PL201340B1 - Sposób odsiarczania spalin w kotłach energetycznych z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym - Google Patents

Abstract

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 charakteryzuje się tym, że wprowadza się do zewnętrznego wymiennika ciepła (9) układu recyrkulacji materiału sypkiego cyrkulującego w konturze cyrkulacyjnym kotła, sorbent drobny korzystnie ultradrobny o wielkości cząstek powyżej 90% ziaren poniżej 90 μm, korzystnie poniżej 40 μm.

Description

(12) OPIS PATENTOWY (21) Numer zgłoszenia: 385304 (22) Data zgłoszenia: 29.06.2001 (19) PL (11) 201340 (13) B1 (51) Int.Cl.

B01D 53/48 (2006.01) (62) Numer zgłoszenia, z którego nastąpiło wydzielenie:

348398

Sposób odsiarczania spalin w kotłach energetycznych z cyrkulacyjnym zło ż em fluidalnym

	(73) Uprawniony z patentu: Innowacyjne Przedsiębiorstwo Wielobranżowe POLIN Sp. z o.o.,Katowice,PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 30.12.2002 BUP 27/02	(72) Twórca(y) wynalazku:
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	Zbigniew Bis,Częstochowa,PL Zbigniew Letner,Katowice,PL Waldemar Muskała,Częstochowa,PL Wojciech Nowak,Częstochowa,PL
30.04.2009 WUP 04/09	(74) Pełnomocnik: Krystyna Szczepańska

⁽⁵⁷⁾ 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 charakteryzuje się tym, że wprowadza się do zewnętrznego wymiennika ciepła (9) układu recyrkulacji materiału sypkiego cyrkulującego w konturze cyrkulacyjnym kotła, sorbent drobny korzystnie ultradrobny o wielkości cząstek powyżej

90% ziaren poniżej 90 μm, korzystnie poniżej 40 μm.

PL 201 340 B1

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. Wprowadzanie sorbentu bezpośrednio do komory spalania kotła z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym wymaga dotychczas stosowania większych ilości sorbentu, o większych ziarnach, w określonym przedziale 100 - 400 μm. Dotychczas wprowadzanie sorbentu drobnego i ultradrobnego, tak jak w przypadku kotłów pyłowych, bezpośrednio do komory kotła, nie jest możliwe, gdyż nie daje pożądanego efektu odsiarczania metodą suchą z takich przyczyn, ponieważ cząsteczki drobne i ultradrobne sorbentu podczas procesu w fluidalnym cyrkulacyjnym złożu, są bardzo szybko wywiewane z cyrkulacyjnego złoża.

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.

Istotnym problemem eksploatacyjnym przy spalaniu zachodzącym w komorze spalania z cyrkulującym złożem fluidalnym jest 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.

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 zewnętrznego wymiennika ciepła układu recyrkulacji materiału sypkiego cyrkulującego w konturze cyrkulacyjnym kotła, sorbent drobny korzystnie ultradrobny o wielkości cząstek powyżej 90% ziaren poniżej 90 μm, korzystnie poniżej 40 μm.

PL 201 340 B1

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

Sposobem według wynalazku, poprzez wprowadzanie drobnego i ultradrobnego sorbentu 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 zewnętrznego wymiennika ciepła układu recyrkulacji materiału sypkiego, 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 złoż u fluidalnym wystarczająco długo dla uzyskania wysokiego stopnia odsiarczania spalin. Sorbent ten sposobem według wynalazku, dokładnie zmieszany z wszystkimi składnikami materiału cyrkulującego rozprowadzany jest równomiernie w poprzecznym przekroju komory paleniskowej.

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 kotł ach, zwię kszają c stopień wykorzystania zarówno ś wież ego sorbentu jak i sorbentu nieprzereagowanego.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony na rysunku który przedstawia schematycznie układ urządzeń do odsiarczania spalin w kotle energetycznym z cyrkulacyjnym złożeni fluidalnym, gdzie sorbent jest wprowadzany do zewnętrznego wymiennika ciepła układu recyrkulacji materiału sypkiego.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku przedstawionym na rysunku, 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 kotła energetycznego z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym wchodzi komora paleniskowa 1 połączona z cyklonem cząstek stałych 3 przewodem 4, rura opadowa 5 połączona z zewnętrznym wymiennikiem ciepła 6 ze złożem fluidalnym, kanał nawrotny 7 materiału sypkiego z zewnętrznego wymiennika ciepła 6 do komory paleniskowej 1, a także rura opadowa 5 zakończona zaworem półprzepuszczalnym 8 połączona z komorą paleniskową 1 kanałem 9.

Sposób odsiarczania spalin zgodnie z przykładem wykonania polega na tym, że sorbent ultradrobny w postaci Ca(OH)₂ o wielkości cząstek poniżej 20 μm wprowadza się do układu recyrkulacji materiału sypkiego cyrkulującego w konturze cyrkulującym kotła przewodem 10 do zewnętrznego wymiennika ciepła 6.

Spaliny z popiołami lotnymi z układu z cyrkulującym złożem fluidalnym przepływają przez ciąg konwekcyjny kotła 11 do elektrofiltra 12, w którym zostają wydzielone cząstki 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 zewnętrznego wymiennika ciepła (9) układu recyrkulacji materiału sypkiego cyrkulującego w konturze cyrkulacyjnym kotła, sorbent drobny korzystnie ultradrobny o wielkości cząstek powyżej 90% ziaren poniżej 90 μm, korzystnie poniżej 40 μm.