PL224290B1 - Sposób suszenia paliw stałych zwłaszcza w układzie elektrowni wykorzystującej spalanie tlenowe - Google Patents

Abstract

Sposób poprawy jakości suszenia paliw stałych, zwłaszcza w układzie elektrowni wykorzystującej spalanie tlenowe (oxy-fuel), polega na tym, że integruje się co najmniej dwie siłownie, przy czym jedna zasilana jest paliwem stałym, a druga gazowym, korzystnie integruje się układ spalający paliwo stałe w atmosferze modyfikowanej tlenem z układem spalającym paliwo gazowe w atmosferze modyfikowanej tlenem poprzez wykorzystanie azotu odpadowego, wytwarzanego w tlenowni (5) do podsuszania paliwa stałego, przy czym integracja obu układów następuje również po stronie obiegu parowego (4) tak, że układ wykorzystujący paliwo gazowe i układ wykorzystujący paliwo stałe posiadają połączenia do jednego układu parowego (4), przy czym układ separacji powietrza na składniki - tlenownia (5) dostarcza tlenu technicznego do procesu spalania paliwa stałego i procesu spalania paliwa gazowego, przy tym zwiększoną na skutek integracji obu procesów spalania ilość azotu odpadowego z tlenowni kieruje się do suszarki paliwa stałego (9), a ciepło odpadowe z układów osuszania i sprężania spalin (3, 7) kieruje się i wykorzystuje się do podgrzewania azotu (8) przed jego wprowadzeniem do suszarki paliwa stałego(9).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób suszenia paliw stałych zwłaszcza w układzie elektrowni wykorzystującej spalanie tlenowe.

Ograniczenie emisji CO2 prowadzi do konieczności modyfikacji konwencjonalnych technologii wytwarzania elektryczności. Jedną z takich modyfikacji jest spalanie paliw, zarówno stałych jak i gazowych w atmosferze modyfikowanej tlenem. Metoda ta polega na spalaniu danego paliwa w mieszaninie CO2 i O2 tak, aby wysokie stężenie CO2 w spalinach umożliwiło inherentną sekwestrację tego gazu.

W przypadku elektrowni wykorzystujących spalanie w atmosferze modyfikowanej tlenem konieczna jest produkcja tlenu na dużą skalę. Gazem odpadowym w procesie separacji powietrza jest azot, który może zostać wykorzystany do suszenia paliwa stałego, które w układach konwencjonalnych suszone jest z użyciem podgrzanego powietrza lub pary. Wykorzystanie azotu odpadowego z tlenowni do podsuszania paliw stałych azotem zostało już zaproponowane w polskim patencie nr 209063 pt. „Sposób spalania paliw stałych w tlenie”. Parametrem limitującym korzyści płynące z takiego rozwiązania jest jednak stosunkowo niewielka ilość azotu dostępnego w typowej instalacji oxy-spalania. Zwiększenie strumienia azotu biorącego udział w suszeniu paliwa prowadziłoby do poprawy jakości suszenia, a co za tym idzie do poprawy sprawności termodynamicznej całego układu elektrowni. Jednak ilość azotu jest ściśle związana z ilością tlenu produkowanego w tlenowni, która wynika ze stechiometrii procesu spalania. Produkcja azotu przekraczająca ilość wynikającą z zapotrzebowania na tlen w instalacji jest w sposób oczywisty nieopłacalna energetycznie.

Paliwa gazowe również mogą podlegać spalaniu w atmosferze modyfikowanej tlenem. W komorach spalania turbin gazowych, w przeciwieństwie do układów spalania powietrznego, występują warunki zbliżone do stechiometrycznych dla uzyskania jak największego stężenia CO2 za komorą spalania. Spaliny za turbiną kierowane są do kotła odzyskowego, który produkuje parę wykorzystywaną w turbinie parowej.

Opisane powyżej sposoby spalania paliw stałych w atmosferach modyfikowanych tlenem wraz z układem wykorzystania azotu do podsuszania paliwa oraz układy spalania paliw gazowych w atmosferach modyfikowanych tlenem stanowią elementy wiedzy powszechnej.

Sposób według wynalazku polega na tym, że integruje się co najmniej dwie siłownie, przy czym jedna zasilana jest paliwem stałym a druga gazowym, korzystnie integruje się układ spalający paliwo stałe w atmosferze modyfikowanej tlenem z układem spalającym paliwo gazowe w atmosferze modyfikowanej tlenem poprzez wykorzystanie azotu odpadowego wytwarzanego w tlenowni do podsuszania paliwa stałego, przy czym integracja obu układów następuje również po stronie obiegu parowego tak, że układ wykorzystujący paliwo gazowe i układ wykorzystujący paliwo stałe posiadają połączenia do jednego układu parowego, przy czym układ separacji powietrza na składniki - tlenownia dostarcza tlenu technicznego do procesu spalania paliwa stałego i procesu spalania paliwa gazowego, przy tym zwiększoną na skutek integracji obu procesów spalania ilość azotu odpadowego z tlenowni kieruje się do suszarki paliwa stałego, a ciepło odpadowe z układów osuszania i sprężania spalin kieruje się i wykorzystuje się do podgrzewania azotu przed jego wprowadzeniem do suszarki paliwa stałego.

Tlen techniczny o czystości powyżej 50% stosuje się jako utleniacz do procesu spalania paliwa stałego i paliwa gazowego, przy czym utleniacz produkowany jest w tlenowni.

W obu siłowniach proces spalania paliwa przebiega w atmosferze modyfikowanej tlenem.

W tlenowni otrzymuje się dodatkowy czynnik suszący jako produkt odpadowy z separacji tlenu z powietrza.

W celu zwiększenia produkcji tlenu, a tym samym azotu odpadowego, układ spalający paliwo stałe w atmosferze modyfikowanej tlenem, został zintegrowany z układem gazowym, również spalającym paliwo w atmosferze modyfikowanej tlenem. Dzięki temu, zapotrzebowanie na tlen w układzie rośnie i przy uwzględnieniu, że paliwo gazowe nie wymaga suszenia, cala nadwyżka azotu może zostać przeznaczona do suszenia paliwa stałego.

Przedmiot wynalazku objaśniono na rysunku, który przedstawia schemat zintegrowanego układu dwóch siłowni.

Integruje się co najmniej dwie siłownie, przy czym jedna zasilana jest paliwem stałym, a druga gazowym, korzystnie integruje się układ spalający paliwo stałe w atmosferze modyfikowanej tlenem z układem spalającym paliwo gazowe w atmosferze modyfikowanej tlenem poprzez wykorzystanie azotu odpadowego wytwarzanego w tlenowni (5) do podsuszania paliwa stałego, przy czym integracja

PL 224 290 B1 obu układów następuje również po stronie obiegu parowego (4) tak, że układ wykorzystujący paliwo gazowe składujący się z turbiny gazowej (2) oraz kotła odzyskowego (1) i układ spalający paliwo stałe w kotle (6) posiadają połączenia do jednego układu parowego (4), przy czym układ separacji powietrza na składniki - tlenownia (5) dostarcza tlenu technicznego do procesu spalania paliwa stałego i procesu spalania paliwa gazowego, przy tym zwiększoną na skutek integracji obu procesów spalania ilość azotu odpadowego z tlenowni (5) kieruje się do suszarki paliwa stałego (9), a ciepło odpadowe z układów osuszania i sprężania spalin (3 i 7) kieruje się i wykorzystuje się do podgrzewania azotu (8) przed jego wprowadzeniem do suszarki paliwa stałego (9). Tlen techniczny o czystości powyżej 50%, stosuje się jako utleniacz do procesu spalania paliwa stałego i paliwa gazowego, przy czym utleniacz produkowany jest w tlenowni (5). W obu siłowniach proces spalania paliwa przebiega w atmosferze modyfikowanej tlenem. W tlenowni (5) otrzymuje się dodatkowy czynnik suszący jako produkt odpadowy z separacji tlenu z powietrza.

Układ ten jest zasilany paliwem gazowym i paliwem stałym, przy czym zwiększona ilość azotu produkowana w jednostce separacji powietrza, zostaje wykorzystana do podsuszenia paliwa stałego. Azot przed doprowadzeniem do suszarki paliwa stałego (9) podgrzany jest przy wykorzystaniu ciepła odpadowego z obu części siłowni.

Claims (4)

1. Sposób suszenia paliw stałych zwłaszcza w układzie elektrowni wykorzystującej spalanie tlenowe, znamienny tym, że integruje się co najmniej dwie siłownie, przy czym jedna zasilana jest paliwem stałym, a druga gazowym, korzystnie integruje się układ spalający paliwo stale w atmosferze modyfikowanej tlenem z układem spalającym paliwo gazowe w atmosferze modyfikowanej tlenem poprzez wykorzystanie azotu odpadowego wytwarzanego w tlenowni (5) do podsuszania paliwa stałego, przy czym integracja obu układów następuje również po stronie obiegu parowego (4) tak, że układ wykorzystujący paliwo gazowe i układ wykorzystujący paliwo stałe posiadają połączenia do jednego układu parowego (4), przy czym układ separacji powietrza na składniki - tlenownia (5) dostarcza tlenu technicznego do procesu spalania paliwa stałego i procesu spalania paliwa gazowego, przy tym zwiększoną na skutek integracji obu procesów spalania ilość azotu odpadowego z tlenowni kieruje się do suszarki paliwa stałego (9), a ciepło odpadowe z układów osuszania i sprężania spalin (3 i 7) kieruje się i wykorzystuje się do podgrzewania azotu (8) przed jego wprowadzeniem do suszarki paliwa stałego (9).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że tlen techniczny o czystości powyżej 50% stosuje się jako utleniacz do procesu spalania paliwu stałego i paliwa gazowego, przy czym utleniacz produkowany jest w tlenowni (5).

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w obu siłowniach proces spalania paliwa przebiega w atmosferze modyfikowanej tlenem.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w tlenowni (5) otrzymuje się dodatkowy czynnik suszący jako produkt odpadowy z separacji tlenu z powietrza.