SE506111C2 - Förfarande och anordning för behandling av vattenhaltigt bränsle - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 506111 2 merna blir stora i förhållande till utvunnen effekt.

Enligt det finska patentet FI 76866 har man utvecklat ett förfarande, som gör det möjligt att alstra elektricitet, ur fuktigt bränsle såsom torv, med bättre verkningsgrad, genom att utnyttja s.k. ånginjiceringsteknik. Förfarandet baserar sig på att bränslet torkas medelst gasturbinens spillvärme i en trycksatt torkanordning och den därvid bildade vat- tenångan inmatas som injektionsånga i turbinen i processens trycksatta zon. På detta sätt kan man enkelt överföra spillvärme från turbinens utloppssida till dess trycksatta sida på ett sätt som direkt ger nettoeffekt. Gasturbinens nettoeffekt utgörs av skillnaden mellan den av turbinen alstrade effekten och den av kompressorn förbrukade effek- ten. Genom att utnyttja ånginjiceringsteknik kan man samtidigt öka massflödet genom turbinen och minska massflö- det genom kompressorn, vilket ger en ökning i nämnda effektskillnad och samtidigt alltså en ökning i nettoeffek- Enligt förfarandet kan man alltså uppnå en bättre verkningsgrad t.oJu. då relativt fuktigt bränsle, såsom t.ex. enbart på mekanisk väg förtorkad torv, används. ten.

Den normala frästorven, som fått naturtorka, har en fukthalt på 40 - 55 % (beräknad på våt vikt), men enligt föreliggan- de förfarandet kan en hög verkningsgrad erhållas t.o.m. med torv som innehåller upp till 70 % vatten, vilken torrhalt är omöjlig att uppnå med enbart mekanisk torkning.

En svårighet i de ovan angivna kända förfarandena utgör inmatningen i den trycksatta zonen. Medelst kända förfa- randen är inmatning av torv (fräs- och bittorv, torvbriket- ter, torvpellets) med t.ex. > 30 % torrhalt till ett tryck på (5 - 50 bar) ett problem, som kan lösas enbart med dyra förfaranden och anordningar. Torv med över 30% torrhalt kan inte transporteras med pump.

Föreliggande uppfinning avser att åstadkomma förbättringar i ovannämnda olägenheter vid utnyttjande av fuktigt bränsle eNsoomo. 506 1"11 a vid trycksatta förgasnings- eller förbränningsprocesser.

Uppfinningen avser speciellt att göra det möjligt att utnytttja en vattenuppslamning av torv som bränsle i gastur- binkraftverk.

Föreliggande uppfinning har som ändamål ett enkelt torvin- matningsförfarande i trycksatta processer.

Uppfinningen har som ett andra ändamål en förmånlig urvatt- 10 ning av en torvuppslamning före dess inmatning i en förgas- nings- eller förbränningsprocess.

Uppfinningen har ytterligare som avsikt att åstadkomma ett förfarande, som minimerar bildningen av skadligt 15 avvatten vid torvbehandling före trycksatt förgasning eller förbränning.

Förfarandet enligt uppfinningen är kännetecknat därav, att bränsle, såsom t.ex. torv, inmatas som en vattenuppslamning 20 medelst pumpning i en trycksatt zon och att bränslet i den trycksatta zonen mekaniskt urvattnas så, att bränslets torrhalt blir minst 25 % fördelaktigt 30%. Enligt ett fördelaktigt utförande av uppfinningen urvattnas bränslet mekaniskt utan samtidig termisk behandling av bränslet. 25 Vid mekanisk urvattning utnyttjas det mekaniska trycket och inte fasövergàngen för urvattningen, såsom vid termiska torkningsförfaranden. Vid mekanisk torkning utgör tryck- skillnaden den drivande kraften. Då bränslet pumpas in i en 30 mekanisk urvattnare med ett tryck på 5 - 50 bar, fördelak- tigt 10 - 40 bar, typiskt 3.5 - 35 bar, kan tryckskillnaden mellan omgivningen och torken utnyttjas, så att det vid torkförloppet ur bränslet utpressade/filtrerade vattnet direkt i själva anläggningen förs tillbaks i atmosfäriskt 35 tillstånd. På detta sätt kan man utnyttja en av processens grundegenskaper eller trycket för själva torkförloppet.

Anordningen enligt uppfinningen är kännetecknad därav, att BNSDOCID: 596111 10 15 20 25 30 35 den omfattar - en pump för inmatning av vattenhaltigt bränsle i en trycksatt zon, - en efter pumpen anordnad anordning för mekanisk avskil j- ning av vatten ur bränslet, - en kanal för inmatning av mekaniskt torkat bränsle i förgasnings- eller förbränningsreaktorn och - ett organ för utmatning av ur bränslet avskilt vatten ur den trycksatta zonen.

Uppfinningen baserar sig på tanken, att torvinmatningssys- temet blir enkelt om urvattningen kan överföras till den trycksatta sidan, emedan torven då kan pumpas in i den trycksatta zonen. Om torven är så torr, att den inte kan pumpas, blir man tvungen att använda en väsentligen dyrare teknik vid inmatning till den trycksatta zonen.

En året runt upptagning av torv möj liggörs om torven som sådan kan utnyttjas i förgasnings- eller förbränningsproces- utan föregående torkning vid torvtäkten. använder sig av en torvuppslarnning behöver man ej tillsätta ser , Då man vätska för att göra torven pumpbar.

Enligt uppfinningen ordnas alltså en mekanisk urvattning i den trycksatta zonen, där olika typer av mekaniska urvattnare, tryckfilter, pressar o.dyl.

Fördelaktigt utnyttjas tryckdifferensen mellan den trycksat- ta sidan och den omgivande sidan vid urvattningen. kan användas .

Medelst mekanisk torkning under tryck kan man uppnå ända till 30 - 40 % torrhalt. Detta räcker till vid direkt trycksatt förbränning, om förbränningen utförs i en flui- diserad bädd t.ex. i PYROI-'LOW-panna. Vid trycksatt förgas- ning är det dock fördelaktigare att tilläggstorka bränslet t.ex. såsom visats i det finska patentet FI 76866.

Föreliggande uppfinning är speciellt lämplig för, men begränsas inte nödvändigtvis till, behandling av bränslen ßNsoocno: 506111 S som skall inmatas i gasturbinkraftverk. Enligt uppfinningen kan man utan att verkningsgraden väsentligt försämras utnyttja torv, vars fukthalt räknad på våt vikt är t.o.m. 70 %. Torven inmatas med pump vid maximalt 25 %:s torrhalt 5 till ett tryck, som motsvarar minst det tryck som råder på luftkompressorns trycksatta sida. Den mekaniska torkningen av torv sker i trycksatt tillstànd efter pumpningen utan samtidig eller föregående termisk behandling för förbätt- ring av torkningsegenskaperna. Med en termisk behandling 10 skulle man i detta fall inte uppnå någon fördel ur hel- hetssynpunkt. Med väsentliga tilläggsinvesteringar skulle man enbart uppnå en oväsentlig förbättring av torknings- egenskaperna och verkningsgraden. Dessutom skulle man producera avvatten som fordrar en reningsbehandling. 15 Förfarandet enligt uppfinningen beskrivs :L det följande medelst exempel och hänvisning till bifogade ritningar, i vilka 20 figur~l visar ett förfarande enligt uppfinningen.tillämpad på en trycksatt förbränningsprocess och figur 2 visar en annan tillämpning av uppfinnningen tillämpad på en trycksatt förgasningsprocess. 25 I tillämpningen enligt figur 1 pumpas en torvuppslamning, vars torrhalt är < 25 %, från ett kärr till en trycksatt zon 3, med ett tryck på 10 - 40 bar, fördelaktigt 15 - 35 bar. 'rorvuppslamningen pumpas till en urvattnare 4, i 30 vilken så mycket vatten.avskiljs mekaniskt från torvuppslam- ningen att torvens torrhalt blir minst 30 %. Urvattnaren kan t.ex. vara av filter- eller presstyp. Vid urvattningen kan man utnyttja tryckdifferensen mellan den trycksatta sidan och den omgivande sidan så, att det ur torven avskilda 35 vattnet tillåts avgå till ett lägre tryck medan torven förblir i den trycksatta zonen.

Det avskilda vattnet leds ut ur den trycksatta zonen 3 BNsDoc|o 5Û6 111 10 15 20 25 30 35 6 via kanal 5. Vattnet kan ledas direkt eller via ett enkelt reningssteg tillbaks till kärret. Kvaliteten på det vatten, som uttas ur den trycksatta zonen är beroende av vilket mekaniskt urvattningssätt som utnyttj ats. Vattnet är dock betydligt lättare att rena än vatten som avskiljts medelst termisk behandling.

En delvis torkad torv leds från urvattnaren via kanal 6 till en trycksatt förbränningspanna 7. som redan befinner sig i det trycksatta utrymmet är lätt att ordna.

Inmatning av torv Luft från kompressorn 9 leds via kanal 8 till förbrännings- pannan. De i förbränningspannan bildade rökgaserna leds via kanal 10 till gasturbinen ll, axel med luftkompressorn 9 och generatorn 12. som anordnats på samma Figur 2 visar ett förfarande enligt uppfinningen tillämpad på en trycksatt förgasningsprocess. Såsom i föregående exempel pumpas torvslam med pump 2 till en i den trycksatta zonen 3 varande urvattnare 4. Ur urvattnaren leds den delvis torkade torven för tilläggstorkning till en trycksatt tork 13, torrhalt på >6O %, fördelaktigt >65 % torrhalt. Det erfor- derliga torkningsvärmet erhålls från värmeåtervinnings- i vilken torven tilläggstorkas termiskt till en anordningen 14, där värmet alstras genom avkylning av de från turbinen via kanal 15 strömmande rökgaserna och överförs till torken t.ex. som överhettad eller mättad ånga längs kanal 16.

Från torken leds den tilläggstorkade torven via kanal 17 till förgasaren 18. Via kanal 19 kan det i torken förångade vattnet ledas helt eller delvis till förgasaren. Det i urvattnaren 4 avskilda vattnet leds direkt ut ur det trycksatta området och vidare till kärret eller vid behov till en enkel vattenrening. Emedan torvslammet förtorkats mekaniskt i den trycksatta zonen blir de vattenmängder, som bildas vid den termiska torkningen och som skall ledas BNSDOCID: 506111 7 bort inte stora, utan förhållandevis lätt skötte.

I den i figur 2 visade förgasaren sker förutom den egentliga förgasningen en gasrening och eventuellt en förbränning av 5 ren gas. Förbränningen av ren gas kan apparattekniskt vara en del av gasturbinen.

Avsikten är inte att begränsa uppfinningen till de tillämp- ningar som visats, utan den kan förändras och tillämpas 10 inom den av patentkraven definierade uppfinningstanken.

BNSDOCID:

Claims (9)

10 15 20 25 (O Us 506111 Patentkrav

1. Förfarande för behandling av ett vattenhaltigt bränsle, såsom torv eller brunkol så, att det lämpar sig som bränsle i en förgasnings- eller förbränningsprocess, som försiggår i ett trycksatt utrymme, i vilket förfarande - bränslet matas genom pumpning till det trycksatta utrymmet som en vattenhaltig uppslamning, och vilket förfarande kännetecknas därav, att - bränslet avvattnas i det trycksatta utrymmet mekaniskt medelst ett tryckfilter eller genom pressning med utnyttjan- de av tryckskillnaden mellan det trycksatta utrymmet och det omgivande utrymmet så, att bränslets torrsubstanshalt blir minst 25 %. kännetecknat därav,

2. Förfarande enligt patentkravet 1, att bränslet znatas till det trycksatta utrymmet som en vattenhaltig uppslamning, vars torrsubstanshalt är < 25 %.

3. Förfarande enligt patentkravet l, kännetecknat däravL att bränslet avvattnas i det trycksatta utrymmet utan att bränslet samtidigt värmebehandlas.

4. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att bränslet torkas ytterligare i det trycksatta utrymmet efter den mekaniska avvattningen med utnyttjande av vär- meenergi som alstras i samband med förgasnings- eller förbränningsprocessen.

5. Förfarande enligt patentkravet 4, kännetecknat därav! att bränslet torkas yttterligare med utnyttjande av vär- meenergi som alstras i förgasnings- eller förbränningspro- cessen till en torrsubstanshalt > 65 %r

6. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att bränslet matas till ett trycksatt utrymme, där trycket är > 15 bar.

7. BNSDOCID: > 506111 '7- Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att bränslet torkas för att utnyttjas i. ett gasturbin- kraftverk. 5

8. Anordning för behandling av ett vattenhaltigt bränsle så, att det lämpar sig för att matas till en förgasnings- eller förbränningsanläggning (7,l8) i ett trycksatt utrymme (3), vilken anordning innefattar - en pump (2) för matande av det vattenhaltiga bränslet 10 till det trycksatta utrymmet (3), känetecknad därav, att den innefattar - en anordning (4) för mekanisk avvattning anordnad efter pumpen i det trycksatta utrymmet och ett med denna förenat organ (S) för ledande av det från bränslet avlägsnade 15 vattnet xxt ur' det trycksatta utrymmet 'till ett utrymme under atmosfäriskt tryck, och - en förbindelseledning (6) för ledande av det mekaniskt torkade bränslet till förgasnings eller förbränningsreaktorn (7,l8). 20

9. Anordning enligt patentkravet 8, kännetecknad därav, att en tork (13) för fortsatt torkning, som fungerar med värmeenergi som erhålls från förgasaren (18), är anordnad efter anordningen (4) för mekanisk avvattning i den tryck- 25 satta förgasningsanläggningen. BNSDOCID: <5E_?_506111C2_ I, >