Способ сжигания серосодержащего топлива Советский патент 1988 года по МПК F23C10/04 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для получения пара высоких параметров в парогенераторах с кипящим слоем.

Целью изобретения является повышение эффективности сжигания.

На чертеже изображена система, в которой может быть реализован описываемый способ„

Система содержит вертикальньй стояк 1, кроссовер 2 и короткую циркуляционную трубу 3 для течения твердых частиц. Вертикальный стояк 1 имеет выходное отверстие 4 ,цля твердых частиц, 5 воздушного рас-- |пыливания для псевдоожижения плотног 1слоя 6, испарительный змеевик 7, впускное отверстие 8 для загрузки первичного воздуха и впускное отверс тие 9 для вторичного воздуха. Впуск- ное отверстие 8 выходит в секцию 10 смешения газа и твердых частиц, образуемую ограничительными горловинами 11, выполненными из огнеупорной рзоляции. Ограничительные горловины 111 делят вертикальный стояк 1 на Ьлотный псевдоожиженный слой 6, сек- }цию 10 и секцию 12 течения со струк- гурным ядром. Система дополнительно содержит первичный разделитель 13 i циклоны 14. Циклоны 14 предназна- 1ены для вывода горячего газа горе- тя через кольцевой патрубок 15 на теплообмен и газоочистку. Первичный зазделитель -13 и циклоны 14 подключены к вертикальной трубе 16, в ко- орой содержится продолжение плотно - I o слоя 6 до ограничительной горловины 17, Впускное отверстие 18 возду- ха в нижней части вертикальной тру- fflbi 16 служит для вывода окислительно io газа в область окисления и твер- btx. частиц.

I Пример. Система работает а питтсбургском битуминозном камен- ijioM угле № 8, содержащем 4,3 вес.% 4еры| 8,5 вес.% золы; 3,3 вес.% воды и перемолотом в частицы со средним размером 50 мкм,и известняке Грира и качестве свежего щелочного сорбента для захвата серы, содержащем 90 вес.% карбоната кадмия, измель- енного до частиц со средним разме- ром 30 мкм.

I 2,1 кг/.с каменного угля и 0,47 кг фвестняка смешивают с 16,3 кг/с оздуха и инжектируют в смеситель- Иую секцию 10 через впускное отверс-

тие 8. Приблизительно 97 вес.% каменного угля сжигают в смесительной секции 10 в условиях частичного окисления при 900 С и давлении 1,15 кг/см для получения потока восстановительного газа проходящего через верхнюю горловину 11 и имеющего следующий состав, мол.%:

КислородО

Азот. 68,9

Двуокись

углерода13,7

Окись угле- .

S

5

0 |Q

0

5

45

50

55

рода Водород Сероводород, часть на тысячуN0, часть

6,3

2,8

1510 74

на тысячу

Двуокись

серы, часть

.на тысячуО

Условия турбулизации в секции 10 обеспечивают захват приблизительно 978 кг/с окисленных твердых частиц ,из плотного слоя 6. Твердые частицы состоят на 52 вес.% из CaSO, на 14 вес.% - из СаО и содержат следы СаСО и 32 вес,% золы и инертных веществ. Смесь газа и твердых частиц проходит вверх через вертикальный стояк 1 в виде потока со структурным ядром со скоростью газа 13,7 м/с, при плотности твердых частиц около 16 кг/м и расходе их 979 кг/с, измеренном в вертикальном стояке 1 в точке ниже впускного отверстия 9. В этом месте частичное окисление каменного угля является практически полным, почти все составляющие серы в угле выделены в виде сероводорода и прореагировали с небольшим количеством окиси кальция в захваченных твердых частицах с образованием сульфида кальция. Вследствие того, что скорость загрузки свежего материала мала по сравнению со скоростью циркуляции твердых частиц в системе, содержание сульфида кальция в захваченных твердых частицах составляет долю весового процента. Газ мало отличается по составу от газа на выкоде из секции 10, уменьшается лишь содержание сероводорода до 65 ч. на тыс.

Через впускное отверстие 9 в вертикальный стояк 1 вводят 7,6 кгУс

вторичного воздуха, что достаточно для окисления остатка угля и компоненты восстановительного газа, однако вследствие недостаточного времени пребывания в кроссовере 2 и циркуляционной трубе 3 компонента сульфида кальция в захваченных частицах окисляется недостаточно. При таких условиях поток газа горения, поступающий в первичный разделитель 13 из зоны вторичного горения, имеет следующий состав, мол.%:

Кислород Азот

Двуокись углерода Окись углеродаВодород Сероводород NOj,, часть

1,9

74,1

14,7

Следы 0,0 0,0

43

99

на тысячу Двуокись серы, часть на тысячу

Газ горения отделяется от захваченных твердых частиц в первичном разделителе 13 и циклонах 14, Первичный разделитель 13 удаляет примерно половину твердых частиц. Газ горения имеет температуру около 900 °С и течет через патрубок 15 со скоростью 25,7 м/с.

Отделенные твердые частицы, содержащие сульфид кальция, спускак1тся из разделителя 13 и циклонов 14 к верхней части вертикальной трубы 16, образуя плотный псевдоожиженный слой. Через впускное отверстие 18 вводится 0,8 кг/с воздуха для окисления практически всего сульфида кальция до сульфата кальция в зоне окисления в вертикальной трубе 16. Используется плотный псевдоожиженный слой с пло.тностью 641 кг/м , скорость газ равна 0,6 м/с, что обеспечивает врем пребывания твердых частиц в зоне окисления 32 с. При температуре вер- трубы 16, равной , двуокиси серы образуется мало или не образуется вообще. Окисленные твердые частицы проходят через нижнюю часть слоя 6, замыкая петлю циркуляции, а 0,66 кг/с окисленных твердых частиц продуваются из выпускного отверстия 4 для вывода золы и сульфата кальция из системы. Оставшаяся часть окисленных твердых частиц пропуска-

0

0

ется по испарительному змеевику 7 и вокруг него и рециркулирует в секцию 10 смешения.

Формула изобретения

1.Способ сжигания серосодержащего топлива в системе с псевдоожи- женным слоем путем подачи топлива

и первичного воздуха с образованием первичной зоны горения, частичного окисления топлива и очистки продуктов окисления на твердых частицах ще5 лочного сорбента с получением восстановительного газа и серосодержащих частиц, подачи газа и вторичного воздуха с образованием вторичной зоны горения, отделеняя газообразных соос г:р.-ля1ищих от твердых и вывода отдельных твердых частиц и продуктов сгорания с малым содержанием серы после вторичной зоны, о т л и ч а - ю щ и и с я тем, что, с целью по5 выгиепия з4х})ектпвпости, п(елочной сорбент вводят в первичную зону горения, на выходе нз которой получают частицы, содержащие щелочные сульфат окисел н сульфид, которые затем во вторичную зону горения, а после отделения и вывода продуктов сгорания в поток твердых частиц пода- ют дополнительньпг воздух с образованием зоны окисления частиц, где преобразуют содержащийся в них щелочной сульфид в щелочной сульфат, после чего часть частиц возвращают в первичную зону горения.

2.Способ по п. 1, о т л и ч а - ю щ и и с я тем, что серосодержащее топливо и щелочной сорбент вводят в нижнюю часть первичной зоны горения.

5

0

3. Способ по п. 2,

о т л и ч а 45

50

55

ю Щ и и с я тем, что первичный воздух подают в кол1гчестве 40-95% от стехиометрического в нижнюю часть первичной зоны горения.

4.Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что в первичной зоне горения поддерживают температуру 650- и давление 1-2 кг/см.

5.Способ по п. 2, отличающийся тем, что в первичной зоне горения окисляют весь кислород первичного воздуха, а во вторичной зоне горения поддерживают количество молекулярного кислорода в газообразной среде, равное 1-8 моль.%.

5

6. Способ по nij. 1 и 3, отличающийся тем, что суммарное количество воздуха, подаваемого в первичную и вторичную зоны горения, поддерживают равным 100-130% от сте- хиометрического.

7. Способ по п. 1, о ю щ и и с я тем, что в

т л и ч а - зоне окислеНИН твердых частиц поддерживают режим псевдоожижения при 590-985°С и времени пребывания в ней твердых частиц 1-30 с.

8. Способ по п. 2, отличающийся тем, что плотность псевдоожиженного слоя в нижней части зоны первичного горения поддерживают равной 320-960 кг/м.

то

плотностьслоя в верхней

и зоЭ.

4386266

9.Способ по п. 1, отлича- ю щ и и с я тем, что псевдоожиженного

части зоны первичного горения

не вторичного горения поддерживают равной 8-320 кг/м.

10.Способ по п. 9, о т л и ч

ю щ и и с я тем, что газообразные составлящие пропускают через зону первичного горения в течение 1-3 с.

11.Способ по п. 9, отличающийся тем, что отношение массовых расходов твердых частиц, возвращаемых в первичную зону горения, и щелочного сорбента поддерживают равным 200-10000, а указанных частиц и серосодержащего топлива - 100-3300.

15

Изобретение м.б. использовано для получения пара высоких параметров в парогенераторах с кипящим слоем. Цель изобретения - повьпиение эффективности сжигания. Подают топливо и первичный воздух с образованием первичной зоны горения, .частично окисляют топливо и очищают продукты окисления на твердых частицах щелочного сорбента с получением восстановительного газа и серосодержа щих частиц. Затем газ и вториыный воздух подают с образованием вторичной зоны горения, отделяют газообразные составляющие от твердых ii выводят отдельные твердые частицы и продукты сгорания с малым содержанием серы после вторичной зоны. Щелочной сорбент вводят в первичную зону горения, на выходе из к-рой получают частицы, содержащие щелочной сульфат, щелочной окисел и щелочной сульфид, к-рые затем подают во вторичную зону горения. После отделения и вывода продуктов сгорания в поток твердых частиц подают дополнительный воздух с образованием зоны окисления частиц, где преобразуют содержащийся в них щелочной сульфид в щелочной сульфат, после чего частб частиц возвращают в первичную зону горения. 10 з.п. ф-лы, 1 ил. g со 4 00 00 ел кэ а

Сощ-г го

W