CZ290009B6

CZ290009B6 - Způsob zavádění částicového paliva a sorbentu do spalovacího systému s fluidním ložem a zařízení k provádění tohoto způsobu

Info

Publication number: CZ290009B6
Application number: CZ19992350A
Authority: CZ
Inventors: Gary A. Cote; Paul J. Panos
Original assignee: Alstom Power Inc.
Priority date: 1996-12-31
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 2002-05-15
Also published as: WO1998029689A1; CZ235099A3; PL334296A1; HUP0000566A3; RO119164B1; KR100325282B1; AU5797198A; HUP0000566A2; ID22354A; KR20000062384A; US5829368A

Abstract

Zp sob zav d n sticov ho paliva a sorbentu do spalovac ho syst mu s fluidn m lo em, zahrnuj c ho pec (12) s fluidn m lo em, maj c prost°edek pro dod vku prim rn ho spalovac ho a fluidiza n ho vzduchu (14) do pece (12), um st n² ve spodn sti (16) pece (12), a vstupn otvor (36) pro dod vku sekund rn ho spalovac ho vzduchu (38) do pece (12), um st n² nad spodn st (16) pece (12). sticov palivo se zav d do gravita n p° vodn n sypky (32), na e se sticov palivo zav d z gravita n p° vodn n sypky (32) do vzduchem profukovan n sypky (34), spojen se vstupn m otvorem (36) pece (12), p°i em do st°edu vzduchem profukovan n sypky (34) se tryskou (42) koncentricky vst°ikuje sorbent, p°i em do vzduchem profukovan n sypky (34) se p°iv d sekund rn spalovac vzduch (38) p°i p°edem stanoven rychlosti, m sticov palivo a sorbent suspenduj v sekund rn m spalovac m vzduchu (38) a sekund rn spalovac vzduch (38), suspendovan sticov palivo a sorbent, vst°ikovan² tryskou (42), se m s a p°epravuj vzduchem profukovanou n sypkou (34) a vstupn m otvorem (36) do pece (12). Za° zen pro zav d n sticov ho paliva a sorbentu do spalovac ho syst mu s fluidn m lo em, jeho podstata spo v v tom, e zahrnuje gravita n p° vodn n sypku (32) pro p°ijmut sticov ho paliva, d le zahrnuje vzduchem profukovanou n sypku (34), trysku (42) ke vst°ikov n sorbentu a prost°edek pro zaveden sekund rn ho spalovac ho vzduchu (38).\

Description

(57) Anotace:

Způsob zavádění částicového paliva a sorbentu do spalovacího systému s fluidním ložem, zahrnujícího pec (12) S fluidním ložem, mající prostředek pro dodávku primárního spalovacího a fluidizačního vzduchu (14) do pece (12), umístěný ve spodní části (16) pece (12), a vstupní otvor (36) pro dodávku sekundárního spalovacího vzduchu (38) do pece (12), umístěný nad spodní částí (16) pece (12). Částicové palivo se zavádí do gravitační přívodní násypky (32), načež se částicové palivo zavádí z gravitační přívodní násypky (32) do vzduchem profukované násypky (34), spojené se vstupním otvorem (36) pece (12), přičemž do středu vzduchem profukované násypky (34) se tryskou (42) koncentricky vstřikuje sorbent, přičemž do vzduchem profukované násypky (34) se přivádí sekundární spalovací vzduch (38) při předem stanovené rychlosti, čímž částicové palivo a sorbent suspendují v sekundárním spalovacím vzduchu (38) a sekundární spalovací vzduch (38), suspendované částicové palivo a sorbent, vstřikovaný tryskou (42), se mísí a přepravují vzduchem profukovanou násypkou (34) a vstupním otvorem (36) do pece (12). Zařízení pro zavádění částicového paliva a sorbentu do spalovacího systému s fluidním ložem, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje gravitační přívodní násypku (32) pro přijmutí částicového paliva, dále zahrnuje vzduchem profukovanou násypku (34), trysku (42) ke vstřikování sorbentu a prostředek pro zavedení sekundárního spalovacího vzduchu (38).

Způsob zavádění částkového paliva a sorbentu do spalovacího systému s fluidním ložem a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká spalovacího systému s fluidním ložem, zejména cirkulačního parního generátoru s fluidním ložem, a zejména prostředku pro zavádění částicového paliva a sorbentu do tohoto spalovacího systému s fluidním ložem.

Dosavadní stav techniky

Spalování částicového paliva ve fluidním loži se ukázalo být výhodným vůči ostatním způsobům spalování paliva z následujících důvodů. Spalování částicového paliva ve fluidním loži zejména umožňuje spalovat částicová paliva s vysokým podílem síiy, a to z hlediska ochrany životního prostředí přijatelným způsobem a bez toho, že by bylo nutné použít pračky kouřového plynu. Kromě toho při spalování částicového paliva ve fluidním loži velké množství síry obsažené v částicovém palivu je vyjmuto během spalování sorbentem ve fluidním loži, obvykle vápencem. Mimoto v tomto procesu je produkce oxidu dusnatého nízká v důsledku nízké teploty, při které se spalovací reakce uskutečňuje.

Jako příklad systému, ve kterém se realizuje výše uvedené spalování částicového paliva ve fluidním loži, může být uveden cirkulační systém s fluidním ložem. V tomto systému jsou rychlosti plynu v peci třikrát až čtyřikrát vyšší než rychlosti plynu v peci v koncentračním systému s probublávacím fluidním ložem. Malé částice pevného podílu jsou vedeny skrze pec, přičemž v celém prostoru pece existuje stejnorodá směs nízkohustotního plynu a pevného podílu. Poněvadž pevný podíl se v prostoru pece pohybuje při mnohem nižší rychlosti než plyn, jsou dosaženy významné doby zdržení pevného podílu. V důsledku dlouhé doby zdržení pevného podílu a malé velikosti jeho částic je dosažena vysoká účinnost spalování spolu s tím, že vysoké množství oxidu síry je vyjmuto při zavedení nízkého množství sorbentu, např. vápence.

Problém spojený s provozem parních generátorů s fluidním ložem spočívá v zavádění částicového paliva, tj. částicového (práškového nebo drceného) uhlí petrolejového koksu, do spalovacího prostoru. Poněvadž se složení částicového paliva, velikost částic paliva a vlhkost částicového paliva může měnit a poněvadž násypky pro zavádění částicového paliva mohou být vyrobeny z různých materiálů, tudíž stěny násypek mohou mít různé třecí charakteristiky, a mohou se různým způsobem uzavírat, mohou se při provozu parního generátoru vyskytnout problémy. Ačkoliv strmé násypky mohou tento problém odstranit, nejsou obvykle praktické pro část násypek zavádějících částicové palivo do trysek spalovací komory.

Ve stavu techniky byl nalezen relevantní dokument US 4 433 631, ve kterém se uvádí, že „regulovatelný zdroj vzduchu vhání vzduch skrze potrubí do spodní komory a dále skrze distributor fluidizačního vzduchu a tudíž skrze fluidní lože“ (viz sloupec 5, řádky 1 až 5) a že „po průchodu měřicím prostředkem je částicové palivo zavedeno skrze potrubí do lože vzduchem ze zdroje vzduchu“. Zatímco v dalším relevantním dokumentu ze stavu techniky US 4 771 712 se uvádí, že „směs pevného částicového paliva, reakčního materiálu, vápenec a částic prochází skrze potrubí do spodního konce reakční komory“ (viz sloupec 3, řádky 32 až 34), „dmýchadlo nebo jiné podobné zařízení je použito k vytvoření proudu vzduchu tak, aby byl primární a sekundární vzduch zaveden skrze potrubí do reakční komory“ (viz sloupec 3, řádky 34 až 37) a že „dmýchadlo dodává vzduch za účelem přepravy popele do mísící komory“ (viz sloupec 3, řádky 57 až 59). Vzhledem kvýše uvedenému tyto dokumenty popisují použití vzduchu jako transportního média, pomocí kterého, jak je to uvedeno v dokumentu US 4 433 631, je částicové palivo vedeno skrze potrubí do lože (viz sloupec 5, řádky 9 až 10) a pomocí kterého, jak je to

-1 CZ 290009 B6 uvedeno v dokumentu US 4 771 712, je popílek přepravován do mísící komory (viz sloupec 3, řádek 58 až 59).

Podstata vynálezu

Podle jednoho hlediska předmětem vynálezu je způsob zavádění částicového paliva a sorbentu do spalovacího systému s fluidním ložem, zahrnujícího pec s fluidním ložem, mající prostředek pro dodávku primárního spalovacího a fluidizačního vzduchu do pece umístěný ve spodní části pece, a vstupní otvor pro zavedení sekundárního spalovacího vzduchu do pece umístěný nad spodní částí pece, jehož podstata spočívá v tom, že částicové palivo se zavádí do gravitační přívodní násypky, načež se částicové palivo zavádí z gravitační přívodní násypky do vzduchem profukované násypky, spojené se vstupním otvorem pece, přičemž do středu vzduchem profukované násypky se tryskou koncentricky vstřikuje sorbent, přičemž do vzduchem profukované násypky se přivádí sekundární spalovací vzduch při předem stanovené rychlosti, čímž částicové palivo a sorbent suspendují v sekundárním spalovacím vzduchu a sekundární spalovací vzduch, suspendované částicové palivo a sorbent, vstřikovaný tryskou, se mísí a přepravují vzduchem profukovanou násypkou a vstupním otvorem do pece.

Podle dalšího hlediska vynálezu předmětem vynálezu je zařízení pro zavádění částicového paliva a sorbentu do spalovacího systému s fluidním ložem, které zahrnuje pec s fluidním ložem, mající prostředek pro dodávku primárního spalovacího a fluidizačního vzduchu do pece umístěný ve spodní části pece, a vstupní otvor pro zavádění sekundárního spalovacího vzduchu do pece, umístěný nad spodní částí pece. Uvedené zařízení pro zavádění částicového paliva a sorbentu zahrnuje gravitační přívodní násypku pro přijmutí částicového paliva, která probíhá šikmo a svírá s horizontální rovinou takový úhel, částicové palivo klesá gravitační přívodní násypkou k spodnímu konci gravitační přívodní násypky. Zařízení pro zavádění částicového paliva a sorbentu dále zahrnuje vzduchem profukovanou násypku, která je při jednom konci spojena se spodním koncem gravitační přívodní násypky a druhým koncem je spojena se vstupním otvorem pece. Kromě toho zařízení pro zavádění částicového paliva a sorbentu zahrnuje trysku, která je spojena se vzduchem profukovanou násypkou ke vstřikování sorbentu do vzduchem profukované násypky odděleně od částicového paliva. Zařízení pro zavádění částicového paliva a sorbentu dále zahrnuje prostředek pro zavádění sekundárního spalovacího vzduchu do vzduchem profukované násypky v místě za napojením spodního konce gravitační přívodní násypky a za napojením trysky a do pece vstupním otvorem k míšení částicového paliva a sorbentu se sekundárním spalovacím vzduchem a k suspendování částicového paliva a sorbentu v sekundárním spalovacím vzduchu, vstřikování částicového paliva a sorbentu ve formě suspenze do pece.

Výhodně vzduchem profukovaná násypka je vyložena keramickým materiálem.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude lépe osvětlen pomocí popisu příkladného provedení vynálezu, přičemž v tomto popisu budou dělány odkazy na přiložený výkres, na kterém jediný obrázek zobrazuje systém pro zavádění paliva s příslušným cirkulačním parním generátorem s fluidním ložem.

Příklad provedení vynálezu

Obrázek zobrazuje typický spalovací systém s fluidním ložem, který začíná pecí 12 s fluidním ložem. Jak to bude níže popsáno, do této pece 12 je zaváděno částicové palivo, obvykle práškované nebo drcené uhlí, a sorbent, obvykle vápenec. Do vzduchové přetlakové komory ve spodní části 16 pece 12 je zaváděna primární spalovací a fluidizační vzduch 14. Do pece 12 je

-2CZ 290009 B6 rovněž zaváděn sekundární spalovací vzduch 38, jak to bude níže popsáno v souvislosti s popisem systému pro zavádění částicového paliva a sorbentu. Spodní část 16 pece 12 je opatřena žáruvzdornou vyzdívkou za účelem ochrany proti korozi a erozi, zatímco horní část pece 12 obsahuje stěny z vodovodních potrubí pro generování páry z vody protékající tímto potrubí.

Pevný podíl vedený z pece 12 spolu s kouřovým plynem je oddělen od kouřového plynu v cyklonovém oddělovači 18. Pevný podíl je odváděn ze spodní části cyklonového oddělovače 18, veden skrze známou uzávěrovou nádobu nebo sifonový uzávěr 20, ze kterého je potom pevný podíl skrze potrubí 22 opětovně zaváděn do pece 12. Část pevného podílu může být vedena skrze tepelný výměník 24 s fluidním ložem pro odebrání tepla z dosud relativně horkého pevného podílu ještě před tím, než je tento pevný podíl opětovně zaveden do pece 12. Z vrchní části cyklonového oddělovače 18 proudí kouřový plyn, který je potrubím 26 veden do konvekční sekce 28 za účelem opětovného získání tepla z dosud relativně horkého kouřového plynu. Kouřový plyn je potom obvykle upravován v prachovém sběrači a použit pro přihřátí přiváděného primárního a sekundárního spalovacího vzduchu 14 ještě předtím, než je zaveden do komínu.

Systém pro zavádění částicového paliva podle vynálezu začíná u zásobníku 29 částicového paliva, ve kterém je uloženo práškované nebo drcené uhlí nebo koks. Ze zásobníku 29 proudí částicové palivo do dávkovače 31 s gravimetrem, který měří a dávkuje částicové palivo při stanovené rychlosti. Z dávkovače 31 s gravimetrem částicové palivo klesá vlivem gravitační síly skrze oddělující propust 30 a potom do gravitační přívodní násypky 32. Tato gravitační přívodní násypka 32 je zkosena tak, aby svírala s horizontální rovinou úhel v rozmezí 55° až 80°, výhodně 70°, přičemž úhel zkosení gravitační přívodní násypky 32 je zvolen tak, aby byla dosažena správná funkce gravitační přívodní násypky 32 při použití všech používaných druhů částicových paliv dokonce i v případě, že namísto vyleštěné oceli je jako materiálu, z kterého je vyrobena gravitační přívodní násypka 32, použita nenaleštěná nerezavějící nebo uhlíková ocel. Gravitační přívodní násypka 32 je opatřena vyrovnávacími spoji 33 pro kompenzaci rozpínání teplem.

Z gravitační přívodní násypky 32 částicové palivo do vzduchem profukované násypky 34, uvnitř které proudí sekundární spalovací vzduch 38, a která představuje jedno z potrubí pro sekundární spalovací vzduch připojené k vstupnímu otvoru 36 pece 12 pro sekundární spalovací vzduch. Tento sekundární spalovací vzduch 38 působí jako přepravní vzduch pro částicové palivo. Kromě toho sekundární spalovací vzduch 38 proudí vzduchem profukovanou násypkou 34 v takovém množství a při takové rychlosti, aby částicové palivo bylo suspendováno v tomto sekundárním spalovacím vzduchu 38, a nikoliv bylo pouze tlačeno v hutné formě pomocí pomalého proudu sekundárního spalovacího vzduchu 38. Jako příklad rychlosti proudu sekundárního spalovacího vzduchu 38 žádoucí pro pohlcení a suspendování částicového paliva může být rychlost v rozmezí přibližně od 21,3 do 33,5 m/s pro zrnitost 6,35 mm uhlí, přičemž tato rychlost je obvykle 27,4 m/s. Ačkoliv úhel zkosení vzduchem profukované násypky 34 není rozhodující, je výhodně 20° od horizontální roviny.

Zavádění částicového paliva s obrušovací schopností do vzduchem profukované spolu se sekundárním spalovacím vzduchem 38, který proudí žádoucí rychlostí, vytváří podmínky pro erozi materiálu, z kterého je vyrobena vzduchem profukovací násypka 34· Tudíž vzduchem profukovaná násypka 34 je vyložena materiálem 40 odolným vůči obroušení, výhodně keramickým materiálem.

Poněvadž ve vzduchem profukované násypce 34 dochází k tlakovým ztrátám, tlak sekundárního spalovacího vzduchu 38 žádoucí pro přepravu částicového paliva a pro překonání uvedených tlakových ztrát musí být vyšší než normální tlak sekundárního spalovacího vzduchu 38, který by byl žádoucí v případě, že by sekundární spalovací vzduch 38 nepřepravoval částicové palivo a nedocházelo by k tlakovým ztrátám. Uvedené tlakové ztráty mohou činit např. 12,7 mm rtuťového sloupce nebo 177,8 mm vodního sloupce. Tudíž je výhodné, aby sekundární spalovací vzduch 38 použitý pro přepravu částicového paliva byl ve skutečnosti odebírán ze zdroje

-3 CZ 290009 B6 i

* primárního spalovacího a fluidizačního vzduchu 14, a nikoliv z dmýchadla sekundárního spalovacího vzduchu 38. Opět jako příklad může být uveden tlak sekundárního spalovacího vzduchu 38 odebraného z dmýchadla primárního spalovacího a fluidizačního vzduchu 14, který je o 381 mm vodního sloupce vyšší než tlak sekundárního spalovacího vzduchu 38 odebraného 5 z dmýchadla sekundárního spalovacího vzduchu 38. Tento systém, ve kterém sekundární spalovací vzduch 38 je odebírán ze zdroje primárního spalovacího a fluidizačního vzduchu 14, tudíž poskytuje dostatečný tlak k překonání tlakových ztrát způsobených přepravou částicového paliva a zachovává se dostatečný tlakový rozdíl vyšší než tlak uvnitř pece 12.

to Dalším znakem vynálezu je zavádění sorbentu, jakým je např. vápenec nebo dolomit, skrze přívodní trysku 42 soustředně zavedenou do vzduchem profukované násypky 34 pro zavádění částicového paliva do pece 12. S tímto uspořádáním trysky 42 a vzduchem profukované násypky 34 je sorbent, rovněž i částicové palivo vedeno do pece 12 pomocí sekundárního spalovacího vzduchu 38. To poskytuje dokonalý kontakt mezi částicovým palivem a sorbentem, v důsledku 15 čehož se zlepší absorpce síry v sorbentu a omezí spotřeba sorbentu.

Sekundární spalovací vzduch 38 slouží jako přepravní vzduch pro přepravu částicového paliva, může být bud’ studený nebo chladný průchodem skrze ohřívač přepravního vzduchu. Gravitační přívodní násypka 32 je výhodně izolována tak, aby nevzniknul problém související s vlhkostí 20 částicového paliva kondenzující na stěnách potrubí a způsobující přilepení částicového paliva ke stěnám potrubí. Je výhodné, aby byl použit horký přepravní vzduch snižuje účinnost kotle.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob zavádění částicového paliva a sorbentu do spalovacího systému s fluidním ložem, 30 zahrnujícího pec (12) s fluidním ložem, mající prostředek pro dodávku primárního spalovacího a fluidizačního vzduchu (14) do pece (12), umístěný ve spodní části (16) pece (12), a vstupní otvor (36) pro dodávku sekundárního spalovacího vzduchu (38) do pece (12), umístěný nad spodní částí (16) pece (12), vyznačený tím, že částicové palivo se zavádí do gravitační přívodní násypky (32), načež se částicové palivo zavádí z gravitační přívodní násypky (32) do 35 vzduchem profukované násypky (34), spojené se vstupním otvorem (36) pece (12), přičemž do středu vzduchem profukované násypky (34) se tryskou (42) koncentricky vstřikuje sorbent, přičemž do vzduchem profukované násypky (34) se přivádí sekundární spalovací vzduch (38) při předem stanovené rychlosti, čímž částicové palivo a sorbent suspendují v sekundárním spalovacím vzduchu (38) a sekundární spalovací vzduch (38), suspendované částicové palivo 40 a sorbent, vstřikovaný tryskou (42), se mísí a přepravují vzduchem profukovanou násypkou (34) a vstupním otvorem (36) do pece (12).
2. Zařízení pro zavádění částicového paliva a sorbentu do spalovacího systému s fluidním ložem, zahrnujícího pec (12) s fluidním ložem, mající prostředek pro dodávku primárního

45 spalovacího a fluidizačního vzduchu (14) do pece (12), umístěný ve spodní části (16) pece (12), a vstupní otvor (36) pro zavádění sekundárního spalovacího vzduchu (38) do pece (12), umístěný nad spodní částí (16) pece (12), vyznačené tím, že zahrnuje gravitační přívodní násypku (32) pro přijmutí částicového paliva, která probíhá šikmo dolů a svírá s horizontální rovinou takový úhel, že částicové palivo klesá gravitační přívodní násypkou (32) k spodnímu konci 50 gravitační přívodní násypky (32), dále zahrnuje vzduchem profukovanou násypku (34), která je při jednom konci spojena se spodním koncem gravitační přívodní násypky (32) a druhým koncem je spojena se vstupním otvorem (36) pece (12), trysku (42), která je spojena se vzduchem profukovanou násypkou (34) ke vstřikování sorbentu do vzduchem profukované násypky (34) odděleně od částicového paliva, a prostředek pro zavedení sekundárního spalovacího vzduchu 55 (38), do vzduchem profukované násypky (34) v místě za napojením spodního konce gravitační

-4CZ 290009 B6 přívodní násypky (32) a za napojením trysky (42) a do pece (12) vstupním otvorem (36), k míšení částicového paliva a sorbentu se sekundárním spalovacím vzduchem (38) a k suspendování částicového paliva a sorbentu v sekundárním spalovacím vzduchu (38), a k vstřikování částicového paliva a sorbentu ve formě suspenze do pece (12).
3. Zařízení podle nároku 2, vyznačené tím, že vzduchem profukovaná násypka (34) je vyložena keramickým materiálem (40).