PL200237B1 - Sposób odsiarczania spalin w kotłach energetycznych z cyrkulacyjnym zło ż em fluidalnym - Google Patents

Abstract

Sposób odsiarczania spalin w kotłach energetycznych z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym polega na tym, że sorbent drobny korzystnie ultradrobny o wielkości cząstek powyżej 90% ziaren poniżej 90 um korzystnie poniżej 40 urn wprowadza się do układu recyrkulacji materiału sypkiego cyrkulującego w konturze cyrkulacyjnym kotła, pomiędzy systemem zaworów półprzepuszczalnych (6) a komorą paleniskową(1).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób odsiarczania spalin w kotłach energetycznych z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym.

Odsiarczanie spalin w kotłach energetycznych z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym jest prowadzone równolegle z procesem spalania. Ziarna sorbentu przepływają w układzie cyrkulacyjnym kotła wielokrotnie podczas spalania, wraz z płonącymi ziarnami paliwa i popiołu, w temperaturze 850 - 950°C. Przy spalaniu w cyrkulacyjnym złożu fluidalnym znaczna część siarki zawartej w paliwie usuwana jest w czasie spalania za pomocą materiału sorpcyjnego w złożu fluidalnym, zwykle kamienia wapiennego. Ciała stałe krążące w układzie z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym składają się z cząstek paliwa, z mieszaniny niereaktywnego popiołu paliwa kopalnego i cząstek sorbentu, które są tylko częściowo przereagowane. Rdzeń tych cząstek sorbentu zawiera nieprzereagowany CaO, podczas gdy zewnętrzna warstwa tych cząstek sorbentu składa się z CaSO₄.

Istotnymi problemami eksploatacyjnymi przy spalaniu zachodzącym w komorze spalania z cyrkulującym złożem fluidalnym są uzyskiwanie wysokich, wymaganych poziomów usuwania siarki z gazów spalinowych kotła, metodą suchą, przy jak najniższym zużyciu sorbentów oraz potrzeba dokonywania usuwania popiołów w których jest zawarty sorbent, lecz w jak najmniejszej ilości oraz wykorzystanie stałych odpadów.

Z polskiego opisu patentowego nr 186281 znany jest sposób obniżania emisji tlenków siarki z urządzeń energetycznych, przez wprowadzanie sorbentu najkorzystniej ultradrobnego do komory spalania kotła pyłowego, w kierunku przeciwnym do kierunku napływu spalin, poprzez dysze powietrza górnego dodatkowego dopalającego nad główną strefą spalania.

Ze zgłoszenia wynalazku nr P-334296 znany jest sposób wprowadzania sorbentu w postaci kamienia wapiennego lub dolomitu do komory kotła z krążącym złożem fluidyzacyjnym, koncentrycznie przez dyszę paliwową do zsuwni zasilającej w paliwo. Sorbent i paliwo są wprowadzane do komory spalania za pomocą powietrza wtórnego.

Ze zgłoszenia wynalazku nr P-325057 znany jest sposób wprowadzania sorbentu do komory spalania z cyrkulującym złożem fluidalnym również równocześnie z paliwem lecz odrębnymi dyszami.

Sposoby te nie zapewniają uzyskiwania wysokich poziomów usuwania siarki z gazów spalinowych kotła metodą suchą, wymagają używania większych ilości sorbentów, o większych ziarnach, nie zapewniają niskiej zawartości sorbentu w usuwanych popiołach.

Zgodnie ze zgłoszeniem wynalazku nr P-318721 optymalne frakcje kamienia wapiennego przeznaczone do odsiarczania spalin przy spalaniu węgla w cyrkulacyjnym złożu fluidalnym są pozbawione frakcji drobnoziarnistych kamienia wapiennego. Skrajne drobnoziarniste frakcje kamienia wapiennego są zagęszczane w brykiety o wielkości nadającej się do wspomagania optymalnej frakcji kamienia wapiennego do pochłaniania siarki uwalnianej w wyniku spalania w cyrkulacyjnym złożu fluidalnym. Do wykorzystania w komorze spalania węgla w cyrkulacyjnym złożu fluidalnym w charakterze sorbentu siarki wybiera się tylko frakcję gruboziarnistą optymalną o wielkości ziaren przechodzących przez otwory sita w zakresie 400 - 100 mm. Skrajne drobnoziarniste frakcje kamienia wapiennego są wydzielane i przeznaczane po zmieszaniu z wodą do pochłaniania siarki z gazów kominowych lub zagęszczane do wielkości brykietów wspomagających optymalną gruboziarnistą frakcję kamienia wapiennego, w pochłanianiu siarki uwalnianej przez spalanie węgla w cyrkulacyjnym złożu fluidalnym.

Najczęściej stosowanym sorbentem jest kamień wapienny, którego głównym składnikiem jest węglan wapnia. W wyniku kalcynacji węglanu wapnia lub węglanu magnezu, uzyskane tlenki reagują z zawartymi w spalinach tlenkami siarki i tlenem tworząc siarczyny lub siarczany wapnia lub magnezu, w zależności od stosowanego sorbentu. Produkty reakcji oraz nieprzereagowany sorbent są częściowo usuwane wraz z popiołami.

Sposób odsiarczania spalin w kotłach energetycznych z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym poprzez wprowadzanie do układu recyrkulacji materiału sypkiego sorbentu w postaci kamienia wapiennego i/lub CaO i/lub Ca(OH)2 i/lub sorbentu modyfikowanego według wynalazku charakteryzuje się tym, że wprowadza się do układu recyrkulacji materiału sypkiego cyrkulującego w konturze cyrkulacyjnym kotła pomiędzy systemem zaworów półprzepuszczalnych a komorą paleniskową, sorbent drobny korzystnie ultradrobny o wielkości cząstek powyżej 90% ziaren poniżej 90 urn, korzystnie poniżej 40 ąm.

Sposób według wynalazku nieoczekiwanie umożliwia zastosowanie drobnych i ultradrobnych cząstek sorbentu wapniowego do odsiarczania spalin w kotłach z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym, co dotychczas było niemożliwe.

PL 200 237 B1

Sposobem według wynalazku, poprzez wprowadzanie drobnego i ultradrobnego sorbentu w postaci kamienia wapiennego i/lub CaO i/lub CaO(OH)2 i/lub sorbentu modyfikowanego do materiału sypkiego układu recyrkulacji w miejscu według wynalazku poza kotłem, uzyskuje się wysoki stopień odsiarczania spalin metodą suchą w kotłach energetycznych z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym, rzędu ponad 90%, przy znacznym obniżeniu zużycia sorbentów oraz pełniejszym wykorzystaniu tych sorbentów wprowadzanych do komory spalania kotła w mieszaninie z materiałem sypkim cyrkulującym w konturze cyrkulacyjnym kotła fluidalnego.

Poprzez wprowadzanie drobnych a zwłaszcza ultradrobnych sorbentów i to nie bezpośrednio do komory paleniskowej kotła lecz do gorącego recyrkulującego w kotle fluidalnym materiału sypkiego, zwłaszcza do strugi gorącego materiału sypkiego nawrotnego w przewodzie pomiędzy systemem zaworów półprzepuszczalnych a komorą paleniskową, uzyskuje się raptowną kalcynację sorbentu przed zmieszaniem ze spalinami oraz wysoki stopień zmieszania drobnych lub ultradrobnych cząstek sorbentu z wszystkimi wprowadzanymi i cyrkulującymi w kotle składnikami materiału sypkiego. Drobny, ultradrobny sorbent według wynalazku, wprowadzany sposobem według wynalazku, w kotle z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym wchodzi w natychmiastową reakcję przebywając w złożu fluidalnym wystarczająco długo dla uzyskania wysokiego stopnia odsiarczania spalin. Wprowadzanie drobnych i ultradrobnych cząstek sorbentu dobrze wymieszanego z cząstkami materiału układu recyrkulacji nie wymaga dodatkowych zabiegów celem ich uaktywnienia.

Sorbent według wynalazku, sposobem według wynalazku, dokładnie zmieszany z wszystkimi składnikami materiału cyrkulującego rozprowadzany jest równomiernie w poprzecznym przekroju komory paleniskowej, wpływając tym na wysoki stopień odsiarczania spalin.

Sposób odsiarczania spalin według wynalazku intensyfikuje proces dokładnego wymieszania sorbentu z cyrkulującym złożem fluidalnym, a więc i procesu odsiarczania paliwa i gazów spalinowych w tych kotłach, zwiększając stopień wykorzystania zarówno świeżego sorbentu jak i sorbentu nieprzereagowanego a także uciążliwego CaSO3 zawartego w lotnych popiołach z kotłów pyłowych z półsuchym odsiarczaniem spalin.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony na rysunku który przedstawia schematycznie układ urządzeń do odsiarczania spalin w kotle energetycznym z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym, gdzie sorbent jest wprowadzany sposobem według wynalazku do układu recyrkulacji materiału sypkiego pomiędzy systemem zaworów półprzepuszczalnych a komorą paleniskową.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku paliwo w postaci miału węglowego jest wprowadzane do komory paleniskowej 1 w punktach zasilania 2 umieszczonych wzdłuż jej ścian. W skład układu recyrkulacji materiału sypkiego I kotła energetycznego z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym wchodzi komora paleniskowa 1 połączona z cyklonem cząstek stałych 3 przewodem 4, rura opadowa 5 cząstek stałych zamknięta od dołu zaworem półprzepuszczalnym 6 połączona kanałem 7 z komorą paleniskową 1. Sposób odsiarczania spalin zgodnie z przykładem wykonania polega na tym, że sorbent drobny modyfikowany o wielkości cząstek powyżej 90% ziaren poniżej 90 μηι wprowadza się do układu recyrkulacji materiału sypkiego I cyrkulującego w konturze cyrkulacyjnym kotła poprzez wprowadzenie go przewodem 8 do kanału 7 pomiędzy zaworem półprzepuszczalnym 6 a komorą paleniskową 1.

Spaliny z popiołami lotnymi z układu z cyrkulującym złożem fluidalnym przechodzą przez ciąg konwekcyjny kotła 9 do elektrofiltra 10 w którym zostają wydzielone cząsteczki popiołów lotnych.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób odsiarczania spalin w kotłach energetycznych z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym poprzez wprowadzanie do układu recyrkulacji materiału sypkiego sorbentu w postaci kamienia wapiennego i/lub CaO i/lub Ca(OH)2 i/lub sorbentu modyfikowanego, znamienny tym, że wprowadza się do układu recyrkulacji materiału sypkiego cyrkulującego w konturze cyrkulacyjnym kotła, pomiędzy systemem zaworów półprzepuszczalnych (6) a komorą paleniskową (1), sorbent drobny korzystnie ultradrobny o wielkości cząstek powyżej 90% ziaren poniżej 90 μηι korzystnie poniżej 40 μηι.