SE507409C2 - Förfarande för bränslebehandling - Google Patents

Description

507 l\) (Il KA) Q) 409 i “ 2 Ännu ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande för behandling av fuktigt bränsle, vilket ger väsentliga miljövinster.

Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att åstad- komma ett förfarande för behandling av fuktigt bränsle, vilket är enkelt anpassningsbart till olika kraftproces- ser och driftsvillkor.

Sammanfattning av uppfinningen Ovannämnda syften uppnås genom ett förfarande, vil- ket uppvisar de särdrag som är definierade i bifogade patentkrav.

Till grund för uppfinningen ligger sålunda en insikt om det fördelaktiga i att kombinera torkning av fuktigt bränsle medelst i en kraftprocess förbränningsdel till- förd förbränningsluft och kondensering av rökgas från förbränningsdelen, vilken rökgasfukt bemängts genom nämnda torkning. Det sålunda torkade bränslet används företrädesvis såsom bränsle för förbränning i ifråga- varande kraftprocessförbränningsdel_ Bränslet kan an- vändas direkt efter torkning eller efter lämplig mellan- lagring. A Uppfinningen innebär utnyttjande i ett och samma system av det gasflöde, som passerar genom systemet, utan att detta påverkas ofördelaktigt. Utgångspunkten ligger på ett fördelaktigt sätt i själva förbränningsdelen eller pannan, utgående från vilken för uppfinningen nödvändiga systemmodifieringar lätt kan åstadkommas. Det torde no- teras att själva huvudprocessen kan vara praktiskt taget att opåverkad och systemets torkdel kan arbeta med ett eget bränsleflöde, som kan vara helt oberoende av det bränsleflöde som vid en viss tidpunkt är lämpligt för systemets förbränningsdel.

Genom att förbränningsluft används såsom torkmedium för bränslet kan torktemperaturen hållas låg och vidare kommer emissioner från det torkade bränslet att effektivt tas om hand i förbränningsdelen, då allt torkmedium pas- 3 507 409 serar därigenom. Dessutom innebär uppfinningen att in- och utmatning av bränsle i respektive ur torken kan genomföras vid ett tryck nära atmosfärstrycket.

Enligt uppfinningen är det föredraget att från rök- gaskondenseringen utvunnen värme används för bränsletork- ning i förbränningsluft, ehuru sådan utvunnen värmen naturligtvis också kan utnyttjas exempelvis för fjärr- värmeändamål. Utnyttjandet i torkningssyfte kan lämpligen ske genom att nämnda utvunna värme får uppvärma förbrän- ningsluften, innan denna passerar bränslet för torkning därav.

Då kraftprocessen inbegriper en ångcykel, kan kondenseringsvärme från ångcykeln på ett fördelaktigt sätt användas för bränsletorkning, företrädesvis för uppvärmning av förbränningsluft för torkning av bränsle.

Såsom torde inses kan det vara fråga om att driva bränsletorkning med ånga av lågt tryck, vilket ger l bortfall av eleffekt i utnyttjad ångturbin. Ångavtap kan ske från flera olika ångsteg.

Det är möjligt att utnyttja rökgaskondenseringsvärme och ångkondenseringsvärme var för sig eller kombinerat för att åstadkomma bränsletorkning.

För bränsletorkning kan man också utnyttja rökgas från förbränningsdelen före rökgaskondenseringen. Rök- gasvärme kan utnyttjas indirekt genom värmning av för bränsletorkning avsedd förbränningsluft eller för direkt bränsletorkning i rökgas. I det senare fallet är det i många fall lämpligt att använda ett rökgasdelflöde, som efter kontakt med bränslet som skall torkas återförs till förbränningsdelen tillsammans med förbränningsluften.

Torkning av bränsle med utnyttjande av rökgas sker lämpligen sist, innan det torkade bränslet utnyttjas eftersom flyktiga beståndsdelar i bränslet drivits av i föregående steg. En direkt ”sluttorkning” av bränsle medelst rökgas innebär också ett skydd mot explosion och brand hos det torkade bränslet. 5Û7 4Û9 i 4 Direkt rökgastorkning i utgående rökgas (avgas) kan det att kontakten mellan rökgasen och bränslet medför att vissa ämnen, vidare innebära en miljöfördel, i såsom kolväten, kväveoxider, ammoniak, stora molekyler och spårmetaller, kan adsorberas på bränslet och sålunda återförs till förbränningsdelen, där dessa ämnen kan destrueras eller lämna processen via askströmmen. Tork- ning i rökgas ger också ytterligare önskvärd uppfuktning av rökgasen före kondensering.

I enlighet med uppfinningen kan rökgaskondenseringen också utnyttjas för ytterligare uppfuktning av förbrän- ningsluften, företrädesvis efter det att förbrännings- luften används för torkning av bränsle. Sådan uppfuktning av förbränningsluften kan med fördel styras med ledning av rökgasens kondenseringstemperatur, så att bästa driftsförhållanden erhålls. Man kan sålunda detektera kondenseringstemperaturen och styra uppfuktningen av förbränningsluften, så att kondenseringstemperaturen hålls vid önskat värde.

Rökgaskondensering enligt uppfinningen kan också utnyttjas för ytterligare rening av rökgasen. En hög- effektiv extra avskiljning av till exempel svavel och ammoniak kan ge förbättrade optimeringsgrunder och fri- hetsgrader vad gäller åtgärder i förbränningsdelens bädd, val av bränsle, bäddmaterial och DeNOx-metod med mera.

Förfarandet enligt uppfinningen ger mycket fördel- aktiga prestanda med utnyttjande av processtilläggsdelar, som är förhållandevis okomplicerade och som kan konstru- eras med känd och beprövad teknik. En väsentlig fördel är att huvudprocessen kan drivas vidare även vid störningar i nämnda tilläggsdelar, möjligen med något reducerade prestanda. Den specifika investeringskostnaden förändras inte i någon väsentlig grad jämfört med en typisk anlägg- ning i grundutförande. Effektivitetshöjning, för elpro- duktion genom att bränslets effektiva värmevärde höjs, ökad värmeproduktion genom att torkning kombineras med s 507 409 kondensering och förbättrade emissionsvärden utgör väsentliga effekter av uppfinningen.

Uppfinningen kommer i fortsättningen att beskrivas närmare genom exemplifierande utföringsformer under hän- visning till bifogade ritning.

Kort beskrivning av ritningen Fig. 1 illustrerar schematiskt en första utförings- form av ett förfarande i enlighet med föreliggande upp- finning.

Fig. 2 illustrerar schematiskt en andra utförings- form av ett förfarande i enlighet med föreliggande upp- finning.

Fig. 3 illustrerar schematiskt en tredje utförings- form av ett förfarande i enlighet med föreliggande upp- finning.

Fig. 4 illustrerar schematiskt en fjärde utförings- form av ett förfarande i enlighet med föreliggande upp- finning.

Pig. 5 illustrerar schematiskt en femte utförings- form av ett förfarande i enlighet med föreliggande upp- finning.

Fig. 6 illustrerar schematiskt en sjätte utförings- form av ett förfarande i enlighet med föreliggande upp- finning.

Pig. 7 illustrerar schematiskt en sjunde utförings- form av ett förfarande i enlighet med föreliggande upp- finning.

Fig. 8 illustrerar schematiskt en åttonde utförings- form av ett förfarande i enlighet med föreligande upp- finning.

Fig. 9 illustrerar schematiskt en för närvarande föredragen utföringsform av ett förfarande i enlighet med föreliggande uppfinning.

Beskrivning av utföringsformer 507 }__x Lfl 409 6 I den i fig. 1 illustrerade utföringsformen av föreliggande uppfinning tillförs en i en kraftprocess utnyttjad panna 1, som kan vara CFB- eller pulverpanna i ett ångkraftverk för bl a biobränslen eller en annan förbränningsanordning, förbränningsluft 3 via en ,_ bränsletork 5. Bränsletorken 5 tillförs fuktigt bränsle 7, som efter att ha passerat genom torken 5 tillförs pannan 1 i form av torkat bränsle 9. Torken 5 kan vara av en lämplig känd konstruktion, t ex en bandtork.

Från pannan 1 avgående rökgaser 11 passerar en kon- densor/avfuktare 13 och släpps därefter ut i atmosfären, eventuellt efter vederbörlig rening. I kondensorn 13, som kan vara av lämplig känd konstruktion, utvunnen värme 15 tillförs torken 5 på lämpligt känt sätt för uppvärmning av tillförd förbränningsluft, så att denna torkar det tillförda fuktiga bränslet. och omhändertas kondens 17 på lämpligt sätt.

Från kondensorn 13 utmatas Den i fig. 2 illustrerade utföringsformen är modi- fierad i förhållande till den enligt fig. 1 i det att torken 25 arbetar i två steg. Det första steget värme- försörjs från kondensorn 13 såsom i fig. 1, under det att det andra steget värmeförsörjs medelst lågtrycksånga 21 som avtappas från en av pannan 1 driven ångturbin 23.

Detta andra steg kan i sig inbegripa ett flertal delsteg, som respektive matas av avtappad ånga från olika turbin- steg och har olika temperaturer.

I denna utföringsform utmatas dessutom i kondensorn 13 utvunnen värme 27 till exempelvis ett fjärrvärmenät.

Såsom fackmannen utan vidare inser blir det möjligt att på ett fördelaktigt sätt ”spela” med de olika värme- uttagen, varigenom man kan effektivt anpassa förfarandet till driftsvillkoren för pannans huvudprocess. Fackmannen inser vidare att en tänkbar modifiering av utförandet i fig. 2 är att slopa värmetillförseln 15 till torken 25.

En annan tänkbar modifiering är att samköra värmeflödena och 21 till torken 25. 7 sov 4o9 Utföringsformen enligt fig. 3 utgår från den enligt fig. 1 men har kompletterats med en luftbefuktare 31, genom vilken den från torken 5 kommande förbrännings- luften passerar, innan luften går in i pannan 1. För uppfuktning av luften 3 tillförs befuktaren 31 värme 32 och kondens 33 från kondensorn 13. Även i detta fall kan kondensorn avge värme 27 till exempelvis ett fjärr- värmenät. Befuktaren 31 kan vara utförd på godtyckligt lämpligt känt sätt.

Utföringsformen enligt fig. 4 utgår från den enligt fig. 2, men det andra torksteget värmeförsörjs vid 42 inte från en ångturbin utan från en i rökgasflödet 11 anordnad värmeväxlare 41. Det är alltså här fråga om indirekt värmeöverföring till torken 25 och det däri torkade bränslet.

I utföringsformen enligt fig. 5 torkas bränslet 7 i två seriekopplade torkar 51 och 53, av vilka den första motsvarar torken 5 i fig. 1. Den luft 55 som lämnar torken 51 leds till en värmeväxlare 57 för värmeväxling med rökgasen 11. Den därigenom temperaturhöjda luften 59 tillförs den andra torken 53, som lämpligen är av samma slag som torken 51, för att därefter passera in i pannan 1 såsom förbränningsluft 3.

I utföringsformen enligt fig. 6 är den indirekta torkningen medelst rökgas ersatt av direkt torkning medelst rökgas i en andra, seriekopplad rökgastork 61, genom vilken rökgasflödet passerar, innan det når kon- densorn 13.

Den i fig. 7 visade utföringsformen motsvarar den enligt fig. 3 ehuru försedd med en ytterligare seriekopp- lad tork 75 delflöde 77 kontakt med bränslet däri, varefter det gasflöde 79 som Ett för direkt torkning av bränslet i rökgas. av rökgasen 11 leds till torken 75 för direkt lämnar torken 75 återförs till förbränningsluften före befuktaren 31. Fackmannen inser att torken 5 och torken 75 skulle kunna förenas i samma apparat. 507 lO 409 8 Den i fig. 8 visade utföringsformen utgår från den enligt fig. l men har försetts med en kondenseringsslinga Ett luftdelflöde 81 lunda från förbränningsluften efter torken 5 och leds för förbränningsluft. avlänkas så- till en kondensor 83, där värme 85 eventuellt också återvinns, vilken värme kan matas exempelvis för för- värmning av pannans matarvatten. Det från kondensorn 83 utgående luftflödet återförs till förbränningsluften före torken 5.

I fig. 9 slutligen illustreras ett för närvarande föredraget utförande av uppfinningen, som i princip är en kombination av utföringsformerna enligt fig. 2 och 3. I denna figur har typiska temperatur- och fuktighetsvärden på olika ställen antytts. I fig. 9 antyds också medelst en streckad linje 9l mellan kondensorn 13 och befuktaren 31 hur befuktningen av förbränningsluften kan regleras i beroende av en i kondensorn avkänd parameter, såsom kon- denseringstemperaturen. I figuren visas också schematiskt en av ångturbinen 23 driven elgenerator 93 och en värme- växlare 95 for omhändertagande av värme från den ånga som lämnar ångturbinen.

Uppfinningen är naturligtvis icke begränsad till de olika särdragskombinationer som illustreras i de olika utföringsexemplen, utan andra kombinationer och modifieringar är möjliga inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims (11)

10 15 20 25 35 9 507 409 PATENTKRAV

1. Förfarande för behandling av fuktigt bränsle, särskilt biobränsle, i samband med en kraftprocess, före- trädesvis inbegripande en ångcykel, k ä n n e t e c k - n a t av att man torkar fuktigt bränsle medelst förbrän- ningsluft, som därefter tillförs kraftprocessens förbrän- ningsdel, och att man kondenserar genom nämnda torkning fuktbemängd rökgas från förbränningsdelen under värmeut- vinning, varvid man såsom torkvärme utnyttjar rökgaskon- denseringsvärme och/eller ångkondenseringsvärme, varjämte torkat bränsle används, direkt eller efter mellanlagring, såsom bränsle för förbränning i förbränningsdelen.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a t av att från rökgaskondenseringen utvunnen värme används för bränsletorkning genom uppvärmning av förbrän- ningsluften för torkning av bränslet.

3. Förfarande enligt krav l eller 2, av att rökgaskondenseringen utnyttjas för k ä n n e - t e c k n a t uppfuktning av förbränningsluften, företrädesvis efter det att denna använts för torkning av bränsle.

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k - n a t av att uppfuktningen av förbränningsluften styrs med ledning av rökgasens kondenseringstemperatur, före- rädesvis så att erforderlig kondenseringstemperatur upp- nås.

5. Förfarande enligt något av föregående krav, då kraftprocessen inbegriper en ångcykel, k ä n n e - t e c k n a t av att kondenseringsvärme från ångcykeln används för bränsletorkning genom uppvärmning av förbrän- ningsluften för torkning av bränsle.

6. Förfarande enligt krav 2 och 5, k ä n n e - t e c k n a t av att ångkondenseringsvärme och rökgas- kondenseringsvärme utnyttjas tillsammans för bränsletork- ning.

7. Förfarande enligt något av föregående krav, 507 409 10 10 15 20 k ä n n e t e c k n a t av att man även torkar bränslet med utnyttjande av rökgas från förbränningsdelen före rökgaskondenseringen.

8. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k - n a t av att rökgas från förbränningsdelen används för uppvärmning av förbränningsluft, som därefter används för torkning av bränslet.

9. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k - n a t av att rökgas från förbränningsdelen används för direkt torkning av bränslet, varvid sålunda använd rökgas företrädesvis återförs till förbränningsdelen.

10. Förfarande enligt något av kraven 7 - 9, k ä n n e t e c k n a t av att torkningen av bränslet med utnyttjande av rökgas sker sist före bränslets inmat- ning i förbränningsdelen.

11. ll. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att en delström av den genom bränsletorkning uppfuktade förbränningsluften kondenseras och därefter återförs till inkommande förbränningsluft före torkningsstället.