SE466212B - Partiell foerbraenning av svartlut med en braennare ansluten till en tryckreaktor - Google Patents

Description

10 -2 466 212 som utströmmar från reaktorn. Den reducerande produktgasbland- ningen genereras i reaktorns reaktionszon vid en temperatur av mellan 700-1400°C och vid ett reaktortryck inom intervallet 1,1-100 bar, företrädesvis 3-50 bar.

Svartlut som bränsle karaktäriseras av ett lågt kalorivärde och hög vatten- och askhalt. Nedan angives data för en typisk svartlut.

Kalorivärde 13 GJ/ton TS (torrsubstans) Kemisk summaformel C29H34020Na9S2 Torrhalt 65% Viskositet vid 100°C 100 cSt.

Svartlutens reologiska egenskaper är avgörande för vilken grad av finfördelning som kan uppnås i ett givet munstycke. Svartlu- tens viskositet kan påverkas exempelvis genom uppvärmning och- /eller genom tillsatser av additiv och normalt är svartluten förvärmd till över 100°C vid tillämpning av föreliggande upp- finning. Svartlutens viskositet i finfördelningsögonblicket el- lerasæsæwfföfififasbæth.föñemmädefiwtsrwæmamummæmfidææßäwmsm¶&Mmff*” Beskrivning av föreliggande uppfinning Det har nu visat sig möjligt att kunna lösa ovanstående och andra problem, som kommer att framgå av det följande genom föreliggande uppfinning som karaktäriseras av att viktsförhål- landet mellan den genom brännaren tillförda mängden syreinne- ihållande gas och genom brännaren tillförd mängd svartlut är mindre än 2:1, företrädesvis mindre än 0,4:1, samt att minst hälften delen av icke-bränslebundet syre nödvändigt för den partiella förbränningen av genom brännaren tillförd svartlut tillföres reaktorn i form av syreinnehâllande gas, vilken syreinnehållande gas utströmmar tillsammans med luten genom munstycket i lutlansens nedströmsände.

Den förhållandevis korta uppehållstiden i reaktorn och kravet på hög kolomsättning ställer särskilda krav på lutbrännarens _ _ 2 _ 466 212 utformning. Effektiv finfördelning av svartluten är särskilt viktigt och åstadkommas i den enligt uppfinningen föreslagna brännaren genom direkt kontakt mellan svartluten och en syre- innehållande gas av högt tryck, i ett eller i direkt anslutning .till ett härför särskilt utformat munstycke. Brännaren måste vidare vara av sådan beskaffenhet att såväl god flamstabilitet som hög förgasningsverkningsgrad uppnås. Med felaktigt utformad :lutbrännare kan oönskade effekter uppstå vid drift och idrift- _sättande av reaktorn inkluderande att temperaturen i reaktorns reaktionszon blir för hög, emedan temperaturen i reaktorns ne- derdel är väsentligt lägre. Vid dålig finfördelning försenas vattenevaporeringen från lutdroppen med sämre kolkonverterings- 'grad, svavelreduktionsgrad och flamstabilitet som följd.

Svartluten som före inträdet till brännaren bör förvärmas till över 100°C för att nedbringa viskositeten, tillföres reaktorn genom ett lansarrangemang, varvid luten nedströms lansen eller i anslutning till i kontakt med ett ett härför särskilt avsett munstycke bringas finfördelningsmedium i detta fall en syrein- nehållande gas så att lutens strömningshastighet hastigt ökar resultenaflderi"en-dfimergentflspnay*avnfinfördehadfiswárttufikngA Svartluten är som beträffande bland håll. syre, vilket innebär att mängden syre som kan tillföras genom nämnts ett bränsle med specifika egenskaper annat reaktivitet och ask- och vatteninne- Svartlutens torrsubstans innehåller en hög halt bundet förbränningsluften blir jämförelsevis liten, i synnerhet vid 'partiell förbränning med låg luftfaktor. Den genom förbrän- ningsluften tillförda syremängden ökar med minskande mängd bun- det,syre i svartluten och ökande luftfaktor.

Den till reaktorn totalt tillförda mängden syre motsvarar ett 'I 0,6, ständig förbränning av svartluten, företrädesvis ett förhållan- de mellan 0,4-0,5. Sålunda blir mängden tillförd luft eller syrgasanrikad luft eller syre låg i förhållande till mängden tillförd svartlut, och förhållandet blir alltid lägre än 2:1 stökiometriskt förhållande av mellan 0,3 - relativt full- _ 3 _ 466 212 vid drift med Luft och vid drift med syrgas Lägre än c:a 0,4:1. övervägande delen, och företrädesvis över 80%, av den icke- bränslebundna syremängd, som är nödvändig för partiell förbränning av svartluten tillföres reaktorn genom den syrein- nehâllande gasen vilken utströmmar tillsammans med luten genom munstycket i lutlansens nedströmsände. Den syreinnehällande ga- sens strömningshastighet i själva munstycket är därvid mellan 40 m/s och 350 mls.

Den övre gränsen för den syreinnehâllande gasens strömningshas- tighet är nådd dä mixning av gas och svartlut är fullständig och en ytterligare ökning av gasens strömmningshastighet ej ger nâgra fördelar. Det är som ovan nämnts av utomordentligt stor betydelse att svartluten finfördelas väl och sammanblandas med den syreinnehâllande gasen i reaktorns reaktionszon för att därigenom minimera sotbildning.

Munstycket i lansens nedströmsände kan vara utformat pâ så sätt att svartluten utströmmar frân lansens nedströmsände genom en cirkulär spalt alternativt en cirkulär öppning varvid lutens stnömnfngshasfighdtrñwæfifiïgfiïäwåfiimäägmumdsæwvætnfiåæwflmmimgaßfig.fis i kontakt med den hastigt strömmande syreinnehâltande gasen. En alternativ utformning av munstycket är att svartluten tillsam- mans med den syreinnehâllande gasen utströmmar från munstycket vid lansens nedströmsände genom minst tre symmetriskt anordnade öppningar.

'I'bifogade ritning visar FIG. 1 och 2, varvid FIG 2 visar mun- stycket enligt FIG. 1 i genomskärning, samt FIG. 3 och 4, var- vid FIG. 4 visar munstycket enligt FIG. 3 i genomskärning, ty- piska munstycken för genomförande av atomisering av svartluten.

I munstycket enligt FIG. 1 och 2 tvingas luten i kontakt med en gas av högt tryck och strömmar ut efter denna kontakt från brännarrörets 1 nedströmsände 2 (mynningen ) genom 16 symmet- riskt anordnade öppningar 3. Dessa öppningar utgör ändarna av så kallade Y-strâle atomiseringsmunstycken omfattande tvâ del- _ 4 _ ' _ 466 212 rör 4 och 5, varvid det förra står i förbindelse med en yttre mantel 6 på brännarröret 1 för tillförsel av svartlut och det senare står i kontakt med med ett inre koncentriskt ringformat rör 7 för tillförsel av syreinnehållande gas. öppningarna 3 är divergent anordnade så att de resulterande atomiserade strålar- na divergerar från brännarens 1 nedströmsände 2. Den Y-stråle- atomiseringsmunstyckena innehållande delen 8 av.brännaren hålls på plats av en huv 9 fastskruvad till brännarens_kropp 10 inne- hållande manteln 6 och det koncentriska ringformade röret 7.

Svartluten införes i brännaren 1 genom en tillförselledning 20 och den syreinnehållande gasen genom en tillförselledning 21.

FIG. 3 och 4 visar en annan utföringsform av en brännare med tre koncentriska, ringformade rör 11, 12, och 13. Härvid ledes den syreinnehållande gasen genom de yttre och inre koncentriska rören 11 och 13 medan svartlut ledes genom det mellanliggande ringformade koncentriska röret 12. Den syreinnehållande gasen fördelas genom i figurerna visade 18 symmetriskt distribuerade hål 14 och 15 medan svartluten pressas genom en ringformig spalt 16. Hålen 14 är härvid snedstäält riktade i en riktning ochrhälenwiš snedställt riktäde i~mmtsaæt*riktning.@Svartluten,..wfi ledes genom spalten 16 och får träffa en läpp TT) som tvingar" den därvid erhållna svartlutsfilmen inåt, varvid den träffas av den ur hålen 16 kommande syreinnehållande gasen och därvid splittras. Då så sker träffas samtidigt denna första svartluts- syreinnehållande gas-blandning av ytterligare syreinnehållande gas som träffar blandningen utanför läppen 17. Resultatet blir 'också här en divergerande stråle av finfördelad svartlut och syreinnehållande gas. Svartluten tillföres brännaren genom en tillförselledning 20 och den syreinnehållande gasen genom två tillförselledningar 21.

I munstycket enligt FIG. 3 och 4 strömmar luten ut från lutlan- sens nedströmsände genom en cirkulär spalt, varefter gas av högt tryck utströmmande från såväl lutfilmens utsida som dess insida tvingas i kontakt med lutfilmen som därigenom sönderde- las i mindre droppar. 466 212 Brännaren visad i föreliggande uppfinning skapar en stabil lut- flamma i en reaktor med förhållandevis Liten reaktorvolym, fö- reträdesvis vid tryck över c:a 1,1 bar, absolut tryck.

Beroende på faktorer sâsom temperatur och strömningshastigheter i brännaren och svartlutens sammansättning kan själva brännar- munstycket förutom termisk påverkan utsättas för såväl oxida- tion som sulfidering, vilket menligt kan påverka finfördel- ningsgraden. Brännarmunstycket i föreliggande uppfinning bör därför kylas, vilket lämpligen göres med cirkulerande kylväts- ka.

Ett föredraget sätt att utöva föreliggande uppfinning är att använda ren syrgas eller i det närmaste ren syrgas, såsom sy- reinnehâllande gas. I ett sådant föredraget driftsfall tillfö- res allt eller i det närmaste allt för den partiella förbrän- ningen nödvändiga mängden syre genom den syreinnehållande gasen vilken strömmar genom munstycket för att understödja finfördel- ningen av svartlut. Möjligen kan en mindre mängd syreinnehâl- lande gas tillföras flamman och reaktorn genom ett koaxiellt kring:mumstycketpanondnatfiW&m¿”'

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 466 212 PATENTKRAV.

1. Förfarande för partiell förbränning av svartlut från sulfat- massaindustrin med en brännare ansluten till en under tryck ar- betande reaktor under tillförsel av en syreinnehâllande gas, kânnetecknat av, att viktsförhâllandet.mellan den genom bränna- ren tillförda mängden syreinnehâllande gas och genom brännaren tillförd mängd svartlut är mindre än 2:1, samt att minst hälf- ten av icke-bränslebundet syre nödvändigt för den partiella förbränningen av genom brännaren tillförd svartlut tillföres reaktorn i form av syreinnehâllande gas, vilken syreinnehâllan- de gas utströmmar tillsammans med luten genom brännarens mun- stycke.

2. Förfarande enligt krav 1, kânnetecknat av, att vikförhâllan- det mellan mängden syreinnehållande gas och mängden svartlut är mindre än 0,4:1.

3. Förfarande enligt krav 1, kânnetecknat av, att över 80% av icke-bränslebundet syre, som skall tillföras i form av syre- innehållande gas tillföres genom munstycket.

4. Förfarande enligt något av kraven 1-2, kânnetecknat av, att den syreinnehâllande gasen utgöres huvudsakligen av syrgas.

5. Förfarande enligt krav 1-4, kânnetecknat av, att reaktorn arbetar vid ett tryck av 1,1-150 bar, företrädesvis 3-50 bar, absolut tryck.

6. Förfarande enligt ett eller flera av kraven 1-5, kânneteck- nat av, att gasens strömningshastighet är mellan 40-350 m/s, då den strömmar ut genom brännarens munstycke.

7. Förfarande enligt ett eller flera av kraven 1-6, känneteck- nat av, att svartluten och den syreinnehâllande gasen strömmar ut genom brännarens munstycke genom minst tre symmetriskt an- ordnade öppningar. _10.. 10 X 466 212

8. Förfarande enLigt ett elLer fLera av kraven 1-6, känneteck- nat av, att svartluten strömmar ut från brännarens munstycke genom en cirkulär spalt alternativt en cirkulär öppning.

9. Förfarande enLigt.ett etter flera av kraven 1-8, känneteck- nat av, att svarttutens viskositet före inträdet till brännar- Lansens nedströmsände nedbringats tiLL en viskositet understi- gande 200 cSt., företrädesvis understigande 100 cSt. _11-