan elkaar lopen.

8. Verbrandingsinrichting volgens conclusies 2-6, met het kenmerk, dat de korrellagen van een filterelement in benedenwaartse richting naar elkaar toelopen en bij het ondereind tegen elkaar aanliggen.

9. Verbrandingsinrichting volgens conclusies 2-8, met het kenmerk, dat 15 in de korrellagen tenminste een katalysator aanwezig is ter bevordering van de omzetting van ongewenste bestanddelen van de verbrandingsgassen, zoals de omzetting van CO in CO2 en N0X in N2. 20 25 30 35 870 1 660