СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЕРОСОДЕРЖАЩЕГО ТОПЛИВА К СЖИГАНИЮ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F23K5/10 F23K1/04 

Изобретение касается способа подготовки серосодержащего топлива к сжиганию и устройства для подготовки серосодержащего топлива к сжиганию.

Известен способ подготовки серосодержащего топлива к сжиганию путем смешивания его с горючим сланцем для получения смеси, которую затем подвергают пиролизу. В результате пиролиза образуются газы, которые затем следует подвергать очистке для удаления соединений серы, и зола [1]
Известно устройство для подготовки серосодержащего топлива к сжиганию, содержащее камеру пиролиза с трубкой отвода горючих газов и средства для приема углистого осадка и трубопровод подачи одного из производных пиролиза (газа) на сжигание [1]
В настоящей заявке предложен способ подготовки серосодержащего топлива к сжиганию, который заключается в том, что топливо смешивают с горючим сланцем, содержащим карбонат кальция в количестве, достаточном для связывания в основном всей серы в серосодержащем топливе, сжигают углистый осадок в избытке воздуха с образованием сульфата кальция, горячих частиц и горючего воздуха, соединяют горячий газ и горячий воздух и снова подают горячие частицы на пиролиз.

Вместо получения CaCO или CaCO₃ отдельным способом для захвата серы в процессе сжигания настоящее изобретение заключается в прямом использовании топлива, содержащего значительное количество карбоната кальция, например горючего непосредственно в процессе сжигания. Таким образом, исключаются дорогостоящие способы подготовки. Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением сам горючий сланец образует энергию, которая больше чем достаточна для получения CaO, поскольку ее сжигают вместе с высокосернистым топливом.

Топливом, содержащим карбонат, может быть горючий сланец, который содержит карбонат кальция, таким топливом может быть торф или низкосортный уголь, который содержит значительное количество карбоната кальция.

Предложено устройство для подготовки серосодержащего топлива к сжиганию, содержащее камеру для пиролиза смеси топлива и горючего сланца для получения горючего газа и углистого осадка, при этом в камере сжигания осадок в избытке воздуха. Устройство также включает средства для соединения горячего газа и горючего воздуха и средства для подачи горячих частиц на пиролиз.

На фиг. 1 показана блок-схема одного примера воплощения изобретения; на фиг. 2 блок-схема одного примера воплощения изобретения; на фиг. 3 - блок-схема еще одного примера воплощения изобретения.

Вообще говоря, горючий сланец не является экономичным топливом, особенно для применения в высокомощных энергетических установках, которые производят электроэнергию. Однако это топливо содержит значительное количество карбоната кальция и карбоната магния, которые используют для поглощения серы во время горения с высокосернистым топливом. В соответствии с настоящим изобретением высокосернистое топливо, например обычный остаточный нефтепродукт, используемый в энергетических установках, сжигают с низкосортным топливом, например горючим сланцем, содержащим значительное количество карбоната кальция. Обычно горючий сланец содержит большое количество карбоната кальция (иногда до 60%) и некоторое количество карбоната магния. Такое высокосернистое топливо часто содержит 8 объем. серы.

В процессе сжигания кальций и сера окисляются, вступают в реакцию, образуя сульфат кальция, который представляет собой материал в форме частиц. Химические реакции между кальцием и серой могут протекать различными способами. Примеры таких реакций следующие:
CaCO₃__→ CaO+CO₂ с последующей реакцией CaO+SO₂__→ CaSO₃ или CaCO₃•MgO+SO₂__→ CaSO₃•MgO+CO₂.
Образованный таким образом сульфат кальция (Ca S O₃) обычно затем образует сульфат кальция следующим образом:

Также сульфат можно получить следующим образом:
CaO+SO₃__→ CaSO₄
Карбонат магния может также образовывать некоторый сульфат.

Посредством обычных средств, например циклонного сепаратора, этот порошкообразный материал отделяется от дымовых газов, образующихся во время процесса горения. Таким образом, хотя горючий сланец или низкосортное топливо обычно не пригодно для применения в качестве топлива в высокомощных энергетических установках, однако, когда это топливо сжигают с обычным высокосернистым топливом, подобным мазутному топливу, образуется достаточное количество тепла для использования в высокомощной энергетической установке. Комбинация низкосортного топлива с высокосернистым топливом позволяет использовать последнее без необходимости применения газоочистителей и сепараторов, которые требуются, когда только применяют высокосернистое топливо. Позицией 10 на фиг. 1 показано устройство для сжигания высокосернистого топлива, например остаточного нефтепродукта в присутствии низкосортного топлива, например горючего сланца в соответствии с изобретением. Высокосернистое топливо подают в камеру сгорания 20 через вход 15, а низкосортное топливо, которое имеет высокое содержание карбоната кальция, подается в камеру сгорания 20 через вход 25. В результате процесса горения, который происходит в камере 20, карбонат кальция в низкосортном топливе вступает в реакцию с серой из высокосернистого топлива, образуя сульфат кальция в форме частиц. Этот материал в форме частиц можно извлекать из дымовых газов, которые проходят через дымовую трубу 30, посредством разделительного средства 35, которым может быть циклонный сепаратор, газоочиститель и т.п.

Теперь обратимся к фиг. 2, где показан один пример воплощения изобретения в качестве устройства 50, которое включает в себя обычное дистилляционное устройство 52, в котором высокосернистая сырая нефть обессеривается известным способом для получения дезодорированной малосернистой нефти и других фракций, а также небольшое количество, обычно 5% остаточного нефтепродукта, который имеет очень высокое содержание серы. Остаточный нефтепродукт может сжигаться в энергетической установке 60 без выброса серы в атмосферу при применении смесителя 54 для первого смешения высокосернистого остаточного нефтепродукта с низкосортным топливом, например горючим сланцем, содержащим значительное количество карбоната кальция. Смесь подают в камеру сгорания в котле 56, где происходит сжигание. Как было указано, в результате процесса горения кальций и сера окисляются и затем вступают в реакцию, образуя сульфат кальция, представляющий собой материал в форме частиц, который можно извлекать из дымовых газов обычным сепаратором 57. Дымовые газы проходят через дымовую трубу 58, а частицы собираются из сепаратора.

Пар, образующийся в котле 56, приводит в движение турбину 61 для генерирования электроэнергии через генератор 62. Истощенный пар конденсируется в холодильнике 63, а образовавшийся конденсат возвращается в котел насосом 64 периодического действия.

Когда мазутное или жидкое топливо должно сжигаться с топливом, содержащим карбонат кальция, сжигание предпочтительно осуществляют в двухстадийной системе 70, показанной на фиг. 3. Камера 72 в системе 70 представляет собой устройство для пиролиза смеси горючего сланца и высокосернистого топлива после смещения в смесителе 74. В камере 72 образуются горючие газы и углистый осадок. Камера 76 системы 70 обеспечивает сжигание осадка, образованного в камере 72, с избыточным количеством воздуха. Карбонат кальция вместе с золой и окисью кальция, образующейся в процессе пиролиза, осуществляемого в камере 72, передаются в камеру 76, в которой карбонат кальция и окись кальция вступают в реакцию, образую сульфат кальция. Продукты горения, образующиеся в камере 76, подаются в сепаратор 77, который отделяет от продуктов горения горячую крупнозернистую золу. По меньшей мере часть этой горячей крупнозернистой золы передают в камеру 72 устройства для пиролиза для получения тепла, необходимого для пиролиза. Избыточный воздух в камере 76 нагревают и передают вместе с продуктами сгорания и тонкозернистой золой и с газами из камеры 72 в камеру сжигания 78, которая может быть частью котла, как показано на фиг. 2.

Хотя в описании указан горючий сланец в качестве низкосортного топлива, однако можно также применять и низкосортный уголь, содержащий карбонат кальция, для сжигания в соответствии с изобретением, в присутствии такого высокосернистого топлива как, например, мазут для получения сульфата кальция способом, подобным описанному. Торф и низкосортный уголь обычно имеют небольшое содержание серы, а также сравнительно высокое содержание карбоната кальция. Таким образом, изобретение предлагает практический способ для экономичного использования в качестве топлива эти сравнительно изобильные естественные богатства.

Также, хотя в качестве высокосернистого топлива указан мазут, согласно изобретению можно также применять другое высокосернистое топливо, например некоторые сорта угля, имеющие высокие уровни содержания серы, которые не используют иным образом по причинам экологии. Благодаря применению способов и устройства в соответствии с изобретением такой уголь можно сжигать вместе с малосернистым топливом, таким образом карбонат кальция, содержащийся в нем, будет превращать серу из угля в порошкообразный сульфат кальция. Это имеет благоприятный эффект на уменьшение кислотных дождей, и в то же время позволяет широко использовать высокосернистое топливо без повышения уровня загрязнения окружающей среды.

Преимущества и улучшенные результаты, достигаемые благодаря способу и устройству в соответствии с изобретением, очевидны из описания конкретного исполнения изобретения. В объеме изобретения возможны различные изменения и модификации, как раскрыто в формуле изобретения.

Использование: способ и устройство могут быть использованы в различных теплотехнических установках, где есть необходимость сжигать высокосернистое топливо. Сущность: способ и устройство подготовки серосодержащего топлива к сжиганию включает подачу смеси последнего с горючими сланцами в камеру 72 пиролиза. При этом сланец должен содержать карбонат кальция в количестве, достаточном для связывания всей среды в содержащем топливе. В камере 72 в результате пиролиза горючие газ и углистый осадок, последний из которых сжигают в камере 76 в избытке воздуха с получением сульфата кальция, а также горячих частиц и воздуха, первые из которых возвращают в камеру 72 на пиролиз, а горячий воздух соединяют с упомянутым горячим газом для последующей подачи в камеру сжигания 78. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ подготовки серосодержащего топлива к сжиганию путем смешивания указанного топлива с горючим сланцем для получения горючего газа и горючего углистого осадка, отличающийся тем, что используют горючий сланец, содержащий карбонат кальция в количестве, достаточном для связывания в основном всей серы в серосодержащем топливе, сжигают горючий углистый осадок в избытке воздуха с образованием сульфата кальция, горячих частиц и горячего воздуха, соединяют последний с горючим газом и снова подают горячие частицы на пиролиз. 2. Устройство для подготовки серосодержащего топлива к сжиганию в присутствии горючего сланца, содержащего карбонат кальция в количестве, достаточном для связывания всей серы в серосодержащем топливе, содержащее камеру для пиролиза смеси топлива и горючего сланца для получения горючего газа и горючего углистого осадка, отличающееся тем, что содержит камеру для сжигания осадка в избытке воздуха, средства для соединения горючего газа и горячего воздуха и средства для подачи горячих частиц на пиролиз.