NO864326L - Fremgangsmaate til behandling av vannholdig kondensat. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til behandling av vannholdig kondensat fra avkjøling av rågassen av forgassingen av faste brennstoffer med oksygen, vanndamp og karbondioksydholdige forgassingsmidler under et trykk på 5 til 100 bar, idet brennstoffene danner en fast lagring som langsomt beveger seg nedad og under hvilken man fjerner-de uforbrennlige mine-ralske bestanddeler av brennstoffet som fast aske eller flytende slagg.

Forgassingen av faste brennstoffer, spesielt av kull eller brunkull, i fast lagring med fastblivende aske er f.eks. vist i Ullmanns Enzyklopadie der Technischen Chemie, 4. opplag,

(1977), bind 14, sidene 383-386. Detaljer av denne kjente fprgassingsmetode er også offenliggjort i US-patentskrifter 3 540 867 og :3'854 895. Forgassingen av brennstoffet i fast lagring med unntak av flytende slagg er forklart i britiske patenter 1 507 905, 1 506 671 og 1 512 677. Ved fremgangsmåten ifølge det europeiske patent 12 456 og det dertil svarende US-patent 4 295 864 avspennes det ved kjøling av rågassen under øket trykk dannede kondensat, idet det oppstår avspenningsdamp og en flytende fase. Avspennings- dampen tilføres et brennkammer og forbrennes ved temperaturer over 800°C. ~:En del av den flytende f ase' må fjernes fra prosessen og opparbeides fordi ellers konsentrasjonen av for-urensning i gassen eller i kondensatet ville økes til utillatelige verdier. Opparbeidelsen og rensingen av væsken forårsaker imidlertid betraktelige omkostninger.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å fjerne den

del av kondensatet som ikke kan tilbakeføres i forgassingen eller videreanvendes ved behandling av rågassen på enkel og økonomisk måte. Ved den innledningsvis nevnte fremgangsmåte foregår dette ifølge oppfinnelsen ved at kondensatet i det minste delvis forbrennes i en hvirvelsjiktforbrenning ved temperaturer i området på ca. 750 til 1000°C og fører den vanndampholdige forbrenningsgass fra forbrenningen til forgassingen. Rensingen av kondensatdelen bortfaller herved

fullstendig og forbrenningsgassen tjener i forgassingen som forgassingsmiddel.

En videreutforming ifølge oppfinnelsen består i at det ved kjøling av rågassen dannede kondensat i en utskiller befries i det minste delvis for støv og tjære 'før man tilfører kondensatet til hvirvelsjiktforbrenningen. Støv og tjære tilbake-føres på kjent måte til forgassingen.

Hensiktsmessig tilbakefører man en del av forbrenningsgassen

i hvirvelsjiktforbrenningen, idet gassen tjener som reduser-ingsmedium.

Fremgangsmåten byr også den fordelaktige mulighet fra rågassen etter avkjøling å fjerne svovelforbindelser og karbondioksyd og å ha disse stoffer av hvirvelsjiktforbrenningen sammen med kalsiumforbindelser. CC>2bibeholdes såleder for-brenningsfremgangsmåten og reduserer kullforbruket. Svovel-forbindelsene, spesielt H2S, omdannes i hvirvelsjiktforbrenningen til SC>2og forbinder seg med kalsiumforbindelsene, spesielt kalkstein eller kalkmelk til kalsiumsulfat. Kalsiumsulfat fjernes deretter med forbrenningens aske og kan uten problemer deponeres.

En fordelaktig utførelse av fremgangsmåten består i at hvirvelsjiktforbrenningen drives ved et trykk som er rundt minst 2 bar høyere enn forgassingstrykket. Derved kan forbrenningsgassen uten ekstra komprimering innføres i forgassingen .

Da rågassen og det derav ved avkjøling dannede kondensat fremkommer omtrent under det i forgassingen herskende trykk, lønner det seg at trykket i utskilleren til behandling av kondensatet omtrent er det samme som i forgassingen. En av-spenning av kondensatet og således behandlingen av avspenn-ingsgassene bortfaller her. Pumpeytelsen til innføring av den fra utskilleren fjernede væske i hvirvelsjiktforbrenn ingen-og-forgassingen nedsettes. - • •

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det uten videre mulig å bringe opp den i forgassingen nødvendige vanndamp alene ved vanndampinnholdet av den fra hvirvelsjiktforbrenningen kommende forbrenningsgass. En dampkjele til frembringelse av ekstra vanndamp for forgassingen bortfaller således. Fremgangsmåten kommer også .uten røkgassbehandling, f.eks. røkgassvasking,

da nitrogenoksyder og svoveloksyder reduseres i forgassingen og .fremkommer som resp. I^S i idet f^S kan .fjernes sammen med andre svovelforbindelser i rågassrensingen. Som resultat avgis ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utad hverken SC>2 eller nitrogenoksyder, det spares vann og igjenanvendelsen av CC^. reduserer kullforbruket. På grunn av hvirvelsjikt-forbrenningens rensevirkning er den samlede fremgangsmåte økologisk vennlig. Et lite merforbruk av oksygen er ikke avgjørende i forhold til kjente fremgangsmåter.

Ved hvirvelsjiktforbrenningen kan det komme til anvendelse det klassiske hvirvelsjikt eller fortrinnsvis det sirkulerende hvirvels j ikt, for hvilket detaljer er omtalt i det _tyske utlegningsskrift 25 39 546 og det dertil svarende US-patent 4 165 717. Ved det sirkulerende hvirvelsjikt er reduseringsgassens hastigheter betraktelig høyere enn ved klassiske hvirvelsjikt, således at stadig store faststoffmengder uttas fra hvirvelsjiktreaktoren, adskilles fra gassen og føres tilbake til hvirvelsjiktreaktoren.

Detaljer ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen forklares ved hjelp av tegningen.

Til forgassing 1 føres kornformet. kull med et kornområde

på ca. 3 til 60 mm gjennom ledning 2... For forenkling er det på tegningen ikke vist sluseinnretninger. Forgassingen l._ hvor, :det:; kornf ormedev brennstpf.f{:b'ef.inneri seg:., .i ,f ast lagring, arbeider i trykkområdet på 5- til .100 bar.. Forgass-, ingsmiddel.kommer, fra ledning 3, det består av en forbrenningsgass, hvortil det gjennom ledning 4 haes oksygen.

Forgassingens uforbrennlige residu, hvor det dreier seg om fast aske eller flytende slagg, bortføres i ledning 5.

Rågassen.fra forgassingen kommer i ledning 6 til envaske-kjøler 7, hvori det gjennom ledning 8 tilføres vann eller overveiende av vann bestående kondensat. I den etterfølg-ende avvarmingskjele 10 foregå en ytterligere avkjøling, således at rågassen i ledning 11 fjernes ved temperaturer i området på 120 til 180°C og i sumpen av avhetningskjelen 10 fremkommer et kondensat med likeledes temperaturer på

120 til 180°C. Dette kondensat haes i en ledning 12 av en utskiller 13. . Trykket i utskilleren 13 er i foreliggende tilfellet bare ca. 1 til 5 bar lavere enn i forgassingen 1. I utskiller 13 foregår på i og for seg kjent måte tyngekraftadskill-elsen av kondensatets forskjellige komponenter. En tyngre fase som er rik på støv og tjære fjernes i ledning 14, idet det tilbyr seg å tilføre denne fase likeledes til forgassingen 1. En vannrik fase, som vanligvis betegnes som gassvann, fjerner man i ledning 15 og gir den under virkning av pumpen 16 til en hvirvelsji.ktforbrenning 17. Hvis nødvendig, tilføres tilleggsvann i ledning 9.

Til hvirvelsjiktforbrenningen 17 tilfører man også en avgass fra ledning 18. I gassrensingen 20 behandles rågassen fra ledning 11, idet man ved hjelp av kjente fremgangsmåter fjerner svovelforbindelser, spesielt H2S, samt også delvis CC^. CC>2og disse svovelforbindelser er inne-holdt i avgassen av ledning 18. Den rensede gass, som nå fremfor alt består av hydrogen og karbonmonoksyd,

står til disposisjon til ytterligere anvendelse i ledning 21.

Til hvirvelsjiktforbrenningen 17 fører man som brennstoff finkull med kornstørrelse til 10 mm gjennom ledningen 22 og malt kalkstein, dolomitt eller kalkmelk gjennom led ning 23 . " 'Disse kalsiumforbindelser omdannes i forbrenningen 17 ved de der herskende temperaturer på 750 til 1000°C og fortrinnsvis 800 til 900°C til CaO, som binder det av svovel-forbindelsene dannede SC>2som kalsiumsulf at. Som hvirvel-gass anvendes det i forbrenningen 17 en i ledning 25 tilbake-ført delstrøm av forbrenningsgassene, hvortil man i ledning 26 tilblander oksygen, luft eller også med oksygen anriket

* luft.

På grunn av de '-høye hvirvelgassitastigheter i forbrenningen 17 uttas sammen med forbrenningsgassene stadig betraktelige faststoffmengder fra forbrenningssonen og tilføres gjennom ledning 27 til en zyklon 28, hvori de faste stoffer

- best mulig-fjernes fra gassen. Faststoffene som overveiende -béstår av brennstoffaske dg kalsiumsulfat, forlater zyklonen 28 i ledning 30 og tilbakeføres til ca. 80 til 90% i ledning ;31:£i forbrenningen :I7 . Det resterende faststoff fjerner-'<:>man i ledning 32 og kan f.eks. deponere de etter en ikke'vist avkjøling. Hvirvelsjiktforbrenningen 17 med fdfbindingsledning 27, zyklonen 28 samt ledningene 30 og 31 danner den'-for det sirkulerende hvirvelsjikt typiske .apparativé anordning. •• .. v.

Den i zyklonen 28 for faste stoffer best mulig befridde forbrenningsgass strømmer bort i ledning 33, "idet den har-temperaturer på 750 til 1000°C og fortrinnsvis ^800

til 900°C. Til kjøling og 'til- økning av vanndampinnholdet innsprøytes i denne gass gjennom ledning 34 tilført vann, hvor det også kan dreié seg om kondensat eller-gassvann. Den med vanndamp anrikede forbrenningsgass tilbakeføres

da delvis over viften 35 og ledning 25 i den allerede omtalte måte til forbrenningen 17, den resterende forbrenningsgass tilfører man i ledning 3 til forgassingen 1.

Eksem<pe>l'

I en til tegningen svarende fremgangsføring har man til forgassing 1 1000 kg kull (beregnet vann- og askefri).

Kullene som har et korningsområde på 5 til 4 0 mm inneholder 51 kg fuktighet, 126 kg aske og 21 kg svovel. Som forgassingsmiddel fører man gjennom ledning 3 forbrenningsgass som består av følgende gasskomponenter:

og som inneholder 323 kg vanndamp. Gassens temperatur ligger ved 400°C. Forbrenningsgassen tilblandes 477 Nm"^ oksygen fra ledning 4. Trykket i forgassingen 1 ligger ved 30 bar og i forbrenningen 17 ved 32 bar.

I avvarmingskaret 10 fremkommer det ved en temperatur

på 180°C 23 0 kg kondensat som inneholder 185 kg vann. Dette vann adskilles i en utskiller 13 som gassvann og tilføres gjennom ledning 15 til forbrenningen 17.

Gjennom ledningen 9 tilsettes råvann i "en mengde på 20 kg. I gassrensingen 20 oppstår en avgass av 49 Nm 3 CO.-,, 3 3 14 Nm H2S og 1 Nm COS, som over kompressoren 19 og ledning 18 likeledes settes til forbrenningen 17 som er utformet som sirkulerende hvirvelsjikt. Til forbrenningen 17 har man videre 26 kg finkull, 110 kg malt kalkstein og 76 Nm 3 oksygen. Forbrenningsgassen av ledning 33 har en temperatur på 850°C, det sprøytes med 96 kg råvann fra ledning 34 og avkjøles derved til 400°C.

2200 Nm 3 rengass forlater i ledning 21 gassrensingen 20.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte til behandling av vannholdig kondensat fra kjølingen av rågass fra forgassingen av faste brennstoffer med oksygen, vanndamp og karbondioksydholdige forgassingsmidler under et trykk på 5 til 100 bar, idet brennstoffene danner en fast lagring som langsomt beveger seg nedad og under hvilke man fjerner de forbrennbare miner-alske bestanddeler av brennstoffet som fast aske eller flytende slagg, ..... karakterisert ved at kondensatet i det minste delvis forbrennes i eh hvirvelsjiktforbrenning i området på ca. 750 til 1000°C og den vanndampholdige forbrenningsgass føres fra forbrenningen til forgassingen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det ved avkjøl-ing av rågassen dannede kondensat i en utskiller befris for støv og tjære i det minste delvis før man tilfører kondensatet til hvirvelsjiktforbrenningen.

3..Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at en del av forbrenningsgassen tilbakeføres til hvirvelsjiktforbrenningen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller et av de følgende, karakterisert ved at fra rågassen etter avkjølingen fjernes svovelforbindelser og en del av karbondioksyd og disse stoffer ifylles hvirvelsjiktforbrenningen sammen med kalsiumforbindelser.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller et av de følgende, karakterisert ved at forbrenningsgassen avkjøles ved innsprøyting av vann.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller et av de følgende, karakterisert ved at hvirvelsjiktforbrenningen drives ved et trykk som er rundt minst 2 bar høyere enn trykket i forgassingen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller et av de følgende, karakterisert ved at trykket i utskilleren er omtrent det samme som i forgassingen.