SK83194A3 - Method of gasification of carbon matter and device for realization of this method - Google Patents

Method of gasification of carbon matter and device for realization of this method Download PDF

Info

Publication number
SK83194A3
SK83194A3 SK831-94A SK83194A SK83194A3 SK 83194 A3 SK83194 A3 SK 83194A3 SK 83194 A SK83194 A SK 83194A SK 83194 A3 SK83194 A3 SK 83194A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
zone
particles
combustion
gasification
transport
Prior art date
Application number
SK831-94A
Other languages
English (en)
Inventor
William M Campbell
Eusebius A Gbordzoe
Gunnar B Henningsen
Yung-Yi Lin
Original Assignee
Kellogg M W Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kellogg M W Co filed Critical Kellogg M W Co
Priority claimed from EP95105760A external-priority patent/EP0738538B1/en
Publication of SK83194A3 publication Critical patent/SK83194A3/sk

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/463Gasification of granular or pulverulent flues in suspension in stationary fluidised beds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/06Continuous processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/466Entrained flow processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/54Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/54Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
    • C10J3/56Apparatus; Plants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/02Dust removal
    • C10K1/024Dust removal by filtration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/02Dust removal
    • C10K1/026Dust removal by centrifugal forces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/02Dust removal
    • C10K1/028Dust removal by electrostatic precipitation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093Coal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/094Char
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0959Oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0983Additives
    • C10J2300/0996Calcium-containing inorganic materials, e.g. lime
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/18Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1807Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/18Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1861Heat exchange between at least two process streams
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)

Description

SPÔSOB SPLYŇOVANIA UHLÍKATEJ LÁTKY A ZARIADENIE NA
VYKONÁVANIE TOHTO SPÔSOBU
Oblasť techniky
Vynález sa týka spôsobu splynovania uhlíkatej látky, pri ktorom sa uhlíkatá surovina vedie do splyňovacieho pásma po prúde od podstechiometrického spaľovacieho pásma. Vynález sa ďalej týka zariadenia na vykonávanie tohto spôsobu, ktoré obsahuje reaktor s fluidným lôžkom.
Doterajší stav techniky
Význam splynovania uhlia vo fluidnom lôžku nadobudol na význame kvôli výrobe energie v závislosti na ubúdaní zásob ropy, znížení spolahlivosti jadrovej energie, pričom zásoby uhlia zostávajú bohaté. Tento odbor je stále v stave rýchlych zmien, tak, ako prevádzkové skúsenosti vedú k zlepšovaniu vlastností. Tieto prevádzkové skúsenosti tiež zahrňujú štyridsať rokov rafinácie ropy vo fluidovaných katalytických krakovacích reaktoroch (FCC). Campbell popisuje v pojednaní Operating Experience with FBCs in the Petroleum Industry, Energy and Power Research Inštitúte, z 3. mája 1988 technológiu s FCC reaktorom a uvádza analógie s reaktormi s fluidným lôžkom pri výrobe energie.
Procesy s fluidným lôžkom sú všeobecne založené na spolupôsobení pevnej fázy a plynnej fázy chemickej reakcie. Je známe, že chovanie zlepšené tým, že sa zlepší prístup plynnej na podporu nejakej môže byť podstatne fázy k pevnej fáze s ohľadom na povrch dostupný pre reakciu. Jednako však veľkosť
Najstaršie systémy používali čiastočiek. Tzv. reaktor s v podstate spojitú pevnú fázu plyn prebublávajúci lôžkom bublajúcim lôžkom obsahoval vytvorenú z pomerne hrubých čiastočiek pevnej fázy bola všeobecne obmedzená technológiou rozdeľovania, nevyhnutnou pre odstránenie unášaných čiastočiek.
čiastočiek (5 cm) a nespojitú plynnú fázu majúcu nízku povrchovú rýchlosť asi 0,9 až 1,5 m/s. Vplyvom väčšej hustoty pevnej fázy bolo z reaktoru vynášané pomerne malé množstvo pevnej látky.
Vývoj vysoko účinných cyklónových odlučovačov zlepšil odlučovanie pevných látok a umožnil rozšírenie pracovného režimu reakciou mimo bublajúce lôžko cez oblasť turbulencie do dopravného hydrodynamického režimu. V dopravnom režime s rýchlym lôžkom je veľkosť čiastočiek všeobecne menšia ako asi 1,5 cm pri povrchovej rýchlosti 4,5 až 6 m/s. V pneumatickom dopravnom režime môže byť velkosť čiastočiek všeobecne menšia ako 0,3 mm pri povrchovej rýchlosti 12 až 18 m/s. S najjemnejšími čiastočkami a s najvyššou rýchlosťou predstavuje dopravný prevádzkový režim bežný stav techniky pre návrh reaktora s fluidným lôžkom.
Prechod na dopravný režim taktiež zlepšil riadenie procesu následkom zlepšenia premiešavania reakčného prostredia. Následkom toho môžu bežné dopravné reaktory pracovať pri zvýšenom tlaku až do asi 4 MPa, čo dáva vyšší výstup tepla na jednotku priečneho prierezu reaktora a vyšší výkon v energetickom cykle. Tlakový spaľovač uhlia s fluidným lôžkom v dopravnom móde popisuje Campbell v pojednaní Development of a Transport Móde Pressurized Circulating Fluid Bed Combustor, Power Gen-88, 7. decembra 1988.
Taktiež sa uskutočnilo zlepšenie procesu vo veľkom rozsahu kvôli prekonaniu nevýhod vyplývajúcich z riadenia emisií síry. Pretože prítomnosť síry vo fosílnych palivách, ako je uhlie, spôsobuje problém znečistenia, boli emisie síry účinne riadené použitím čiastočiek vápenca ako sorbent in situ. Vápenec pridaný k uhliu privádzanému do reaktora môže absorbovať síru bezprostredne po uvoľnení v priebehu splyňovania a/alebo počas spaľovacieho procesu. Jednako však použitie vápenca in situ obmedzuje nežiaducim spôsobom prevádzkovú teplotu reaktora, aby sa zamedzil rozklad solí vytváraných absorpciou síry. Následkom toho musí byť tiež rýchlo odvedená určitá časť spaľného tepla pre zamedzenie rozkladu sorbentu.
Splynovanie je však podstatne pomalšie ako obyčajné reaktivita zvyšku nesplyneného uhlia (polokoks) je znížená, ako premena pokračuje. Pretože zvyškový byť ľahko spálený, bol vyvinutý spôsob hybridného cyklu nazvaný integrovaný kombinovaný cyklus (IGCC) pre kombináciu predného a čiastočného reaktore nasledovaného spaľovaním reaktore. Pri hybridnom spôsobe stupni splyňovania nezhoršuje energetického cyklu, pretože zo splynovača je spálená v spaľovači pre Hybridné vyhotovenie reaktora s fluidným energie popisuje O'Donnel v pojednaní An Bed Combustion, Američan spaľovanie a progresívne polokoks môže spaľovacieho splyňovania splynovania nepremeneného okrajové významne nepremenená rekuperáciu lôžkom vo
Advanced Concept in Pressurized Fluid Society of Mechanical Engineers, 1991.
v prvom polokoksu v druhom zníženie celkovú látka premeny v účinnosť tepla. výrobe
Splynovanie uhlia a iných uhlíkatých surovín je dobre známe. Splyňovacie reaktory všeobecne obsahujú spaľovacie pásmo, v ktorom sa vyvíja teplo na podporu splyňovania v splynovačom pásme. Zvyčajne privádzané uhlie dáva prchavé zložky bezprostredne po privedení do reaktora s vysokou teplotou. Pretože tieto zložky sú potom rýchlo spálené v spaľovacom pásme, plynné palivo vyvíjané splyňovaním menej prchavých zložiek uhlia má nižšiu výhrevnosť, ako by bolo možné potenciálne dosiahnuť.
Bolo by výhodné, keby sa podarilo zvýšiť výhrevnosť plynného paliva vyvíjaného splyňovaním uhlia bez nepriaznivého ovplyvnenia procesu splyňovania alebo akosti prostredia na získanie zlepšenej účinnosti procesu výroby energie z fosílnych palív.
Podstata vynálezu
Vynález vytvára splyňovací reaktor s fluidným lôžkom, ktorý má spaľovacie pásmo a oddelené splyňovacie pásmo, v ktorom sa uhlíkatý materiál splyňuje na vyvíjanie plynného paliva. Zistilo sa, že výhrevnosť plynného paliva môže byť zvýšená zavedením uhlíkatej suroviny do splyňovacieho pásma namiesto do spaľovacieho pásma ako v doterajšom stave techniky. Týmto spôsobom môže byť spaľovanie obmedzené na menej prchavý polokoks a spaľovanie prchavých zložiek v privádzanom materiáli, ktoré majú vyššiu výhrevnosť, môže byť v podstate zamedzené.
Podľa jedného uskutočnenia vynálezu vynález vytvára spôsob splynovania uhlíkatej látky. V jednom kroku sa uhlíkatá surovina privádza do prúdu podstechiometrických produktov spaľovania, prípadne s vodnou parou alebo s vodou. V inom kroku sa výsledná zmes vedie v podstate adiabatickým stúpacím potrubím pri dopravných podmienkach odplynenia a splynovania látky. Jemne rozdelené čiastočky sa rekuperujú z produktov splynovania kvôli získaniu plynného paliva v podstate zbaveného čiastočiek. Prvý podiel rekuperovaných čiastočiek a podstechiometrické množstvo reaktívneho kyslíka sa vedie do spaľovacieho pásma na vytvorenie prúdu podstechiometrických produktov spaľovania.
Privádzaná látka môže obsahovať uhlie alebo iný uhlíkatý materiál schopný splynovania. Privádzaný prúd môže obsahovať častice sorbentu síry, ako je vápenec. Prvý podiel rekuperovaných čiastočiek recirkulovaný do spaľovacieho pásma prednostne obsahuje 10 až 250-násobok množstva hmoty prúdu privádzanej látky. Množstvo reaktívneho kyslíka privádzaného do spaľovacieho pásma je prednostne menšie ako 5 % stechiometrického množstva privádzaného uhlíka. Spôsob podľa vynálezu môže zahrňovať privádzanie druhého podielu rekuperovaných čiastočiek do druhého spaľovacieho pásma, prednostne do dopravného spaľovača, a odvádzanie tepla z produktov sekundárneho spaľovania. Rekuperované čiastočky môžu obsahovať polokoks a sorbent síry alebo v podstate inertné čiastočky s ukladaním uhlíkových zlúčenín na nich.
Podľa iného uskutočnenia predložený vynález vytvára spôsob splynovania uhlia. čiastočky uhlia a sorbentu síry, prípadne s vodnou parou, sa privádzajú do vysoko rýchleho prúdu produktov podstechiometrického spaľovania obsahujúceho oxid uhoľnatý (CO) a v podstate zbaveného molekulárneho kyslíka. Výsledná zmes sa vedie v podstate adiabatickým stúpacim potrubím v prúde s vysokou rýchlosťou pri dopravných podmienkach pre odplynenie a splynovanie čiastočiek uhlia na vytvorenie zvyškových čiastočiek polokoksu a absorbovanie zlúčenín síry na čiastočkách sorbentu síry. Polokoks a čiastočky sorbentu sa rekuperujú z produktov splynovania, aby sa získalo plynné palivo v podstate zbavené čiastočiek. Kyslík a prvý podiel rekuperovaných čiastočiek polokoksu a sorbentu sa vedú do podstechiometrického spaľovacieho pásma. Prvý podiel rekuperovaných čiastočiek obsahuje množstvo látky. Množstvo stechiometrického hmoty prúdu od 10 do 250-násobku privádzanej privádzaného kyslíka je menšie ako 5 % množstva pre úplné spaľovanie uhlíka v prvom podiele čiastočiek polokoksu.
V prednostnom vyhotovení predložený vynález vytvára spôsob hybridného splynovania, ktorý ďalej zahrňuje kroky: privádzanie druhého podielu rekuperovaných čiastočiek do dopravného spaľovača obsahujúceho dopravné recirkulovanými čiastočkami kyslíka; vedenie výslednej zmiešavacie pásmo zásobované a podstechiometrické privádzanie zmesi stúpacim potrubím dopravného spaľovania pri vysokej rýchlosti, prednostne pri dopravných podmienkach, a privádzanie prídavného kyslíka v jednom alebo niekoľkých stupňoch do stúpacieho potrubia dopravného spaľovania pre v podstate úplné spaľovanie v ňom; rekuperáciu jemne rozdelených čiastočiek z odtoku zo stúpacieho potrubia dopravného spaľovania pre získanie dymového plynu v podstate zbaveného čiastočiek; recirkuláciu čiastočiek rekuperovaných z odtoku stúpacieho potrubia dopravného spaľovania k dopravnému zmiešavaciemu pásmu; vypustenie rekuperáciu tepla z dymového z čiastočiek rekuperovaných z dopravného spaľovania. Prídavné popola z dopravného spaľovača; plynu; a rekuperáciu tepla odtoku stúpacieho potrubia môže byť teplo rekuperované z vonkajšieho výmenníka tepla, ktorým cirkulujú čiastočky z dopravného spaľovača v riediteľnom množstve a prípadne z rúrkových závitov uložených v zbernej nádobe spaľovača zásobované rekuperovanými čiastočkami z odtoku stúpacieho potrubia dopravného spaľovania.
Vynález ďalej vytvára zariadenie pre dopravné splynovanie uhlíkatej látky ako je uhlie. Zariadenie obsahuje spalovacie pásmo na spaľovanie horľavých pevných podstechiometrického množstva oxidačného prúdu produktov spaľovania v podstate látok pri privádzaní činidla pre vyvíjanie zbavených reaktívneho oxidačného činidla. V blízkosti vstupu stúpacieho potrubia je usporiadané privádzacie vstrekovacie pásmo pre privádzanie uhlíkatej látky do prúdu produktov spaľovania. Stúpacie potrubie je prispôsobené na privádzanie zmesi z privádzacieho vstrekovacieho pásma a obsahuje v podstate adiabatické pásmo pre odplynenie a splynovanie. Oddeľovacie pásmo prijíma produkty splyňovania zo stúpacieho potrubia a rekuperuje jemne rozdelené horľavé častice z neho pre vyvíjanie produktu plynného paliva v podstate zbaveného čiastočiek. Ukladacie pásmo pevných látok prijíma rekuperované čiastočky. Prevádzacie potrubie fluidizuje a vedie čiastočky z ukladacieho pásma do spaľovacieho pásma. Splynovač obsahuje dostatočnú zásobu jemne rozdelených horľavých čiastočiek v ukladacom pásem a recirkulujúcich stúpacím potrubím, oddeľovacie pásmo a prenosové potrubie pre v podstate plynulú prevádzku spaľovania, privádzacie vstrekovacie pásmo a adiabatické pásmo prednostne čiastočky vypúšťacie potrubie splynovača. Rekuperované čiastočky sú polokoksu. Splyňovač môže tiež obsahovať na vypustenie uložených pevných látok z ukladacieho pásma a/alebo spaľovacieho pásma.
V prednostnom vyhotovení zariadenie podľa vynálezu obsahuje aj dopravný spaľovač majúci zmiešavacie pásmo pre príjem pevných látok z vypúšťacieho potrubia z dopravného splynovača. Dopravný spaľovač tiež obsahuje spaľovacie stúpacie potrubie, oddeľovacie pásmo a ukladacie pásmo. Zmiešavacie pásmo je prispôsobené na zmiesavanie pevných látok z vypúšťacieho potrubia a recirkulovaných pevných látok z ukladacieho pásma spaíovača s privádzaným podstechiometrickým množstvom oxidačného činidla a na vypustenie podstechiometrických produktov spaľovania do stúpacieho potrubia dopravného spaľovania, dopravného spaľovania má odstupňované miesta činidla pre podstatné dokončenie spaľovania
Stúpacie potrubie vstreku oxidačného v ňom. Oddeľovacie pásmo spaľovača je uspôsobené na rekuperáciu jemne rozdelených čiastočiek z dymového plynu zo stúpacieho potrubia spaľovania na vyvíjanie dymového plynu v podstate zbaveného čiastočiek. Ukladacie pásmo spaľovača obsahuje nádobu, ktorá je uspôsobená na prijímanie čiastočiek z oddeľovacieho pásma. Dopravný spaľovač môže tiež obsahovať recirkulačné potrubie dopravovaných pevných látok pre fluidáciu a prenos pevných látok z dopravného ukladacieho pásma do dopravného zmiešavacieho pásma a vypusť popola na vypustenie popola z dopravného spaľovača. Môže byť použitá vonkajšia vyvíjačia slučka vodnej pary obsahujúca vonkajší parný generátor a privádzacie potrubie pevných látok pre recirkuláciu pevných látok z ukladacieho pása spaľovača, cez parný generátor a späť do dopravného spaľovača. V ukladacej nádobe spaľovača sú prípadne uložené parné ohrievacie rúrkové závity.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Na jedinom obrázku výkresov je znázornená schéma dopravného splynovača podľa predloženého vynálezu v kombinácii s prednostným vyhotovením dopravného spaľovača.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Privádzaním uhlíkatej suroviny obsahujúcej prchavé látky, napríklad uhlie, do splyňovacieho pásma dopravného splynovača a zamedzením vstupu privádzanej suroviny do spaľovacieho pásma môže byť proces splynovania zásobovaný palivom skôr horením recirkulovaného polokoksu ako horením prchavých látok. Týmto spôsobom môžu byť prchavé látky zachované kvôli zvyšovaniu výhrevnosti vyvíjaného plynného paliva.
Pristúpime k vysvetleniu obrázku na výkrese. Splynovač 100 podľa predloženého vynálezu pracujúci v dopravnom hydrodynamickom režime môže byt použitý samotný alebo prednostne v kombinácii s dopravným spaľovacom 200 na ktorý je oveľa účinnejší, má a vyvíja plynné palivo majúce Predložený dopravný splynovač vytvorenie hybridného reaktora, menší objem vzhľadom na výkon všeobecne zvýšenú výhrevnosť.
100 je obzvlášť výhodný pre splynovanie uhlia alebo iných uhlíkatých surovín vo výrobe elektriny a môže byť tiež použitý v združených procesoch, napríklad splynovania surovín pre výrobu syntetického plynu v syntéze metanolu a/alebo čpavku či podobne.
Ako je zrejmé z obrázku, dopravný splynovač 100 obsahuje stúpacie potrubie 102 usporiadané nad spaľovacím pásmom 104. Polokoks je spaľovaný v spaľovacom pásme 104 pri privádzaní podstechiometrického množstva oxidačného činidla potrubím 138 pre vytváranie vysoko rýchleho prúdu vysoko teplých produktov spaľovania, ktoré sú v podstate zbavené nezreagovaného oxidačného činidla. V blízkosti vstupu 108 stúpacieho potrubia 102 je usporiadané vstrekovacie pásmo 106 pevných látok k podstate adiabatickému reakčnému pásmu 110. Vo vstrekovacom pásme 106 sa privádza látka potrubím 112 do vysoko rýchleho prúdu. Privádzaná látka obsahuje uhlíkatý materiál a prípadne sorbent síry. Príklady vhodných uhlíkatých materiálov sú uhlie, olej z bridlíc, koks, decht, asfalt, polymérové materiály ako termoplasty a kaučuk, kal z ťažkých uhľovodíkov a spodné produkty z rafinérii ropy a petrochemických tovární a podobne. Príklady vhodných sorbentov síry sú vápenec a dolomit.
V tomto popise sa uhlie uvádza ako príklad, ktorým nie sú uhlíkaté materiály nijako obmedzené. Podobne je uvedený vápenec ako neobmedzujúci príklad sorbentov síry.
Ako je v odbore známe, privádzaná uhlíkatá surovina a sorbent síry môžu byť pripravené bežnými prostriedkami na uľahčenie použitia v popisovanom dopravnom splynovači 100. Kvôli privádzaniu surového uhlia a vápenca môžu byť pevné látky usušené, ak je treba, a premenené na prach mlecími jednotkami, napríklad jedným alebo niekoľkými paralelnými rotorovými mlynmi, ktoré nie sú znázornené. V predloženom vynáleze má uhlíkatá látka a sorbent síry prednostne strednú veľkosť čiastočiek od 50 do 200 μιη. Práškové uhlie môže byť usušené na povrchovú úroveň vlhkosti rádovo 3 %, prednostne bočným prúdom horúceho sania kvôli uľahčeniu zaobchádzania s jemným prachom. Uhlíkaté privádzané látky, ktoré sú za bežných podmienok kvapalné, môžu byť privádzané priamo, alebo ak sa to požaduje, zmiešané s vodou, alebo ako kaša s inými pevnými látkami.
Vhodne pripravená privádzaná pevná látka sa zmieša vo vhodných pomeroch a manipuluje použitím zvyčajného uloženia v násypke a v neznázornenom manipulačnom systéme. Kvôli udržaniu dostatočného prebytku kapacity absorpcie síry v splyňovači 100 môže byť molárny pomer vápnika k síre v privádzanej zmesi uhlia a vápenca rovný od 1 do 2.
Do vysoko rýchleho prúdu sa prípadne, avšak prednostne, v smere po prúde od spaľovacieho pásma 104 privádza potrubím 114 vodná para. Hmotnostný pomer vodnej pary k uhlíku privádzanému potrubím 112 je typicky rovný od 0,1 do 1, prednostne od 0,3 do 0,5.
Privádzaná zmes je ohrievaná produktmi spaľovania zo spaľovacieho pásma 104 a vedená pri redukčných podmienkach všeobecne adiabatickým reakčným niektoré splyňovacie procesy.
v privádzanom uhlí sa vyparia, teploty sú prchavé uhľovodíky krakované na uhľovodíky nižšej metán a etán. Odplynené čiastočky pásmom 110, kde prebiehajú Prchavé uhľovodíky prítomné Vplyvom zvýšenej prevádzkovej vyššej molekulárnej hmotnosti molekulárnej hmotnosti ako je uhlíka (polokoks) sú splyňované reakciou s vodnou parou pre vyvinutie produktov splyňovania obsahujúcich prednostne vodík (H2) a oxid uhoľnatý (CO). Prídavné je vypálený vápenec. Síra uvoľnená z uhlia reaguje s plynnými produktmi zo splyňovača na primárne vyvíjanie sírovodíka H2S a tiež karbonylsulfidu (COS). Aspoň časť týchto zlúčenín síry je absorbovaná na čiastočkách vápenca na vytvorenie sírnika vápenatého (CaS). Pretože krakované uhľovodíky nie sú spotrebované reakciou spaľovania, sú koncentrácie metánu a etánu v produktoch splynovania opúšťajúcich reakčné pásmo 110 zvýšené v porovnaní s procesmi doterajšieho stavu techniky.
Produkty splynovania sú zo stúpacieho potrubia 102 vedené do oddeľovacieho pásma 116, kde sú čiastočky obsahujúce popol, sorbent a polokoks rekuperované z produktov splynovania, takže sa získa palivo alebo syntetický plyn v podstate zbavený čiastočiek, zvyčajne pri účinnosti oddeľovania 99 % a viac. Oddeľovacie pásmo 116 prednostne obsahuje jeden alebo viac vysoko účinných cyklónových oddeľovacích stupňov. Čiastočky obsahujúce plyn zo stúpacieho potrubia 102 sa najprv vedú do prvého cyklónu 118 potrubím 120 a potom do druhého cyklónu 122 potrubím 124.
Plynný produkt vystupuje z na ďalšie spracovanie, ak sa v neznázornenom okruhu použitia vápenca môže koncentráciu sírovodíka zahrňovať stopových oddeľovacieho prístrojov sú elektrostatické rekuperáciu čiastočiek prístroja, cyklóny, usadzovacie druhého cyklónu 122 žiada, ] výroby energie. V tiež plynné palivo
H2S. Spracovanie v tepla, odlúčenie použitím
Príklady keramické potrubím 140 pred použitím napríklad závislosti na obsahovať prístroje smeru síry vhodného prídavných filtre, a podobne.
PO stupni premenlivú prúde môže odstránenie neznázorneného oddeľovacích inerčné oddeľovače,
Čiastočky oddelené od produktov splynovača v prvom cyklóne 118 a v druhom cyklóne 122 sú vedené odbočkami 126 prípadne 128 do ukladacieho pásma 130 pevných látok obsahujúceho napríklad ukazovateľ 132 stavu. Z ukazovateľa 132 stavu je prvý podiel rekuperovaných čiastočiek recirkulovaný do stúpacieho potrubia 102 potrubím 134 k spaľovaciemu pásmu 104. Množstvo hmoty prúdu recirkulovaných čiastočiek k spaľovaciemu pásmu 104 v potrubí 134 je prednostne rovné 10 až 250-násobku množstva hmoty prúdu k vstrekovaciemu pásmu 106 v potrubí 112.
Do spaľovacieho pásma 104 je tiež zavedený kyslík potrubím
138. Kyslík je všeobecne privádzaný v množstve vhodnom na riadenie teploty spaľovacieho pásma 104 a stúpacieho potrubia 102 a môže obsahovať vzduch, vzduch obohatený kyslíkom, zmesi kyslíka a inertného plynu ako dusíka alebo argónu, čistý kyslík a podobne. Molárny pomer kyslíka k uhlíku v recirkulovaných čiastočkách sa udržiava na podstechiometrickom pomere pre podporu vyvíjania oxidu uhoľnatého v spaľovacom pásme 104.
spaľovacieho pásma 104
CO oproti oxidu uhličitému CO2 Množstvo kyslíka privádzané do je zvyčajne menšie ako 5 % stechiometrického množstva kyslíka nutného na úplné spaľovanie všetkého uhlíka privádzaného do spaľovacieho pásma 104.
Čiastočky obsahujúce popol, sorbent a polokoks rekuperované z produktov splynovania, sú vypúšťané potrubím 142 pre d'alšiu neznázornenú rekuperáciu tepla a spracovania, ak je žiadané, pred odvedením do odpadu. Inertný vetrací plyn zbavený kyslíka obsahuje plynné palivo, dusík alebo podobne, sa vedie do ukazovateľa 132 stavu v potrubí 148 a ako je žiadané, do iných neznázornených potrubí prenosu pevných látok. Plyn odvádzaný z ukazovateľa 132 stavu sa vedie potrubím 150, cyklónovým oddeľovačom 152 a potrubím 154 do potrubia 140 plynného produktu. Pevné látky oddelené z plynu v oddeľovači 152 sa odbočkou 156 vracajú k ukazovateľu 132 stavu.
V závislosti na navrhnutom prevádzkovom tlaku pracuje splynovač podľa predloženého vynálezu pri teplote vhodnej na podporu reakcie splynovania. Ako je v odbore známe, vysoko rýchle produkty spaľovania indukujú rýchly vnútorný recirkulačný tok pevných látok v stúpacom potrubí 102, ktorý pôsobí ako tepelný zotrvačník pre účinný prenos tepla zo spaľovacieho pásma 104, kde sa čiastočky ohrievajú exotermickou reakciou spaľovania, do reakčného pásma 110, kde horúce čiastočky zo spaľovacieho pásma privádzajú teplo pre endotermické odplynenie a splynovanie, ktoré prebieha v reakčnom pásme 110.
Splynovanie môže typicky začať pri tak nízkej teplote, ako je 788 °C. Splynovač pracuje prednostne v rozsahu teplôt asi od 840 ’C do 930 °C, pričom žiaduce sú vyššie teploty, avšak nie tak vysoké, aby sa tavil popol. Rozsah prevádzkových teplôt je všeobecne riadený rýchlosťou recirkulácie polokoksu, prípadne odvádzaním tepla z polokoksu v ukladacom pásme 130 a privádzaním oxidačného činidla do spaľovacieho pásma 104, spôsobom analogickým k operácii FCC. Dopravný reaktor je zvyčajne navrhnutý tak, aby pracoval pri zvýšenom tlaku až do asi 4,0 MPa pre zvýšenie výstupu tepla na jednotku plochy priečneho prierezu reaktora a zvýšenia výstupu energie v nasledujúcom energetickom cykle.
V hybridnom reaktore obsahujúcom spaľovač 200 v kombinácii s pneumatickým dopravným splynovačom 100 je premena v splynovači 100 prednostne 50 až 80 % a druhý podiel rekuperovaných čiastočiek obsahujúci nesplynený polokoks a vápenec sa privádza z ukladacieho pásma 130 potrubím 143 do spaľovača, kde sa spaľuje zvyškový polokoks pre rekuperáciu tepla. Hoci môže byť použitý akýkoľvek spaľovač vhodný na spaľovanie polokoksu, zvyškový polokoks a adsorbent sa prednostne privádza do dopravného spaľovača 200. V spaľovací 200 sa spaľuje nepremenený polokoks kvôli dokončeniu uvoľnenia chemickej energie. Táto energia môže byť potom odvedená na výrobu vodnej pary a nasledujúce odstránenie čiastočiek, spaliny (dymový plyn) môžu expandovať bežnými prostriedkami pre zásobovanie generátora energiou.
Ako je zrejmé z obrázku, prednostný dopravný spaľovač 200 obsahuje dopravné spaľovacie stúpacie potrubie 202 a zmiešavacie pásmo 204. Polokoks privádzaný potrubím 143 sa pridáva k prúdu recirkulujúcich pevných látok v zmiešavacom pásme 204 a zmiešava sa s oxidačným činidlom privádzaným do zmiešavacieho pásma 204 potrubím 208 pre čiastočné spaľovanie. Oxidačné činidlo môže byť kyslík, vzduch alebo vzduch obohatený kyslíkom alebo podobne. Ak je žiadané, môže sa do zmiešavacieho pásma 204 privádzať aj prídavný vápenec, čo nie je znázornené. Zmiešavacie pásmo 204 má prednostne väčší priemer ako dopravné stúpacie potrubie 202 pre zväčšenie styku plynu a pevných látok v zmiešavacom pásme 204.
V dopravnom spalovacom stúpacom potrubí 202 sa spaľuje polokoks s oxidačným činidlom na vyvíjanie vysoko teplých produktov spaľovania a odstraňuje sa síra vápencovým sorbentom ako síran vápenatý CaSO^ a/alebo sírnik vápenatý CaS, ktorý sa ďalej oxiduje na síran vápenatý CaSO4. Spaľovanie polokoksu a absorpcia oxidu siričitého SO2 sú v. podstate V prednostnom usporiadaní sa polokoks spaľuje niekoľkých stupňoch 206a, 206b pri použití úplné, > 99 %. v jedno alebo odstupňovaného privádzania kyslíka kvôli obmedzeniu vyvíjania Ν0χ, ako je v podstate opísané v patentovom spise Spojených štátov amerických číslo 4,579,070, ktorého autori sú Lin a spol., prednostne pri zvýšenom tlaku. Produkt podstechiometrického spaľovania prúdia zo zmiešavacieho pásma 204 vysokou rýchlosťou spaľovacími stupňami 206a, 206b, kde sa potrubím 208a, prípadne 208b privádzajú prídavné približne stechiometrické množstvá oxidačného činidla na dokončenie reakcie spaľovania.
Produkty spaľovania prúdia zo stúpacieho potrubia 202 do oddeľovacieho pásma 210, kde obsahujúce popol, sorbent a produktov spaľovania, aby sa sa jemne rozdelené čiastočky nespálený polokoks oddelia od získal dymový plyn v podstate zbavený čiastočiekzvyčajne obsahujúci menej ako 1 % hmotnostné čiastočiek. Podobne ako oddeľovacie pásmo 116 splynovača aj oddeľovacie pásmo 210 spalovača prednostne obsahuje jeden alebo niekoľko vysoko účinných cyklónových oddeľovacích stupňov.
Produkty spaľovania zo stúpacieho potrubia 202 sa vedú potrubím
214 do prvého cyklónu 212 a potom potrubím 218 do druhého cyklónu
216. Oddelené čiastočky v cyklónoch 212, 216 prúdia príslušnými odbočkami 220, 222 do ukladacieho pásma 224 pevných látok obsahujúceho zbernú nádobu 226 pre recyklovanie k dopravnému spaľovaciemu stúpaciemu potrubiu 202. Typicky môže byť množstvo pevných látok v recirkulácii rovné 50 až 750-násobku množstva hmoty prúdu látky v potrubí 143, zvyčajne asi 200-násobku.
Popol zhromažďovaný na dne stúpacieho potrubia 202 a/alebo zbernej nádoby 226 sa odtiaľ odvádza výpusťou 232 kvôli ďalšiemu získaniu tepla, čo nie je znázornené a zavedenia do odpadu. Dymový plyn v podstate zbavený čiastočiek sa z druhého cyklónu 216 odvádza potrubím 234 pre odvádzanie tepla v energetickom cykle, čo nie je znázornené. Plyn odvádzaný zo zbernej nádoby 226 sa vedie potrubím 252 do cyklónových oddeľovačov 254 a 256 zapojených v rade a do potrubia 234 dymového plynu. Pevné látky rekuperované v oddeľovačoch 254 a 256 sa odbočkou 258, prípadne 260, vracajú do zbernej nádoby 226.
Prevádzka dopravného spaľovača 200 vyžaduje použitie zariadenia pre odvádzanie tepla kvôli vylúčeniu nadmernej prevádzkovej teploty v stúpacom potrubí 202. To sa typicky vykonáva chladením recirkulujúceho prúdu pevných látok, prednostne v jednom alebo niekoľkých vonkajších boileroch 236 bajonetového typu na vyvíjanie vodnej pary. Riadenie teploty je tiež uľahčené, pretože množstvo napájacej vody boilerov 236 sa môže meneiť kvôli získaniu žiadaného stupňa chladenia a boilery 236 sa môžu zapínať alebo vypínať v závislosti na celkových prevádzkových podmienkach. Pevné látky sa do boilerov 236 privádzajú potrubím 238 pre výmenu tepla s vodou privádzanou neznázornenými vnútornými rúrkami. Pevné látky sa z boilerov 236 odvádzajú potrubím 240 späť do zbernej nádoby 226, alebo ak je žiadané, potrubie 240 môže byť zavedené priamo do zmiešavacieho pásma 204. Horúce pevné látky sa tiež prednostne chladia v zbernej nádobe 226 výmenou tepla s vodnou parou alebo s vodou privádzanou do boilerov pretekajúcej rúrkovými závitmi 228 uloženými v zbernej nádobe 226 pevných látok. Takto vyvíjaná prehriata para môže byť využitá v energetickom cykle.
Ochladené čiastočky sú recirkulované do zmiešavacieho pásma
204 potrubí 230 pre zamiešanie do vnútorného prúdu recirkulácie.
Nastavením vhodného recirkulovaného množstva pevných látok, zvyčajne od 100 do 750 - násobku množstva hmoty prúdu, zvyčajne
200 až 250-násobku, môže byť teplota v dopravnom spaľovacom stúpacom potrubí 202 riadená v rozsahu asi od 815 “C do 925 °C.
Recirkulované množstvo môže byť nastavené bežnými prostriedkami, ako je zvýšenie hladiny pevných látok v ukladacom pásme 224, alebo zmenou množstva fluidizačného plynu, prednostne vzduchu privádzaného potrubím 250 a do neznázornených potrubí prenosu pevných látok. Vo vnútri medzi môže byť pokles teploty pevných látok nastavený na akúkoľvek žiadanú hodnotu. Všeobecne je pokles teploty (& T) pevných látok asi medzi 25 °C a 85 C.
V splynovači 100 podľa predloženého vynálezu počiatočné podmienky návrhu prúdu nastavujú vzájomné výšky rozličných súčastí nádob navrhovanú rovnováhu tlakov. V priebehu prevádzky môžu byť prúdy pevných látok nastavené udaním výšok pevných látok v zariadení použitím neznázornených zátkových ventilov a všeobecnejšie neznázorneného vetracieho plynu pre fluidizáciu pevných látok a pôsobenie zmien hustoty, podobne k spôsobu prevádzky jednotiek FCC. Vetrací plyn môže byť vzduch, recirkulovaný dymový plyn, dusík alebo podobne. Je treba dbať na to, aby nebol použitý vzduch alebo iné plyny obsahujúce kyslík pre fluidizáciu horľavých pevných látok výbušných zmesí, ako je dobre známe, recirkulované v dopravnom spaľovači 200 uhlíka, a teda nie sú horľavé.
na zamedzenie vzniku avšak pevné látky sú všeobecne zbavené
V prednostnom predloženého vynálezu vápenatý, oxidovaný prihláške No.
vyhotovení hybridného sorbent zlúčený so CAs, vyvíjaný v splynovači 100, na síran vápenatý CaSO4, vynálezu Spojených rovnakého dátumu, K. Mathur ako je štátov
Henningsen, S. Katta, G.
Coal Gasification and Sulfur Removal ktorej a W. M.
síra, ktorá nie je absorbovaná in rekuperovaná v mieste po prúde z neznázorneného kovového sorbentu kovového sorbentu a smerovaná oxidačného činidla do spaľovača. 140 obsahujúci sírniky môže byť reaktora podľa sírou, t.j. sírnik je v spaľovači 200 popísané v súbežnej amerických Ser. pôvodcami sú G. Campbell, s názvom
Process. Stručne povedané, situ v splynovači 100, je plynného produktu použitím uvoľnená do regeneračného plynu do spaľovača 200 s privádzaním Surový plynný produkt v potrubí zbavený síry v mieste po prúde použitím rozličných procesov zahrňujúcich studenú alebo mokrú chemickú absorpciu. Jednako však, surový plyn obsahujúci sírovodík H2S, sa prednostne zbaví síry za horúca absorpciou na kovovom sorbente v jednom alebo niekoľkých neznázornených reaktoroch, čo môžu byť reaktory s pevným lôžkom, s fluidným lôžkom, s pohyblivým lôžkom, s bublajúcim lôžkom, s turbulentným lôžkom, dopravné alebo iné reaktory. Typicky sa používajú tri reaktory s pevným lôžkom, takže dva reaktory sú prevádzkované v sérii, zatiaľ čo tretí reaktor regeneruje. S troma reaktormi môže byť vykonávaný regeneračný modus pri optimálnych podmienkach absorpcie síry pre reaktory s lôžkom absorbentu i pre spaľovač 200. to znamená, s plynulým privádzaním síry do spaľovača 200. Navrhnutý základ je prednostne menší ako 30 ppm sírovodíka v plynnom produkte zbavenom síry. Kovový sorbent prednostne je sorbent na báze oxidu zinočnatého. Počas regenerácie kovového sorbentu sú absorbované sírniky oxidované a oddestilované použitím zmesi vzduchu a vodnej pary. Tento regenerovaný výstupný plyn môže byť kombinovaný s privádzaným oxidačným činidlom spaľovača v potrubiach 208, 208a a/alebo 208b, alebo s privádzaným oxidačným činidlom do splyňovača potrubím 138.
Plynný produkt v potrubí 140 môže byť využitý v neznázornenom energetickom cykle pri použití bežného zariadenia a techniky. Energetický cyklus môže obsahovať turbíny na plynné palivo zo splyňovača 100, turbíny napájané rozpínajúcim sa stlačeným dymovým plynom, parné turbíny, kde para sa vyvíja rekuperáciou tepla z dymového plynu a/alebo recirkuláciou pevných látok v spaľovači 200 alebo podobne.
Predložený vynálezu je ďalej podrobnejšie vysvetlený v nasledujúcich príkladoch uskutočnenia.
Príklad
Dopravný splynovač podľa predloženého vynálezu podobný splyňovaču 100 znázornenému na obrázku, je použitý k splyňovaniu privádzaného žírneho uhlia. Vstup pre prívod uhlia je umiestnený vo výške nad spaľovacím pásmom pre zachytenie prchavých zložiek. Približné zloženie uhlia je v tabuľke 1.
Tabuľka 1
Zložka % hmotnostné
Popol 8-12
Vlhkosť 5-6
Prchavé látky 37 - 41
Uhlík 45 - 46
» Prvok
C 65 - 66
H 4-5
S 1-3
N 1-2
0 8-15
Základ pre prevádzku splynovača je daný v tabuľke 2.
Tabuľka 2
Látka Prietok kg/h
Privádzané uhlie 1 800
Privádzaný vápenec 350
Vstupujúci vzduch 6 500
Vodná para 640
Rekuperované pevné látky 90 000
Plynné palivo 8 000
Pevný odpad 500
Rozloženie výstupu splynovača je dané v tabuľke 3.
Tabuľka 3
Krok procesu Výstup kg/h
Príklad Porovnávací príklad
Splynovanie vodnej pary 100 452
Odplynenie 353 -
Podstechiometrické spaľovanie 679 679
Porovnávací príklad
Splynovač KRW Energy Systems s fluidizovaným lôžkom (bublajúcim lôžkom) podľa doterajšieho stavu techniky s privádzaním uhlia pri dne bublajúceho lôžka je prevádzkovaný podobne ako dopravný splynovač 100 podľa predloženého vynálezu, ktoré údaje sú vo vyššie uvedenom príklade. Porovnanie rozloženia výstupu splynovača s fluidizovaným lôžkom neobsahuje žiadnu zložku zodpovedajúcu odplyneniu, vid tabuľka 3. Naviac, pri rovnakom priechodnom množstve uhlia je reaktor s bublajúcim lôžkom podstatne väčší, alebo je treba viac reaktorov. Dopravný splynovač podľa predloženého vynálezu je teda značne hospodárnejší. Výhrevnosť výsledného plynného paliva z bublajúceho lôžka je tiež všeobecne nižšia ako výhrevnosť plynného paliva vyvíjaného dopravným splynovačom podľa predloženého vynálezu.
Dopravný splynovač podľa predloženého vynálezu a spôsob jeho prevádzky boli vysvetlené v predchádzajúcom popise a v príkladoch, ktoré nijako neobmedzujú rozsah vynálezu. Odborníkovi školenému v odbore bude zrejmé, že je možné vykonať rad obmien, bez toho, aby sa vybočilo z rámca myšlienky vynálezu vymedzenej pripojenými patentovými nárokmi.

Claims (16)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Spôsob splynovania uhlíkatej látky, vyznačujúci sa tým, že obsahuje kroky:
    a) zavedenie uhlíkatej suroviny do prúdu produktov podstechiometrického spaľovania,
    b) vedenie výslednej zmesi z kroku (a) v podstate adiabatickým stúpacim potrubím pri dopravných podmienkach odplynenia a splynovania látky,
    c) rekuperáciu jemne rozdelených čiastočiek z produktov splynovania z kroku (b) na získanie plynného paliva v podstate zbaveného čiastočiek a
    d) privedenie prvého podielu rekuperovaných čiastočiek a podstechiometrického spaľovacieho pásma na množstva reaktívneho kyslíka do vytvorenie prúdu produktov spaľovania pre zavádzači krok (a).
  2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uhlíkatá látka obsahuje olej z bridlíc, decht, asfalt, termoplasty, kaučuk alebo kal z ťažkých uhľovodíkov alebo spodné produkty destilácie.
    3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uhlíkatá látka obsahuje uhlie. 4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uhlíkatá látka obsahuje síru a zavedená surovina v kroku (a) obsahuje sorbent síry. 5. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa
    čiastočky privádzajú do spaľovacieho pásma v kroku (d) v množstve od 10 do 250-násobku množstva hmoty prúdu suroviny privádzanej v kroku (a).
  3. 6. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa do spaľovacieho pásma privádza vzduch v množstve zodpovedajúcom zmienenému podstechiometrickému množstvu kyslíka v kroku (d).
  4. 7. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa do spaľovacieho pásma privádza v kroku (d) reaktívny kyslík v množstve menšom ako 5 % stechiometrických vzhľadom k uhlíku v čiastočkách privádzaných do spaľovacieho pásma.
  5. 8. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa privádza ► druhý podiel rekuperovaných čiastočiek do druhého spaľovacieho pásma a zo sekundárnych spaľovacích produktov sa odvádza teplo.
  6. 9. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že rekuperované čiastočky obsahujú polokoks a sorbent síry.
  7. 10. Spôsob podía nároku 1, vyznačujúci sa tým, že rekuperované čiastočky sú v podstate inertné čiastočky, na ktorých je uložený uhlík.
  8. 11. Spôsob podía nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje privádzanie vodnej podstechiometrického spaľovania pre prítomnosti v kroku (b).
  9. 12. Spôsob splyňovania uhlia, pary do produktov splynovanie látky v jej vyznačujúci sa tým, že zahrňuje kroky:
    a) zavedenie čiastočiek uhlia a sorbentu síry, prípadne s vodnou parou, do produktov podstechiometrického spaľovania obsahujúcich oxid uhoľnatý a v podstate zbavených molekulárneho kyslíka,
    b) vedenie výslednej zmesi z kroku (a) v podstate adiabatickým stúpacim potrubím v prúde s veľkou rýchlosťou pri dopravných podmienkach pre odplynenie a splynovanie čiastočiek uhlíka na vytvorenie zvyškových čiastočiek polokoksu a pre absorbovanie zlúčenín síry na čiastočkách sorbentu,
    c) rekuperáciu čiastočiek polokoksu a sorbentu z produktov splynovania z kroku (b) na získanie plynného paliva v podstate zbaveného čiastočiek,
    d) privádzanie kyslíka a prvého podielu čiastočiek rekuperovaného polokoksu a sorbentu do pásma podstechiometrického spaľovania, kde prvý podiel rekuperovaných čiastočiek obsahuje 10 až 250-násobok množstva hmoty prúdu privádzanej suroviny, a kde sa kyslík privádza v množstve menšom ako 5 % stechiometrických vzhľadom k prvému podielu čiastočiek polokoksu.
  10. 13. Spôsob podľa nároku 12, vyznačujúci sa. tým, že obsahuje ďalšie kroky:
    e) privádzanie druhého podielu rekuperovaných čiastočiek polokoksu a sorbentu z kroku (c) do zmiešavacieho pásma dopravného spaľovača zásobovaného rekuperovanými čiastočkami a podstechiometrickým zdrojom kyslíka,
    f) vedenie zmesi z kroku (a) stúpacím potrubím dopravného spaľovača a privádzanie prídavného kyslíka v jednom alebo niekoľkých stupňoch do stúpacieho potrubia dopravného spaľovača pre v podstate úplné spaľovanie v ňom,
    g) rekuperáciu jemne rozdelených čiastočiek produktov spaľovania z kroku (f) pre získanie dymového plynu v podstate zbaveného čiastočiek,
    h) recirkuláciu čiastočiek rekuperovaných z produktov dopravného spaľovania v kroku (g) do zmiešavacieho pásma, v kroku (e),
    i) rekuperáciu tepla z dymového plynu a
    j) rekuperáciu tepla z čiastočiek rekuperovaných z produktov dopravného spaľovania v kroku (g).
  11. 14. Spôsob podľa nároku 13, vyznačujúci sa tým, že ďalej obsahuje kroky:
    k) uloženie čiastočiek rekuperovaných v kroku (g) v zbernej nádobe,
    l) rekuperáciu tepla z vonkajšieho výmenníka tepla, ktorým čiastočky zo zbernej nádoby obiehajú v riediteľnom množstve.
  12. 15. Spôsob podlá nároku 14, vyznačujúci sa tým, že ďalej obsahuje krok:
    m) rekuperáciu tepla z rúrkových závitov uložených v zbernej nádobe.
  13. 16. Zariadenie pre splynovanie uhlíkatej látky, vyznačujúce sa tým, že obsahuje dopravný splyňovač obsahujúci spaľovacie pásmo uspôsobené na spaľovanie čiastočiek obsahujúcich polokoks pri privádzaní podstechiometrického množstva oxidačného činidla * na vyvíjanie prúdu produktov spaľovania v podstate zbavených 1 reaktívneho oxidačného činidla, privádzacie vstrekovacie pásmo *' priľahlé k vstupu stúpacieho potrubia uspôsobené na plynulé privádzanie uhlíkatej suroviny do prúdu produktov spaľovania pre vytváranie zmesi privádzanej suroviny a produktov spaľovania, stúpacie potrubie uspôsobené pre privádzanie zmesi z privádzacieho vstrekovacieho pásma, pričom toto stúpacie potrubie obsahuje v podstate adiabatické pásmo pre odplynenie a splyňovanie, oddelovacie pásmo pre privádzanie produktov splyňovania zo stúpacieho potrubia a rekuperáciu jemne rozdelených čiastočiek z neho na vyvíjanie plynného produktu v podstate zbaveného čiastočiek, pásmo ukladania pevných látok pre privádzanie rekuperovaných čiastočiek obsahujúcich polokoks, prenášacie potrubie na dopravu čiastočiek z ukladacieho pásma do spaľovacieho pásma a ukladanie čiastočiek obsahujúcich polokoks t v pásme ukladania pevných látok a rekuperáciu stúpacím potrubím, oddeľovacím pásmom a dopravným potrubím v množstve dostatočnom pre zachovanie v podstate plynulej prevádzky spaľovania, privádzacie vstrekovacie pásmo a adiabatické pásmo.
  14. 17. Zariadenie podľa nároku 16, vyznačujúce sa tým, že ďalej obsahuje vypúšťacie potrubie splynovača pre prenos pevných látok z ukladacieho pásma splyňovača do dopravného spaľovača, kde dopravný spaľovač obsahuje zmiešavacie pásmo, stúpacie potrubie dopravného spaľovača, oddeľovacie pásmo a ukladacie pásmo, kde zmiešavacie pásmom spaľovača je uspôsobené na zmiešavanie pevných látok privádzaných z vypúšťacieho potrubia splyňovača a rekuperovaných pevných látok z ukladacieho pásma spaľovača s privádzaním podstechiometrického množstva kyslíka, kde stúpacie potrubie dopravného spaľovača je uspôsobené na privádzanie zmesi zo zmiešavacieho pásma a činidla na oddeľovacie má odstupňované body vstreku oxidačného dokončenie spaľovania v nich, kde uspôsobené na oddeľovanie plynu zo stúpacieho potrubia v podstate nich, unášaných dopravného zbaveného podstatné pásmo je dymového vyvíjanie dymového plynu spaľovača obsahuje zbernú nádobu čiastočiek z oddeľovacieho pásma prispôsobený na prenos tepla rekuperačné potrubie pevných látok z ukladacieho pásma spaľovača do výpust popola na vypustenie popola čiastočiek z spaľovača na čiastočiek, kde ukladacie pásmo uspôsobenú na ukladanie spaľovača, výmenník tepla z ukladacieho pásma spaľovača, pre prenášanie pevných látok zmiešavacieho pásma a odpadovú z dopravného spaľovača.
  15. 18. Zariadenie podľa nároku 17, vyznačujúce sa tým, že obsahuje vonkajší okruh vyvíjania vodnej pary obsahujúci vonkajší parný generátor a privádzacie potrubie pevnej látky pre recirkuláciu pevných látok z ukladacieho zásobníka cez parný generátor a spät do dopravného spaľovača.
  16. 19. Zariadenie podľa nároku 18, vyznačujúce sa tým, že obsahuje vnútorné parné ohrievacie rúrkové závity uložené v ukladacom pásme spaľovača.
SK831-94A 1993-07-12 1994-07-11 Method of gasification of carbon matter and device for realization of this method SK83194A3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US9060193A 1993-07-12 1993-07-12
EP95105760A EP0738538B1 (en) 1994-03-04 1995-04-18 Fluid bed desulfurization

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK83194A3 true SK83194A3 (en) 1995-07-11

Family

ID=26138566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK831-94A SK83194A3 (en) 1993-07-12 1994-07-11 Method of gasification of carbon matter and device for realization of this method

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0634470A1 (sk)
JP (1) JP4138032B2 (sk)
CN (1) CN1101371A (sk)
CA (1) CA2127394A1 (sk)
CZ (1) CZ166494A3 (sk)
HU (1) HUT69869A (sk)
PL (1) PL175466B1 (sk)
SK (1) SK83194A3 (sk)
ZA (1) ZA945044B (sk)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1090518C (zh) * 1995-05-10 2002-09-11 凯洛格总公司 流化床脱硫
DE19907901C2 (de) * 1999-02-24 2001-11-29 Mg Technologies Ag Verfahren zur katalytischen Spaltung von flüchtigen höheren Kohlenwasserstoffen
CN101466445A (zh) * 2006-06-12 2009-06-24 山米奎普公司 到处于真空状态下的装置的蒸气传送
US7879119B2 (en) 2007-07-20 2011-02-01 Kellogg Brown & Root Llc Heat integration and condensate treatment in a shift feed gas saturator
CN101216175B (zh) * 2007-11-23 2010-08-25 东南大学 载氧体载氧气化燃烧方法及其装置
US7964090B2 (en) 2008-05-28 2011-06-21 Kellogg Brown & Root Llc Integrated solvent deasphalting and gasification
US7964092B2 (en) 2008-05-28 2011-06-21 Kellogg Brown & Root Llc Heavy hydrocarbon dewatering and upgrading process
TWI558807B (zh) * 2008-12-17 2016-11-21 祿幕斯科技公司 包含分段漿料添加之氣化系統及方法
US20100290975A1 (en) * 2009-03-31 2010-11-18 Alstom Technology Ltd Hot solids process selectively operable for combustion purposes and gasification purposes
US20100288678A1 (en) * 2009-03-31 2010-11-18 Andrus Jr Herbert E Hot solids process having an output suitable for the input to a petrochemical process
US8562933B2 (en) 2009-03-31 2013-10-22 Alstom Technology Ltd Hot solids process selectively operable based on its primary purpose
US9638418B2 (en) * 2009-05-19 2017-05-02 General Electric Technology Gmbh Oxygen fired steam generator
DE102009032524B3 (de) * 2009-07-10 2011-02-03 Highterm Research Gmbh Reaktor zur Erzeugung eines Produktgases durch allotherme Vergasung von kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen
US8961629B2 (en) * 2009-12-21 2015-02-24 Southern Company Services, Inc. Apparatus, components and operating methods for circulating fluidized bed transport gasifiers and reactors
US8761943B2 (en) * 2010-01-29 2014-06-24 Alstom Technology Ltd Control and optimization system and method for chemical looping processes
DE102011088628B4 (de) 2011-12-14 2015-11-05 Technische Universität Bergakademie Freiberg Verfahren und Vorrichtung zur Flugstromvergasung fester Brennstoffe unter Druck
US9740214B2 (en) 2012-07-23 2017-08-22 General Electric Technology Gmbh Nonlinear model predictive control for chemical looping process
CN103120919B (zh) * 2013-01-30 2014-10-29 东南大学 一种流化床输运床耦合反应装置
CN107937035B (zh) * 2017-11-30 2023-09-26 陕西延长石油(集团)有限责任公司 一种双循环流化床两段耦合的粉煤加压气化装置及方法
US11572518B2 (en) * 2019-11-25 2023-02-07 Wormser Energy Solutions, Inc. Char preparation system and gasifier for all-steam gasification with carbon capture
CN111442261B (zh) * 2020-04-03 2024-09-03 华电电力科学研究院有限公司 上行床煤热解联产循环流化床锅炉燃烧系统及其工作方法
CN113028409B (zh) * 2021-05-31 2021-08-27 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 一种秸秆生活垃圾协同处理燃气清洁燃烧的方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS515303A (en) * 1974-07-03 1976-01-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Sekitantono gasukasochi
US3991557A (en) * 1974-07-22 1976-11-16 Donath Ernest E Process for converting high sulfur coal to low sulfur power plant fuel
SE7503313L (sv) * 1975-03-21 1976-09-22 Stora Kopparbergs Bergslags Ab Sett for omvandling av kolhaltiga material innehallande svavel till i huvudsak svavelfri brennbar gas samt anordning for genomforande av settet
DE2836175A1 (de) * 1978-08-18 1980-02-28 Metallgesellschaft Ag Verfahren zum vergasen fester, feinkoerniger brennstoffe
EP0030323B1 (de) * 1979-12-08 1986-05-07 Rheinische Braunkohlenwerke AG. Verfahren zum Betreiben eines Wirbelbettreaktors zum Vergasen von kohlenstoffhaltigem Material
DE3113993A1 (de) * 1981-04-07 1982-11-11 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur gleichzeitigen erzeugung von brenngas und prozesswaerme aus kohlenstoffhaltigen materialien
US4469050A (en) * 1981-12-17 1984-09-04 York-Shipley, Inc. Fast fluidized bed reactor and method of operating the reactor

Also Published As

Publication number Publication date
CA2127394A1 (en) 1995-01-13
JPH0770569A (ja) 1995-03-14
PL304237A1 (en) 1995-01-23
ZA945044B (en) 1995-02-23
HUT69869A (en) 1995-09-28
HU9402069D0 (en) 1994-09-28
JP4138032B2 (ja) 2008-08-20
PL175466B1 (pl) 1999-01-29
EP0634470A1 (en) 1995-01-18
CZ166494A3 (en) 1995-01-18
CN1101371A (zh) 1995-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SK83194A3 (en) Method of gasification of carbon matter and device for realization of this method
US5243922A (en) Advanced staged combustion system for power generation from coal
US8888875B2 (en) Methods for feedstock pretreatment and transport to gasification
US3804606A (en) Apparatus and method for desulfurizing and completely gasifying coal
US4854249A (en) Two stage combustion
AU759861B2 (en) Power generation system based on gasification of combustible material
US4444568A (en) Method of producing fuel gas and process heat fron carbonaceous materials
US11193074B2 (en) All-steam gasification with carbon capture
EP0803562B1 (en) Method and apparatus for treating wastes by gasification
EP2737034B1 (en) Gasification method
US3991557A (en) Process for converting high sulfur coal to low sulfur power plant fuel
US5069685A (en) Two-stage coal gasification and desulfurization apparatus
EP1431373A1 (en) PROCESS FOR REFORMING INFLAMMABLE GAS, APPARATUS FOR REFORMING INFLAMMABLE GAS AND GASIFICATION APPARATUS
CN1795257A (zh) 能移走co2并产生h2的热固体气化器
CN101910375A (zh) 用于碳质原料的催化气化的蒸汽发生浆液气化器
EP2205701A1 (en) Systems and methods for oxidation of synthesis gas tar
EP1165726B1 (en) Process for the gasification of carbonaceous fuel in a fluidized bed gasifier
US5224338A (en) Gasifying combustion method and gasifying power generation method
CN113348230A (zh) 带有固体燃料制备系统的全蒸汽气化
US5163374A (en) Combustion process
EP0634471A1 (en) Coal gasification and sulfur removal process
US4867756A (en) Removal of sulfur compounds in fluidized bed carbonaceous solids gasification
Pfeifer et al. H2-rich syngas from renewable sources by dual fluidized bed steam gasification of solid biomass
CN111057585B (zh) 煤流化气化的方法