Способ сжигания серосодержащего топлива

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИН (19) (И>

2 АЗ (51)4 F 23 С 11 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4027058/24-06 (22) 28.02.86 (31) 707252 (32) 01.03.85. (33) US (46) 15. 11.88. Бюл. № 42 (71) Дзе M,В. Келлог Компани (US) (72) Лоуэлл Д. Фрейли, Ке-Хсиен

Хсяо, Юнг-Йи Лн и Пасупати Садхукхан (Т.Б) (53) 621.181.6 (088.8) (56) Патент СССР ¹ 1168101, кл. Г 23 С 11/02, 1981. (54) СПОСОБ СЖИГАНИЯ СЕРОСОДЕРЖАЩЕГО

ТОПЛИВА (57) Изобретение м.б. использовано для получения пара высоких параметров в парогенераторах с кипящим слоем. Цель изобретения — повышение 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 серосодержащих частиц. Затем газ и вторичный воздух подают с образованием вторичной зоны горения, отделяют газообразные составляющие от твердых И 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 часть частиц возвращают в первичную зону горения. 10 э.п. флы 1 ил, 1438626

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

Целью изобретения является повы5 шение эффективности сжигания.

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

Система содержит вертикальный стояк 1, кроссовер 2 и короткую циркуляционную трубу 3 для течения твердых частиц. Вертикальный стояк 1 имеет выходное отверстие 4 для твер-! дых частиц, кольцо 5 воздушного рас-! пыливания для псевдоожижения плотного .:слоя 6, испарительный змеевик 7, впускное отверстие 8 для загрузки первичного воздуха и впускное отверс- 20 тие 9 для вторичного воздуха. Впускное отверстие 8 выходит в секцию 10 смешения газа и твердых частиц, образуемую ограничительными горловинаm 11, выполненными из огнеупорной 25 золяции. Ограничительные горловины ,, 11 делят вертикальный стояк 1 на плотный псевдоожиженный слой 6, сек)цию 10 и секцию 12 течения со струк гурным ядром. Система дополнитель- 30 о содержит первичный разделитель 13 циклоны 14. Циклоны 14 предназнаены для вывода горячего газа гореия через кольцевой патрубок 15 на еплообмен и газоочистку. Первичный азделитель .13 и циклоны 14 подклю35 ены к вертикальной трубе 16, в коорой содержится продолжение плотно о слоя 6 до ограничительной горловины 17. Впускное отверстие 18 возду- 40 ха в нижней части вертикальной труы 16 служит для вывода окислительноФо газа в область окисления и твердых частиц.

Пример. Система работает

« а питтсбургском битуминозном камен ом угле - 88, содержащем 4,3 вес..77. ,epbi; 8,5 вес.% золы; 3,3 вес.7. воды и перемолотом в частицы со средним размером 50 мкм,и известняке Грира

50 в качестве свежего щелочного сорбенz а для захвата серы, содержащем

90 вес. карбоната кадмия, измельЧенного до частиц со средним размером 30 мкм.

2, 1 кг/с каменного угля и 0,47 кг/с известняка смешивают с 16,3 кг/с

Воздуха и инжектируют в смесительную секцию 10 через впускное отверс13,7

1510 тие 8. Приблизительно 97 вес.% каменного угля сжигают в смесительной секции 10 в условиях частичного окисо пения при 900 С и давлении 1,15 кг/см2 для получения потока восстановительного газа проходящего через верхнюю горловину 11 и имеющего следующий состав, мол.7.:

Кислород 0

Азот 68,9

Двуокись углерода

Окись углерода 6,3

Водород 2,8

Сероводород, часть на тысячу

N0„ часть на тысячу 74

Двуокись серы, часть

ia тысячу 0

Условия турбулизации в секции 10 обеспечивают захват приблизительно

978 кг/с окисленных твердых частиц из плотного слоя б. Твердые частицы состоят на 52 вес. иэ СаБОд, на

14 вес. — из СаО и содержат следы

СаСО> и 32 вес ° 7. 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 выходе из секции 10, уменьшается лишь содержание сероводорода до 65 ч. на тыс.

Через впускное отверстие 9 в вертикальный стояк 1 вводят 7,6 кг/с

Формула

Следы

0,0

0,0

55 з

143 вторичного воздуха, что достаточно для окисления остатка угля и компоненты восстановительного газа, однако вследствие недостаточного времени пребынания 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,7.:

Кислород 1,9

Азот 74,1

Двуокись углерода 14,7

Окись углерода

Водород .Сероводород

N0„ часть на тысячу 43

Двуокись серы, часть на 99 тысячу

Гаэ горения отделяется от эахваченньм тнердых частиц в первичном разделителе l3 и циклонах 14. Первичный разделитель 13 удаляет примерно половину твердых частиц. Газ горения о имеет температуру около 900 С и течет через патрубок 15 со скоростью

25,7 м/с.

Отделенные твердые частицы, содержащие сульфид кальция, спускаются иэ 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 плотностью 641 кг/м, скорость газа равна 0,6 м/с, что обеспечивает время пребывания твердых частиц в зоне окисления 32 с. При температуре вертикальной трубы 16, равной 900 С, 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 пропуска8626

4 ется по испарительному змеевику 7 и вокруг него и рециркулирует н секцию 10 смешения. изобретения

1. Способ сжигания серосодержащего топлива в системе с псевдоожиженным слоем путем подачи топлива и первичного воздуха с образованием первичной зоны горения, частичного окисления топлива и очистки продуктов окисления на твердых частицах щелочного сорбента с получением восстановительного газа и серосодержащих частиц, подачи газа и нторичного воздух .1 с образованием вторичной зоны горения, отделения газообразных соос|л1:ляющпх от твердых и вывода отдельных твердых частиц и продуктов сгорания с малым содержанием серы после вторичной зоны, отличающийся тем, ч-о, с целью по25 вышенпя эффективпости, щелочной сорбент вводят н первичную зону горения, на выходе иэ которой получают частш,,ы содержащие щелочные сульфат

У

7 окнсел и сульфид, которые затем по30,дают во вторичную зону горения, а после отделения и вывода продуктон сгорания в потоь твердых частиц подают дополнительный воздух с образованием зоны окисления частиц, где преобразуют содержащийся в них щелочной сульфид н щелочной сульфат, после чего часть частиц возвращают в первичную зону горения.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что серосодержащее топливо и щелочной сорбент вводят н нижнюю часть первичной зоны горения.

3. Способ по и. 2, о тл ич аю шийся тем, что первичный воздух подают н количестве 40-95Х от стехиометрического в нижнюю часть перничной зоны горения.

4. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что н первичной зоне горения поддерживают температуру 6501095 С и давление 1-2 кг/см .

5. Способ по п. 2, о т л и ч а— ю шийся тем, что в первичной зоне горения окисляют весь кислород первичного воздуха, а но вторичной зоне горения подцержинают количество молекулярного кислорода в газообразной среде, равное 1-8 моль.7..

Составитель Э. Языков

Техред М,Ходанич

Редактор A. Маковская

Корректор Н. Король

Заказ 5975/59

Тираж 510

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

llpoHçâ0äcòâåHHo-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

5 14386

6. Способ по пп. 1 и 3, о т л ич а ю шийся тем, что суммарное количество воздуха, подаваемого в первичную и вторичную зоны горения, 5 поддерживают равным 100-130Е от стехиометрического.

7. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что в зоне окисле- 1ð ния твердых частиц поддерживают ре1 о жим псевдоожижения при 590-985 С и

1 времени пребывания в ней твердых частиц 1-30 с.

8. Способ по п. 2, о т л и ч аю шийся тем, что плотность псевдоожиженного слоя в нижней части зоны первичного горения поддерживают равной 320-960 кг/м .

?6 б

9. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что плотность

С псевдоожиженного слоя в верхней части зоны первичного горения и зоне вторичного горения поддерживают равной 8-320 кг/м .

10. Способ по п. 9, о т л и ч аю шийся тем, что газообразные составлящие пропускают через зону первичного горения в течение 1-3 с, 11. Способ по п. 9, о т л и ч аю шийся 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.