PL231254B1 - Układ do wychwytu dwutlenku węgla CO2 ze spalin z procesu tlenowego spalania paliw stałych w kotłach fluidalnych z warstwą cyrkulacyjną - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do wychwytu dwutlenku węgla CO2 ze spalin z procesu tlenowego spalania paliw stałych w kotłach fluidalnych z warstwą cyrkulacyjną, do zastosowania w branży energetycznej.

Produkcja energii elektrycznej i ciepła oparta na technologiach spalania paliw stałych wiąże się z generowaniem, a następnie emitowaniem do atmosfery znaczących ilości szkodliwych substancji, w tym dwutlenku węgla CO2, powstałych w procesie spalania. Obecnie prowadzone prace rozwojowe w tym zakresie mają na celu efektywne ograniczenie emisji szkodliwych substancji, a w przypadku dwutlenku węgla dotyczą one głównie opracowywania technologii wychwytywania dwutlenku węgla CO 2 przed procesem spalania, technologii spalania tlenowego oraz technologii wychwytywania dwutlenku węgla CO2 po procesie spalania.

Znany jest z polskiego opisu patentowego PL 171124 kocioł z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym, przeznaczony do spalania paliw stałych, zawierający zewnętrzne wymienniki ciepła; ze strefą dolną, ze złożem fluidalnym o szybkiej cyrkulacji, wyposażony w ruszt fluidyzacyjny, urządzenia dostarczające powietrze pierwotne poniżej rusztu, urządzenia doprowadzające powietrze wtórne nad rusztem, ściany kotła otaczające strefę dolną wyposażone w rury odbierające ciepło; strefę górną, ze złożem fluidalnym o szybkiej cyrkulacji otoczoną przez ściany kotła wyposażone w rury odbierające ciepło; urządzenia do wprowadzania paliwa do strefy dolnej; co najmniej jeden wymiennik zewnętrzny ze złożem fluidalnym gęstym; wspomniane złoże jest zasilane materiałem stałym pochodzącym z kotła, który po oddaniu ciepła płynowi doprowadzonemu z zewnątrz, jest zawracany do strefy dolnej komory paleniskowej.

Znana jest z publikacji międzynarodowego zgłoszenia patentowego nr W O2007/039687 metoda spalania w atmosferze wzbogaconej tlenem, w której cały powstały dwutlenek węgla może zostać wychwycony; która opiera się na wprowadzeniu do komory paleniskowej paliwa oraz mieszaniny tlenu i pewnej ilości osuszonych spalin, recyrkulowanych ze zbiornika magazynowego spalin.

Powstałe w procesie spalania gazy spalinowe są kierowane do jednostki kondensującej parę wodną, a następnie do zbiornika magazynowego spalin. Część gazu ze zbiornika jest sprężana do ciśnienia ~60 bar, następnie chłodzona i częściowo skraplana w temperaturze 15°C w jednostce skraplającej, a następnie magazynowana. Częściowo skroplony dwutlenek węgla jest wieloetapowo sprężany do celów transportu.

Celem rozwiązania według wynalazku jest opracowanie takiego układu, który pozwalałby na uzyskanie produktu w postaci dwutlenku węgla CO2 o wysokiej czystości, ze spalin pochodzących z procesu fluidalnego, tlenowego spalania paliw stałych.

W układzie według wynalazku wylot spalin z urządzenia do odpylania spalin połączony jest poprzez komorę mieszania z wlotem gazu fluidyzująco-utleniającego paleniska fluidalnego, przy czym udział tlenu w gazie fluidyzująco-utleniającym wynosi 20-50%, a jednocześnie wylot spalin z urządzenia odpylającego połączony jest poprzez zespół przygotowania spalin z zespołem adsorpcyjnego wychwytu dwutlenku węgla CO2 na stałych sorbentach.

Zaletą układu według wynalazku jest to, że dzięki zastosowaniu jako gazu fluidyzująco-utleniającego mieszanki tlenu i spalin recyrkulowanych zza urządzenia odpylającego uzyskuje się spaliny o udziale dwutlenku węgla CO2 powyżej 90%. Tak wysokie stężenie dwutlenku węgla CO2 w spalinach umożliwia zastosowanie prostszego w konstrukcji i mniej energochłonnego zespołu do adsorpcyjnego wychwytu dwutlenku węgla CO2.

Szczególną korzyścią przemysłowego zastosowania układu jest możliwość uzyskania spalin o wysokim stężeniu dwutlenku węgla CO2, które pochodziłyby ze spalania stałych paliw niskojakościowych, odpadowych, śmieci i odpadów komunalnych; co ułatwia i obniża koszty wychwytu dwutlenku węgla CO2, który następnie nadaje się do geologicznego składowania oraz bezpośredniego wykorzystania w różnych gałęziach gospodarki.

Wynalazek zostanie bliżej objaśniony na przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku, który jest schematem ideowym układu do wychwytu dwutlenku węgla CO2 ze spalin z procesu tlenowego spalania paliw stałych w kotłach fluidalnych z warstwą cyrkulacyjną.

Spaliny oraz materiał warstwy opuszczające palenisko fluidalne 1 kierowane są do układu nawrotu 2, którym materiał zawierający części palne zawracany jest do paleniska 1, celem dopalenia części palnych; natomiast spaliny z układu nawrotu 2, charakteryzujące się stężeniem dwutlenku węgla CO2 powyżej 90%, kierowane są do urządzenia odpylającego 3, którego wylot spalin 4 połączony

PL 231 254 Β1 jest z komorą mieszania 5 gazu fluidyzująco-utleniającego i jednocześnie z zespołem przygotowania spalin 6, dla ich osuszenia i wydzielenia agresywnych składników, skąd trafiają do zespołu adsorpcyjnego wychwytu dwutlenku węgla 7, gdzie uzyskiwany jest dwutlenek węgla o wysokiej czystości do 99,99%. Palenisko fluidalne 1 posiada wlot paliwa stałego P oraz wlot gazu fluidyzującoutleniającego F-U, kierowanego z komory mieszania 5, do której doprowadzane są spaliny z wylotu spalin 4 oraz tlen o czystości powyżej 95%, przy czym udziałtlenu w gazie fluidyzująco-utleniającym wynosi 20-50%.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Układ do wychwytu dwutlenku węgla CO2 ze spalin z procesu tlenowego spalania paliw stałych w kotłach fluidalnych z warstwą cyrkulacyjną, który ma komorę paleniskową z wlotem paliwa stałego i wlotem gazu fluidyzująco-utleniającego połączoną z układem nawrotu materiału warstwy do komory spalania oraz posiadający urządzenie do odpylania spalin wychodzących z układu nawrotu materiału warstwy, znamienny tym, że wylot spalin (4) z urządzenia odpylającego (3) połączony jest poprzez komorę mieszania (5) z wlotem gazu fluidyzującoutleniającego (F-U) paleniska fluidalnego (1), przy czym udziałtlenu w gazie fluidyzująco-utleniającym wynosi 20:50%, a jednocześnie wylot spalin (4) z urządzenia odpylającego (3) połączony jest poprzez zespół przygotowania spalin (6) z zespołem adsorpcyjnego wychwytu dwutlenku węgla CO2 (7).