PL107330B1 - Silownia cieplna - Google Patents

Description

Opis patentowy, opublikowano: 30,08*1&80 107330 tofc ci,2 vm 3/sfi, C^r IELNIA h a Twórca wynalazku: — -< Uprawniony z patentu: EEQ Afctijengesellschatt, Brown, Boveri & (gie., Baden-(Szwajcaria) Silownia cieplna Pr^fidmiotem^nynalazku jest silownia, cieplna skladajaca- sie zasadniczo z silnika, cieplnego,, wytwornicy gani dla wytwarzania gazu generatorowego z wegla, który to gaz po oddzieleniu od niego frakcji pylistej i siarki sluzy jako paliwo, dla silowni, ponadto z zespolu doladowyirujaaego, którego sprezarka spreza powietrze potrzebne dla wytwor¬ nicy gazu i którego, turbina gazom, jeet- napedzana nie spalonym gazem generatorowym z- wytwornicy, a takze Tcsuchego oddzielacza pylu,, który jest umieszczony na dro- , dxc przeplywu gazu, generatorowego przed turbina gazowa zespolu doladowywujacego lub stanowi jedaa calosc z ta tunbina:gazowa.' Dla, oddzielania lotnego popiolu i koksiku, nazywanych, w dalszym ciagu krótko pylem, jak równiez siarki-od gazu generatorowej stosuje sie glównie chlodnice^ pluczkowa.Poprzez zwiazane z tym schladzanie nastepuje utrata okolo •10% doprowadzanego, ciepla zwiazanego chemicznie zpaliwem. MLuniknieeia tychstrat ciepl^ppoponowano juz ^szwajcarskie zgloszenie patentowe 1j80L6/73 i niemieckie zgloszenie-patentowe P 24 03 928.9^) OiLicifilacpyljuz przed ttirbtaa gazowa.zespoiu d*ladowujaieegavpodczasgdy siarka bfghfc oddzjalatta za tairibma gaaawa* Ma to, miejsce c^atego, z* temperafcuraiprzeji turbina gazojaa jest za wysoka i do«- pierci papiaez rozprezam* gazu geawratorowjegi* w te* twkMjieaostajegfamzoa& m takim step«kvk«ócyv umozliwia oddzielanie siarki tjez strat wielce wartosciowego ciepla., T* koneepoja p flpmmofci ciepiaei eafegfr urB»tatu laWKppaui statkiwiaze aif jedufe »jjenaysmii 2 Celeifrwynalazku jest wyeliminowanie tych niedogodnosci Dla osiagniecia tego celu postawiono sobie za zadanie opra¬ cowanie ukladu wspólnego oddzielania siarki i pylu w silowni termicznej z wytwornica gazu pod cisnieniem- bez obnizania 5 wspólczynnika sprawnosci calego urzadzenia jak' to ma miejsce w przypadku stosowania chlodnicy pluczkowej, Zadanie to rozwiazano przez umieszczenie na drodze przeplywu gazu generatorowego, pomiedzy wytwornica tego gazu i suchym oddzielaczem, urzadzenia wdmuchujace- 10 go srodek reagujacy, który wiaze chemicznie znajdujaca sie w gazie generatorowym siarke i jest oddzielany od gazu generatorowego w suchym oddzielaczu razem z pylem.Korzystne rozwiniecie wynalazku polega na tym, ze w celu obnizenia temperatury gazu generatorowego do 15 temperatury sprzyjajacej reagowaniu siarki zwprowadzanym reagentem, wytwornica gazu posiada wymiennik cieplo, przez który przeplywa czynnik chlodzacy.Korzystnym jest przy tym, gdy wydatek przeplywu czynr nika chlodzacego przeplywajacego przez wymiennik ciepla 2* jest regulowany w zaleznosci od temperatury gazu genera¬ torowego jaka ma on przed urzadzeniem wdmuchujacym.Jafcwiadomo siarkawystepuje w postacisiarkowodora— HjS. Zwiazek ten moze wiazac sie chemicznie przykladowo z tlenkiem mefcalu- lub zwiazkami wapnia. Nastepuje & to w te* sposób, ze jeden ze wspomnianych czynników wiazacych, na przyklad w postaci proszku* jest mieszany z*gazem ganetatOFOwym i po*reakcji z- siarka jest-odcMakm$. od gazu wspólnie z pytona przed lub za turbina gazowa aaopah doladowywujaccgo tak jak to ma miejsce w znanym* 3fc stanietaehniki. Dzieki temu raoz*awioc oddniilnó zasówno 107 330107 330 pyl jak i siarke przy pomocy prostych i tanich srodków.Dla przypadków, gdy temperatura gazu generatorowego wyplywajacego z wytwornicy bylaby za wysoka, sa do dyspozycji dwie mozliwosci, które moga byc zastosowane razem lub kazda z nich oddzielnie. W poblizu miejsca wyplywania gazu generatorowego z wytwornicy zostaje umieszczony wymiennik ciepla. Jedna z mozliwosci polega .na tym, ze gaz generatorowy w tym wymienniku wykorzystu¬ je sie do przegrzewania wody odparowywanej w plaszczu wodnym wytwornicy gazu przed zmieszan!em tej pary z powietrzem zgazowujacym. Mozna takze, obok wytwarza¬ nia pary w plaszczu wodnym, odparowywac wode w samym wymienniku, aby mozna bylo dodawac wieksze ilosci pary do powietrza zgazowujacego przez co tempeatura gazu generatorowego zostaje nieco obnizona juz przed wymienni-, kiem. Uzyskuje,sie wi^c tutaj podwójny efekt, a mianowicie w dolnej czesci wytwornicy gazu wystepuje znany proces egzotermiczny, poniewaz wegiel zostaje spalony, wzglednie zgazowany na'dwutlenek i tlenek wegla podczas gdy w gór¬ nej czesci wytwornicy gazu wystepuje, na skutek rozkladu pary wodnej, proces endotermiczny, który znowu obniza temperature gazu generatorowego. Mimo obnizonej tem¬ peratury gazu generatorowego przed turbina gazowa zespolu doladowywujacego ogólna sprawnosc calego urzadzenia nie ulega pogorszeniu, poniewaz cieplo oddawane przez gaz generatorowy badz wraca z powrotem wraz z para do wytwornicy sprezonego gazu lub jest odzyskiwane przy pózniejszym spalaniu gazu generatorowego.Obie przedstawione mozliwosci pozwalaja, poprzez re¬ gulacje wydatku przeplywu czyiurka chlodzacego przez wymiennik, na utrzymanie temperatury gazu generatoro¬ wego na stalym poziomie odpowiednim dla reakcji siarki z czynnikiem wiazacym.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schema¬ tycznie silownie wedlug wynalazku majaca wytwornice gazu tloczonego d)a zisilan;a turbiny gazowej, fig. 2 — rów¬ niez schematycznie fragment silowni parowej z wytwornica gazu tloczonego dla zasilana wytworn:cy pary, fig. 3 — wytwornice gazu tloczonego z nalezacym do niej doprowa¬ dzeniem wody chlodzacej pokazanaw przekroju wzdluznym, a fig. 4 — inna postac wytwornicy pokazanej na fig. 3.Na wszystkich figurach te same czesci sa oznaczone takimi samymi odnosnikami.Wedlug fig. 1 powietrze do zgazowywania wegla pod cisrreniem i powietrze spalania dla nastepujacego po tym spalania gazu generatorowego jest sprezane wspólnie przez sprezarke 1 np. do 10 barów. W punkcie 2 przewodu po¬ wietrznego 3 zostaje oddzielona niewielka ilosc powietrza i doprowadzona do zespolu doladowujacego wytwbnrcy 7 gazu tloczonego,,skladajacego sie ze sprezarki 5 i turbiny gazowej 6. Ta ilosc powietrza zostaje jeszcze bardziej sprezona w sprezarce 5 i dalej doprowadzona do wytworni¬ cy 7 gazu tloczonego gdzie sluzy do zgazowywania wegla, który jest wprowadzany do wytwonrcy poprzez sluze 8.Gaz generatorowy wyplywajacy z wytworncy 7 do prze¬ wodu 9 ma temperature rzedu 500 do 600°C a cisnienie okolo 20 barów i jest doprowadzany do turbiny gazowej 6.W przewód 9 wlaczone jest urzadzenie wdmuchujace 12, s które jest zasilane ze zbiornka 21 czynnikiem reagujacym chemicznie sluzacym do wiazania siarki zawartej w gazie generatorowym. Reakcja nastepuje na drodze przeplywu gazu do oddzielacza odsrodkowego 10, na przyklad oddzie¬ lacza yan Tongeren'a,w którym zarówno pyl jak i zwiazana z doprowadzonym czynnikiem siarka sa oddzielane. Za turbina gazowa 6 gaz generatorowy jest kierowany poprzez przewód 11, tak samo jak powietrze z przewodu powietrzne¬ go 3, do komory spalania 13 turbiny gazowej 14. Taostatnia napedza z kolei sprezarke 1 i generator elektryczny 15. 5 Poniewaz gaz generatorowy ma jeszcze stosunkowo wysoka temperature, takze za oddzielaczem odsrodkowym 10 to turbna 6, moze n;e tylko napedzac sprezarke 5 zespolu doladowujacego ale takze oddawac jeszcze energie na zewnatrz. Mozni jednak zrezygnowac z nadmiaru energii 10 i dopuscic do duzego spadku c".sn:enia w wytwornicy 7 gazu tloczonego.Na fig. 1 jest pokazana takze i inna mozliwosc. Pomiedzy przewodami 9 i 11 jest umieszczony przewód obejsciowy 16 dla omijania turbiny gazcwej 6. Przeplyw przez ten 15 przewód obejscowy 16 jest regulowany zaworem 17.Gdy poprzez przewód obejscowy 16 kierowana jest regu¬ lowana ilosc gazu generatorowego, to mozna dzieki temu regulowac liczbe obrotów zespolu doladowujacego, a takze dopasowac wydatek przeplywu powietrza doprowadzanego 2o do wytwornicy gazu tloczonego do kazdorazowo wystepuja¬ cego obciazenia.Na fig. 2 jest pokazana czesc silowni parowej, która w zakresie widocznym na rysunku jest bardzo podobna do urzadzenia z fig. 1. Zamiast komory spalania jest tutaj 25 zainstalowana wytwornica 18 pary opalana gazem pod cisnieniem, w której jest spalany gaz generatorowy, a za pomoca goracego gazu jest wytwarzana para dla nie poka¬ zanego silnika parowego. Sprezarka 1, która równiez i tutaj dostarcza powietrze dla zgazowywania wegla pod cisnieniem 30 i do spalania, tworzy razem z turbina gazowa 14 zespól dóladowywujacy dla wytwornicy pary, do którego jeszcze nalezy silnik rozruchowy 19 i sprzeglo 20.W obu opisanych silownikach gaz generatorowy jest uwalniany w oddzielaczu odsrodkowym od pylu i zwiazanej 35 chemicznie siarki bez uprzedniego schladzania go. Ma tu wiec miejsce oddzielaniena sucho, które jestJ?ardzo skutecz¬ ne i proste, atakze odbywa sie bez straty ciepla.- Surowy gaz generatorowy zawiera do 6 gramów pylu w jednym kilogramie gazu czyli 6000 czesci na milion. 40 Juz ulamek tej ilosci pylu_W gazie bedzie wystarczajacy aby spowodowac w krótkim czasie zniszczen:e turbiny gazowej zespolu doladowywujacego wytwornicy gazu tloczonego.Oddzielacz pylu i zwiazanej chemicznie siarki moze byc ^zarówno oddzielony od turbiny gazowej 6, jak to ma miejsce 45 w przykladach pokazanych na fig. li 2, jak tez stanowic z nia jedna calosc jak to ma miejsce w urzadzeniach z przy¬ toczonego stanu techniki. Do uzyskania szczególnie czystega (wolnego od pylu) gazugeneratorowego moga byckorzystnie stosowane oba sposoby oddzielan;a w samej silowni. 50 . Fig. 3 przedstawia wytwornice 7 gazu tloczonego ze szcze¬ gólami istotnymi dla zrozumienia wynalazku a takze turbine gazowa 6 zespolu doladowywujacego, która nipedza nie pokazana tutaj sprezarke. Wegiel wprowadzany w kierunku strzalki 31 poprzez sluze 8 do wytwornicy gazu jest w jej 55 przestrzeni wewnetrznej 39 zgazowywany. Powietrze do~ tej przestrzeni doplywa w kierunku wskazanym strzalka 29 poprzez rure 30. Powstajacy gaz generatorowy oddaje czesc swego ciepla w wymienniku 27 zanim przedostanie sie z wytwornicy 7 gazu do przewodu 9, który prowadzi do 60 turbiny gazowej 6. Plynny zuzel jest odprowadzany poprzez- rure34. . i W przewód 9 jest wbudowane urzadzenie wdmuchujaca 12, za pomoca którego wdmuchuje sie do strumienia gazu generatorowego sproszkowany czynnik reagujacy, co moze l5 byc realizowane przykladowo przy uzyciu gazu obojetnego*-/^ 5 jako nosnika. Przy dobrym wymieszaniu wystarczajaca jest stosunkowo krótka droga przeplywu, aby zwiazac chemicznie zawarta w gazie generatorowym siarke z wdmu¬ chiwanym proszkiem. W turbinie gazowej 6 nastepuje na samym poczatku oddzielenie pylu i proszku reagujacego pod dzialanem sily odsrodkowej i odprowadzenie do zasobnika 32 lub do filtru dla dalszej przeróbki. Oczyszczony, wolny od siarki gaz generatorowy wyplywa z turbiny gazowej 6 w kierunku strzalki 33 aby byc dalej wykorzystanym tak jak pokazano na fig. 1 lub 2.Przestrzen wewnetrzna 39 wytworn;cy gazu jest chlodzona plaszczem wodnym 22. Jest on polaczony ze zbionrkiem zasilajacym 23 z woda, który jednoczesnie sluzy jako oddzielaczwody odpary. Para wilgotna przeplywa z plaszcza wodnego 22 poprzez przewód 24 do zbiornika 23, a woda ze zbiornika 23 plynie poprzez przewód 25 do plaszcza wodnego 22. Oddzielona para zostaje doprowadzona poprzez przewód 26 do wymiennika ciepla 27 gdzie jest oni prze¬ grzewana przez goracy gaz generatorowy, po czym jest doprowadzana przez przewód 28 do rury 30, aby byc zmieszana z powietrzem doprowadzajacym do wytwornicy gazu.Od przewodu 26 odgalezia sie przewód obejsciowy 35; który z pominieciem wymiennika ciepla 27 prowadzi bezposrednio do przewodu 28. Przed urzadzeniem wdmu¬ chujacym 12, patrzac w kierunku przeplywu gizu genera¬ torowego, wbudowany jest w przewodz'e 9 czuju"k tem¬ peratury 36, od którego prowadzi przewód sterujacy 38 do zaworu dlawiacego 37, który reguluje przeplyw przez przewód 35. Czujnik temperatury 36 i zawór dlawiacy 37 sa tak wzajemnie ze soba sprzegniete, ze zawór 37 jest uruchamiany w kierunku zamykania przy wzrastajacej temperaturze gazu generatorowego, a w kierunku otwiera¬ nia przy malejacej temperaturze. Dzialanie jest oczywiste: jesli dlawienie przez zawór 37 jest silniejsze, to mniej pary przeplywa poprzez przewód obejsciowy 35, a wiec pary przez wymiennik ciepla' 27 przez co temperatura pary w przewodzie 28 wzrasta, gaz generatorowy jest siniej chlodzony i temperatura mierzona przez czujnik 36 spada.Przy otwieraniu zaworu 37 ma miejsce odwrotna sytuacja.Poprzez taka regulacje mozliwe jest utrzymywanie tempera¬ tury gazu generatorowego przed urzadzeniem wdmuchuja¬ cym 12 na stalympoziomienajkorzystniejszym dla przebiegu reakcji wiazania siarki z czynnikiem reagujacym.Fig. 4 przedstawia taka sama wytwornice 7 gazu tloczone¬ go jak na fig. 3 ale z innym kierowaniem wody i pary. Od¬ dzielona w zbiorniku zasilajacym 23 para wplywa bezposred¬ nio do przewodu 28, z którego jest ona doprowadzana do przewodu powietrznego 30. Od przewodu 25 odgalezia sie r 330 6 przewód 40, który prowadzi do wymiennika ciepla 27, którego przewód odplywowy 41 laczy sie z przewodem 24.Tak wiec obok obiegu zamkn;etego obejmujacego zbiornik 23, przewód 25, plaszcz wodny 22, przewód 24, zbiornik 23 5 uzyskuje sie drugi równolegly do n:ego obieg zamkniety obejmujacy zblonrk 23 przewód 25, przewód 40, wymiennik c/.epla 27, przewód odplywowy 41, przewód 24, zbiornik 23.Zawór dlawracy 37, na który oddzialywuje czujn!k tempera¬ turowy 36 za posrednictwem przewodu wykonawczego 38 io jest wbudowany w przewód 40 przez co wspóldzialanie z czujnikiem temperaturowym jest zmienione w stosunku do przykladu z fig. 3. Przy wzrastajacej temperaturze zawór jest uruchamiany w kierunku otw:eran;a, a przy malejacej temperaturze w kierunku zamyk^ira. Przy takim ukladzie 15 polaczen, utrzymujac stala temperature przed urzadzeniem wdmuchujacym 12, zmien;a sie tylko ilosc pary doplywaja¬ cej do rury 30 doprowadzajacej powietrze, a nie temperatura tej pary. 20 PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Slownia ceplna skladajaca s;e z silnika cieplnego, wy- tworncy gizu tloczonego dla wytwarzania gazu generatoro¬ wego z wegla, który to gaz, po oddz:eleniu od niego frakcji pylstej i s'ark", sluzy jako paliwo dla silowni, ponadto 25 z zespolu doladowywujacego, którego sprezarka spreza powietrze potrzebne dla wytwornicy gazu i którego turbina gazowa jest mpedzana r/e spilonym gazem generatorowym z wytwo:n"cy, a takze z suchego oddzielacza pylu, który jest umeszczon 7 n"i drodze przeplywu gazu generatorowego 30 przed turbina gizowa zespolu doladowujacego lub tworzy jedna calosc z ta turbna, znamienna tym, ze ma na drodze przeplywu gazu generatorowego urzadzenie wdmuchujace (12), umeszczone pomedzy wytwornica (7) gazu tloczonego i oddz:elaczem suchym (10, 32), sluzace do wdmuchiwania 35 czynnika reagujacego, który wiaze chemicznie zawarta w gazie generatorowym sarke i jest oddzielany od gazu generatorowego razem z pylem w oddzielaczu suchym (10,32).
2. 2. Silownia wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze dla 40 obnzenii temperatury gazu generatorowego do tempera¬ tury sprzyjajacej reagowaniu siarki z wdmuchiwanym czynn'k?em reagujacym wytwornica (7) gazu tloczonego ma wymiennik ciepla (27), przez który przeplywa czynnik chlodzacy. 45
3. 3. Silownia wedlug zastrz, 2, znamienna tym, ze posiada uklad regulacji wydatku przeplywu czynnika chlodzacego w wymienniku ciepla (27) regulujacy ten wydatek przeplywu w zaleznosci od temperatury gazu generatorowego przed urzadzeniem wdmuchujacym (12).10T3S0 A -2V 7 \ -12 ¥l 10 M 5 6 -17 -16 FIG.1 3t 3^ U 13 B3 15 FIG.2 FIG.3 FIGA LZO Z-d 3, fc. 996/14/99, n. 90+|30 egz. Cena 45 zl PL