PL209063B1

PL209063B1 - The manner of burning of solid fuels in oxygen, especially for drying of fuel

Info

Publication number: PL209063B1
Application number: PL383495A
Authority: PL
Inventors: Marcin Liszka
Original assignee: Politechnika Slaska Im Wincent
Priority date: 2007-10-08
Filing date: 2007-10-08
Publication date: 2011-07-29
Also published as: PL383495A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób spalania paliw stałych w tlenie zintegrowany z układem podsuszania paliwa, w siłowniach cieplnych spalających węgiel kamienny, brunatny, biomasę w atmosferach modyfikowanych tlenem (tzw. oxyfuel) lub w innych urządzeniach np. piecach przemysłowych realizujących spalanie paliw stałych w tlenie.The subject of the invention is a method of burning solid fuels in oxygen, integrated with the fuel drying system, in thermal power plants burning hard coal, brown coal, biomass in oxygen-modified atmospheres (so-called oxyfuel) or in other devices, e.g. industrial furnaces that burn solid fuels in oxygen.

Znane są dotychczas z publikacji B. Metz, O. Davidson, H. Coninck, Carbon Dioxide Capture and Storage. Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press 2005 układy spalania paliw stałych w tlenie, w których nie wykorzystuje się azotu odpadowego powstającego w procesie separacji powietrza na składniki. W rozwiązaniach opisanych m in. w publikacji W. Nowak, T. Czakiert, Spalanie węgla w tlenie. Karbo, nr 2/2007: 103-108, azot odprowadzany jest najczęściej do otoczenia lub wykorzystywany do innych celów poza instalacją. Celem spalania w tlenie jest zapewnienie jak najwyższej koncentracji dwutlenku węgla w spalinach w celu jego dalszej sekwestracji. Znane są m. in. różne rozwiązania układów spalania paliw stałych w tlenie przedstawione w publikacji S. Rezvani, Y. Huang, D. Mcllveen-Wright, N. Hewitt, Y. Wang, Comparative assessment of subcritical versus advanced super-critical oxyfuel fired PF boilers with CO2 sequestration facilities. Fuel 86 (2007) 2134-2143.They are known so far from the publications of B. Metz, O. Davidson, H. Coninck, Carbon Dioxide Capture and Storage. Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press 2005 systems for combustion of solid fuels in oxygen that do not use waste nitrogen generated in the process of air separation into components. In the solutions described, among others in the publication of W. Nowak, T. Czakiert, Burning coal in oxygen. Karbo, No. 2/2007: 103-108, nitrogen is most often discharged into the environment or used for other purposes outside the installation. The purpose of oxygen combustion is to ensure the highest possible concentration of carbon dioxide in the exhaust gas for its further sequestration. They are known, among others. various solutions for combustion of solid fuels in oxygen presented in the publication by S. Rezvani, Y. Huang, D. Mcllveen-Wright, N. Hewitt, Y. Wang, Comparative assessment of subcritical versus advanced super-critical oxyfuel fired PF boilers with CO2 sequestration facilities . Fuel 86 (2007) 2134-2143.

Do elementów składowych tych układów zalicza się między innymi kocioł (lub piec), układ separacji powietrza na składniki, układ przygotowania paliwa, układ wykorzystujący ciepło powstające w kotle lub piecu (np. obieg parowy sił owni, wsad technologiczny. W układzie przygotowania paliwa odbywa się zazwyczaj rozdrobnienie i suszenie paliwa. Spotykane czynniki suszące to spaliny (także recyrkulujące) i/lub podgrzane powietrze. Charakterystyczną cechą układów spalania w tlenie jest istnienie pętli recyrkulacji spalin, która służy do utrzymywania temperatury spalania w komorze paleniskowej na pożądanym poziomie. Spaliny recyrkulujace pobierane są z wylotu kotła (lub pieca), po czym doprowadzane są (często częściowo poprzez układ przygotowania paliwa) do komory paleniskowej. Ze spalin odpływających z kotła (lub pieca) usuwa się następnie wilgoć i inne składniki poza dwutlenkiem węgla, który po sprężeniu odprowadzany jest do miejsca składowania.The components of these systems include, among others, a boiler (or furnace), a system for separating air into components, a fuel preparation system, a system that uses heat generated in a boiler or a furnace (e.g. steam cycle of the powerhouse, technological charge. Usually grinding and drying of the fuel. Common drying factors are exhaust gases (also recirculating) and / or heated air. A characteristic feature of oxygen combustion systems is the existence of an exhaust gas recirculation loop, which is used to maintain the combustion temperature in the combustion chamber at the desired level. from the outlet of the boiler (or furnace), and then they are led (often partly through the fuel preparation system) to the combustion chamber. The exhaust gases flowing out of the boiler (or furnace) are then removed from the moisture and other components, apart from carbon dioxide, which after compression is discharged to storage places.

Sposób według wynalazku polega na tym, że azot odpadowy powstający w procesie separacji powietrza na składniki, jako odpad przy produkcji tlenu, wykorzystuje się do podsuszania paliwa stałego, przy czym suchy azot odpływający z układu separacji powietrza jest podgrzewany spalinami odpływającymi z kotła lub pieca w wymienniku ciepła, a podgrzany i suchy azot doprowadza się do suszarki, w której kontaktuje się on z paliwem stałym i absorbuje się z niego wilgoć, oraz do suszarki dopływa paliwo stałe zawilżone, azot bezpośrednio z instalacji separacji powietrza lub podgrzany, a odpł ywa paliwo podsuszone oraz azot zawilż ony.The method according to the invention consists in the fact that the waste nitrogen generated in the process of separating air into components, as waste in the production of oxygen, is used for drying solid fuel, while the dry nitrogen flowing out of the air separation system is heated by the flue gases flowing out of the boiler or furnace in the exchanger heat, and the heated and dry nitrogen is fed to the dryer, in which it contacts the solid fuel and moisture is absorbed from it, and the moistened solid fuel is supplied to the dryer, nitrogen directly from the air separation system or heated, and the dried fuel is discharged, and moist nitrogen.

Zaletą wynalazku jest zwiększenie sprawności energetycznej procesu spalania paliw stałych w tlenie na skutek eliminacji części wilgoci z paliwa za pomocą odpadowego nośnika egzergii jakim jest suchy azot oraz w przypadku podgrzewania azotu spalinami poprzez wykorzystanie entalpii odpadowej spalin. W porównaniu do suszenia powietrzem następuje intensyfikacja procesu suszenia paliwa na skutek faktu, iż azot odpływający z układu rozdziału powietrza na składniki jest gazem zupełnie suchym; siła napędowa procesu suszenia (transportu wilgoci z ciała suszonego do czynnika suszącego) jest więc większa niż w przypadku suszenia powietrzem lub spalinami zawierającymi wilgoć. Ponadto, sposób według wynalazku pozwala na minimalizację zagrożenia pożarowego w suszarce na skutek braku obecności tlenu w medium suszącym, pozwala uzyskać niższą zawartość wilgoci w spalinach (zaleta w kontekś cie oczyszczania dwutlenku wę gla) oraz niż szą temperaturę spalin wylotowych ułatwiając wykroplenie z nich wilgoci.The advantage of the invention is the increase in the energy efficiency of the combustion of solid fuels in oxygen as a result of the elimination of some moisture from the fuel with the waste exergy carrier, which is dry nitrogen, and in the case of heating nitrogen with exhaust gases, by using exhaust gas waste enthalpy. Compared to air drying, the fuel drying process is intensified due to the fact that the nitrogen flowing out of the air separation system is completely dry gas; The driving force of the drying process (transport of moisture from the dried body to the drying agent) is thus greater than in the case of drying with air or with exhaust gases containing moisture. Moreover, the method according to the invention allows to minimize the risk of fire in the dryer due to the absence of oxygen in the drying medium, allows to obtain a lower moisture content in the exhaust gas (an advantage in the context of carbon dioxide cleaning) and a lower temperature of the exhaust gas, facilitating the condensation of moisture therefrom.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia budowę zespołu urządzeń do realizacji spalania paliw stałych w tlenie z wykorzystaniem azotu odpadowego do podsuszania paliwa.The subject of the invention is presented in an embodiment in the drawing, which shows the construction of a set of devices for combustion of solid fuels in oxygen with the use of waste nitrogen for fuel drying.

Zespół urządzeń stanowi kocioł 3 z komorą spalania 4, połączony z układem separacji powietrza 5, który jest połączony z wymiennikiem ciepła 2, a wymiennik ciepła z suszarką 1 i kotłem.The device consists of a boiler 3 with a combustion chamber 4 connected to an air separation system 5 which is connected to a heat exchanger 2, and a heat exchanger to a dryer 1 and a boiler.

Sposób według wynalazku polega na tym, że azot odpadowy powstający w procesie separacji powietrza na składniki, dostępny przy zerowym koszcie jako odpad przy produkcji tlenu, wykorzystuje się do podsuszania paliwa stałego, przy czym suchy azot odpływający z układu separacji powietrza 5 może być znany sposób podgrzewany spalinami odpływającymi z kotła lub pieca w wymienniku ciepła 2. Podgrzany i suchy azot doprowadza się do suszarki 1, w której na zasadzie znanych powszechnie zjawisk, kontaktuje się on z paliwem stałym i absorbuje się z niego wilgoć. Do suszarki 1 dopływaThe method according to the invention consists in the fact that the waste nitrogen generated in the process of separating the air into components, available at zero cost as waste in the production of oxygen, is used for drying solid fuel, and the dry nitrogen flowing out of the air separation system 5 can be heated in a known manner. with the exhaust gases discharged from the boiler or the furnace in the heat exchanger 2. The heated and dry nitrogen is fed to the dryer 1, in which, according to commonly known phenomena, it contacts the solid fuel and absorbs moisture therefrom. 1 flows into the dryer

PL 209 063 B1 paliwo stałe zawilżone, azot bezpośrednio z instalacji separacji powietrza lub podgrzany, a odpływa paliwo podsuszone oraz azot zawilżony.Wetted solid fuel, nitrogen directly from the air separation plant or heated, and the dry fuel and moist nitrogen are discharged.

W kotle (lub piecu) 3 zachodzi spalanie podsuszonego paliwa stałego w tlenie oraz przy obecności spalin recyrkulujących. Ciepło generowane w procesie spalania wykorzystywane jest w układzie odbiorczym, którym może być obieg siłowni parowej, wsad technologiczny lub proces chemiczny. Powietrze podlega rozdziałowi na składniki w odrębnym układzie rozdziału 5. Tlen doprowadzany jest do komory spalania 4 kotła, azot zaś do wymiennika ciepła 2, gdzie ogrzewany jest spalinami odpływającymi z kotła 3. Podgrzany azot doprowadzany jest do suszarki 1 gdzie absorbuje część wilgoci zawartej w paliwie. Podsuszone paliwo dopływa do komory spalania 4, a zawilżony azot odprowadzany jest do otoczenia.In the boiler (or furnace) 3, combustion of the dried solid fuel in oxygen and in the presence of recirculating exhaust gases takes place. The heat generated in the combustion process is used in the receiving system, which may be a cycle of a steam power plant, a technological charge or a chemical process. The air is separated into its components in a separate chapter 5 system. Oxygen is supplied to the combustion chamber 4 of the boiler, and nitrogen to the heat exchanger 2, where it is heated with the flue gases flowing from the boiler 3. The heated nitrogen is supplied to the dryer 1, where it absorbs part of the moisture contained in the fuel. . The dried fuel flows into the combustion chamber 4, and the moist nitrogen is discharged to the environment.

Claims

A method of burning solid fuels in oxygen consisting in pre-drying solid fuel for combustion, air separation, heating with flue gases flowing from the boiler, absorption of moisture from the fuel, characterized in that the waste nitrogen generated in the process of air separation into components, as waste in the production of oxygen, uses dry nitrogen flowing out of the air separation system is heated with the exhaust gases flowing from the boiler or furnace in the heat exchanger, and the heated and dry nitrogen is led to the dryer, where it contacts the solid fuel and is absorbed from it moisture, and the drier is supplied with solid fuel, nitrogen directly from the air separation system or heated, and the dry fuel and moist nitrogen are discharged.