NL9301828A - Process and apparatus for burning solid fuel - Google Patents

Process and apparatus for burning solid fuel Download PDF

Info

Publication number
NL9301828A
NL9301828A NL9301828A NL9301828A NL9301828A NL 9301828 A NL9301828 A NL 9301828A NL 9301828 A NL9301828 A NL 9301828A NL 9301828 A NL9301828 A NL 9301828A NL 9301828 A NL9301828 A NL 9301828A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
inlet
main burner
gasifier
combustion
outlet
Prior art date
Application number
NL9301828A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Univ Delft Tech
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 Univ Delft Tech filed Critical Univ Delft Tech
Priority to NL9301828A priority Critical patent/NL9301828A/en
Publication of NL9301828A publication Critical patent/NL9301828A/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/005Fluidised bed combustion apparatus comprising two or more beds
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F23C10/08Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
    • F23C10/10Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • F23C6/045Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J7/00Arrangement of devices for supplying chemicals to fire
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2219/00Treatment devices
    • F23J2219/20Non-catalytic reduction devices
    • F23J2219/201Reducing species generators, e.g. plasma, corona

Abstract

Described is a process for burning solid fuel, in which nitrogen in the form of NH3 is released from said fuel, for example by gasification, said NH3 being excluded from the combustion process but being admixed, together with CO likewise released, to the gases released in the combustion process proper. This ensures, by relatively simple means, that the emission of noxious substances such as SO2, NOx and N2O can be reduced to a minimum. Also described is an apparatus 1, 2 for carrying out the process. In a simple and compact embodiment, the apparatus can consist of a main combustor 21 and a gasifier 11 linked thereto. <IMAGE>

Description

Titel: Werkwijze en inrichting voor het verbranden van vaste brandstofTitle: Method and device for burning solid fuel

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een compacte inrichting voor het verbranden van vaste brandstof.The invention relates to a method and a compact device for burning solid fuel.

Vaste brandstof, zoals kool, turf, petroleum-cokes en biomassa, bevat in het algemeen zwavel- en stikstofverbindingen. Bij verbranding van die brandstof, bijvoorbeeld voor het produceren van thermische energie of elektriciteit, kunnen derhalve schadelijke stoffen zoals SO2, N0X (een verzamelterm voor NO en NO2), N2O, e.d. vrijkomen. N0X kan ook gevormd worden bij verbranding bij hoge temperatuur. Genoemde schadelijke stoffen zullen als verontreiniging worden afgegeven aan het milieu.Solid fuel, such as coal, peat, petroleum coke and biomass, generally contains sulfur and nitrogen compounds. When this fuel is burned, for example to produce thermal energy or electricity, harmful substances such as SO2, N0X (a collective term for NO and NO2), N2O, etc. can therefore be released. N0X can also be formed when burned at a high temperature. The said harmful substances will be released as pollution into the environment.

De voornaamste verbrandingsproducten van zwavel-bevattende stoffen zijn SO2 en SO3 (aangeduid als S0X). De voornaamste verbrandingsproducten van stikstof-bevattende stoffen zijn N0X en N2O, terwijl moleculair stikstof (N2) kan vrijkomen wanneer de brandstof stikstofgas bevat. Al de genoemde stoffen, met uitzondering van de laatstgenoemde, zijn schadelijk en derhalve onacceptabel voor het milieu.The main combustion products of sulfur-containing substances are SO2 and SO3 (referred to as S0X). The main combustion products of nitrogen-containing substances are N0X and N2O, while molecular nitrogen (N2) can be released when the fuel contains nitrogen gas. All the substances mentioned, with the exception of the latter, are harmful and therefore unacceptable for the environment.

Uit milieu- en gezondheidsoverwegingen is het dus gewenst om de emissie van genoemde schadelijke stoffen te minimaliseren, en in de techniek zijn hiertoe reeds maatregelen voorgesteld zoals het behandelen van de uitlaatgassen of modificaties van het verbrandingsproces.For environmental and health reasons, it is therefore desirable to minimize the emission of said harmful substances, and measures have already been proposed in the art for this purpose, such as treating the exhaust gases or modifications to the combustion process.

Zo is het bijvoorbeeld bekend om de verbranding van een vaste brandstof te laten plaatsvinden in een gefluïdiseerd bed ("fluidized bed combustor", FBC) teneinde de hoeveelheid bij de verbranding vrijkomende verontreinigingen zoals SO2, N0X e.d. te verminderen. Vanwege de lage verbrandingstemperatuur (typisch in de orde van 800 - 900 °C) is de vorming van NOx ten gevolge van thermische oxydatie van in de verbrandingslucht aanwezige stikstof verwaarloosbaar, terwijl de hoge belading van de vaste fase in de verbrandingsoven de mate waarin N0X wordt gevormd uit stikstof-bevattende brandstoffen, vermindert.For example, it is known to allow the combustion of a solid fuel to take place in a fluidized bed combustor (FBC) in order to reduce the amount of impurities released during combustion such as SO2, NOX and the like. Due to the low combustion temperature (typically on the order of 800 - 900 ° C), the formation of NOx due to thermal oxidation of nitrogen present in the combustion air is negligible, while the high loading of the solid phase in the incinerator reduces the amount of NOx formed from nitrogen-containing fuels.

Gebleken is echter, dat in een FBC de N20-emissie hoger is dan in een andere verbrandingsmodus vanwege de lagere verbrandingstemperatuur.However, it has been found that in an FBC the N20 emission is higher than in another combustion mode due to the lower combustion temperature.

Voor een verdere vermindering van de NOx-emissie bij een FBC is het bekend om een zogenaamde "getrapte verbranding" toe te passen. Bij deze techniek vindt de verbranding plaats in twee stappen. In de eerste stap wordt een sub-stoichiometrische hoeveelheid lucht toegevoerd aan de bodem van het bed, zodat er zich reducerende condities instellen waardoor de NOx-productie voor een belangrijk deel onderdrukt kan worden. In de tweede stap wordt extra lucht toegevoerd op enige afstand van de bodem van het bed teneinde oxyderende condities in te stellen waarbij de resterende brandstof geheel verbrand kan worden, terwijl de in de eerste trap gevormde N2 niet weer tot N0X geoxydeerd zal worden dank zij de lage verbrandingstemperatuur.It is known to use a so-called "staged combustion" for a further reduction of the NOx emission in an FBC. In this technique, combustion takes place in two steps. In the first step, a sub-stoichiometric amount of air is supplied to the bottom of the bed, so that reducing conditions are established whereby the NOx production can be largely suppressed. In the second step, additional air is supplied some distance from the bottom of the bed to set oxidizing conditions where the remaining fuel can be completely burned, while the N2 formed in the first stage will not be oxidized again to NOx thanks to the low combustion temperature.

Met betrekking tot zwavel is het gebruikelijk om kalksteen of dolomiet als zwavelvangende stof toe te voegen aan de brandstof teneinde zwavel in situ vast te houden. Onder normale verbrandingscondities vindt de zwavelvangst plaats volgens de volgende reactievergelijkingen:With regard to sulfur, it is common to add limestone or dolomite as a sulfur scavenger to the fuel to retain sulfur in situ. Under normal combustion conditions, sulfur capture takes place according to the following reaction equations:

Figure NL9301828AD00031

calcinatie: (1) zwavelvangst: (2) (3)calcination: (1) sulfur capture: (2) (3)

In de bovenstaande formules wordt met (s) de vaste-stoffase en met (g) de gasfase aangeduid.In the above formulas, (s) denotes the solid phase and (g) denotes the gas phase.

In het hiernavolgende zal ter wille van de eenvoud de term "kool" worden gebruikt voor het aanduiden van een willekeurige geschikte vaste brandstof, zoals bijvoorbeeld kolen, turf, petroleum-cokes en biomassa. Evenzo zal ter wille van de eenvoud de term "oxydator" worden gebruikt voor het aanduiden van een willekeurig geschikt oxyderend gas, zoals bijvoorbeeld stoom, lucht, zuurstof, of een mengsel daarvan. Voorts zal ter wille van de eenvoud de term "sorbent" worden gebruikt voor het aanduiden van een willekeurige geschikte zwavelvangende stof.In the following, for the sake of simplicity, the term "coal" will be used to denote any suitable solid fuel, such as, for example, coal, peat, petroleum coke, and biomass. Likewise, for the sake of simplicity, the term "oxidizer" will be used to designate any suitable oxidizing gas, such as, for example, steam, air, oxygen, or a mixture thereof. Furthermore, for the sake of simplicity, the term "sorbent" will be used to designate any suitable sulfur scavenger.

Een algemeen doel van de onderhavige uitvinding is een verdergaande vermindering te bereiken van de hoeveelheid schadelijke stoffen in de uitlaatgassen van het verbrandingsproces. Een probleem daarbij is, dat de emissies van SO2 en N0X met elkaar gerelateerd zijn. In de eerste plaats is gebleken, dat de introductie van sorbents ten behoeve van zwavelvangst een negatieve invloed heeft op de NOx-emissie. Nadat kool wordt toegevoegd aan het bed, zullen er snel vluchtige stoffen vrijkomen. Deze vluchtige stoffen bevatten stikstofhoudende tussenproducten zoals NH3 en HCN, hetgeen bekende precursors zijn voor NO en N2O. De sorbents zijn actieve katalysatoren voor het omzetten van deze vluchtige stikstofhoudende stoffen naar NO.A general object of the present invention is to achieve a further reduction in the amount of harmful substances in the exhaust gases from the combustion process. A problem here is that the emissions of SO2 and N0X are related. First, it has been found that the introduction of sulfur sorbents has a negative impact on NOx emissions. After adding cabbage to the bed, volatiles will be released quickly. These volatiles contain nitrogenous intermediates such as NH3 and HCN, which are known precursors for NO and N2O. The sorbents are active catalysts for converting these volatile nitrogenous substances to NO.

De onderhavige uitvinding beoogt daarom in het bijzonder om een verbrandingsproces te verschaffen waarbij de zwavelvangst niet nadelig werkt op de vermindering van de NOx-emissie.The present invention therefore aims in particular to provide a combustion process in which the sulfur capture does not adversely affect the reduction of NOx emissions.

Om de ΝΟχ-emissie door een FBC verder terug te dringen, is reeds voorgesteld om NH3 en/of ureum te injecteren in het bovenste deel van het bed of de cycloon van een FBC. Een nadeel hiervan is echter, dat extra NH3 en/of ureum als grondstof benodigd is, en dat voorzien moet worden in de benodigde apparatuur.In order to further reduce the ΝΟχ-emission from an FBC, it has already been proposed to inject NH3 and / or urea into the top part of the bed or cyclone of an FBC. A drawback of this is, however, that extra NH3 and / or urea is required as raw material, and that the necessary equipment must be provided.

Het is derhalve in het bijzonder een doel van de onderhavige uitvinding om een verbrandings-proces te verschaffen waarvan de uitlaatgassen een aanzienlijk verminderde hoeveelheid N0X bevatten. Daarenboven beoogt de uitvinding dit doel te bereiken met betrekkelijk eenvoudige middelen, in het bijzonder zonder het toevoegen van extra stoffen. Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt door een nuttig gebruik te maken van in het verbrandingsbed gegenereerde NH3.It is therefore particularly an object of the present invention to provide a combustion process whose exhaust gases contain a significantly reduced amount of NOx. In addition, the invention aims to achieve this object with relatively simple means, in particular without adding additional substances. This object is achieved according to the invention by making useful use of NH3 generated in the combustion bed.

In de tweede plaats ondervinden de sorbent-deeltjes bij de bekende getrapte verbranding afwisselend oxyderende en reducerende condities. Onder oxyderende condities zal de zwavelvangst plaatsvinden volgens de reactie-vergelijkingen (2) en (3). Onder reducerende condities, daarentegen, zullen de zwavel-bevattende stoffen in de kool H2S of COS produceren, en zal de zwavelvangst plaatsvinden volgens de reactie-vergeli jkingenSecond, in the known stepped combustion, the sorbent particles experience alternating oxidizing and reducing conditions. Under oxidizing conditions, the sulfur capture will take place according to the reaction equations (2) and (3). Under reducing conditions, on the other hand, the sulfur-containing substances in the carbon will produce H2S or COS, and the sulfur capture will take place according to the reaction equations

Figure NL9301828AD00051

(4) (5)(4) (5)

Op zich is de zwavelvangst volgens de genoemde reacties betrekkelijk efficiënt. Wanneer de reactie-condities wisselen, vinden er echter meer reacties plaats. Bijvoorbeeld, wanneer de sorbent-deeltjes zich verplaatsen van oxyderende naar reducerende condities, kan (half)gesulfeerde sorbent worden ontleed volgens de reactie-vergelijkingSulfur capture per se is relatively efficient according to the said reactions. However, when the reaction conditions change, more reactions take place. For example, when the sorbent particles move from oxidizing to reducing conditions, (semi-) sulfated sorbent can be decomposed according to the reaction equation

Figure NL9301828AD00052

(6)(6)

Wanneer de sorbent-deeltjes zich verplaatsen van reducerende naar oxyderende condities, kunnen de volgendeWhen the sorbent particles move from reducing to oxidizing conditions, the following may occur

Figure NL9301828AD00053

reacties ηη1·τρΗρη ? (7) (8)reactions ηη1 · τρΗρη? (7) (8)

Onder wisselende reactie-condities is derhalve de zwavelvangst minder efficiënt. De bekende methode van getrapte verbranding is daarom behept met het nadeel van een minder efficiënte zwavelvangst, hetgeen in het bijzonder speelt bij relatief hoge temperaturen (hoger dan 850 °C) omdat bij een hoge temperatuur de reacties (6) en (7) overheersen.Sulfur capture is therefore less efficient under varying reaction conditions. The known method of staged combustion has therefore suffered from the disadvantage of a less efficient sulfur capture, which is particularly the case at relatively high temperatures (higher than 850 ° C) because at a high temperature the reactions (6) and (7) predominate.

Het is derhalve een bijzonder doel van de onderhavige uitvinding om een verbrandingsproces te verschaffen waarbij de emissies van NOx en N2O zijn verlaagd zonder dat de efficiency van de zwavelvangst is verminderd. Meer in het bijzonder is het een doel van de onderhavige uitvinding om een sorbent voor de zwavelvangst zodanig te gebruiken, dat deze geen negatieve maar juist een positieve invloed heeft op de NOx-emissie.It is therefore a particular object of the present invention to provide a combustion process in which the emissions of NOx and N2O are reduced without the efficiency of the sulfur capture being reduced. More specifically, it is an object of the present invention to use a sulfur sorbent in such a way that it does not have a negative but rather a positive influence on the NOx emission.

De onderhavige uitvinding is gebaseerd op het inzicht dat het mogelijk is om althans een deel van de in de vaste brandstof aanwezige hoeveelheid stikstof om te zetten in NH3, en dat het voorts mogelijk is om deze uit de brandstof zelf gevormde NH3 nuttig te gebruiken voor een vermindering van de hoeveelheid schadelijke stoffen, in het bijzonder N0X, na het aansluitende verbrandingsproces van de brandstof.The present invention is based on the insight that it is possible to convert at least part of the amount of nitrogen present in the solid fuel into NH3, and that it is furthermore possible to usefully use this NH3 formed from the fuel itself for a reduction of the amount of harmful substances, especially NOx, after the subsequent combustion of the fuel.

Volgens de uitvinding wordt derhalve in een eerste stap NH3 in situ vrijgemaakt uit de brandstof, bij voorkeur door de brandstof althans ten dele te vergassen; worden in een tweede stap de overblijvende vaste bestanddelen verbrand, bij voorkeur onder oxyderende condities, in een verbrandingsproces dat een conventioneel verbrandingsproces kan zijn; en laat men in een derde stap de bij de eerste stap vrijgemaakte NH3 reageren met de bij de tweede stap vrijkomende gasproducten.According to the invention, NH3 is therefore released in situ from the fuel in a first step, preferably by at least partly gasifying the fuel; in a second step, the remaining solids are burned, preferably under oxidizing conditions, in a combustion process which may be a conventional combustion process; and in a third step the NH3 released in the first step is reacted with the gas products released in the second step.

Het in de eerste stap vrijmaken van NH3 kan bijvoorbeeld gebeuren door verhitting onder sterk reducerende condities, zoals in een vergasser. Hierbij zal meer dan de helft van de uit de kool vrijgemaakte stikstof worden verschaft in de vorm van N2, terwijl de overige stikstofhoudende componenten voornamelijk HCN en NH3 zullen zijn; er zal slechts bijzonder weinig N0X worden gevormd. De werkwijze volgens de uitvinding biedt een bijzonder voordeel in het geval dat aan de brandstof een sorbent zoals kalksteen wordt toegevoegd voor het invangen van uit de brandstof vrijkomende zwavel, meer in het bijzonder wanneer de sorbent wordt toegevoerd in de eerste stap, omdat CaO een effectieve katalysator is voor de omzetting van HCN naar NH3 onder reducerende condities. Volgens de uitvinding is de sorbent dan niet alleen werkzaam als zwavelvangende stof maar ook ter bevordering van de vorming van NH3.The release of NH3 in the first step can be done, for example, by heating under strongly reducing conditions, such as in a gasifier. More than half of the nitrogen released from the carbon will be provided in the form of N2, while the other nitrogen-containing components will be mainly HCN and NH3; only very little N0X will be formed. The method according to the invention offers a particular advantage in the case where a sorbent such as limestone is added to the fuel for capturing sulfur released from the fuel, more particularly when the sorbent is supplied in the first step, because CaO is an effective is a catalyst for the conversion of HCN to NH3 under reducing conditions. According to the invention, the sorbent then not only acts as a sulfur scavenger but also to promote the formation of NH3.

Aangezien, voorafgaande aan de eigenlijke verbranding, stikstofbevattende componenten voornamelijk in de vorm van N2 en NH3 worden verwijderd uit de brandstof, en deze vluchtige stikstofbevattende componenten niet aan het eigenlijke verbrandingsproces worden toegevoerd, wordt reeds hierdoor een vermindering bereikt van de hoeveelheid stikstof die potentieel kan bijdragen tot de vorming van N0X. Door de uit de brandstof vrijgemaakte NH3 te laten reageren met de bij het verbrandingsproces vrijkomende gassen, wordt een verdere reductie van de eventueel gevormde hoeveelheid N0X bereikt. Door het gebruik van de sorbent op de bovenbeschreven wijze heeft deze sorbent niet langer een negatieve invloed op de NOx-emissie maar juist een positieve invloed.Since, prior to the actual combustion, nitrogen-containing components are mainly removed from the fuel in the form of N2 and NH3, and these volatile nitrogen-containing components are not fed into the actual combustion process, this already achieves a reduction in the amount of nitrogen that can potentially contribute to the formation of N0X. By reacting the NH3 released from the fuel with the gases released during the combustion process, a further reduction of the amount of NOx formed, if any, is achieved. By using the sorbent in the manner described above, this sorbent no longer has a negative influence on the NOx emission, but rather a positive influence.

Aangezien het verbranden van de genoemde overblijvende vaste bestanddelen in de werkwijze volgens de uitvinding kan worden uitgevoerd onder oxyderende omstandigheden in een atmosfeer met een verminderde hoeveelheid aan stikstof-bevattende componenten, zal de zwavelvangende werking van de sorbent worden verbeterd, hetgeen tot gevolg heeft dat de verbrandingsgassen een verminderde hoeveelheid zwavel-componenten bevatten.Since the combustion of said residual solids in the process of the invention can be carried out under oxidizing conditions in an atmosphere with a reduced amount of nitrogen-containing components, the sulfur-trapping action of the sorbent will be improved, resulting in the combustion gases contain a reduced amount of sulfur components.

Bovendien wordt bij de eerste stap ook COS en H2S gevormd, dat volgens reactievergelijkingen (4) en (5) wordt ingevangen door CaO onder vorming van CaS. Hierbij kan worden opgemerkt, dat de efficiëntie van CaO voor de vangst van COS en H2S groter is dan voor de vangst van SO2. Deze CaS wordt met de overige overblijvende vaste bestanddelen (char) in de tweede stap van de werkwijze volgens de uitvinding volgens reactievergelijkingen (7) en (8) omgezet in CaS04, CaO en S02, welke SO2 volgens reactievergelijking (2) wordt ingevangen en omgezet in CaS04. Aldus zijn op zeer efficiënte wijze de in de kool aanwezige zwavel-componenten omgezet in het normale eindproduct van de zwavelvangst.In addition, COS and H2S are also formed in the first step, which, according to reaction equations (4) and (5), is captured by CaO to form CaS. It should be noted here that the efficiency of CaO for the capture of COS and H2S is greater than for the capture of SO2. This CaS is converted into CaSO 4, CaO and SO 2 in the second step of the process according to the invention according to reaction equations (7) and (8), which SO 2 is trapped and reacted according to reaction equation (2) with the remaining residual solids (char). in CaSO 4. Thus, the sulfur components present in the coal have been converted into the normal end product of the sulfur catch in a very efficient manner.

Bij een conventionele verbrandingswerkwijze wordt verse sorbent samen met de kool geïntroduceerd in het verbrandings-bed. Een probleem hierbij is echter, dat CaO een katalytische invloed heeft op de omzetting van stikstofcomponenten uit de kool naar N0X. Bij de werkwijze volgens de uitvinding is daarentegen in de eerste stap ten minste een deel van de sorbent gereageerd tot CaS, dat, zoals reeds vermeld, in de tweede stap althans ten dele wordt omgezet in CaS04/ CaS en CaS04 hebben niet de genoemde katalytische invloed op de omzetting van stikstofcomponenten uit de kool naar N0X, zodat ook hierdoor een bijdrage wordt geleverd aan de verlaging van de vorming en uitstoot van N0X.In a conventional combustion process, fresh sorbent is introduced into the combustion bed along with the coal. A problem here, however, is that CaO has a catalytic effect on the conversion of nitrogen components from the carbon to NOX. In the process according to the invention, on the other hand, in the first step at least a part of the sorbent is reacted to CaS, which, as already mentioned, is converted at least partly in CaSO 4 / CaS in the second step and CaSO 4 do not have the said catalytic influence on the conversion of nitrogen components from the coal to N0X, so that this too contributes to the reduction of the formation and emissions of N0X.

Van de CaO die met de genoemde overblijvende vaste bestanddelen aan het eigenlijke verbrandingsproces wordt toegevoerd, wordt volgens de uitvinding nuttig gebruik gemaakt, omdat.CaO een sterke katalytische invloed heeft op de omzetting van N2O naar N2 en 02/ hetgeen uiteraard "schone" producten zijn.The CaO which is fed to the actual combustion process with the aforementioned residual solids is utilized according to the invention, because CaO has a strong catalytic influence on the conversion of N2O to N2 and 02 / which are of course "clean" products. .

Een bijkomend voordeel van de uitvinding is, dat in de eerste stap CO wordt gevormd, dat in de derde stap een stimulerende werking heeft op de reductie van NO door NH3. In een verbrandingsinrichting wordt volgens de uitvinding door de introductie van NH3 en CO aan de bovenzijde van het bed een effectieve naverbrandingszone gecreëerd voor het reduceren van NO.An additional advantage of the invention is that CO is formed in the first step, which in the third step has a stimulating effect on the reduction of NO by NH3. In an incinerator, according to the invention, the introduction of NH3 and CO at the top of the bed creates an effective post-combustion zone for reducing NO.

Nadere aspecten, kenmerken en voordelen van de uitvinding zullen nader verduidelijkt worden door de hiernavolgende beschrijving van voorkeursuitvoeringsvormen van de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding, onder verwijzing naar de tekening. Hierin toont: figuur 1 schematisch een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van een verbrandingsinrichting volgens de uitvinding; en figuur 2 schematisch een tweede voorkeursuitvoeringsvorm van een verbrandingsinrichting volgens de uitvinding.Further aspects, features and advantages of the invention will be further elucidated by the following description of preferred embodiments of the method and device according to the invention, with reference to the drawing. Herein: figure 1 schematically shows a first preferred embodiment of a combustion device according to the invention; and figure 2 schematically a second preferred embodiment of a combustion device according to the invention.

In figuur 2 zijn gelijke of vergelijkbare onderdelen als in figuur 1 aangeduid met gelijke verwijzingscijfers.In Figure 2, the same or comparable parts as in Figure 1 are indicated with the same reference numerals.

De in figuur 1 in zijn algemeenheid met het verwijzings-cijfer 1 aangeduide verbrandingsinrichting omvat een relatief kleine vergasser 11 en een relatief grote hoofd-verbrander 21.The combustion device generally referred to by reference numeral 1 in Figure 1 comprises a relatively small gasifier 11 and a relatively large main burner 21.

De vergasser 11 is nabij zijn onderzijde voorzien van een ingang 12 voor het toevoeren van de te verbranden kool en de sorbent, een gasinlaat 13 voor het toevoeren van lucht, en een eerste uitgang 14 voor het afvoeren van vaste deeltjes naar de hoofd-verbrander 21. Voorts is de vergasser 11 nabij zijn bovenzijde voorzien van een tweede uitgang 15 voor het afvoeren van de gevormde gassen.The gasifier 11 is provided near its underside with an inlet 12 for supplying the coal to be burned and the sorbent, a gas inlet 13 for supplying air, and a first outlet 14 for discharging solid particles to the main burner 21 Furthermore, the gasifier 11 is provided near its top side with a second outlet 15 for discharging the gases formed.

De hoofd-verbrander 21 is nabij zijn onderzijde voorzien van een eerste ingang 24 voor het ontvangen van de vaste deeltjes uit de eerste uitgang 14 van de vergasser 11, en een primaire luchtinlaat 23 voor het toevoeren van primaire oxydator. Voorts is de hoofd-verbrander 21 bij een hoger gelegen plaats, in een laag gedeelte van het freeboard, voorzien van een tweede ingang 25 voor het ontvangen van de in de vergasser 11 gevormde gassen, en op ongeveer gelijke hoogte, of een enigszins hogere plaats, bevindt zich een secundaire luchtinlaat 22 voor het toevoeren van secundaire oxydator. In het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld zijn de vergasser 11 en de hoofd-verbrander 21 tegen elkaar aan gemonteerd, zodat de eerste uitgang 14 van de vergasser 11 en de eerste ingang 24 van de hoofd-verbrander 21 zijn gecombineerd tot een eerste doorlaatopening, waarin desgewenst een klep kan zijn opgenomen. Evenzo zijn de tweede uitgang 15 van de vergasser 11 en de tweede ingang 25 van de hoofd-verbrander 21 gecombineerd tot een tweede doorlaatopening.The main burner 21 is provided near its bottom side with a first inlet 24 for receiving the solid particles from the first outlet 14 of the gasifier 11, and a primary air inlet 23 for supplying the primary oxidizer. Furthermore, at a higher position, in a low portion of the freeboard, the main burner 21 is provided with a second inlet 25 for receiving the gases formed in the gasifier 11, and at approximately the same height, or slightly higher position there is a secondary air inlet 22 for supplying secondary oxidizer. In the exemplary embodiment shown, the gasifier 11 and the main burner 21 are mounted against each other, so that the first outlet 14 of the gasifier 11 and the first inlet 24 of the main burner 21 are combined into a first passage opening, in which, if desired, a valve may be included. Likewise, the second outlet 15 of the gasifier 11 and the second inlet 25 of the main burner 21 are combined into a second passage opening.

Verse kool wordt, samen met een bijvoorbeeld op zich bekende sorbent zoals kalksteen voor het invangen van zwavel-componenten, via de ingang 12 toegevoerd aan de vergasser 11, die bij voorkeur wordt bedreven in een bubbelend gefluïdiseerd bed modus. Aan de bodem van het bed wordt lucht toegevoerd via de gasinlaat 13 om de vaste fase te fluïdiseren. In de vergasser 11 wordt de kool gepyrolyseerd en gedeeltelijk vergast. Hierbij zal CO gevormd worden. De voorts vrijkomende H2S en COS zullen door de sorbent worden ingevangen volgens de reactie-vergelijkingen (4) en (5). De vrijkomende HCN zal onder reducerende, althans niet-oxyderende, condities worden omgezet tot NH3, waarbij de aanwezigheid van sorbent een katalyserende invloed heeft. De gasvormige reactieproducten bestaan derhalve voornamelijk uit CO, CO2 en NH3, welke gassen zich naar de tweede uitgang 15 van de vergasser 11 zullen begeven,Fresh cabbage, together with a sorbent known per se, such as limestone for capturing sulfur components, is supplied via the inlet 12 to the gasifier 11, which is preferably operated in a bubbling fluidized bed mode. Air is supplied to the bottom of the bed through the gas inlet 13 to fluidize the solid phase. In the gasifier 11, the carbon is pyrolysed and partially gasified. CO will be formed in this process. The further released H 2 S and COS will be trapped by the sorbent according to the reaction equations (4) and (5). The released HCN will be converted to NH3 under reducing, at least non-oxidizing, conditions, the presence of sorbent having a catalytic effect. The gaseous reaction products therefore mainly consist of CO, CO2 and NH3, which gases will go to the second outlet 15 of the gasifier 11,

Geschikte parameters voor het bedrijven van de vergasser 11 zijn bijvoorbeeld: de bij 13 toe te voeren lucht: 30-60 % van de benodigde stoichiometrische hoeveelheid lucht voor de aan de vergasser 11 toegevoerde kool; temperatuur: 850 - 900 °C; druk: in het algemeen ongeveer 1 atm, maar de vergasser 11 kan ook worden bedreven bij hogere drukken, bijv. 10 atm;Suitable parameters for operating the gasifier 11 are, for example: the air to be supplied at 13: 30-60% of the required stoichiometric amount of air for the coal supplied to the gasifier 11; temperature: 850-900 ° C; pressure: generally about 1 atm, but the gasifier 11 can also be operated at higher pressures, e.g. 10 atm;

De na het vergassingsproces overblijvende vaste bestanddelen, zoals char en gesulfideerde sorbent, worden van de vergasser 11 via de eerste uitgang 14 getransporteerd naar de hoofd-verbrander 21.The solids remaining after the gasification process, such as char and sulfided sorbent, are transported from the gasifier 11 via the first outlet 14 to the main burner 21.

De hoofd-verbrander 21, die bij voorkeur wordt bedreven in de bubbelende gefluïdiseerd bed modus ("bubbling fluidized bed combustor", BFBC), heeft drie verbrandingstrappen of -zones 26, 27 en 28. In de eerste verbrandingstrap 26, die zich onderin de hoofd-verbrander 21 bevindt en wordt begrensd door het bed-oppervlak 18, worden de genoemde vaste bestanddelen verbrand onder bij voorkeur oxyderende omstandigheden, waarbij NOx en CO2 gevormd zal worden. De (gedeeltelijk) gesulfideerde sorbent ondervindt bij de overgang van de vergasser 11 naar de hoofd-verbrander 21 een overgang van reducerende condities naar oxyderende condities, en zal derhalve reageren volgens de reactie-vergelijkingen (7) en (8). De bij de reactie (7) vrijkomende SO2 zal weer door CaO worden ingevangen volgens de reactie-vergelijking (2).The main burner 21, which is preferably operated in the bubbling fluidized bed combustor (BFBC), has three combustion stages or zones 26, 27 and 28. In the first combustion stage 26, which is located at the bottom of the main burner 21 and bounded by the bed surface 18, the said solids are burned under preferably oxidizing conditions, whereby NOx and CO2 will be generated. The (partially) sulfided sorbent experiences a transition from reducing conditions to oxidizing conditions at the transition from the gasifier 11 to the main burner 21, and will therefore react according to reaction equations (7) and (8). The SO2 released in the reaction (7) will again be trapped by CaO according to the reaction equation (2).

Derhalve worden netto vrijwel al de in de kool aanwezige zwavel-componenten omgezet in CaS04, het normale eindproduct van de zwavelvangst.Therefore, virtually all of the sulfur components present in the coal are converted into CaSO 4, the normal end product of the sulfur catch.

Volgens de uitvinding wordt de temperatuur in de eerste verbrandingstrap 26 relatief laag gehouden, omdat daardoor een relatief hoge efficiëncy voor de zwavelvangst en een relatief geringe NOx-productie wordt bereikt. Weliswaar kan hierdoor de coproductie enigszins toenemen, maar de gevormde N2O wordt in een latere verbrandingstrap op zeer efficiënte wijze afgebroken, zoals onderstaand nader zal worden verklaard.According to the invention, the temperature in the first combustion stage 26 is kept relatively low, because it achieves a relatively high efficiency for the sulfur capture and a relatively low NOx production. Although this may increase the co-production somewhat, the N2O formed is broken down very efficiently in a later combustion step, as will be explained further below.

Geschikte bedrijfsparameters voor de eerste verbrandingstrap 26 zijn bijvoorbeeld: de bij 23 toe te voeren primaire oxydator: ongeveer 1,1 maal de stoichiometrische hoeveelheid oxydator voor de vanuit de vergasser 11 aan de hoofd-verbrander 21 toegevoerde kool ; temperatuur: 800 - 825 °C; druk: in het algemeen ongeveer 1 atm, maar de hoofd-verbrander 21 kan ook worden bedreven bij hogere drukken, bijv.Suitable operating parameters for the first combustion stage 26 are, for example: the primary oxidizer to be fed at 23: about 1.1 times the stoichiometric amount of the oxidizer for the coal fed from the gasifier 11 to the main burner 21; temperature: 800-825 ° C; pressure: generally about 1 atm, but the main burner 21 can also be operated at higher pressures, e.g.

10 atm;10 atm;

Boven het bed-oppervlak 18 bevindt zich de naverbrandingszone of tweede verbrandingstrap 27, welke gevormd wordt door de introductie van de gasstroom uit de vergasser 11. In principe zijn de condities in dat gedeelte van de tweede verbrandingstrap 27 dat zich onder de tweede ingang 25 bevindt, vergelijkbaar met de condities in de eerste verbrandingstrap 26, behalve dat de concentratie aan vaste deeltjes lager is. In de tweede verbrandingstrap 27 reageert de in de eerste verbrandingstrap 26 gevormde NOx met de bij de tweede ingang 25 uit de vergasser 11 ontvangen NH3 om verder gereduceerd te worden, waarbij de aanwezigheid van eveneens in de eerste verbrandingstrap 26 gevormde CO een stimulerende werking heeft op die reductie zodat die reductie efficiënter zal zijn. Zo kan bijvoorbeeld reeds bij afwezigheid van CO een vermindering van ongeveer 50% van de hoeveelheid NO worden bereikt wanneer NH3 wordt ingebracht met een molaire verhouding NH3/NO van ongeveer 3. Deze molaire verhouding kan bij het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding eenvoudig gerealiseerd worden. In de praktijk zal een verdergaande vermindering dan de genoemde 50% bereikt worden vanwege de hoge CO-concentratie.Above the bed surface 18 is the post-combustion zone or second combustion stage 27, which is formed by the introduction of the gas stream from the gasifier 11. Basically, the conditions are in that part of the second combustion stage 27 located below the second entrance 25 similar to the conditions in the first combustion stage 26, except that the solids concentration is lower. In the second combustion stage 27, the NOx formed in the first combustion stage 26 reacts with the NH 3 received from the gasifier 11 at the second inlet 25 to be further reduced, the presence of CO also formed in the first combustion stage 26 having a stimulating effect on that reduction so that the reduction will be more efficient. For example, already in the absence of CO, a reduction of about 50% in the amount of NO can be achieved when NH3 is introduced with a molar ratio NH3 / NO of about 3. This molar ratio can easily be realized when carrying out the method according to the invention turn into. In practice, a further reduction than the aforementioned 50% will be achieved because of the high CO concentration.

Boven de tweede verbrandingstrap 27 bevindt zich de derde verbrandingstrap 28. Hier gaat de reductie van NO met NH3 verder, en wordt CO verder verbrand met de via de secundaire luchtinlaat 22 ingebrachte secundaire oxydator zonder dat de zwavelvangst en/of de afbraak van N2O nadelig wordt beïnvloed. De gasstroom vanuit de vergasser 11 kan ongeveer 20 - 40 % bevatten van de calorische waarde van de kool, afhankelijk van het type kool. Daarom zal tijdens de verbranding van CO en andere te verbranden stoffen de temperatuur in de derde verbrandingstrap 28 toenemen (bijv. met 50 °C), waardoor de hoeveelheid van de in de eerste verbrandingstrap 26 gevormde N2O aanzienlijk zal worden verminderd, aangezien deze hogere temperatuur gunstig is voor de afbraak van N2O. De hoeveelheid secundaire oxydator is dusdanig, dat de totale stoichiometrische oxydatorverhouding voor het verbranden van de kool ongeveer 1,1-1,2 bedraagt.Above the second combustion stage 27 is the third combustion stage 28. Here, the reduction of NO with NH3 continues, and CO is further burned with the secondary oxidizer introduced via the secondary air inlet 22 without compromising sulfur capture and / or degradation of N2O affected. The gas flow from the gasifier 11 can contain about 20-40% of the calorific value of the coal, depending on the type of coal. Therefore, during the combustion of CO and other combustible materials, the temperature in the third combustion stage 28 will increase (e.g., by 50 ° C), which will significantly reduce the amount of N2O formed in the first combustion stage 26 as this higher temperature is beneficial for the breakdown of N2O. The amount of secondary oxidizer is such that the total stoichiometric oxidator ratio for burning the coal is about 1.1-1.2.

Opgemerkt wordt dat in de praktijk de tweede verbrandingstrap 27 en de derde verbrandingstrap 28 een enkele, gecombineerde verbrandingstrap kunnen vormen.It is noted that in practice the second combustion stage 27 and the third combustion stage 28 can form a single, combined combustion stage.

Het transport van de vaste deeltjes van de vergasser 11 naar de hoofd-verbrander 21 kan plaatsvinden volgens het principe van onderling verbonden gefluïdiseerde bedden, waarbij twee of meer gefluïdiseerde bedden met verschillende fluïdisatie-gassnelheden met elkaar zijn verbonden. Het fluïdiseren vindt in de vergasser 11 plaats bij een lagere gassnelheid dan in de hoofd-verbrander 21, waardoor de bulkdichtheden in de beide bedden verschillend zijn. Aldus kan bij gelijke bed-hoogten, hetgeen in figuur 1 is geïllustreerd door schematisch het bedoppervlak 17 in de vergasser 11 en het bedoppervlak 18 in de hoofd-verbrander 21 aan te duiden, een drukverschil tussen de twee bedden worden opgebouwd, en is er bij de bodem van de bedden een continue stroming van vaste deeltjes vanuit de vergasser 11 door de eerste doorlaatopening 14, 24 naar de hoofd-verbrander 21. De stroomsnelheid van deze stroming kan gecontroleerd worden door instelling van het verschil in de fluïdisatie-snelheden en door aanpassing van de bedhoogte in de vergasser 11.The transport of the solid particles from the gasifier 11 to the main burner 21 can take place according to the principle of interconnected fluidized beds, in which two or more fluidized beds with different fluidization gas velocities are interconnected. The fluidization takes place in the gasifier 11 at a lower gas velocity than in the main burner 21, so that the bulk densities in the two beds are different. Thus, at equal bed heights, which is illustrated in Figure 1 by schematically indicating the bed surface 17 in the gasifier 11 and the bed surface 18 in the main burner 21, a pressure difference can be built up between the two beds, and the bottom of the beds a continuous flow of solid particles from the gasifier 11 through the first passage 14, 24 to the main burner 21. The flow rate of this flow can be controlled by adjusting the difference in the fluidization rates and by adjusting of the bed height in the gasifier 11.

Op deze manier kan de uit de kool vrijgemaakte NH3 volledig in situ worden benut om de NOx-hoeveelheid te verminderen, en kan het negatieve effect van de sorbents op de NOx-emissie worden geminimaliseerd en zelfs worden omgebogen tot een positief effect. De efficiency van de zwavelvangst kan op een hoog niveau worden gehouden, en de NOx-emissie kan verminderd worden. Dit alles wordt volgens de uitvinding bereikt met een betrekkelijk eenvoudig en compact verbrandingssysteem, waarbij geen extra en dure apparatuur benodigd is voor het injecteren van hulpstoffen zoals NH3.In this way, the NH3 released from the coal can be fully utilized in situ to reduce the NOx amount, and the negative effect of the sorbents on NOx emission can be minimized and even turned into a positive effect. Sulfur capture efficiency can be kept at a high level, and NOx emissions can be reduced. All this is achieved according to the invention with a relatively simple and compact combustion system, in which no extra and expensive equipment is required for the injection of auxiliary substances such as NH3.

Aldus zijn de verbrandingsgassen, die tenslotte de hoofdverbrander 21 bij een uitlaat 29 verlaten om te worden toegevoerd naar een conventionele warmteoverdracht-sectie, volgens de uitvinding bijzonder arm aan schadelijke stoffen zoals SC>2f N0X, en N2O. De vaste verbrandingsproducten (as en CaSC>4) worden continu afgevoerd door een afvoer 30.Thus, the combustion gases, which finally leave the main burner 21 at an outlet 29 to be supplied to a conventional heat transfer section, according to the invention are particularly low in harmful substances such as SC> 2f NOx, and N2O. The solid combustion products (ash and CaSC> 4) are continuously discharged through a discharge 30.

De in figuur 2 in zijn algemeenheid met het verwijzings-cijfer 2 aangeduide uitvoeringsvariant is van het type "circulerend gefluïdiseerd bed" ("circulating fluidized bed combustor", CFBC). Een CFBC omvat in hoofdzaak drie functionele onderdelen: een door de hoofd-verbrander 21 gevormd stijggedeelte, één of meerdere (in de figuur bij wijze van voorbeeld als een cycloon weergegeven) scheiders 42, en een terugvoerketen 40. Het stijggedeelte 21 wordt bedreven bij een hoge fluïdisatie-gassnelheid, typisch in de orde van 4-8 m/s, waardoor de vaste deeltjes snel door de cyclonen 42 zullen worden ingevangen. De ingevangen deeltjes worden via de terugvoerketen 40 teruggevoerd naar het stijggedeelte 21.The embodiment variant generally referred to in Figure 2 by reference numeral 2 is of the "circulating fluidized bed combustor" (CFBC) type. A CFBC mainly comprises three functional parts: a riser section formed by the main burner 21, one or more separators 42 (shown as a cyclone in the figure for example), and a return circuit 40. The riser section 21 is operated at a high fluidization gas velocity, typically of the order of 4-8 m / s, whereby the solid particles will be rapidly captured by the cyclones 42. The trapped particles are returned to the ascending section 21 via the return chain 40.

Aldus bestaat een CFBC uit een lus met continu circulerende deeltjes. Normaliter vindt de verbranding van de vaste brandstof plaats in het stijggedeelte 21.Thus, a CFBC consists of a loop with continuously circulating particles. Normally, the combustion of the solid fuel takes place in the riser section 21.

Een CFBC is in principe flexibeler in toepassing van de getrapte verbranding, en flexibeler wat betreft de besturing van de recirculatie-snelheid van de vaste stoffen. Het biedt daarom extra voordelen om de onderhavige uitvinding toe te passen bij een CFBC-systeem.In principle, a CFBC is more flexible in the use of the stepped combustion, and more flexible in the control of the recirculation speed of the solids. It therefore offers additional advantages to apply the present invention to a CFBC system.

Het basis-principe is hetzelfde als bij het BFBC-systeem. Normaliter bevindt zich in het terugvoergedeelte 40 een koeler voor de hete deeltjes teneinde de bed-temperatuur of de belasting van de verbrander te besturen. Deze koeler wordt bedreven in de bubbelend gefluïdiseerd bed modus, en kan direct worden gebruikt als vergasser 11.The basic principle is the same as with the BFBC system. Normally, in the return section 40, there is a cooler for the hot particles in order to control the bed temperature or the burner load. This cooler operates in the bubbling fluidized bed mode, and can be used directly as a gasifier 11.

De hoofdverbrander 21 heeft een secundaire luchtinlaat 32 die zich bevindt op een hoger niveau dan de eerste ingang 24 maar op een enigszins lager niveau dan de tweede ingang 25, en een tertiaire luchtinlaat 33 die zich bevindt op een hoger niveau dan de tweede ingang 25. Voorts is met de hoofd verbrander 21 een terugvoerketen 40 voor vaste deeltjes verbonden. De terugvoerketen 40 omvat een scheidingsorgaan 42 voor het scheiden van uitlaatgassen en daarin meegenomen vaste deeltjes, welk scheidingsorgaan 42 in het weergegeven voorbeeld een cycloonscheider is. Aangezien de aard en constructie van het scheidingsorgaan 42 geen onderwerp vormt van de onderhavige uitvinding, en kennis daarvan voor een goed begrip van de onderhavige uitvinding niet nodig is voor een deskundige, zullen deze niet nader worden beschreven.The main burner 21 has a secondary air inlet 32 located at a higher level than the first inlet 24 but at a slightly lower level than the second inlet 25, and a tertiary air inlet 33 located at a higher level than the second inlet 25. Furthermore, a main particle return circuit 40 is connected to the main burner 21. The return circuit 40 comprises a separator 42 for separating exhaust gases and solid particles entrained therein, which separator 42 in the example shown is a cyclone separator. Since the nature and construction of the separator 42 is not the subject of the present invention, and knowledge of it is not necessary for a person skilled in the art to understand the present invention, they will not be described further.

Een ingang 41 van de cycloonscheider 42 is gekoppeld met de uitlaat 29 van de hoofdverbrander 21 voor het ontvangen van de uitlaatgassen van de hoofd-verbrander 21. De cycloonscheider 42 heeft een eerste uitgang 43 voor het afvoeren van de uitlaatgassen nadat daar de vaste deeltjes uit zijn verwijderd. Die uitlaatgassen bevatten volgens de uitvinding slechts bijzonder lage concentraties aan SO2, NOx en N2O. Genoemde vaste deeltjes kunnen via een tweede uitgang 44, die is gekoppeld met een derde ingang 34 van de hoofdverbrander 21, welke derde ingang 34 zich op een hoger niveau bevindt dan de tertiaire luchtinlaat 33, worden teruggevoerd naar de hoofdverbrander 21.An inlet 41 of the cyclone separator 42 is coupled to the outlet 29 of the main burner 21 for receiving the exhaust gases from the main burner 21. The cyclone separator 42 has a first outlet 43 for discharging the exhaust gases after the solid particles have been discharged therefrom. have been removed. According to the invention, these exhaust gases contain only particularly low concentrations of SO2, NOx and N2O. Said solid particles can be returned to the main burner 21 via a second outlet 44, which is coupled to a third inlet 34 of the main burner 21, which third inlet 34 is located at a higher level than the tertiary air inlet 33.

De cycloonscheider 42 heeft voorts een derde uitgang 45 die via een leiding 46 gekoppeld is met de vergasser 11. In de leiding 46 is een klep 47 opgenomen.The cyclone separator 42 further has a third outlet 45 which is coupled via a line 46 to the gasifier 11. A valve 47 is included in the line 46.

Verse kool en sorbent wordt via de ingang 12 toegevoerd aan de vergasser 11. De vergasser 11 ontvangt ook, als de klep 47 althans ten dele geopend is, continu de door de cycloonscheider 42 gevangen vaste deeltjes, welke zich gedragen als verwarmingsmedia. Het bed in de vergasser 11 kan daarom met een nog lagere oxydator-verhouding worden bedreven, typisch in de orde van 0,25-0,5. De klep 47 dient daarbij om de naar de vergasser 11 toe te voeren hoeveelheid vaste deeltjes te regelen, en om als gasafdichting te voorkomen dat de in de vergasser 11 geproduceerde gassen de cycloon 42 kunnen bereiken. De vaste deeltjes die niet naar de vergasser 11 worden toegevoerd, worden via de tweede uitgang 44 direct naar de hoofdverbrander 21 gevoerd.Fresh coal and sorbent is supplied through the inlet 12 to the gasifier 11. The gasifier 11 also, when the valve 47 is at least partially opened, continuously receives the solid particles trapped by the cyclone separator 42, which behave as heating media. The bed in the gasifier 11 can therefore be operated at an even lower oxidation ratio, typically on the order of 0.25-0.5. The valve 47 serves to control the amount of solid particles to be supplied to the gasifier 11, and to prevent the gas sealing of the gases produced in the gasifier 11 from reaching the cyclone 42 as a gas seal. The solid particles that are not supplied to the gasifier 11 are fed directly to the main burner 21 via the second outlet 44.

De resterende vaste bestanddelen uit de vergasser 11 worden via de uitgang 14 getransporteerd naar de ingang 24 nabij de bodem van de hoofdverbrander 21. De deeltjesstroom-snelheid kan eventueel geregeld worden middels een tussen de uitgang 14 en de ingang 24 van de hoofdverbrander 21 opgestelde, ter wille van de eenvoud niet-weergegeven, bij voorkeur niet-mechanische klep (zoals bijvoorbeeld een V-vormige klep).The remaining solids from the gasifier 11 are conveyed via the outlet 14 to the inlet 24 near the bottom of the main burner 21. The particle flow rate can optionally be controlled by means of an arrangement arranged between the outlet 14 and the inlet 24 of the main burner 21, not shown for the sake of simplicity, preferably non-mechanical valve (such as, for example, a V-shaped valve).

De in het voorgaande besproken bedrijfsparameters voor de in figuur 1 weergegeven BFBC zijn ook geschikt voor de in figuur 2 weergegeven CFBC. De verbranding vindt bij voorkeur plaats onder oxyderende condities, en daarbij zullen dezelfde reacties plaatsvinden als bij de BFBC.The operating parameters discussed above for the BFBC shown in Figure 1 are also suitable for the CFBC shown in Figure 2. Combustion preferably takes place under oxidizing conditions, and the same reactions will take place as with the BFBC.

De uit het bed in de vergasser 11 afkomstige gasstroom, waarvan de samenstelling overeenkomt met die van de onder verwijzing naar figuur 1 beschreven voorkeursuitvoeringsvorm, en die, afhankelijk van het type brandstof, 20 tot 40 % van de calorische waarde van de brandstof kan bevatten, wordt via de uitgang 15 toegevoerd aan een vrij hoog gelegen deeltjes-arme zone van de hoofdverbrander 21 om een naverbrandingszone te vormen. Aangezien een CFBC kleiner is dan een BFBC met vergelijkbare capaciteit, kan dit toevoeren radiaal of in een wervel gebeuren, afhankelijk van de grootte van het apparaat, ter verbetering van de menging.The gas stream from the bed in the gasifier 11, the composition of which corresponds to that of the preferred embodiment described with reference to Figure 1, and which, depending on the type of fuel, can contain 20 to 40% of the calorific value of the fuel, is fed through the outlet 15 to a relatively high-lying particulate-lean zone of the main burner 21 to form a post-combustion zone. Since a CFBC is smaller than a BFBC of comparable capacity, this feeding can be done radially or in a swirl, depending on the size of the device, to improve mixing.

Aan de hoofdverbrander 21 wordt secundaire oxydator en tertiaire oxydator toegevoerd via respectievelijk de secundaire luchtinlaat 32 en de tertiaire luchtinlaat 33, welke zich nabij de hoogte-positie van de ingang 25 bevinden, teneinde te voorkomen dat reducerende condities kunnen optreden, hetgeen namelijk tot gevolg zou hebben dat uit de gesulfateerde sorbent-deeltjes SO2 kan vrijkomen. Net als bij een BFBC zal ook bij een CFBC hierbij een temperatuurstijging optreden, hetgeen leidt tot een zeer geringe N20-emissie.The main burner 21 is supplied with a secondary oxidizer and a tertiary oxidator through the secondary air inlet 32 and the tertiary air inlet 33, respectively, which are located near the height position of the inlet 25, in order to prevent reducing conditions from occurring, which would result that SO2 can be released from the sulphated sorbent particles. Just as with a BFBC, a temperature rise will also occur with a CFBC, which leads to very small N20 emissions.

De in de inrichting verbruikte vaste stoffen (as en gesulfateerde sorbent) kunnen worden afgevoerd via de uitgang 30.The solids consumed in the plant (ash and sulfated sorbent) can be discharged through outlet 30.

Door de vergasser en de hoofdverbrander apart uit te voeren, heeft het gehele systeem een compacte constructie.By designing the gasifier and the main burner separately, the entire system has a compact construction.

Het zal voor een deskundige duidelijk zijn dat het mogelijk is de weergegeven uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de uitvinding te veranderen of te modificeren, zonder de uitvindingsgedachte of de beschermingsomvang te verlaten. Bij wijze van voorbeeld is het mogelijk dat de afvoer 30 voor vaste verbrandingsproducten is vervangen door een in de terugvoerketen 40 opgenomen afvoer 30'.It will be clear to a person skilled in the art that it is possible to change or modify the illustrated embodiments of the device according to the invention, without leaving the inventive idea or the scope of protection. By way of example, it is possible that the solid combustion products drain 30 has been replaced by a drain 30 'included in the return chain 40.

Ook is het bijvoorbeeld mogelijk om de uitvinding te implementeren bij een bestaande hoofdverbrander door daar een vergasser mee te koppelen.It is also possible, for example, to implement the invention with an existing main burner by coupling a gasifier to it.

Claims (17)

1. Werkwijze voor het verbranden van vaste brandstof, waarbij in een eerste stap NH3 wordt vrijgemaakt uit de brandstof; waarbij in een tweede stap de bij de eerste stap overblijvende vaste bestanddelen worden verbrand; en waarbij in een derde stap de bij de eerste stap vrijgemaakte NH3 reageert met de bij de tweede stap vrijkomende gasproducten.A method of burning solid fuel, wherein NH3 is released from the fuel in a first step; wherein in a second step the solids remaining in the first step are burned; and wherein in a third step the NH3 released in the first step reacts with the gas products released in the second step. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het vrijmaken van NH3 tot stand wordt gebracht door verhitting onder reducerende omstandigheden, bij voorkeur in een gefluïdiseerd bed.Method according to claim 1, characterized in that the liberation of NH3 is effected by heating under reducing conditions, preferably in a fluidized bed. 3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de vrijgemaakte NH3 gescheiden wordt gehouden van de overblijvende vaste bestanddelen.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the liberated NH 3 is kept separate from the remaining solid components. 4. Werkwijze volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat aan de brandstof een sorbent zoals kalksteen wordt toegevoegd voor het invangen van uit de brandstof vrijkomende zwavel, welke sorbent bij voorkeur is gekozen om in de eerste stap de omzetting te promoten van vrijgemaakte stikstofhoudende stoffen zoals HCN naar NH3 en N2.A method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a sorbent such as limestone is added to the fuel to trap sulfur released from the fuel, which sorbent is preferably chosen to promote the conversion in the first step of liberated nitrogenous substances such as HCN to NH3 and N2. 5. Werkwijze volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in de tweede stap de genoemde vaste bestanddelen worden verbrand in een bubbelend gefluïdiseerd bed of een circulerend gefluïdiseerd bed.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the second step said solid components are burned in a bubbling fluidized bed or a circulating fluidized bed. 6. Werkwijze volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in de tweede stap de genoemde overblijvende vaste bestanddelen worden verbrand onder oxyderende omstandigheden.A method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the second step said residual solid components are burned under oxidizing conditions. 7. Werkwijze volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in de tweede stap de verbranding plaats vindt bij relatief lage temperatuur teneinde te verzekeren dat de (gedeeltelijk) gesulfideerde sorbent-deeltjes direct tot CaS04 oxyderen in plaats van SO2 afgeven, en de productie van N0X tijdens de verbranding wordt onderdrukt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the second step the combustion takes place at a relatively low temperature in order to ensure that the (partially) sulphided sorbent particles oxidize directly to CaSO4 instead of releasing SO2, and the production of NOx during combustion is suppressed. 8. Werkwijze volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat aan de derde stap oxydator wordt toegevoerd om de verbranding van verbrandbare stoffen te voltooien.Process according to at least one of the preceding claims, characterized in that the third step is fed with an oxidizer to complete the combustion of combustible substances. 9. Werkwijze volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de genoemde overblijvende vaste bestanddelen van de eerste naar de tweede stap worden verplaatst op basis van verschillende bed-dichtheden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that said residual solids are moved from the first to the second step on the basis of different bed densities. 10. Inrichting voor het verbranden van vaste brandstof volgens een willekeurige der voorgaande conclusies, omvattende een vergasser (11); een ingang (12) van de vergasser (11) voor het ontvangen van de vaste brandstof; een eerste uitgang (14) van de vergasser (11) voor het afvoeren van vaste bestanddelen; een tweede uitgang (15) van de vergasser (11) voor het afvoeren van uit de vaste brandstof vrijgemaakte gassen; een hoofdverbrander (21) ; een eerste ingang (24) van de hoofdverbrander (21), die gekoppeld is met de eerste uitgang (14) van de vergasser (11); en een tweede ingang (25) van de hoofdverbrander (21), die gekoppeld is met de tweede uitgang (15) van de vergasser (11).Solid fuel burning apparatus according to any of the preceding claims, comprising a gasifier (11); an inlet (12) of the gasifier (11) for receiving the solid fuel; a first outlet (14) from the gasifier (11) for discharging solids; a second outlet (15) from the gasifier (11) for discharging gases released from the solid fuel; a main burner (21); a first inlet (24) of the main burner (21), which is coupled to the first outlet (14) of the gasifier (11); and a second inlet (25) of the main burner (21), which is coupled to the second outlet (15) of the gasifier (11). 11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de hoofdverbrander (21) ten minste twee verbrandings-zones heeft voor het uitvoeren van de tweede respectievelijk de derde stap.Device according to claim 10, characterized in that the main burner (21) has at least two combustion zones for carrying out the second and third steps, respectively. 12. Inrichting volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk, dat de hoofdverbrander (21) een secundaire luchtinlaat (22) heeft, die bij voorkeur gepositioneerd is bij ongeveer dezelfde hoogte, of een weinig hoger, als de tweede ingang (25) .Device according to claim 10 or 11, characterized in that the main burner (21) has a secondary air inlet (22), which is preferably positioned at about the same height, or slightly higher, than the second inlet (25). 13. Inrichting volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk, dat de hoofdverbrander (21) een secundaire luchtinlaat (32) heeft die zich op een lager niveau bevindt dan de tweede ingang (25), en een tertiaire luchtinlaat (33) die zich op een hoger niveau bevindt dan de tweede ingang (25).Device according to claim 10 or 11, characterized in that the main burner (21) has a secondary air inlet (32) located at a lower level than the second inlet (25), and a tertiary air inlet (33) located higher than the second input (25). 14. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de uitgang (29) van de hoofdverbrander (21) is gekoppeld met een ingang (41) van een scheidingsorgaan (42), en dat een uitgang (44) van het scheidingsorgaan (42) is gekoppeld met een derde ingang (34) van de hoofdverbrander (21), welke derde ingang (34) zich op een hoger niveau bevindt dan de tertiaire luchtinlaat (33).Device according to claim 13, characterized in that the outlet (29) of the main burner (21) is coupled to an inlet (41) of a separator (42), and that an outlet (44) of the separator (42) ) is coupled to a third inlet (34) of the main burner (21), which third inlet (34) is at a higher level than the tertiary air inlet (33). 15. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat een verdere uitgang (45) van het scheidingsorgaan (42) is gekoppeld met de vergasser (11) via een leiding (46) waarin een klep (47) is opgenomen.Device according to claim 14, characterized in that a further outlet (45) of the separator (42) is coupled to the gasifier (11) via a conduit (46) in which a valve (47) is included. 16. Inrichting volgens één der conclusies 10-15, met het kenmerk, dat de tweede ingang (25) en/of de secundaire luchtinlaat (22; 32) en/of de tertiaire luchtinlaat (33) radiaal gericht zijn teneinde de gassen radiaal in de hoofdverbrander (21) te introduceren.Device according to any one of claims 10-15, characterized in that the second inlet (25) and / or the secondary air inlet (22; 32) and / or the tertiary air inlet (33) are directed radially in order to radially introduce the gases introduce the main burner (21). 17. Inrichting volgens één der conclusies 10-15, met het kenmerk, dat de tweede ingang (25) en/of de secundaire luchtinlaat (22; 32) en/of de tertiaire luchtinlaat (33) zijn ingericht om de gassen op een wervelende manier in de hoofdverbrander (21) te introduceren.Device according to any one of claims 10-15, characterized in that the second inlet (25) and / or the secondary air inlet (22; 32) and / or the tertiary air inlet (33) are arranged to form the gases on a swirling way into the main burner (21).
NL9301828A 1993-10-21 1993-10-21 Process and apparatus for burning solid fuel NL9301828A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9301828A NL9301828A (en) 1993-10-21 1993-10-21 Process and apparatus for burning solid fuel

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9301828 1993-10-21
NL9301828A NL9301828A (en) 1993-10-21 1993-10-21 Process and apparatus for burning solid fuel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL9301828A true NL9301828A (en) 1995-05-16

Family

ID=19863038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9301828A NL9301828A (en) 1993-10-21 1993-10-21 Process and apparatus for burning solid fuel

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL9301828A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2302016A3 (en) * 2000-12-21 2012-02-29 Rentech, Inc. Biomass gasification system and method

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0144172A2 (en) * 1983-12-06 1985-06-12 Coal Industry (Patents) Limited Improvements in or relating to hot gas generation
DE3503603A1 (en) * 1985-02-02 1986-08-07 Cornel. Schmidt GmbH & Co KG, 5090 Leverkusen Furnace installation
EP0206066A2 (en) * 1985-06-12 1986-12-30 Metallgesellschaft Ag Circulating fluid-bed combustion device
EP0227550A2 (en) * 1985-12-18 1987-07-01 Wormser Engineering, Inc. Apparatus for combusting fuels and method of cumbusting wet fuels
WO1989002414A1 (en) * 1986-01-11 1989-03-23 Gerald Moss Non-polluting method of burning fuel for heat and co2
EP0421501A1 (en) * 1989-09-08 1991-04-10 METALLGESELLSCHAFT Aktiengesellschaft Process for treating gases obtained by gasification of solid pulverulent carburants
WO1991010864A1 (en) * 1990-01-08 1991-07-25 Transalta Resources Investment Corporation Combustion process
WO1993018341A1 (en) * 1992-03-05 1993-09-16 Technische Universiteit Delft Method and apparatus for combusting a carbonaceous material

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0144172A2 (en) * 1983-12-06 1985-06-12 Coal Industry (Patents) Limited Improvements in or relating to hot gas generation
DE3503603A1 (en) * 1985-02-02 1986-08-07 Cornel. Schmidt GmbH & Co KG, 5090 Leverkusen Furnace installation
EP0206066A2 (en) * 1985-06-12 1986-12-30 Metallgesellschaft Ag Circulating fluid-bed combustion device
EP0227550A2 (en) * 1985-12-18 1987-07-01 Wormser Engineering, Inc. Apparatus for combusting fuels and method of cumbusting wet fuels
WO1989002414A1 (en) * 1986-01-11 1989-03-23 Gerald Moss Non-polluting method of burning fuel for heat and co2
EP0421501A1 (en) * 1989-09-08 1991-04-10 METALLGESELLSCHAFT Aktiengesellschaft Process for treating gases obtained by gasification of solid pulverulent carburants
WO1991010864A1 (en) * 1990-01-08 1991-07-25 Transalta Resources Investment Corporation Combustion process
WO1993018341A1 (en) * 1992-03-05 1993-09-16 Technische Universiteit Delft Method and apparatus for combusting a carbonaceous material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2302016A3 (en) * 2000-12-21 2012-02-29 Rentech, Inc. Biomass gasification system and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Adánez et al. Chemical looping combustion of solid fuels
US5105747A (en) Process and apparatus for reducing pollutant emissions in flue gases
EP0550905B1 (en) Method for reducing emissions when burning nitrogen containing fuels
CA2559301C (en) Method and apparatus for incineration of combustible waste
US5937772A (en) Reburn process
US6532879B2 (en) Gasifier system and method
US6604474B2 (en) Minimization of NOx emissions and carbon loss in solid fuel combustion
CA2651147C (en) Method and system for reducing mercury emissions in flue gas
US5715764A (en) Combustion method
JPH0456202B2 (en)
EP0400836A1 (en) Coal fired power plant with pollution control and useful byproducts
CA2127394A1 (en) Transport gasifier
WO1993018341A1 (en) Method and apparatus for combusting a carbonaceous material
US5163374A (en) Combustion process
NL9301828A (en) Process and apparatus for burning solid fuel
WO2000031470A1 (en) Waste incineration method and device therefor
Granatstein Case study on waste-fuelled gasification project Greve in Chianti, Italy
Grammelis et al. Fluidized bed combustion of solid biomass for electricity and/or heat generation
Bech et al. Study of NO/sub x/, SO/sub x/, and CO mechanisms based on actual plant data
JP2003222307A (en) Multi-fuel combustion method and device
CZ290861B6 (en) Method for energetic employment of solid fuels with pressure gasification and steam-gas cycle as well as apparatus for making the same
CS235612B1 (en) Method of sulphur oxides trapping

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed