NO833932L

NO833932L - Produksjonsanlegg for forbrennbar gass.

Info

Publication number: NO833932L
Application number: NO833932A
Authority: NO
Inventors: Peter Bewicke Caplin
Original assignee: Energy Equip
Priority date: 1982-03-01
Filing date: 1983-10-28
Publication date: 1983-10-28
Also published as: ES8504904A1; ES520131A0; GR77064B; GB2116203A; JPS59500275A; FI841271A0; GB8305336D0; DK500683A; AU1332583A; DK500683D0; EP0087954A1; WO1983003100A1; HUT35710A; NZ203405A; AU551376B2; FI841271A; GB2116203B

Description

Oppfinnelsens område

Oppfinnelsen angår produksjonsanlegg for forbrennbar gass, spesielt produksjonsanlegg for forbrennbar gass omfattende fluidiserte sjikt av inert, partikkelformig materiale.

Teknikkens stand

Produksjon av et forbrennbart, gassformig brensel ved å lede en blanding av damp og luft gjennom et sjikt med varm koks eller kull er kjent. På denne måte produsert forbrennbar gass som er kjent som generatorgass, fant utstrakt anvendelse for fyring av industriovner før mer bekvemme brenseloljer og naturgass fra petroleumsindustrien ble lett tilgjengelige.

Den stigende pris på brenseloljer og naturgass i

de senere år har ført til behov for et system som gjør det mulig rimelig å produsere en forbrennbar gass.

Kjente anlegg for generatorgass er sterkt selektive hva gjelder den brenseltype som de vil motta, og for å oppnå de beste resultater må de drives med faste brensler som er blitt strengt størrelsessortert og har et lavt innhold av flyktige materialer, slik at de etter forbrenningen etter-later lite aske, idet en eventuell askerest har en høy smeltetemperatur. De kjente anlegg er arbeidskrevende og fordrer fagutdannet personell for konstant å kunne oppnå generatorgass med god kvalitet. Vanskeligheter som har fore-kommet ved drift av de kjente systemer, omfatter overføring av flyktige materialer sammen med den reduserte gass, hvilket fører til avsetning av eventuelt brennbare materialer i gass-fordelingssystemet nedstrøms i forhold til anlegget. Avset-ningen av slike materialer kan føre til en alvorlig tilsmussing av fordelingssystemene som må "brennes ut" med jevne mellomrom og fører til et atmosfærisk forurensningsnivå som idag i alminnelighet er uaksepterbart.

Den forholdsvis høye pris på brensel med lavt innhold av flyktige materialer, som anthraciter, koks eller hårdt dampkull, fremhever behovet for et forgassinganlegg som kan anvendes for tjæreaktig, usortert brensel av lav kvalitet med høyt fuktighets- og askeinnhold.

Beskrivelse av oppfinnelsen

Ifølge en første side ved oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling av forbrennbar gass, hvor gass innføres i et sjikt av inert, partikkelformig materiale for å fluidusere sjiktet, brensel innføres i sjiktet for å forbrennes i dette, damp genereres og ledes.inn i sjiktet slik at den delvise forbrenning av brensel og den delvise spaltning og reaksjon av damp i sjiktet produserer en forbrenningsgass, og idet fremgangsmåten ytterligere omfatter sirkulering av i det minste en del av den produserte forbrennbare gass tilbake til sjiktet.

Ifølge en annen side ved oppfinnelsen tilveiebringes et anlegg for produksjon av forbrennbar gass, omfattende et kammer med gassutløp for mottagelse av et sjikt av inert, partikkelformig materiale, en anordning for å lede gass for å fluidisere sjiktet av inert, partikkelformig materiale,

en anordning for å innmate brensel i sjiktet for forbrenning i dette, en anordning for å danne og lede damp inn i sjiktet, en anordning for å sirkulere i det minste en del av gassen som forlater kammeret via det nevnte utløp, tilbake inn i sjiktet, og en anordning for å regulere anlegget slik at den delvise forbrenning av brensel og .den delvise spaltning og reaksjon av damp i sjiktet produserer en forbrennbar gass.

Anlegget omfatter fortrinnsvis en regulerbar ventil som kan manøvreres for å variere mengden av resirkulert, forbrennbar gass som ledes inn i sjiktet.

Anlegget omfatter fordelaktig et filter gjennom hvilket den forbrennbare, produserte gass som er blitt tatt fra gassutløpet, ledes, idet eventuelle partikler, lavtflyktige tjærer eller andre forurensninger som føres med av den forbrennbare gass, ekstraheres i filteret og reageres ytterligere. Filteret omfatter fortrinnsvis koks, eller koks i et sjikt av inert, partikkelformig materiale, gjennom hvilket den forbrennbare gass strømmer.

Brenselpåmatningsanordningen omfatter fortrinnsvis en første silo som brenselet innføres i og som er forsynt med en stengbar utløpsåpning som fører til en annen silo med et stengbart utløp som fører til en brenselpåmatnings anordning for påmatning av brenselet i kammeret, en anordning som kan manøvreres for å stenge hver utløpsåpning, og en styreanordning for å styre stengeanordningen for å sikre at i det minste én av åpningene alltid er stengt slik at det fås en gasstetning mellom kammeret og atmosfæren.

Anleggét omfatter fordelaktig en askefjernelsesanordning for å fjerne aske og avfall fra sjiktet samtidig som gasstetning opprettholdes mellom sjiktet og atmosfæren.

Beskrivelse av tegningene

Utførelsesformer av oppfinnelsen vil bli beskrevet under henvisning til de ledsagende-tegninger hvorav

fig. 1 er et sterkt skjematisk oppriss av et gass-produksjonsanlegg ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 er et lignende oppriss av en modifisert utgave av anlegget ifølge fig. 1,

fig. 3A er et skjematisk oppriss av en brenselpåmatningsanordning som er innbefattet i anleggene ifølge fig.

1 og 2,

fig. 3B viser en modifisert utgave av anordningen ifølge fig. 3A, og

fig. 4 er et skjematisk oppriss av en askefjernel-sesinnretning som er innbefattet i anlegget ifølge fig. 1 og 2.

Beskrivelse av utførelsesformer

Anlegget vist på fig. 1 for produksjon av forbrennbar gass omfatter et kammer 10 som inneholder et fluidisert sjikt 11 av et inert, partikkelformig materiale, som sand,

med en liten partikkelstørrelse, f.eks. under 3 mm.

Sjiktet 11 er slik anordnet at det vil bli fluidisert med gass fra to rekker av spyleledninger 12 og 13 som er anordnet over hverandre og strekker seg generelt horison-talt gjennom sjiktet 11. Spyleledningene 12 mates med flui-diseringsgass fra et fellesanlegg 14 som er anordnet for mottagelse av damp. Luft innføres i fe11eskammeret 14 fra en vifte 15 via en luftledning 16 hvori en oppvarmingsinnret-ning 17 er anordnet for etter behov å forvarme luft som inn-føres i felleskammeret 14, og damp innføres fra en ledning 18 som står i forbindelse med en spillvarmekjeie og overopp-hetningsinnretning 19. Varme gasser som dannes i sjiktet

liv føres fra kammeret 10 via et gassutløp og en kanal 20

til kjele/overopphetningsinnretningen 19, som vist. I kjele/overopphetningsinnretningen 19 avgir gasser fra sjiktet 11 varme for å danne damp, og de overføres deretter for anvendelse til et gassfordelingssystem via en regulerbar avgreningsventil 21 og ledning 22. En del av gassen som forlater kjelen/overopphetningsinnretningen 19, avgrenes ved hjelp av ventilen 21 til en ledning 23 og pumpes ved hjelp av en pumpe 24 til et felleskammer 25 for tilførsel av gass til spyleledningene 13.

Vann innføres i kjelen/overopphetningsinnretningen 19 fra en kilde (ikke vist) via en påmatningsledning 26. Brensel innføres i kammeret 10 via en påmatningsanordning 27 (detaljert beskrevet under henvisning til fig. 3) hvortil damp kan tilføres via en dampledning 28 og hvortil brensel tilføres via en påmatningsdrivanordning 29.

Fig. 2 viser et modifisert anlegg av hvilket deler er identiske med deler av anlegget vist på fig. 1, idet de felles deler er gitt de samme henvisningstall på de to figu-rer og ikke vil bli videre beskrevet under henvisning til fig. 2.

Anlegget vist på fig. 2 gjør at gass i kanalen 20 passerer gjennom et filter 30 som omfatter et filtermateriale 31 med et høyt carboninnhold. Et egnet filtreringsmateriale vil være koks. Filtreringskoksen kan foreligge i form av et kokssjikt gjennom hvilket den fremstilte gass strømmer, eller i form av en kokscharge i et sjikt av inert, partikkelformig materiale som er i det vesentlige likt sjiktet 11 i kammeret 10.

En del av den forbrennbare gass som forlater filteret 30, avgrenes via en regulerbar avgreningsventil 32 til ledningen 23 for resirkulering til sjiktet 11, mens den hovedsakelige del av denne gasstrøm passerer langs kanalen 33 til kjelen/oyeropphetningsinnretningen 19. Det fremgår at ved anordningen ifølge fig. 2 strømmer all gass som forlater kjelen/overopphetningsinnretningen 19, via ledningen 22 til et gassfordelingssystem.

Kjelen/overopphetningsinnretningens 19 damputløp anvendes for å drive en stråle- eller venturikompressor 34 som pumper gass i ledningen 23 til felleskammeret 25.

Anlegget vist på fig. 2 bevirker videre at damp kan føres direkte fra ledningen 18 til felleskammeret 25

via en dampgrenledning 35 og at strømmen av damp til felleskammeret 14 reguleres ved hjelp av en regulerbar ventil 36

1 ledningen 18. Det fremgår at ved anordningen ifølge fig.

2 er ledningene 13 som tilfører resirkulert gass til sjiktet, anordnet over ledningene 12 som tilfører luft til sjiktet, til forskjell fra anordningen vist på fig. 1„ Fig. 3A viser mer detaljert en brenselpåmatningsanordning 27 som er vist på fig. 1 og 2. Brensel 37 fra påmatningsdrivanordningen 2 9 faller først ned i en øvre silo 38 med en bunnvegg 39 som er konisk utformet og forsynt med en åpning 40, som vist. Brenselet 37 kan gjennom åpningen 40 falle ned i en nedre silo 41 når åpningen 40 ikke er stengt med en plugg 42. Pluggen 42 er montert på enden av en tippbar arm 42' og kan forflyttes mellom stillinger i hvilke den åpner eller stenger åpningen 40 ved hjelp av et pneumatisk og/eller hydraulisk system som generelt er antydet med 43.

Den nedre silo 41 er også forsynt med en konisk bunnvegg 44 med en åpning 4 5 dannet i denne. Åpningen 45 kan stenges med en plugg 41 som på samme måte som pluggen 42 kan forflyttes mellom stillinger i hvilke den åpner eller stenger åpningen 4 5 ved hjelp av et pneumatisk og/eller hydraulisk styresystem 47.

Ethvert brensel som kommer inn i den nedre silo 41, faller gjennom åpningen 4 5 (når åpningen er åpen, som vist på fig. 2) på en arkimedisk skrue 48 som drives ved hjelp av en motor 4 9 med varierbar hastighet. Skruen 4 8 overfører brensel til en brenselpåmatningsanordning 50 med en hastighet som varieres i overensstemmelse med anleggets behov. Sluttpåmatningsanordningen 50 for brensel omfatter en stråle eller stråler 57 som mates med damp fra ledningen 28, og brenselet fanges opp i dampstrømmen dannet av strålen eller strålene 51 og føres inn i kammeret 10 via en rektangulær

åpning 52 som er dannet i kammerveggen.

Hver silo 38 og 41 er forsynt med stråler hhv.

53 og 54 gjennon hvilke luft eller fortrinnsvis carbondioxyd pumpes, fortrinnsvis syklisk, for å sikre at brensel 37 ikke danner en bro over åpningene 40 eller 45 og hindrer brensel fra fritt å passere gjennom anordningen 27. Den gass som innmates ved hjelp av disse to stråler, setter også "gass-låsen" som tilveiebringes av anordningen 27, under-trykk til det trykknivå som hersker i kammeret 10. Innmatningen av gass i strålene reguleres ved hjelp av gasstyreanordninger hhv. 53' og 52* .

Anvendelsen av carbondioxyd for å lette transport av brenselet gjennom anordningen 27 fører til den gunstige virkning at gassen oppfanges i brenselet og bidrar til den ufullstendige oxydasjon av flyktige materialer som frigjøres fra sjiktet etter hvert som det innførte brensel forbrenner.

Ved den alternative anordning som er vist på fig. 3B, har deler som er gitt de samme henvisningstall som på

fig. 3A, samme form og vil ikke bli ytterligere beskrevet.

Ved anordningen ifølge fig. 3B er pluggene 41 og

4 6 på tippbare armer som er vist på fig. 3A, blitt erstattet med glideelementer 60 og 61 som ved hjelp av styresystemer hhv. 4 3 og 4 7 kan forflyttes mellom stillinger som åpner eller stenger åpningene 4 0 og 45, som vist. Strålen eller strålene 50 ifølge anordningen vist på fig. 3A har igjen blitt erstattet med en annen arkimedisk skrue 62, hvis drivanordning via et opptrappingsgir 6 3 står i forbindelse med motoren 4 9 som driver skruen 4 8. Den hastighet som skruen £1 roterer med, kan derfor varieres, men den er forbundet med og hurtigere enn den hastighet som skruen 4 8 drives med. Skrueanordningen er vannavkjølt, som vist ved 64, og skruens 60 aksel er selv vannavkjølt, som antydet ved 65.

Ifølge den alternative anordning som er vist på fig. 3B, er strålene 53 og 54 blitt sløyfet og en motor eller motorer 70 blitt anordnet for å vibrere siloanordningen (som kan være fleksibelt montert) for å hindre at brensel danner en bro over åpningene 40 og 45 og hindrer strøm av brensel til kammeret 10. De øvre og nedre siloer 38 og 41 kan være innbyrdes fleksibelt forbundet, og hver kan vibreres ved hjelp av motoren .70. Det vil forstås at skruene 48 og 62 kan .drives slik at de roterer, ved hjelp av adskilte motorer som står i forbindelse med styresystemet, slik at energise-ring av disse bevirker at skruen 62 vil rotere hurtigere enn skruen 4 8.

Ved de anordninger som er vist.såvel på fig. 3A j som 3B, styres styreinnretningene 4 3 og 4 7 slik at dé drives med en hastighet og i et omfang pr. tidsenhet som er optimale for produksjonen av forbrennbar gass. Styreinnretningene 43 og 4 7 er forbundet slik at den ene eller den.annen av åpningene 40 og 45 alltid er stengt av dens tilhørende plugg (42 eller 47) eller glideelement (60 eller 61), dvs. at før åpningen 4 0 kan åpnes, må åpningen 4 5 være stengt. På lignende måte må åpningen 40 være stengt før åpningen 45 kan åpnes.

På denne måte kan arbeidstrykket i forbrenningskam-meret 10 holdes på et valgt optimalt overatmosfærisk nivå.

Påmatningsdrivanordningen 2 9 som transporterer brensel til anordningen 27, kan være en masse- eller kjedeledds-transportør, en elevator eller en hvilken som helst annen egnet påmatningsanordning hvis hastighet kan reguleres for å sikre at brensel kontinuerlig blir avlevert til den øvre silo.; 38 i en mengde pr. tidsenhet som er bestemt av det krav på forbrennbar gass som er stilt til anlegget.

Det vil fremgå at anordningene ifølge fig: 3A og 3B bare oppviser to mulige alternative måter for tilførsel av brensel til kammeret 10 på en lett regulerbar måte, og dessuten på en måte som gjør det mulig å opprettholde trykket i kammeret 10 på det ønskede optimale arbeidsnivå. Det er klart at andre anordninger kan benyttes. Anordningen som stenger åpningene 4 0 og 45, kan erstattes med en hvilken som helst egnet alternativ type av stengeinnretning, og brenselpåmatningsanordningen 50 kan være utformet sammen med en hvilken som helst egnet anordning som kan betjenes slik at den vil overføre brenselet til kammeret 10. Fig. 1 og 2 viser ved 80 et askefjernelsessystem som anvendes for fra sjiktet å fjerne store partikler av aske eller av andre materialer som innføres i, dannes eller holdes på plass i sjiktet 11. Dette system vil bli beskrevet under henvisning til fig. 4. Fig. 4 viser at kammerets 10 bunnvegg 81 på begge sider er forsynt med et trau 82 og med en plog 85 som hviler på veggen 81 og drives frem og tilbake mellom de to trau 82. Plogen 83 er slik utformet at den fanger opp og fører foran seg større partikler (med en størrelse over f.eks. 3 mm),

mens mindre partikler passerer opp langs plogen og strømmer over denne etter hvert som den beveger seg på tvers av veggen 81. De større partikler skyves av plogen 83 henimot det ene eller det annet av trauene 82, og når plogen 83 når frem til et trau 82 (f.eks. trauet til høyre på fig. 4), faller de inn i trauet.

På dette tidspunkt vil et styresystem som overvåker og styrer; stillingen for plogen 83, reversere plogens driv-retning og aktiverel en arkimedisk skrue 84 i trauet 83.

Skruen 84 overfører materiale i trauet til en siloanordning 85.

Siloanordningen 85 funksjonerer på lignende måte

som brenselpåmatningssiloanordningen 27 som er beskrevet under henvisning til fig. 3, og omfatter en øvre silo 86 hvorav en nedre vegg 87 er gjennomhullet av en åpning 88 som kan stenges med et glideelement 89 som er styrt av et pneumatisk/hydraulisk styresystem 90. Materiale som faller gjennom åpningen 88, kommer inn i en nedre silo 91 som har en nedre vegg 92 som omfatter en åpning 93 som kan stenges med et glideelement 94 som står under kontroll av et system 95. Materiale som passerer gjennom åpningen 93, faller ned i en oppsamlingssilo 96 ved hjelp av hvilken det kan fjernes for sortering for å gjøre det mulig å gjenvinne egnet materiale for tilbakeføring til sjiktet 11 og for å vrake uaksepterbart store, eller findelte, partikler.

Plogen 83 trekkes over bunnveggen 81 ved hjelp av

et kjede 97 som står i forbindelse med en motordrivsystem 98 på en side av kammeret 10 og er ført rundt et kjedehjul 99 på den annen side av kammeret. Kjedet løper gjennom gass-

tette tetninger i kammerets 10 vegg eller alternativt er drivmotoren 98 og kjedehjulet 99 anordnet i hus som står under det trykk som hersker i kammeret 10.

Askefjernelsessysteraet virker slik at det fjerner store askepartikler og partikler av annet uforbrennbart materiale som innføres i eller dannes i sjiktet og som med tiden under innvirkning av tyngden vil synke ned under de aktive soner i sjiktet og ned til kammerets 10 bunnvegg 81.

Anordningen 85 drives for å tilveiebringe en gasstetning mellom det fluidiserte sjikt 11 i kammeret 10 og atmosfæren, og av denne grunn beveges glideelementer 89 og 94 slik ved hjelp av deres tilknyttede styresystemer 90 og 95 at det ene eller det annet av disse glideelementer hele tiden befinner seg i en stilling som stenger dets tilknyttede åpning.

Bare én siloanordning 85 er vist detaljert på fig. 4, men det vil forstås at det annet trau 82 (til venstre på figuren) står i forbindelse med en siloanordning som i det vesentlige er lik den som er detaljert vist på fig. 4.

Det vil forstås at på samme måte som beskrevet under henvisning til fig. 3A og 3B ovenfor, kan flere modi-fikasjoner av de spesiélt beskrevne anordninger utføres uten at dette avviker fra oppfinnelsens omfang. En alternativ,

og i enkelte tilfeller foretrukken, anordning for å fjerne avfall fra sjiktet 11 vil kunne være utnyttelsen - r under sjiktet 11 av en avsmalnende silo eller siloer som fører til en langsomt roterende arkimedisk .spiral som nedad mater et dobbeltlås uttømningssystem (som beskrevet under henvisning til fig. 4) eller en vannlåsledning eller et hvilket som helst annet tetningssystem som vil virke slik at arbeidstrykket i kammeret 10 holdes på det nødvendige nivå.

For å igangsette drift av anlegget vist på figurene energiseres viften 15, og brenneren 17 antennes. Som et resultat av dette strømmer en strøm av oppvarmet luft via luftledningen 16 til felleskammeret 14 og sprederrør 12 inn i sjiktet 11. De varme gasser som strømmer gjennom sjiktet 11, fluidiserer sjiktet og oppvarmer materialet i sjiktet inntil sjiktet når en temperatur ved hvilken tilført brensel' til sjiktet forbrenner. Brensel blir deretter innført i sjiktet via anordningen 27.

Brenselet som er blitt innført i det varme sjikt, forbrennes og produserer en varm gass som stiger opp fra sjiktet og via gassutløpet og kanalen 20 fjernes.fra.kammeret. 10.- De varme gasser som transporteres i kanalen 20, over-føres til spillvarmekjelen/overopphetningsinnretningen 19, og vannet som innmates i denne, danner damper som via felles-kammerét 14 og sprederrørene 12 (og eventuelt også via felleskammeret 25 og sprederrørene 13) innmates i sjiktet 11. En del av gassene som strømmer gjennom kjelen/overopphetnings-innretningen 19, blir også via pumpen 24 (eller strålekom-pressoren), felleskammeret 25 og sprederrørene 13 innført i sjiktet 11.

På dette tidspunkt begynner anlegget å produsere

en forbrennbar gass, brenselet som er blitt innført i sjiktet 11,. forbrennes i en atmosfære av oxygen og nitrogen (fra lufttilførselen til sjiktet), og damp og resirkulerte gasser fjernes fra utløpet. Denne atmosfære opprettholdes på et nivå som har et for lavt oxygeninnhold til å understøtte en fullstendig forbrenning av brenselet, og som følge av dette dannes en forbrennbar gass. Samtidig spaltes dampen som er blitt innført i det varme sjikt og tar del i vanngassreaksjonen som fører til produksjon av ytterligere forbrennbar gass.

Straks tilførselen av brensel til systemet er blitt satt igang, avbrytes den direkte oppvarming av luft som inn-føres i sjiktet 11, og oppvarmingsinnretningen 17 slås av. Selv om gjenvinningen, av varme (fra den fremstilte gass) for å forvarme luft som innføres i sjiktet med fordel kan utnyttes, kan den luftmengde som tilføres sjiktet også med fordel reduseres på dette trinn.

En mikroprosessor 100 er innbygget i produksjonslinjen for å regulere de forskjellige innretninger i anlegget for å optimalisere tilførselen av forbrennbar gass. For å oppnå dette styrer mikroprosessoren, innstillingen-av viften 15, oppvarmingsanordningen 16, ventilen 21, pumpen 24, brenselpåmatningsanordningen 2 9, ventilen 32, ventilen 36, sty ringsinnretningen 4 3 for pluggen 4 2 eller glideelementet 60, styringsinnretningen 47 for pluggen 46 eller glideelementet 61, motoren eller -motorene 4 9, styreinnretningen 90 for glideelementet 89, styreinnretningen 95 for glideelementet

94 og trommelen 96 for plogen 83. Mikroprosessoren styrer

de ovennevnte innstillinger som reaksjon på overvåkede para-metre for anlegget, som sjiktmaterialets temperatur, sjiktets dybde, temperaturen av den produserte gass, vanntemperaturen, trykknivåene i kammeret 10 og kjelen/overopphetningsinnret-'ningen 19 og eventuelle ytterligere kjøleinnretninger for forbrennbar gass hvorav en hvilken som helst eller samtlige også kan utnyttes for å avgi ytterligere alarmsignaler.

Damp fra kjelen/overopphetningsinnretningen 19 fortsetter å blande seg med luft fra viften 15 i felleskammeret 14, og varmen fra dampen og den resirkulerte forbrennbare gass overføres til sjiktet 11 og sikrer fortsatt forbrenning av brensel som via siloanordningen 27 mates inn i sjiktet.

Den alternative resirkulerte gassvei som er vist på.fig. 2, hvor varmgass fra filteret sirkuleres ved anvendelse av en venturistrålekompressor, bevirker a± den resirkulerte gass utelukkende blir anvendt for å styre sjiktets dynamiske aktivitet, og dampen som innføres i sjiktet, anvendes for kjemien i kjølerørene og forgassingen.

Det beskrevne anlegg benytter seg av resirkulert forbrennbar gass og damp som et middel for å styre sjikttem-peraturen. Denne styring er enkel og effektiv og gjør det mulig å styre oxydasjonsgraden av brenselet i sjiktet og be-fordrer dessuten skiftvis kjemisk reaksjon.mellom det inn-førte carbonholdige brensel, damp og produktene av delvis eller fullstendig forbrenning i den produserte gass.

Innføringen av den resirkulerte gass i sjiktet sikrer at en vesentlig del av gassen som dannes i forbrenne-rens oxydasjonssone, igjen strømmer gjennom sjiktet og fører til forlenget kontakttid mellom disse gasser og det carbonholdige brensel, hvorved reaksjonen CC>2 + C = > 2CO og spaltningen av vann og vanndamp ved vanngassreaksjonen tilskyndes.

Såvel denne måte å produsere carbonoxy.d:på som vanngassreaksjonen er endoterme, med det resultat at behovet for å avkjøle sjiktet (ved anvendelse av damp og resirkulert gass) blir redusert. Lufttilførselen til sjiktet kan således . holdes på et minimum og derved redusere, mengden av nitrogen, en inert gass, som innføres i sjiktet. Det-beskrevne anlegg kan i virkeligheten drives med meget små mengder av innført luft, og den derav følgende nedsatte innføring av nitrogen vil øke anleggets arbeidseffektivitet vesentlig. Bruken av et granulert filter med et filtreringsmateriale med høyt carboninnhold, san koks,.har den primære funksjon at den skal avskjære findelt aske og findelte carbonpartikier som er blitt ekstrahert fra sjiktet 11, og den sekundære funksjon at den skal gi ytterligere kontakttid med carbon for gasser som strømmer gjennom filteret. ■Denne virkning sikrer gunstige reaksjoner mellom det carbonholdige materiale i filteret og damp og carbondioxyd. Dessuten byr bruken av et granulært filter på muligheten for å innarbeide katalysator i filteret for å befordre reaksjoner mellom damp og carbondioxyd.

For det beskrevne anlegg benyttes et fluidisert sjikt for å underholde forbrenningen og reduksjonen av de carbonholdige brensler, og nærmest et hvilket som helst carbonholdig brensel kan benyttes uavhengig av dets kvalitet. Brensler kan således benyttes som har et høyt aske- og/eller fuktighetsinnhold og/eller er praktisk talt uanriket og/eller omfatter en stor andel av "finstoff".

Det her foreslåtte anlegg kan således produsere en praktisk talt tjærefri, forbrennbar gass uavhengig av det innførte brensel. Ikke bare er det foreslåtte anlegg i stand til å motta et bredt utvalg av brensler, men det er også driftsmessig effektivt.

Gassen som er blitt produsert i anlegget, kan anvendes varm (dvs. etter en viss avkjøling i kjelen/overopp-hetningsinnretningen) eller den kan avkjøles ytterligere før den anvendes, for å avgi utnyttbar varme. Varme som er blitt trukket ut ved hjelp av.ytterligere avkjøling, kan anvendes for å forvarme vannet som innmates i kjelen/overopphetnings-innretningen 19, eller varmen kan anvendes på en hvilken som helst annen måte som er av nytte, f.eks. for et fjernvarme-system.

Det vil fremgå at uttrekkingen av varme fra den produserte gass som føres ut av kammeret 10,.. for tilførsel til kjelen/overopphetningsinnretningen 19, og anvendelsen av damp som er blitt dannet på-denne måte, både som tilførsel "til sjiktet 11 og for å drive den resirkulerende, produserte gass til sjiktet 11, optimaliserer utbyttet ved det foreslåtte anlegg. Dersom den resirkulerte gass fjernes før avkjøling i kjelen/overopphetningsinnretningen 19, kan det trekkes fordel av å utnytte gassen med den høyeste tilgjengelige temperatur.

Når et anlegg ifølge oppfinnelsen bygges, bør oppmerksomhet vies til forsk jei li ge sider ved de beskrevne anordninger.

For eksempel vil den overopphetede damp som anvendes for å transportere brensel inn i kammeret 10, befordre oppfangningen av kald, resirkulert produsert gass og derved bidra ytterligere til gassmassestrømmen gjennom anlegget foruten at den vil befordre spredning av brensel i den sjiktfrie platesone, ved anvendelse av en brenselpåmatningsanordning som er vist på fig. 3A.

Den korrekte avpasning av mengdene av damp og/eller luft som er oppfanget i den resirkulerte produserte gass og det innførte brensel- bevirker en. viss forandring av mengden av de flyktige materialer som frigjøres ved det varmesjokk som det innførte brensel utsettes for når.det strømmer inn i kammeret 10.

Plasseringen av innløpene for resirkulert produsert gass og det innførte brensel og av sprederrørene 12 bør vel-ges slik at en uheldig brenselstrøm, spesielt av lettere brenselfraksjoner, som ellers ville kunne være tilbøyelig til å danne en bro over dampstrålen.50, hemmes.

Reguleringen av luft- og dampstrømmene, volumet av produsert gass som skal resirkuleres og mengden av innført brensel pr. tidsenhet er alle variable som . behøver å styres, på den ovenfor beskrevne måte, for å optimalisere produksjonen av forbrennbar gass under hensyntagen til belast ningen, dvs. den gassmengde som er nødvendig fra tid til annen.

Det er ønskelig at styringen av disse variable

ved hjelp av mikroprosessoren 100 som er bygget inn i produksjonslinjen, også er programmert for å regulere disse variable innen et et vidt område for å tilpasse disse til de krav (f.eks. askesmeltetemperatur og forbrenningstempera-tur) som ethvert spesielt innført brensel stiller.

Den beskrevne forgasser kan drives helautomatisk

eller halvautomatisk.

Tilbøyeligheten til at den produserte gass skal føre med seg støv og tunge tjæredamper som deretter må sik-tes fra gassen, kan reduseres ved å optimalisere konstruksjo-nen av kammeret 10. Det har ifølge oppfinnelsen vist seg at tilbøyeligheten for den produserte gass .til å føre med seg slike forurensninger avtar dersom tilstrekkelig avstand fore-ligger mellom toppen av det fluidiserte sjikt og gassutløpet i kammeret 10. En optimalisering av volumet over sjikt 11

i kammeret 10 gjør det også mulig å redusere den hastighet som gassen forlater kammeret 10 med, med derav følgende begrensning av størrelsen for partikler som gassen kan føre med seg.

Gassen som kommer inn i kjelen/overopphetnings-anordningen 19, har en temperatur av ca. 1000° C, hvilket gjør at anlegget får den beskrevne fordelaktige egendampkapasitet.

Kjelen/overopphetningsinnretningen 19 avkjøler den produserte gass til en temperatur som er egnet for fordeling og ytterligere behandling av gassen, f.eks. i en syklongass-renser, uten at det er behov for en ildfast f6ring for noe gassfordelingssystem som mates av anlegget.

Damp produseres ved høy temperatur og et nyttig trykk. Dampen er ett av de tre hovedtilførselsmaterialer til sjiktet og fører til produksjon av gass og også til regule-ring av sjiktets temperatur- Kjemien ved reaksjonen i sjiktet som fører til at ,den> forbrennbare gass produseres, forlanger damp som en komponent ved vanngassreaksjonen, men den damp-mengde som innføres i sjiktet 11, kan være betydelig større enn den mengde som er nødvendig for at den skal virke som en reaktant i sjiktet, idet dampoverskuddet virker til å avkjøle sjiktet og et overskudd av damp vil være tilgjenge-lig for ytterligere reaksjon i koksen i filteret 30.

Resirkuleringen av produsert gass spiller en viktig rolle ved den her foreslåtte forgassingsprosess. Ved å variere mengden av resirkulert gass i omvendt forhold til den krevede forgassingshastighet er det ifølge oppfinnelsen mulig å oppnå en konstant dynamisk sjiktaktivitet uten varia-sjoner i gassens utløpshastighet fra anlegget. Dette særtrekk gjør det mulig å optimalisere konstrukkjonsparameterne for anlegget. Den hovedsakelige grunn til at produsert gass resirkuleres er at det dynamiske sjikts aktivitet skal opprettholdes uavhengig av belastningen av anlegget og uten i., betydelig grad å forandre kjølingen/oppvarmingen i sjiktet eller kjemien ved de reaksjoner som finner sted i sjiktet. Dersom en opprettet reaksjonslikevekt eksisterer, vil utset-telsen av den resirkulerte produserte gass for sjiktet ikke i betydelig grad forandre denne likevekt, og kjemien ved reaksjonen i sjiktet og på andre steder i anlegget vil holde seg i det vesentlige uforandret. Det er viktig at for denne anordning tilveiebringes muligheten for å opprettholde et dynamisk sjikt og fordelen med en bedre carbonreaktivitet.

Når arbeidstrykket i spillvarmekjelen/overopphetnings-innretningen 19 er 17.20 kp absolutt, vil damp/vannmetnings-temperaturen være litt høyere enn 2 00° C. Under .hensyntagen til temperaturfallet over kjelerørveggenes tykkelse vil sann-synligheten for kondensasjon av olje eller tjære fra den produserte gass være liten. For den beskrevne anleggskjele har tilsmussing vist seg å bli meget sterkt redusert.

Hensyntagen til de ovennevnte kriterier fører til valg av en kjele/overopphetningsinnretning 19 som er i stand til å drives ved det høyeste praktiske trykk og den høyeste praktiske temperatur, og av denne grunn foretrekkes en spill-varmek jeie som drives ved middels snarere enn lavt trykk. Drift av kjelen ved middels trykk innebærer at energien i systemet med fordel kan utnyttes for å drive resirkuleringen av den kondenserte gass. Når dessuten metningstemperaturen opprettes ved eller rundt 200° C, blir belastningen på over-opphetningsretningen redusert og gjør at enheten blir en mer praktisk og kommersielt tiltalende mulighet.

Industriell anvendbarhet

Det vil forståes at det her foreslåtte anlegg byr på en effektiv mulighet for å danne forbrennbar gass under utnyttelse av en rekke forskjellige brenselråmaterialer.

Claims

1. Fremgangsmåte for produksjon av forbrennbar gass, karakterisert ved at en fluidiserende gass innføres i et sjikt av inert, partikkelformet materiale for å fluidisere sjiktet, brensel tilføres sjiktet for å forbrennes i dette, damp dannes og ledes inn i sjiktet slik at den delvise forbrenning av brensel og den delvise spaltning og reaksjon av damp i sjiktet danner en forbrennbar gass, og i det minste en del av den produserte brennbare gass sirkuleres tilbake til sjiktet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at mengden av forbrennbar produsert gass som resirkuleres og føres tilbake til sjiktet, varieres.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at varme tilføres sjiktet ved forvar-ming av luft som tilføres sjiktet og/eller ved resirkulering av varm produsert gass til sjiktet.

4. Anlegg for produksjon av forbrennbar gass, karakterisert ved at det omfatter et kammer med et gassutløp for mottagelse av et sjikt av inert partikkelformig materiale, en anordning for å lede gass for å fluidisere sjiktet av inert partikkelformig materiale, en anordning for å innføre brensel i sjiktet for forbrenning i dette, en anordning for å danne og lede damp inn i sjiktet, en anordning for å resirkulere i det minste en del av gassen som via utløpet forlater kammeret, tilbake inn i sjiktet, og en anordning for å muliggjøre styring av anlegget, slik at den delvise forbrenning av brensel og den delvise spaltning og reaksjon av damp i sjiktet vil danne en forbrennbar gass.

5. Anlegg ifølge krav 4, karakterisert ved at gassresirkuleringsanordningen omfatter en regulerbar ventilanordning som gjør det mulig å variere gassmengden som resirkuleres tilbake til sjiktet.

6. Anlegg ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at det omfatter en spillvarmekjeie og overopphet-ningsinnretning hvortil den forbrennbare gass som taes fra det nevnte utløp, tilføres for å danne den nevnte damp.

7. Anlegg ifølge krav 4, 5 eller 6, karakterisert ved at dampen tilføres en stråle- eller venturikompressor som kan anvendes for å drive resirkuleringen av den forbrennbare gass inn i sjiktet.

8. Anlegg ifølge krav 4-7, karakterisert ved at det dessuten omfatter et filter gjennom hvilket den forbrennbare produserte gass som er blitt tatt fra gassutløpet, ledes, og i hvilket filter eventuelle støv-partikler, lavtflyktige tjærer eller andre forurensninger som føres med av den forbrennbare gass, trekkes ut og reageres ytterligere.

9. ^Anlegg ifølge krav 8, karakterisert ved at filteret omfatter et sterkt carbonholdig materiale, som koks.

10. Anlegg ifølge krav 9, karakterisert ved at koksen er båret i et sjikt av inert, partikkelformet materiale.

11. Anlegg ifølge krav 4 - 10, karakterisert ved at brenseltilførselsanordningen omfatter en første silo hvortil brensel tilføres og som har en stengbar utløpsåpning som fører til en annen silo med et stengbart utløp som fører til en brenseltilførselsanordning for til-førsel av brenselet til kammeret, en anordning som kan manøv-reres for å stenge hver av de nevnte utløpsåpninger, og en styreanordning for å styre stengningsanordningen for å sikre at i det minste én av de nevnte åpninger alltid er stengt, slik at det fåes en gasstetning mellom kammeret og atmosfæren.

12. Anlegg ifølge krav 11, karakterisert ved at hver av de nevnte siloer omfatter en stråleanordning som er innrettet for å rette gass til den del av hver av siloene som befinner seg nær åpningen i disse, for å hindre brensel fra å danne bro over åpningen og hindre fri passasje av brensel gjennom denne.

13. Anlegg ifølge krav 11, karakterisert ved at brenseltilførselsanordningen omfatter en anordning for å vibrere brenselet for å hindre at brenselet danner en bro over åpningene og hindrer fri passasje av brensel gjennom disse.

14. Anlegg ifølge krav 11, 12 og 13, karakterisert ved at brenselet som kommer fra den annen silo, overføres til en første transportskrue som drives slik at den kan rotere med varierbar hastighet.

15. Anlegg ifølge krav 14, karakterisert ved at brenseltilførselsanordningen omfatter en stråle eller stråler som dirigerer en strøm av damp og brensel som kommer fra den første transportskrue, og overfører brenselet inn i kammeret.

16. Anlegg ifølge krav 14, karakterisert ved at brenseltilførselsanordningen omfatter en annen transportskrue som drives med hø yere hastighet enn den første transportskrue og som overfører brensel fra den første transportskrue til kammeret.

17. Anlegg ifølge krav.i4 -16, karakterisert ved at det omfatter en askefjernelsesanordning for å fjerne aske og avfall fra sjiktet mens en gasstetning opprettholdes mellom sjiktet og atmosfæren.

18. Anlegg ifølge krav 17, karakterisert ved at askefjernelsesanordningen omfatter en første silo hvortil sjiktmaterialet overføres, og med.et utløp som fører til en annen silo med et utløp som fører til en oppsamlings-anordning, og en anordning for å styre stengningen av utløpene fra den første og den annen silo, slik at i det minste ett av de nevnte utløp hele tiden er stengt for derved å opprettholde en gasstetning mellom sjiktet og atmosfæren.

19. Anlegg ifølge krav 16 og 17, karakterisert ved at askefjernelsesanordningen omfatter en anordning for å sikte materiale som er blitt overført til opp-samlingsanordningen, og for å tilbakeføre partikler med under en på forhånd bestemt størrelse til sjiktet.