SK22893A3

SK22893A3 - Means for producing combustible gases from low grad solid fuel and method for using same

Info

Publication number: SK22893A3
Application number: SK22893A
Authority: SK
Inventors: Daniel Goldman; Nemirovitha-Danthen Siniakevit; Benjamin Doro; Lucien Y Bronicki; Eli Yaffe
Original assignee: Ormat Ind Ltd
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1993-03-22
Publication date: 1993-10-06
Also published as: RU2120460C1; CN1040994C; US5501160A; CN1078742A; CZ43993A3

Description

Vynález sa týka spôsobu výroby topného plynu z nizkokvalitného pevného paliva, ako sú ropné bridlice a podobné materiály a zariadenia k prevádzaniu tohto spôsobu.

Doterajší stav techniky

Ropné bridlice sa nachádzajú na rôznych miestach sveta a mohli by sa stať bohatým zdrojom pomerne lacného paliva, keby boli k dispozícii technológie, ktorými by bolo možné ich rýchlo a lacno spracovávať na topný plyn. Jeden z pokusov o spracovanie ropnej bridlice na topný plyn bol zverejnený v US patente č. 4 211 606 (táto citácia sa tu uvádza náhradou za prenesenie celého jej obsahu do popisu tohto vynálezu). Pri postupe popísanom v tomto patente sa ropná bridlica zahrieva v sušiarni za použitia čistých horúcich spalín, pričom vzniknutá zahriata ropná bridlica sa d'alej spracováva v pyrolýznom zariadení. V pyrolýznom zariadení sa zahriata ropná bridlica d'alej zahrieva horúcim popolom, pričom vznikajú spalitelné produkty a uhlíkatá látka, ktorá sa uvádza do splynovača. Do splynovača sa tiež zavádzajú horúce plyny a para tak, aby vznikal topný plyn. Zbytok zo splynovača sa spracováva v zariadení, ktoré býva v patentovej litaratúre označované termínom trysková vzduchová pec. Podrobnosti o tomto zariadení sú uvedené v US patente č. 4 110 064.

V tryskovej vzduchovej peci sa vyrábajú produkty horenia vo forme horúcich spalín, ktorých hlavnými súčasťami sú dusík, oxid uhličitý a materiál vo forme častíc. Tento prúd sa vedie do séparátoru, kde sa produkty horenia rozdelujú na prúd horúceho hrubého popola, ktorého časť sa vedie do pyrolýzneho zariadenia a časť sa zo systému odvádza a prúd horúceho plynu obsahujúceho jemný popol. Prúd horúceho plynu a jemného popola sa vedie do separátoru, v ktorom vzniká prúd, jemného popola, ktorý sa vedie do splynovača a prúd plynov obsahujúcich zbytok popola. Tento posledný prúd sa vedie do d'aľšieho separátoru, z ktorého sa odvádzajú čisté spaliny, ktoré slúžia pre zahrievanie ropnej bridlice v sušiarni.

Menej pracovalo v zložité zariadenie tohto typu pravdepodobne dvoch výrobných jednotkách v bývalom ZSSR v roku

1990 a 1991. Predpokladá sa, ze toto zariadenie bolo zjednodušené v tom zmysle, sušiareň. Ropné bridlice sa pyrolýzneho zariadenia, kde zotrvania dochádza k pyrolýze, Tento materiál sa vedie do dochádza k spaľovaniu za časticovitého materiálu. Tento ktorom sa rozdeľuje na prúd že neobsahovalo splynovač a v takom prípade zavádzajú do po dopredu stanovenej dobe za vzniku uhlíkatého materiálu, tryskovej vzduchovej pece, kde vzniku horúcich spalín a prúd sa vedie do separátoru, v hrubého popola a prúd horúcich spalín obsahujúcich jemný popol, ako aj poletujúci popol. Prúd obsahujúci horúci hrubý popol sa vedie do pyrolýzneho zariadenia, v ktorom sa vyrába pyrolýzny plyn pri teplote nad 400’C. Takýto plyn obsahuje spáliteľné produkty, paru a zlúčeniny uhlíku. Prúd obsahujúci tieto spáliteľné produkty z pyrolýzneho zariadenia sa vedie, spolu s prúdom horúcich spalín obsahujúcich jemný popol, do horáku, ktorý je súčasťou spaľovacej komory kotla, v ktorom sa vyrába para, ktorú možno používať pre výrobu elektrickej energie.

V elektrárňach, v ktorých sa používa táto technológia spaľovania ropnej bridlice, dochádza k znižovaniu tepelnej účinosti a produkcie energie v dôsledku znečisťovania teplosmenných povrchov kotla pre výrobu pary, čo je spôsobené tým, že do kotla vniká poletujúci popolček a v dôsledku rozkladu uhličitanov, čo má za následok zvýšenú spotrebu energie a zvýšenú emisiu oxidu uhličitého z elektrárne. Vysoký rozsah uhličitanov je spôsobený tým, že trysková vzduchová pec musí pracovať pri vysokých teplotách, aby sa u nej zaistila stabilná prevádzka. Stabilita sa dosahuje v tom prípade, že teplota na výstupe z pece je dostatočne vysoká k tomu, aby hrubý popol zavádzaný do pyrolýzneho zariadenia obsahoval dostatočné množstvo tepla, ako pre zahriatie ropnej bridlice v pyrolýznom zariadení, tak aj pre odparenie vody a organických látok primiešaných k bridlici. Pokiaľ sa týka množstva popola vstupujúceho do horáku a v dôsledku toho clo parného kotla, odhaduje sa, že viacej než dve tretiny množstva poletujúceho popolčeka vstupujúceho do parného kotla pochádza z jemného popola unášaného horúcimi plynmi vystupujúcimi z tryskovej vzduchovej pece a menej než asi jedna tretina pochádza z horľavých plynov, ktoré sú produkované v pyrolýznom zariadení.

Znížením teploty v peci sa síce zníži množstvo rozloženého uhličitanu a zlepši emisia oxidu uhličitého z elektrárne, ale tohto zníženia teploty sa dosahuje za cenu zníženej stability a zvýšenej rýchlosti cirkulácie v peci, čo má škodlivý účinok v tom, že sa zvyšujú parazitné straty v elektrárni a v dôsledku toho sa znižuje jej celková účinnosť. Okrem toho, i v tomto prípade zostávajú nevyriešené problémy so zanášanim teplosmenných povrchov, čo vyžaduje periodické mechanické čistenie vysokotlakovou kvapalinou, pre odstraňovanie mäkkých usadenín a úplnú odstávku a ručné zoškrabanie tvrdých usadenín.

Úlohou tohto vynálezu je vyvinúť nový a zlepšený postup výroby topného plynu z nízkokvalitného pevného paliva a zariadenia pre prevádzanie tohto spôsobu, ktoré by nemali vyššie popísané nevýhody alebo by ich mali v podstatne zníženej miere.

Podstata vynálezu

Pri spôsobe podlá vynálezu sa časť pevného paliva pyrolyzuje v pyrolýznom zariadení, za vzniku spalitelného plynu a uhlíkatého materiálu. Uhlíkatý materiál sa z pyrolýzneho zariadenia odvádza do pece. Do pece sa tiež zavádza ďalšia časť pevného paliva, ktoré sči v peci spaluje spolu s uhlíkatým materiálom, za vzniku produktov horenia, ktoré obsahujú horúce spaliny a častice popola. Produkty horenia sa rozdelujú do niekolkých prúdov, z ktorých jeden obsahuje hrubý popol a druhý obsahuje spaliny a jemný popol. Časť hrubého popola sa vedie do pyrolýzneho zariadenia, zatial čo druhá časť sa zo systému odvádza a prednostne sa používa pre predhrievanie vzduchu vstupujúceho do pece.

Tým, že sa podlá vynálezu pevné palivo uvádza súčasne do pece a do pyrolýzneho zariadenia, sa dosahuje flexibilnej prevádzky, takže je možné v rovnakom systéme používať mnoho rôznych pevných palív s odlišnou výhrevnosťou. Táto skutočnosť je umožnená podlá vynálezu tým, že je možné meniť množstvo paliva dodávaného ako do pyrolýzneho zariadenia, tak aj do pece.. Takýmto spôsobom je možné v peci vyrobiť dostatočné množstvo tepla i v tom prípade, keď sa napríklad používajú palivá s nízkou výhrevnosťou. Je tomu tak preto, že sa podlá vynálezu časť pevného paliva zavádza priamo do pece a v žiadnom prípade nie najprv do pyrolýzneho zariadenia, z sa potom odvádza v konvenčných publikovanom v zariadenia je podmienok, bez bez nutnosti ktorého praxou

US patente okrem ohladu na kvalitu zvyšovať rýchlosť materiál do pece, ako systémoch, ako napr. č. 4 211 606. Prevádzku toho možné udržiavať za je to bežnou v systéme pyrolýzneho optimálnych použitého pevného paliva a zavádzania popola do pyrolýzneho zariadenia. Takéto zvyšovanie rýchlosti zavádzania popola by vyvolalo zníženie celkovej účinnosti systému, nakolko by bolo nutné zvýšiť prietok vzduchu uvádzaného do pece a došlo by teda k zvýšeniu spotreby energie dmýchadla používaného pre zásobovanie pece vzduchom. Pri prevádzaní spôsobu podía vynálezu sa bude zvyčajne väčšia čast paliva dodávať do pece a menšia do pyrolýzneho zariadenia, pokial sa bude používať nizkokvalitné palivo (t.j. palivo obsahujúce pomerne malé množstvo organickej látky). Na druhej strane za použitia kvalitnejšieho paliva sa bude do pece uvádzať menšia časť a do pyrolýzneho zariadenia väčšia čast paliva.

Predmetom vynálezu je tiež spôsob a zariadenie pre zlepšovanie surových fosfátov odstránením v podstate všetkej organicekj látky, pri ktorom je potreba použitia vonkajšieho zdroja tepla znížená na najmenšiu mieru tým, že sa používa tepelného obsahu samotnej organickej látky. Okrem toho, nadbytku tepla sa využíva k užitočnému účelu, napríklad pre sušenie surových fosfátov a produkciu energie. Pri tom sa podlá vynálezu pyrolýza prevádza najprv s častou surových fosfátov, za účelom prevádzania organickej látky obsiahnutej vo fosfátoch na spalitelné plyny, zatial čo ďalšia čast surových fosfátov sa dodáva do pece. Produkty horenia vystupujúce z pece obsahujú horúce spaliny a zlepšené fosfáty, ktoré sa vedú do separátoru. V separátore sa hrubé fosfáty delia prinajmenšom na prúd, ktorý sa vedie do pyrolýzneho zariadenia a ďalší prúd hrubých fosfátov, ktorý sa zo zariadenia odvádza ako zlepšený hrubozrnný fosfátový produkt. Tepla obsiahnutého v zlepšenom hrubozrnnom fosfátovom produkte sa prednostne používa pre predhrievanie vzduchu vstupujúceho do pece.

Prehľad obrázkov na výkrese

Príkladné prevedenia tohto vynálezu sú znázornené na pripojenom výkrese.

Na obr. 1 je znázornená bloková schéma existujúcich elektrární zahrňujúcich jednotku pre výrobu topného plynu z nízkokvalitného pevného paliva, ako je ropná bridlica.

Na obr. 2 je znázornená bloková schéma modifikovaného zariadenia podlá obr. 1.

Na obr. 3 je znázornená bloková schéma jedného prevedenia zariadenia podlá vynálezu.

Na obr. 4 je znázornená bloková schéma iného prevedenia zariadenia podlá vynálezu.

Na obr. 5 je znázornená bloková schéma modifikovaného zariadenia podlá obr. 4.

Na obr. 6 je schematicky znázornený výmenník tepla pre použitie pri prevedení uvedenom na obr. 5.

Na obr. 7 je schématicky znázornené iné prevedenie podlá vynálezu, pri ktorom sa z fosfátov odstraňuje organická látka a vyrábajú sa tak zlepšené fosfáty.

Na obr. 8 je znázornená bloková schéma modifikovaného zariadenia podlá obr. 7.

Na obr. 9 je znázornená bloková schéma jedného prevedenia podlá vynálezu.

Na obr. 10 je znázornená bloková schéma prevedenia podlá vynálezu, pri ktorom sa z fosfátov odstraňuje organická látka a vyrábajú sa tak zlepšené fosfáty.

Nasleduje podrobnejší popis:

Na obr. 1 je vzťahovou značkou 10 označené konvenčné zariadenie pre výrobu spalitelných produktov a plynov z nizkokvalitného pevného paliva, ako je ropná bridlica. Drtená ropná bridlica sa obyčajne uvádza do násypky 12, vybavenej šnekovým podávačom (neznázornený) pre podávanie bridlice z násypky 12 do sušiarne 13,. Do sušiarne 13 sa tiež zavádzajú čisté spaliny, ktorými sa bridlica zahrieva, a suší, pričom vzniká para a d'alšie plyny. Produkt zo sušiarne postupuje do separátom 15, v ktorom sa pevná látka z ropnej bridlice oddeluje od plynov. Pevná látka postupuje do pyrolýzneho zariadenia 14 a plyny sa vypúšťajú do atmosféry. V pyrolýznom zariadení 14 dochádza k pyrolýze účinkom horúcich produktov horenia vo forme horúceho hrubého popola, ktorý sa do pyrolýzneho zariadenia taktiež uvádza. V pyrolýznom zariadení 14 sa vyrábajú pyrolytické plyny vo forme pary a spalitelných plynov, ktorých teplota presahuje 400°C.

Uhlíkatá látka vyrobená v pyrolýznom zariadení 14 sa vedie šnekovým dopravníkom (neznázornený) do fluidného splynovača 17, do ktorého sa tiež vedú horúce produkty horenia vo forme jemného popola. Obsah splynovača sa fluidizuje pôsobením horúcich plynov a pary. Výsledný produkt sa vedie do tryskovej vzduchovej pece 16, kde dochádza k spalovaniu uhlíkatej látky za prítomnosti okolného vzduchu, ktorý sa do pece tiež dodáva. Z pece sa ako produkt získavajú produkty horenia, ktoré obsahujú spaliny a časticovitú látku. Tento produkt sa vedie do separátora 18, ktorý je schopný účinne rozdeliť vstupujúci produkt do aspoň dvoch prúdov, z ktorých jeden obsahuje horúci hrubý popol a druhý horúce spaliny a horúci jemný popol.

Prvý prúd obsahujúci horúci hrubý popol sa vedie do pyrolýzneho zariadenia, kde odovzdáva teplo potrebné pre prevádzanie pyrolýzy. Druhý prúd obsahujúci horúci jemný popol sa vedie do separátom 19., kde sa oddeluje väčšina jemného popola, ktorý sa potom odvádza do splynovača a vznikajú pomerne čisté plyny, ktoré sa vedú do separátom 20.. V separátore 20 sa oddeluje zbytok popola a vyrába čistý horúci plyn, ktorý postupuje do sušiarne 13 ♦ Do horáku (nie je zakreslený) postupuje topný plyn zo splynovača 17 a pyrolýzneho zariadenia 14. Tieto plyny sa spalujú v spalovacej komore parného kotla, v ktorom sa vyrába para pre pohon elektrických generátorov. Spaliny vzniknuté v spalovacej komore kotla sa vedú do separátora jemného popola a čisté spaliny opúšťajúce separátor sa vedú do komína.

V zariadení označenom vzťahovou značkou 30 na obr. 2 je sušiareň a splynovač vypustený, pre zjednodušenie konštrukcie a prevádzky zariadenia.

V prevedení, ktoré je znázornené na obr. 3, sa v zariadení 40 uvádza nizkokvalitné pevné palivo, ako je ropná bridlica, ako do pyrolýzneho zariadenia 43 , tak do tryskovej vzduchovej pece 45. V pyrolýznom zariadení 43 sa palivo zahrieva v podstate za neprítomnosti kyslíka, pričom vznikajú topné plyny, ktoré odchádzajú potrubím 44 a uhlikatá látka, ktorá sa vedie do tryskovej vzduchovej pece 45, v ktorej sa táto uhlikatá látka spaluje vzduchom, spoločne s palivom dodávaným do pece 45 potrubím 42. Produkty horenia opúšťajú pec potrubím 46,. Tieto produkty obsahujú horúce spaliny a častice popola a vedú sa do separátoru 47. V tomto separátore sa oddeluje hrubý popol, ktorého časť sa vedie do pyrolýzneho zariadenia 43 a časť sa odvádza systémom pre odvádzanie popola. Teplo obsiahnuté v odvádzanom popole sa prednostne používa pre predhrievanie vzduchu vstupujúceho do pece 45 v tepelnom výmenníku 58,. Ďalší prúd vychádzajúci zo separátoru obsahuje horúce spaliny a jemný popol.

Tým, že sa pevné palivo dodáva ako do pece, tak do pyrolýzneho zariadenia, sa dosahuje flexibility prevádzky, takže je možné používať najrôznejších pevných palív s rôznou výhrevnosťou. Toho sa dosahuje za použitia regulátorov 52 a 54 dávkovania, ktoré sú pripojené k potrubiu 42. Pomocou týchto regulátorov je možné meniť rýchlosť dávkovania paliva ako do pyrolýzneho zariadenia, tak do pece. V peci je potom možné vyrobiť dostatočné množstvo tepla, i v tom prípade, že sa napríklad používa palivo s nízkou výhrevnosťou. Je tomu tak preto, že sa podľa vynálezu časť pevného paliva zavádza priamo do pece a vôbec nie napred do pyrolýzneho zariadenia, z ktorého sa následne odvádza materiál do pece, ako je to bežnou praxou v konvenčných systémoch. Pri prevádzaní spôsobu podľa vynálezu sa bude zvyčajne väčšia časť paliva dodávať do pece a menšia do pyrolýzneho zariadenia, pokiaľ sa bude používať nízkokvalitného paliva (t.j. paliva obsahujúceho pomerne malé množstvo organickej látky). Na druhej strane, za použitia kvalitnejšieho paliva sa bude do pece uvádzať menšia časť a do pyrolýzneho zariadenia väčšia časť paliva.. Zariadenie 40 produkuje teda podľa vynálezu topný plyn z širokej palety pevných nízkokvalitných palív.

Na obr. 4 je zariadenie podľa vynálezu znázornené v systéme obsahujúcom horák 48 a kotol 49, ktoré sa hodí pre prevádzku v elektrárne, v ktorej sa využíva para vzniknutá v kotli 49. V zariadení podľa obr. 4 sa ropná bridlica dávkuje do sušiarne 41, zvyčajne z násypky (nie je znázornená), kde sa bridlica suší tým, že sa do sušiarne uvádzajú horúce spaliny obsahujúce horúci jemný popol. Potom, čo tieto plyny a horúci popol odovzdajú svoje teplo bridlici, dôjde k odpareniu vody z bridlice, ktorá sa oddeľuje spoločne s ochladenými plynmi a ochladeným jemným popolom v separátore 50 od zahriatej a vysušenej bridlice.

Časť zahriatej a vysušenej bridlice sa zo separátora 50 vedie do pyrolýzneho zariadenia 43 , v ktorom sa palivo zahrieva v podstate za neprítomnosti kyslíka, za vzniku spáliteľných plynov odchádzajúcich potrubím 44 a uhlíkatej látky, ktorá sa vedie do tryskovej vzduchovej pece 45. V tryskovej vzduchovej peci 45 sa uhlikatá látka a palivo, ktoré sa do pece 45 dodáva potrubím 42 spaľujú vzduchom. Produkty horenia opúšťajú pec potrubím 46. Tieto produkty obsahujú horúce spaliny a častice popola a vedú sa do separátora 47. V tomto separátore sa od spalín oddeľuje hrubý popol, ktorého časť sa vedie do pyrolýzneho zariadenia 43 a časť sa odvádza

I systémom pre odvádzanie popola. Teplo obsiahnuté v odvádzanom popole sa prednostne používa pre predhrievanie vzduchu vstupujúceho do pece 45 v tepelnom výmenníku 58.

Topný plyn vystupujúci z pyrolýzneho zariadenia potrubím 44 v podstate neobsahuje popol a v dôsledku toho čisto horí v horáku 48. V spaľovacej komore a na teplosmerných povrchoch kotla 49 sa usadzuje iba malé množstvo popola. Účinnosť kotla sa preto nezhoršuje a znižuje sa doba potrebná pre čistenie zanesených teplosmenných povrchov.

Nakoľko je bridlica vstupujúca do pyrolýzneho zariadenia 43 už zahriata a vysušená v sušiarni, postačí dodávať menšie množstvo tepla hrubým popolom zo separátora 47. Pec možno v dôsledku toho prevádzkovať pri nižšej teplote, čo sa prejavuje znížením emisií oxidu uhličitého z elektrárne za použitia vynálezu.

Na obr. 5 je znázornené prevedenie vynálezu, ktoré je považované za najlepšie. Znázornený systém sa podobá systému z obr. 4. V tomto prevedení sa však používa tepelného výmenníku 56 pre zahrievanie vody, odparenej v kotli 49, prostredníctvom horúcich spalín a jemného popola, ktoré vychádzajú zo separátoru 47,. Ako je to ukázané v zariadení znázornenom na obr. 5, môže sa pary vyrobenej v kotli 49 používať pre pohon elektrických generátorov, napríklad v parnej turbíne. V tepelnom výmenníku 56 sa síce zo spalín a popola vystupujúcich zo separátoru 47 odstraňuje teplo, napriek tomu v tomto prúde zostáva ešte dostatok tepla, ktoré sa dá využiť pri sušení ropnej bridlice v sušiarni 41.

Napriek tomu, že tepelným výmenníkom 56 prúdia horúce spaliny a jemný popol, ná jeho teplosmenných povrchoch sa usadzuje iba málo popola, pretože k prenosu tepla dochádza v tomto výmeníku bez spaľovania. V dôsledku toho, množstvo látky obsiahnuté v spalinách, ktoré sa roztaví a/alebo splynie, sa podstatne zníži, pretože možno teplotu týchto spalín a popola prúdiacich výmeníkom tepla udržovať na pomerne nízkej hodnote približne 700 C. Okrem toho, pretože teplota vody bude obvykle nižšia než 200 °C, bude sa k tejto hodnote blížiť i teplota stien teplosmenných povrchov, čo spôsobuje zníženie pravdepodobnosti tavenia.

Tepelný výmeník 56, znázornený na obr. 6 môže mať podobu trubkového tepelného výmenika, v ktorom spaliny a popol prúdia trubkami a voda je prítomná na plášťovej strane tepelného výmenika.

Zariadenie znázornené na obr. 5 pracuje v podstate rovnakým spôsobom, ako zariadenie znázornené na obr. 4. Teda i v tomto prevedení postačí dodávať menej tepla hrubému popolu zo separátoru 47 do pyrolýzneho zariadenia 43. Pec teda môže pracovať pri nižšej teplote, ak sa dáva takémuto prevedeniu prednosť, aby sa znížili emisie oxidu uhličitého z elektrárne, v ktorej sa vynález využíva. Teplotu pece možno napriek tomu nastaviť na takú hodnotu, aby sa rozložilo dostatočné množstvo uhličitanu vápenatého na oxid vápenatý, ktorý zvyčajne so zostávajúcim uhličitanom zaisťuje zachytávanie sírnych zlúčenín v priebehu pyrolýzy a spaľovania v peci. Takéto zachytávanie je rovnako účinné v spalovacej komore kotla 49, vdaka teplote, ktorá v ňom panuje a ktorá je optimálna pre takéto reakcie, ako sú napríklad

CaO + 1/2 O₂ + SO₂ » CaSO₄ a/alebo

CaCO₃ + 1/2 O₂ + SO₂ » CaSO₄ + C0₂ .

Okrem	toho,	ak sa	to považuje	za výhodné,	môže sa
časticová	látka,	ktorá	prichádza do	spalovacej	komory z

j pyrolýzneho zariadenia 43, používať pre ulahčenie absorpcie

J

Ϊ oxidov síry a/alebo iných zlúčenín síry, ktoré pochádzajú zo spaľovania iných palív, bohatých na síru, v spalovacej komore.

Vynález je síce popísaný na prípade použitia nízkokvalitného paliva, ako je ropná bridlicči, možno ho však využiť i s inými typmi nízkokvalitných palív, ako je rašelina. Okrem toho, v tomto popise sa síce uvádza podrobne spracovanie ropnej bridlice alebo iných nízkokvalitných pevných palív v pyrolýznom zariadení, je však samozrejmé, že ropná bridlica alebo iné nízkokvalitné palivo sa môže miesiť s iným palivom, ako napríklad reziduálnym olejom, bohatým na síru, alebo spoločne s týmto palivom uvádzať do pyrolýzneho zariadenia. V takomto prípade sa časticovité látky z pyrolýzneho zariadenia môžu používať pre účinné zachytávanie oxidu síry a/alebo iných zlúčenín v priebehu spalovania pyrolýznych plynov. Iné palivá, bohaté na síru, ktoré boli uvedené vyššie, môžu byt pevné, kvapalné alebo plynné. Ked' sa však palivo miesi s ropnou bridlicou alebo spoločne s ňou zavádza do pyrolýzneho zariadenia, prichádzajú v úvahu iba pevné alebo kvapalné palivá.

Okrem vyššie uvedených sa môžu použiť aj iné palivá. Tak napríklad sa môžu použiť palivá, ktoré pochádzajú z odpadov, rovnako tak ako z netriedeného odpadu, napríklad pevného komunálneho odpadu.

Predmetom vynálezu je taktiež spôsob zlepšovania surových fosfátov (t.j. fosfátov, ktoré sa nachádzajú na mnohých miestach sveta a obsahujú viac než približne 1 až 1,5 % hmotnostného organickej látky), ktorý pozostáva v odstránení v podstate všetkej organickej látky. Pri prevádzaní spôsobu podľa vynálezu sa môže použiť zariadenie zverejnené v tomto popise alebo zariadenie podľa US patentu č. 4 211 606. Tiež je možné použiť zariadenie popísané v US patente č. 4 700 639. v súčasnej dobe sa za nejlepšie zariadenie pre zlepšovanie surových fosfátov považuje zariadenie publikované v tomto popise, ktoré obsahuje pyrolýznu jednotku, v ktorej sa organická látka obsiahnutá vo fosfátoch prevádza na plyn.

Pri konvenčných postupoch zlepšovania surových fosfátov sa spracovávajú fosfáty, ktoré obsahujú iba najviac 1 až 1,5 % hmotnostného organickej látky. Zlepšenie výsledkov je možné dosiahnuť pražením fosfátov pri teplote približne 900 C tak, aby sa väčšina organickej látky spotrebovala. Takéto praženie však nepostačuje pre spracovanie fosfátov s vyšším obsahom organické j látky.

Pri prednostnom spôsobe zlepšovania surových fosfátov s vyšším obsahom organickej látky podlá tohto vynálezu sa používa aspoň dvojstupňového procesu, ktorý zahrňuje 1) pyrolýzu a 2) praženie. Podlá vynálezu sa najprv prevádza pyrolýza na časti surových fosfátov, za účelom prevedenia organickej látky obsiahnutej vo fosfátoch na horlavé plyny, ktoré sa z pyrolýzneho zariadenia odvádzajú a sú k dispozícii pre spalovanie, tak ako je to znázornené v zariadení na obr. 7 a 8. Ďalšia časť surových fosfátov sa dodáva do tryskovej vzduchovej pece 45. Horlavých plynov, ktoré vznikajú v pyrolýznom zariadení sa alternatívne môže využívať v inom zariadení než je spalovacia komora elektrárne. V pyrolýznom zariadení 43 sa fosfáty zahrievajú v podstate za neprítomnosti kyslíka, pričom vznikajú horlavé plyny, ktoré sa odvádzajú potrubím 44 a uhlikatá látka, ktorá sa vedie do tryskovej vzduchovej pece 45 kde sa spaluje vzduchom za prítomnosti surových fosfátov, ktoré sa do pece 45 zavádzajú potrubím 42. Produkty horenia opúšťajú pec potrubím 46. Tieto produkty obsahujú horúce spaliny a zlepšené fosfáty a vedú sa do separátoru 47. V separátore 47 sa oddelujú hrubozrnné fosfáty, ktoré sa rozdeľujú na prúd zavádzaný do pyrolýzneho zariadenia 43 a ďalší prúd, ktorý sa zo zariadenia odvádza ako zlepšený hrubozrnný fosfátový produkt. Okrem toho sa v separátore 47 získava d'alší prúd, ktorý obsahuje horúce spaliny a jemné fosfáty. Teplo, obsiahnuté v zlepšenom hrubozrnnom fosfátovom produkte sa prednostne používa pre predhrievanie vzduchu vstupujúceho do tryskovej vzduchovej pece 45 v tepelnom výmeniku 58. Ako je znázornené na obr. 7, môžu sa horúce spaliny a jemné fosfáty používať pre sušenie fosfátov pred ich zavádzaním do pyrolýzneho zariadenia a tryskovej vzduchovej pece.

Tiež pri tomto prevedení vynálezu sa dosahuje flexibilnej prevádzky, takže možno používať najrôznejšie fosfáty, ktoré sa vzájomne líšia svojou výhrevnosťou. Táto flexibilita je dôsledkom zavádzania fosfátov ako do pece, tak do pyrolýzneho zariadenia. Tohto sa dosahuje za použitia regulátorov 52 a 54 dávkovania, ktoré sú pripojené k potrubiu 42. Pomocou týchto regulátorov je možné meniť rýchlosť dávkovania fosfátov ako do pyrolýzneho zariadenia, tak do pece. V peci je potom možné vyrobiť dostatočné množstvo tepla i v tom prípade, že sa napríklad používajú fosfáty s nízkou výhrevnosťou.Pri prevádzaní spôsobu podlá vynálezu sa bude zvyčajne väčšia časť fosfátov dodávať do pece a menšia do pyrolýzneho zariadenia, pokiaľ sa budú používať fosfáty s nízkym obsahom organickej látky. Na druhej strane, ze použitia fosfátov s vyšším obsahom organickej látky sa bude do pece uvádzať menšia časť a do pyrolýzneho zariadenia väčšia časť fosfátov. Je teda možné podľa vynálezu vyrábať topný plyn z širokej palety fosfátov.

Fosfáty, ktoré zostanú v pyrolýznom zariadení po pyrolýze sa pražia v tryskovej vzduchovej peci, ktorá prednostne pracuje s pomerne vysokou rýchlosťou a pri pomerne vysokej teplote, približne 900 ’C tak, aby sa všetka organická látka zostávajúca vo fosfátoch spálila a/alebo aby prebehli akékoľvek iné procesy vyžadujúce takúto vysokú teplotu, ktoré sa podieľajú na zlepšovaní surových fosfátov. Fosfáty opúšťajúce tryskovú vzduchovú pec budú preto obsahovať iba pomerne malé množstvo organickej látky a ich kvalita bude teda zlepšená.

Časť zlepšených fosfátov, ktoré vystupujú z tryskovej vzduchovej pece, sa odvádza ako produkt tohto postupu, zatial čo ďalšia časť sa vedie do pyrolýzneho zariadenia, kde slúži k zahrievaniu fosfátov v priebehu pyrolýzneho procesu. Inými slovami, časť zlepšených fosfátov vo forme časticového materiálu, ktorá opúšťa tryskovú vzduchovú pec, sa zavádza do pyrolýzneho zariadenia podobným spôsobom, ako je tomu pri zavádzaní popola vystupujúceho z tryskovej vzduchovej pece do pyrolýzneho zariadenia, pri vyššie popísaných prevedeniach vynálezu, alebo ako je tomu u dodávaní tepla do pyrolýzneho procesu, v prípade použitia zariadenia podlá US patentu č. 4 211 606.

Na obr. 7 je znázornené prevedenie tohoto vynálezu, pri ktorom sa vyrábajú zlepšené fosfáty a horlavé plyny, ktoré sa používajú v zariadení, ako je spalovacia komora elektrárne. Z iných použití horlavých plynov je možné uviesť ich spaľovanie v spaľovacej komore plynovej turbíny alebo v strojoch s vnútorným spaľovaním, ako sú dieselelektrické agregáty, produkujúce energiu. Tieto plyny je tiež možné používať ako suroviny v chemickej výrobnej linke.

Pokiaľ je množstvo organickej látky vo fosfátoch privádzaných do tryskovej vzduchovej zariadenia nedostatočné pre prevádzku pece pri požadovanej vysokej hodnote pece z pyrolýzneho tryskovej vzduchovej teploty, môže sa do tryskovej vzduchovej pece pridávať uhlie alebo iné palivo, aby sa zaistilo dosiahnutie požadovanej vysokej teploty v tejto peci. Alternatívne sa môže do tryskovej vzduchovej pece zavádzať časť časť plynov vystupujúcich z pyrolýzneho zariadenia pre zaistenie požadovanej výšky teploty.

Pri ďalšom prevedení tohto vynálezu je možné plyny pre zásobovanie takého využívatelského zariadenia, ako je spaľovacia komora elektrárne a d'aíšie aplikačné jednotky, získavať z niekoľkých zdrojov. Keď sa plyny požívajú ako palivo v elektrárni, môže sa používať pre ich výrobu jedna alebo viac výrobných jednotiek spracovávajúcich ropnú bridlicu, ktoré sa podobajú jednotkám podľa vynálezu popísaným vyššie alebo jednotkám popísaným v US patente č. 4 211 606 alebo US patente č. 4 700 639, v kombinácii s jednou alebo viacerými jednotkami pre spracovanie surových fosfátov, ktoré boli popísané vyššie (zrovnaj obr. 8). Pri tomto prevedení sa môžu surové fosfáty, ktorých výhrevnosť obyčajne kolísa, spracovávať tak, že sa topný plyn opúšťajúci jednotky pre spracovanie surových fosfátov dodáva do spaľovacej komory, do ktorej sa tiež privádzajú plyny opúšťajúce jednotky pre spracovanie ropnej bridlice, ktorých výhrevnosť býva zvyčejne pomerne stála. Podľa požiadavkov tieto plyny vyrobené v jednotkách pre spracovanie fosfátov a plyny vyrobené v jednotkách pre spracovanie olejovej bridlice možno spotrebovávať v oddelených spaľovacích komorách.

V prípade, že majú niektoré zo surových fosfátov dostatočne stálu výhrevnosť, môžu sa alternatívne spracovávať v separátnej jednotkách, pričom fosfáty s premenlivou tieto fosfáty jednotke alebo výhrevnosťou sa spracovávajú v iných spracovateľských jednotkách. Plyny vyrobené v týchto spracovateľských jednotkách sa môžu zavádzať do spoločnej spaľovacej komory alebo do separátnych spaľovacích komôr, ak sa tomuto prevedeniu dáva prednosť.

Okrem toho, pokiaľ sa surové fosfátsy a ropná bridlica ťažia z rovnakej vrstvy alebo zo susedných vrstiev (vrstvy ropnej bridlice sa často nachádzajú nad alebo pod vrstvami fosfátov) môže sa pre dopravu ropnej bridlice a/alebo fosfátov do príslušných spracovateľských jednotiek používať jediného dopravníku. V takomto prípade je možné sa vyhnúť použitiu oddelených dopravnikových systémov.

Z vyššie uvedeného popisu prednostných prevedení spôsobu a zariadení podľa vynálezu sú zrejmé výhody a zlepšené výsledky, ktorých sa dosahuje. Na tieto prednostné prevedenia sa však vynález neobmedzuje. Popísané prevedenia je možné najrôznejším spôsobom pozmeňovať či modifikovať, aj ked' by to nepredstavovalo únik z rozsahu vynálezu definovaného nasledujúcimi patentovými nárokmi.

Claims

1. Spôsob výroby topného plynu z pevného paliva, vyznačujúci sa t ý m, že sa a,) časť paliva pyrolyzuje v pyrolýznom zariadení, za vzniku topného plynu a uhlíkatej látky;

b) uhlíkatá látka z pyrolýzneho zariadenia sa zavádza do pece, do ktorej sa tiež privádza d'alšia časť pevného paliva, za účelom spálenia uhlíkatej látky a d'alšej časti pevného paliva, za vzniku produktov horenia, ktoré zahrňujú horúce spaliny a popolové častice;

c) produkty horenia sa rozdelujú do niekolkých prúdov, z

ktorých jeden obsahuje hrubý popol a druhý obsahuje plynné spaliny a jemný popol; a d) popol z tohto prúdu sa zavádza do pyrolýzneho zariadenia. 2. Spôsob podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i sa tým, : že sa do pece pre spaľovanie ] pridáva iné palivo. 3. Spôsob podľa nároku 2, v y z n a č u j ú c i sa

t ý m, že sa ako iné palivo používa palivo s vysokým obsahom síry, pričom sa tento stupeň prevádza tak, aby sa zlúčeniny síry vzniknuté v priebehu spaľovania v peci zachytily.

4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že zahrňuje prídavný stupeň sušenia pevného paliva.

5. Spôsob podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že sa sušenie paliva prevádza za použitia prúdu plynných spalina jemného popola.

6. Spôsob podlá nároku 5, vyznačujúci sa tým, že zahrňuje prídavný stupeň oddelovania jemného popola a plynov od vysušeného pevného paliva.

7. Spôsob podlá nároku 6, vyznačujúci sa tým, že sa ako časť pevného paliva do pyrolýzneho zariadenia zavádza časť vysušeného pevného paliva po oddelení jemného popola a plynov.

8. Spôsob podlá nároku 7, vyznačujúci sa tým, že sa ako ďalšia časť pevného paliva do pece uvádza ďalšia časť vysušeného paliva po oddelení jemného popola a plynov.

9. Spôsob podlá nároku 1, vyznačujúci sa t ý m, že zahrňuje prídavný stupeň, v ktorom sa topný plyn používa pre výrobu energie.

10. Spôsob podlá nároku 9, vyznačujúci sa t ý m, že sa energia vyrába zavádzaním topného plynu do spalovacej komory parného kotla a vzniknutá para sa používa v parnej turbíne pripojenej k elektrickému generátoru.

11. Spôsob podlá nároku 10, vyznačujúci sa tým, že zahrňuje prídavný stupeň spalovania iného paliva v spalovacej komore, ktorým je palivo s vysokým obsahom síry, pričom sa tento stupeň prevádza tak, aby sa zlúčeniny síry vzniknuté v priebehu spalovania v spalovacej komore zachytili.

12. Spôsov podlá nároku 9, vyznačujúci sa t ý m, že zahrňuje prídavný stupeň predhrievania vody dodávanej do parného kotla elektrárne pomocou prúdu spalín a jemného popola.

13. Zariadenie pre výrobu topného plynu z pevného paliva, vyznačujúci sa tým, že zahrňuje

a) pyrolýzne zariadenie pre pyrolýzu časti paliva, za vzniku topného plynu a uhlikatej látky;

b) zásobovacie zariadenie pre dodávku uhlikatej látky z pyrolýzneho zariadenia do pece, a privádzanie d'aľšej časti pevného paliva do pece, za účelom spálenia uhlikatej látky a d'aľšej časti pevného paliva, za vzniku produktov horenia, ktoré zahŕňajú horúce spaliny a popolové častice;

c) separátor pre rozdeľovanie produktov . horenia do niekoľkých prúdov, z ktorých jeden obsahuje hrubý popol a druhý obsahuje plynné spaliny a jemný popol; a

d) zásobovacie zariadenie pre dodávanie popola z tohto prúdu do pyrolýzneho zariadenia.

14. Spôsob zlepšovania surových fosfátov obsahujúcich organickú látku, vyznačujúci sa tým, že sa

a) časť fosfátov pyrolyzuje v pyrolýznom zariadení, za vzniku topného plynu a uhlikatej látky;

b) uhlíkatá látka z pyrolýzneho zariadenia sa zavádza do pece, do ktorej sa tiež privádza d'aľšia časť fosfátov, za účelom spálenia uhlikatej látky a d'aľšie časti pevných fosfátov za vzniku produktov horenia, ktoré zahrňujú horúce spaliny a zlepšené fosfáty;

c) produkty horenia sa rozdeľujú do niekoľkých prúdov, z nich jeden obsahuje hrubozrnné fosfáty a druhý obsahuje zlepšený hrubozrnný fosfátový produkt, ktorý sa odťahuje; a

d) hrubozrnné fosfáty z tohto prúdu sa zavádzajú do pyrolýzneho zariadenia.

15. Zariadenie pre zlepšovanie surových fosfátov obsahujúcich organickú látku, vyznačujúci sa tým, že obsahuje

a) pyrolýzne zariadenie pre pyrolýzu časti fosfátov, za vzniku topného plynu a uhlíkatej látky;

b) zásobovacie zariadenie pre dodávku uhlíkatej látky z pyrolýzneho zariadenia do pece, a privádzanie ďalšej časti pevného paliva do pece, za účelom spálenia uhlíkatej látky a ďalšej časti fosfátov, za vzniku produktov horenia, ktoré zahrňujú horúce spaliny a zlepšené fosfáty;

c) separátor pre rozdelovanie produktov horenia do niekoľkých prúdov, z ktorých jeden obsahuje hrubozrnné fosfáty a druhý obsahuje vyrábané zlepšené hrubozrnné fosfáty, ktoré sa odvádzajú; a

d) zásobovacie zariadenie pre dodávanie hrubozrnných fosfátov z tohto prúdu do pyrolýzneho zariadenia.