PL191977B1 - Sposób spalania lub zgazowania w obiegowym złożu fluidalnym - Google Patents

Abstract

1. Sposób spalania lub zgazowania w obiegowym zlozu fluidalnym, zwlaszcza materialu zawierajacego palne sub- stancje, realizowany w urzadzeniu, które obejmuje komore fluidalna do spalania lub zgazowania, oddzielacz czastek stalych polaczony z górnym obszarem kory fluidalnej, przewód powrotny czastek stalych oddzielonych w oddzie- laczu zawracajacy czastki do komory spalania i urzadzenie chlodzace sluzace do bezposredniego schladzania czastek stalych, które pochodza z oddzielacza, przy czym urzadze- nie chlodzace zawiera wiele zlóz fluidalnych przez które kolejno przechodza czastki stale, znamienny tym, ze pierwsze zloze fluidalne do którego najpierw kieruje sie goracy material staly pochodzacy z oddzielacza znajduje sie w komorze, w której nastepuje odchlorowywanie, przy czym do komory tej przy temperaturze materialu stalego w zakresie od 973 do 1373 K wprowadza sie gaz fluidyzu- jacy i co najmniej jeden dodatek odchlorowywujacy, to znaczy gazowy dwutlenek siarki, lub substancje zawieraja- ca siarke, która w utleniajacej atmosferze uwalnia dwutle- nek siarki, poza tym krzemiany, glinokrzemiany oraz akty- wowany krzemian, w ilosci co najmniej stechiometrycznej w celu przeprowadzenia reakcji wymiany chlorków alkalicz- nych i chlorków metali zawartych w doprowadzanym mate- riale stalym. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób spalania lub zgazowania w obiegowym złożu fluidalnym, zwłaszcza materiału zawierającego substancje palne.

Sposób tego typu znany jest z WO 97/46829. W rozwiązaniu tym urządzenie chłodzące włączone jest przed niechłodzonym złożem fluidalnym, którego gazy odlotowe wprowadza się bezpośrednio do komory spalania. Dzięki zastosowaniu tych środków obniża się koncentracja chlorków w materiale stałym przeznaczonym do chłodzenia. Chlorki te są odpowiedzialne za korozję urządzeń chłodzących. Znany sposób przedmuchiwania złoża fluidalnego nie nadaje się do zastosowania w niekorzystnych przypadkach, przede wszystkim do tego, aby uzyskać wystarczające obniżenie koncentracji chlorków w materiale stałym przeznaczonym do chłodzenia, i zapewnić odpowiednią ochronę przed korozją. Szczególnie silne korozyjne działanie na rury chłodzące mają narosty KCl.

Przedmiotem wynalazku jest sposób spalania lub zgazowania materiału zawierającego palne substancje w obiegowym złożu fluidalnym. Układ obiegu złoża obejmuje komorę fluidalną do spalania lub zgazowania, oddzielacz cząstek stałych, połączony z górnym obszarem kory fluidalnej, przewód powrotny cząstek stałych oddzielonych w oddzielaczu, zawracający cząstki do komory spalania i urządzenie chłodzące służące do bezpośredniego schładzania cząstek stałych, które pochodzą z oddzielacza. Urządzenie chłodzące zawiera wiele komór złóż fluidalnych, przez które kolejno przechodzą cząstki stałe. Istota wynalazku polega na tym, że pierwsze złoże fluidalne, do którego najpierw kieruje się gorący materiał stały pochodzący z oddzielacza znajduje się w komorze, w której następuje odchlorowywanie. Do tej komory, przy temperaturze materiału stałego w zakresie od 973 do 1373 K wprowadza się gaz fluidyzujący i co najmniej jeden dodatek odchlorowywujący, to znaczy gazowy dwutlenek siarki, lub substancję zawierającą siarkę, która w utleniającej atmosferze uwalnia dwutlenek siarki. Dodaje się również krzemiany, glinokrzemiany oraz aktywowany krzemian, w ilości co najmniej stechiometrycznej, w celu przeprowadzenia reakcji wymiany chlorków alkalicznych i chlorków metali zawartych w doprowadzanym materiale stałym.

Korzystnie, w komorze, w której następuje odchlorowywanie stosuje się pośrednie chłodzenie złoża fluidalnego.

W rozwiązaniu według wynalazku, materiał przeznaczony do spalania lub zgazowania zawiera stałe i/lub płynne odpady.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku, gorący materiał stały pochodzący z oddzielacza poddaje się obróbce, w wyniku której całkowicie, lub prawie całkowicie można wyeliminować korozyjne działanie materiału stałego.

Powinowactwo chemiczne krzemianów, glinokrzemianów lub aktywowanych krzemianów polega zasadniczo na oddziaływaniu grup hydroksylowych na krzem. Dodatki te wiążą wodorotlenki i metale znajdujące się w gorącym materiale stałym, tak, że chlor uwalniany jest w postaci HCl, który to kwas jest mniej korozyjny niż chlorki alkaliczne i chlorki metali. Zwykle stałe dodatki występują w złożu fluidalnym w postaci proszku, przy czym średnia wielkość ziarna d₅₀ leży w zakresie od 50 do 500 μm. Możliwe jest ewentualne wcześniejsze dodanie stałych dodatków do przewodu zawracającego gorący materiał stały.

Gazowy SO2 jest przede wszystkim stosowany po to, by reagował z chlorkami alkalicznymi i chlorkami metali, a przy tym tworzył w obecności molekularnego tlenu siarczany i HCl. Uwolniony HCl jest wydalany wraz z gazem fluidyzacyjnym z komory, w której następuje odchlorowywanie. Siarczany prawie lub całkowicie nie oddziałują korozyjnie i mogą być składowane wraz z popiołami powstającymi w procesie spalania.

W przestrzeni gazowej SO2 może spowodować ustalenie się od 0,25 do około 6-krotnej koncentracji molowej uwolnionego HCl. Dwutlenek siarki może być również wprowadzony dzięki zastosowaniu substancji zawierających siarkę, które przy wysokich temperaturach w komorze, w której następuje odchlorowywanie, wydzielają SO2 lub w utleniającej atmosferze uwalniają dwutlenek siarki.

Złoże fluidalne znajdujące się w komorze, w której następuje odchlorowywanie może być schładzane, lub może być obrabiane bez bezpośredniego chłodzenia. Zwykle złoże to pracuje bez bezpośredniego chłodzenia. Pozostałe komory w których obrabiane są złoża fluidalne, znajdujące się w urządzeniu chłodzącym zawierają wymienniki ciepła, przez które przepływają czynniki chłodzące w postaci gazów lub par. Dzięki wyeliminowaniu lub co najmniej zmniejszeniu korozyjnego oddziaływania gorącego materiału stałego, można utrzymać wysoką temperaturę gorącego złoża, co na przykład prowadzi do polepszenia warunków przegrzewu pary.

PL 191 977B1

Materiał przeznaczony do spalania lub zgazowania może być dowolnego rodzaju, może być to więc na przykład węgiel kamienny, węgiel brunatny, biomasa (na przykład drewno lub słoma), stałe i/lub płynne odpady, lub szlam osadowy, przy czym można tworzyć mieszaniny tych materiałów.

Przykłady wykonania sposobu zastaną objaśnione za pomocą rysunku przedstawiającego schemat realizacji sposobu.

Materiał przeznaczony do spalania lub zgazowania doprowadza się do komory fluidalnej 2 poprzez przewód 1, która to komora stanowi element układu umożliwiającego wytworzenie fluidalnego złoża obiegowego. Z górnym obszarem komory fluidalnej 2 połączony jest poprzez kanał 3 oddzielacz cząstek stałych 4, przy czym może to być na przykład urządzenie cyklonowe. Częściowo odpylony gaz wprowadza się do przewodu 5 i w powszechnie znany sposób poddaje się chłodzeniu i oczyszczaniu, co nie zostało przedstawione na rysunku. Część materiału stałego wydzieloną w oddzielaczu 4 poprzez przewód powrotny 6 i urządzenie syfonowe 7 doprowadza się ponownie do komory fluidalnej 2. Przepływ przez urządzenie syfonowe jest sterowany strumieniem gazu fluidyzacyjnego, który doprowadzany jest przewodem 7a.

W dolnym obszarze komory fluidalnej 2 znajduje się ruszt 8, przez który przepływa w kierunku do góry gaz fluidyzacyjny zawierający tlen. Gaz fluidyzacyjny doprowadzany jest przez przewód 9 i wprowadzany najpierw do komory gazowej 10, zanim przejdzie przez ruszt 8. Popiół odprowadza się z komory 2 poprzez przelew 11.

Jako materiały przeznaczone do spalania lub zgazowania mogą być stosowane różnorodne materiały ziarniste zawierające substancje palne, przy czym można dodawać paliwa płynne lub pastowate. Temperatura panująca w komorze fluidalnej 2 zwykle należy do przedziału od 973 do 1373 K a korzystnie od 1073 do 1327 K. Gaz fluidyzacyjny unosi stale część materiału stałego poprzez kanał 3 do oddzielacza 4. Ilość tego materiału, przenoszona przewodem powrotnym 6 do komory fluidalnej 2 w ciągu godziny jest co najmniej 5 razy większa niż ilość materiału stałego, która przeciętnie znajduje się w komorze fluidalnej 2.

Część gorącego materiału stałego, trafiająca do oddzielacza 4, która ma temperaturę w obszarze od 973 do 1373 K, a co najwyżej 1093 do 1323 K, jest doprowadzana poprzez przewód 14 urządzenia chłodzącego 15. W tym przypadku urządzenie chłodzące 15 posiada komorę 16, w której następuje odchlorowywanie, i trzy komory chłodzące 16a, 16b, i 16c. Komory chłodzące wyposażone są w wymienniki ciepła 17 i 18 służące do bezpośredniego chłodzenia materiału stałego, który tworzy tu złoża fluidalne 21, 22, 23. Między tymi złożami znajdują się ruchome ściany 21a, 22a, 23a, a gaz fluidyzacyjny doprowadzany jest przez przewody 21b, 22b i 23b. Jako gaz fluidyzacyjny może być wykorzystywane przykładowo powietrze.

Komora 16, w której następuje odchlorowywanie posiada przewód doprowadzający 20a dla gazu fluidyzacyjnego (na przykład powietrza), poprzez który gaz doprowadzany jest do rusztu 20b i wprowadzany do złoża fluidalnego 20, przy czym gaz ten przepływa przez to złoże i gromadzony jest w przestrzeni gazowej 25 znajdującej się ponad złożem fluidalnym 20. Przestrzenie gazowe znajdują się również ponad złożami fluidalnymi 21, 22 i 23. Wypływ gazu następuje poprzez przewód zbiorczy 26, który uchodzi do komory fluidalnej 2 a przy tym również gaz odlotowy przepływa przez chłodzone złoża fluidalne 21, 22 i 23. Alternatywnie komora 16, w której następuje odchlorowywanie może zawierać pojedynczy przewód odpływu gazu 26a, który został zaznaczony na rysunku linią przerywaną.

Aby wyeliminować korozyjne działanie gorącego materiału stałego, albo ograniczyć je do minimum, komora 16, w której następuje odchlorowywanie wyposażona jest w przewód doprowadzający 27, służący do doprowadzania dodatków stałych i przewód doprowadzający 28, służący do doprowadzania dodatków gazowych. Dodatki gazowe mogą być częściowo lub całkowicie doprowadzane poprzez przewód 28a. Jako dodatki stałe stosuje się krzemiany, glinokrzemiany i/lub aktywowane krzemiany lub mieszaniny, które zawierają co najmniej jeden taki dodatek. Jako dodatki gazowe stosuje się gazowy SO2 lub inne materiały zawierające siarkę, które w utleniającej atmosferze uwalniają SO2. Ważne jest to, że ilość chlorków alkalicznych i chlorków metali, które wraz z gorącym materiałem stałym doprowadzane są przez przewód 14 w dalszym ciągu jest ograniczana poprzez omówione wyżej dodatki. Korzystnie materiał stały, który przedostaje się przez ścianę 21a komory, w której następuje odchlorowywanie 16 i przechodzi do złoża fluidalnego 21, zawiera jeszcze 20% zawartości chlorków alkalicznych i chlorków metali, które zawarte są w materiale stałym znajdującym się w przewodzie 14.

Ochłodzony materiał stały, który utracił częściowo swoje ciepło w urządzeniu chłodzącym 15, przy czym jako środek chłodzący przykładowo stosowana jest woda zasilająca kotła lub para wodna,

PL 191 977B1 jest prowadzony przewodem 30z powrotem do komory fluidalnej 2. Część ochłodzonego materiału może być również usunięta z procesu, co nie zostało przedstawione na rysunku.

Przykład

W instalacji przedstawionej na rysunku, która obok komory, w której następuje odchlorowywanie posiada tylko dwie komory chłodzące 16ai 16b spala się w komorze fluidalnej 2, w ciągu godziny mieszaninę 121000 kg ziarnistego węgla i 41000 kg słomy przy temperaturze 1123 K. Poprzez przewód 14 doprowadza się 16200 kg/h popiołu o zawartości chloru około 0,002% wagowo, do komory, w której następuje odchlorowywanie, która ma powierzchnię podstawy o wymiarach 1,5 x 0,8 m i wysokość około 1,6 m. Wysokość złoża fluidalnego 20 wynosi 1 m. Do komory 16 jako dodatek stały doprowadza się aktywowany krzemian ICA 2000, z prędkością 23 kg/h (producent: ICA Chemie A-3384 Gross - Sierning), a jako dodatek gazowy doprowadza się przewodem 27, względnie 28 gazowy SO2, przy czym w przestrzeni gazowej 25 powstaje koncentracja około 30 ppm SO2. Z komory chłodzącej 16b odprowadza się popiół ochłodzony do temperatury 993 K poprzez przewód 30i doprowadza się z powrotem do komory fluidalnej 2. Poprzez obróbkę w komorze 16, w której następuje odchlorowywanie, zawartość chloru w materiale stałym została zredukowana o 10% w stosunku do zawartości początkowej.

Claims (3)

1. Sposób spalania lub zgazowania w obiegowym złożu fluidalnym, zwłaszcza materiału zawierającego palne substancje, realizowany w urządzeniu, które obejmuje komorę fluidalną do spalania lub zgazowania, oddzielacz cząstek stałych połączony z górnym obszarem kory fluidalnej, przewód powrotny cząstek stałych oddzielonych w oddzielaczu zawracający cząstki do komory spalania i urządzenie chłodzące służące do bezpośredniego schładzania cząstek stałych, które pochodzą z oddzielacza, przy czym urządzenie chłodzące zawiera wiele złóż fluidalnych przez które kolejno przechodzą cząstki stałe, znamienny tym, że pierwsze złoże fluidalne do którego najpierw kieruje się gorący materiał stały pochodzący z oddzielacza znajduje się w komorze, w której następuje odchlorowywanie, przy czym do komory tej przy temperaturze materiału stałego w zakresie od 973 do 1373 K wprowadza się gaz fluidyzujący i co najmniej jeden dodatek odchlorowywujący, to znaczy gazowy dwutlenek siarki, lub substancję zawierającą siarkę, która w utleniającej atmosferze uwalnia dwutlenek siarki, poza tym krzemiany, glinokrzemiany oraz aktywowany krzemian, w ilości co najmniej stechiometrycznej w celu przeprowadzenia reakcji wymiany chlorków alkalicznych i chlorków metali zawartych w doprowadzanym materiale stałym.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w komorze, w której następuje odchlorowywanie stosuje się pośrednie chłodzenie złoża fluidalnego.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że materiał przeznaczony do spalania lub zgazowania zawiera stałe i /lub płynne odpady.