Способ снижения выделений диоксида серы из бойлера с циркулирующим псевдоожиженным слоем

Изобретение относится к области энергетики. Способ снижения выделений диоксида серы из бойлера с циркулирующим псевдоожиженным слоем включает следующие стадии: подачу первого потока, содержащего серосодержащее углеродное топливо, в печь бойлера; подачу второго потока, содержащего карбонат кальция, в печь с такой скоростью относительно первого потока, что мольное отношение кальция во втором потоке к сере в первом потоке (мольное соотношение Ca/S) составляет, по меньшей мере, примерно 0,6, и со скоростью, достаточно низкой для обеспечения степени добавочного снижения уровня серы, по меньшей мере, примерно 0,355; сжигание топлива, так что сера окисляется с образованием диоксида серы, и в печи образуются шлаки; прокаливание карбоната кальция с образованием оксида кальция в печи и использования оксида кальция для сульфатирования диоксида серы с образованием сульфата кальция; выведение топочных газов и частиц, унесенных в топочных газах, из печи; отделение частиц от топочных газов с использованием сепаратора горячего контура и возвращения отделенных частиц в печь; выгрузку шлаков из бойлера; и дополнительное снижение содержания серы в топочных газах на стадии снижения уровня серы ниже по потоку от печи. Дополнительное снижение уровня серы осуществляется одним из сухих, полусухих и мокрых способов снижения уровня серы. Способ дополнительно включает стадию улучшения эффективности использования карбоната кальция в печи, которая осуществляется таким образом, что более примерно 60% карбоната кальция используется для сульфатирования диоксида серы с образованием сульфата кальция. Стадия улучшения эффективности использования карбоната кальция включает рециркулирование шлаков в печь. Стадия улучшения эффективности использования карбоната кальция включает ограничение среднего диаметра частиц карбоната кальция, подаваемого в печь, до менее примерно 200 мкм. Стадия улучшения эффективности использования карбоната кальция включает конфигурирование сепаратора горячего контура, так чтобы иметь эффективность сепарирования, по меньшей мере, примерно 99,9% частиц, имеющих диаметр 200 мкм. Изобретение позволяет снизить выделение диоксида серы из бойлера с циркулирующим псевдоожиженным слоем. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу снижения выделений диоксида серы из бойлера (котла отопления) с циркулирующим псевдоожиженным слоем ((СРВ)(ЦПС)) путем введения стадии снижения уровня серы в контуре топочного газа.

Описание прототипа

Углеродное топливо, такое как уголь, сжигают в печи ЦПС-бойлера в слое, содержащем, по меньшей мере, один в целом инертный материал, такой как песок, и добавку, снижающую уровень диоксида серы, такую как известняк. Для псевдоожижения материала слоя и окисления топлива через нижнюю решетку реактора вводят псевдоожижающий газ, обычно воздух. Между тем, сера в топливе окисляется, главным образом, с образованием диоксида серы (SO₂), который может быть вредным, если выделяется в окружающую среду в больших количествах. При высоких температурах, преобладающих в печи, обычно от 750°С до 900°С, карбонат кальция (СаСО₃) из известняка прокаливается с образованием оксида кальция (СаО), который превращает SO₂ в сульфат кальция (CaSO₄), который может быть удален из печи вместе со шлаками, полученными при сжигании топлива.

Хотя относительно хорошая эффективность по снижению уровня серы может быть получена в ЦПС-бойлерах только при подаче добавки, снижающей уровень диоксида серы, обычно известняка, непосредственно в печь, для того, чтобы достигнуть в печи эффективности снижения 98% или выше, снижающая добавка должна подаваться в печь в избытке по отношению к сере в топливе. Например, в то время как известняк часто подается со скоростью, обеспечивающей мольное соотношение Ca/S от не менее 1,5 до 3, для того, чтобы достигнуть очень высокой эффективности снижения выше 98%, требуются столь высокие соотношения Ca/S, как 4-5. При таких высоких соотношениях Ca/S шлак и зола-унос, выгружаемые из печи, постоянно содержат большое количество избыточного СаО, обычно более 20%, что делает трудным использование или утилизацию шлаков.

Другая проблема, связанная с традиционным способом снижения уровня серы в печи ЦПС-бойлера, заключается в том, что прокаливание карбоната кальция представляет собой эндотермическую реакцию с энергией реакции 178,4 кДж/кмоль. Таким образом, прокаливание избыточных количеств известняка с образованием оксида кальция снижает термический кпд бойлера. Например, для того, чтобы достигнуть 98% снижения уровня серы при сжигании угля, содержащего 2% серы, известняк вводится со скоростью, обеспечивающей мольное соотношение Ca/S 5, и энергия, требуемая для прокаливания, снижает термический кпд бойлера примерно на 2 процента.

Патент США №4309393 рассматривает способ снижения уровня серы для бойлера с псевдоожиженным слоем, в котором известняк вводится в печь при соотношениях Ca/S в интервале от 1 до 1,5 с обеспечением снижения уровня серы в печи 30-60%. Шлаки, полученные в печи, которые содержат значительное количество СаО, собирают и обрабатывают для использования на другой стадии снижения уровня серы, расположенной в трубопроводе топочного газа ниже по потоку от реактора.

Краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является создание эффективного способа снижения выделений диоксида серы из бойлера с циркулирующим псевдосжиженным слоем.

В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения способ снижения выделений диоксида серы из бойлера с циркулирующим псевдоожиженным слоем содержит стадии: (а) подачи первого потока, содержащего серосодержащее углеродное топливо, в печь бойлера; (b) подачи второго потока, содержащего карбонат кальция, в печь с такой скоростью относительно первого потока, что мольное отношение кальция во втором потоке к сере в первом потоке (мольное соотношение Ca/S) находится в интервале от примерно 1,2 до примерно 0,6; (с) сжигания топлива, так что сера окисляется с образованием диоксида серы, и в печи образуются шлаки; (d) прокаливания карбоната кальция с образованием в печи оксида кальция и использования этого оксида кальция для сульфатирования диоксида серы с образованием сульфата кальция; (е) выведения топочных газов и частиц, унесенных в топочных газах, из печи: (f) отделения частиц от топочных газов с использованием сепаратора горячего контура и возвращения отделенных частиц в печь; (g) выгрузки шлаков из печи; и (h) дополнительного снижения содержания серы в топочных газах на стадии снижения уровня серы ниже по потоку от реактора.

В традиционных ЦПС-бойлерах для целей снижения выделений серы обычно используют только снижение уровня серы в печи. С недавнего времени, однако, так как желаемый уровень снижения выделений серы стал столь высоким, как 98%, снижение уровня серы только подачей известняка в печь требует использования очень высоких скоростей подачи известняка, соответствующих таким высоким соотношениям Ca/S, как 5 или более. Это, в свою очередь, увеличивает затраты на сероснижающую добавку, снижает термический кпд бойлера и ведет к получению высоких количеств СаО - обогащенных шлаков. Для того, чтобы минимизировать указанные недостатки, желательное снижение уровня серы может быть достигнуто при введении дополнительной стадии снижения уровня серы ниже по потоку от печи, т.е. в контуре топочного газа.

Настоящее изобретение, таким образом, относится к предпочтительному способу снижения уровня серы в ЦПС-бойлере, содержащему такую дополнительную стадию снижения уровня серы в контуре топочного газа. Настоящее изобретение, в частности, относится к новому способу, содержащему введение сероснижающей добавки в печь такого бойлера с предпочтительной скоростью подачи. Изобретение основано на наблюдении, что использование скоростей подачи сероснижающей добавки, которые являются более низкими, чем скорости, которые используются традиционно, ведет к новым и значительным преимуществам в работе ЦПС-бойлеров.

При подаче серосодержащего топлива в печи ЦПС-бойлера с постоянной скоростью скорость сульфатирования диоксида серы с образованием сульфата кальция в печи увеличивается с увеличением соотношения Ca/S, т.е. с увеличением скорости подачи карбоната кальция в печь. При низких соотношениях Ca/S скорость сульфатирования зависит от скорости подачи карбоната кальция приблизительно линейно, но при высоких соотношениях Ca/S скорость сульфатирования выравнивается, причем самое позднее, когда превращение серы достигает 100%. Соответственно, использование карбоната кальция является более высоким при низких скоростях подачи, чем при высоких скоростях подачи.

При допущении, что весь карбонат кальция, подаваемый в печь, прокаливается с образованием оксида кальция в печи, потребление энергии при прокаливании является линейно пропорциональным скорости подачи карбоната кальция. Однако сульфатирование диоксида серы с образованием сульфата кальция является экзотермической реакцией, выделяющей тепло 502,4 кДж/кмоль, которое больше тепла 178,4 кДж/кмоль, необходимого для прокаливания. Таким образом, при относительно низких соотношениях Ca/S увеличение скорости подачи карбоната кальция увеличивает результирующее тепло, выделяемое в печи, но при высоких соотношениях Ca/S увеличенная скорость подачи карбоната кальция снижает результирующее тепло, выделяемое в печи.

Предпочтительная скорость подачи карбоната кальция с точки зрения термического кпд зависит от зависимости скорости сульфатирования от соотношения Ca/S. Указанная зависимость, в свою очередь, зависит от вида топлива, особенно от содержания серы в топливе, а также от конструкции и работы печи. Оказывается, что в обычных условиях мольное соотношение Ca/S примерно 1,0 является предпочтительным с точки зрения термического кпд печи. В частности, если только дополнительное снижение уровня серы составляет не менее примерно 35,5%, т.е. когда доля введенного карбоната кальция, составляющая не менее 0,355 (отношение 178,4 кДж/кмоль к 502,4 кДж/кмоль), превращается в сульфат кальция, увеличение скорости подачи карбоната кальция увеличивает термический кпд.

Если скорость подачи карбоната кальция выше определенного выше оптимального значения, конверсия серы еще улучшается, но термический кпд снижается, и количество оксида кальция в шлаках увеличивается. Соответственно, когда скорость подачи карбоната кальция ниже определенного выше оптимального значения, конверсия серы в печи и термический кпд печи слегка снижаются, но содержание оксида кальция в шлаках снижается. Согласно настоящему изобретению карбонат кальция, предпочтительно, подается в печь со скоростью, которая является такой же высокой или слегка ниже скорости подачи, обеспечивающей оптимальный термический кпд печи.

Предпочтительное соотношение Ca/S составляет обычно примерно 1,0. Однако термический кпд бойлера представляет собой обычно довольно слабо зависящую от соотношения Ca/S функцию, и оптимальное значение может в некоторых случаях отличаться от 1,0. Например, при сжигании низкосернистых топлив или при не очень эффективном сульфатировании, например, благодаря относительно большому размеру частиц сероснижающей добавки или неэффективному сепаратору частиц в горячем контуре, оптимальное соотношение Ca/S может быть слегка больше 1,0, например, примерно 1,1 или 1,2.

В некоторых случаях известняк, используемый в качестве сероснижающей добавки, может содержать примеси, в частности доломит, которые потребляют энергию в печи, но не участвуют в процессе сульфатирования. Тогда эффективное тепло прокаливания добавки составляет выше 178,4 кДж/кмоль, и критическое значение степени добавочного сульфатирования является более высоким, чем указанные выше 35,5%. Таким образом, оптимальная скорость подачи добавки относительно термического кпд является более низкой, чем для чистого карбоната кальция, и обычно получается при соотношении Ca/S слегка менее 1,0, например, примерно 0,9 или 0,8.

Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения способ снижения уровня серы включает стадию улучшения средней эффективности использования карбоната кальция в печи. Предпочтительно, стадия улучшения средней эффективности использования карбоната кальция осуществляется таким образом, что эффективность составляет более примерно 60%, когда скорость подачи карбоната кальция является примерно равной или слегка меньше ее оптимального значения с точки зрения термического кпд бойлера. Эффективность использования карбоната кальция может быть практически определена по содержанию различных соединений кальция в шлаках.

Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения способ снижения уровня серы включает стадию улучшения эффективности сульфатирования в печи. Предпочтительно, стадия улучшения эффективности сульфатирования осуществляется таким образом, что степень снижения уровня диоксида серы в печи составляет более 60%, когда скорость подачи потока карбоната кальция является примерно равной или слегка меньше оптимального значения с точки зрения термического кпд бойлера. Степень снижения количества диоксида серы в печи может быть практически определена проведением анализов топочных газов от печи и до стадий снижения уровня диоксида серы ниже по потоку от печи.

Стадия улучшения эффективности использования карбоната кальция или степени сульфатирования может преимущественно включать рециркулирование шлака и/или золы-уноса, выгруженных из бойлера, обратно в печь. Рециркулирование шлаков улучшает использование карбоната кальция, поданного в печь, и, таким образом, изменяет зависимость степени снижения количества диоксида серы от соотношения Ca/S в потоках исходного питания. Обычно рециркулирование шлаков сдвигает оптимальное соотношение Ca/S к более низкому значению и улучшает полезные эффекты настоящего изобретения.

Стадия улучшения эффективности сульфатирования или степени сульфатирования может преимущественно включать выбор или получение среднего размера частиц сероснижающей добавки менее примерно 200 мкм. Альтернативно или дополнительно стадия улучшения эффективности сульфатирования или степени сульфатирования может преимущественно включать использование сепаратора частиц в горячем контуре, имеющего эффективность сепарации не менее примерно 99,9% частиц, имеющих средний диаметр 200 мкм. Стадия улучшения эффективности сульфатирования или степени сульфатирования может также включать другие известные способы, такие как улучшение смешения частиц в печи или регулирование температур или других условий в бойлере, с тем чтобы обеспечить быстрое прокаливание карбоната кальция.

Часть желаемого снижения уровня серы, которая не осуществляется в печи, предпочтительно осуществляется ниже по потоку от печи одним из сухих, полусухих или мокрых способов снижения уровня серы. Различные подходящие сухие, полусухие или мокрые способы снижения уровня серы хорошо известны специалистам в данной области техники и поэтому не описываются здесь.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом настоящего изобретения способ снижения выделений диоксида серы из бойлера с циркулирующим псевдоожиженным слоем содержит стадии: (а) подачи первого потока, содержащего серосодержащее углеродное топливо, в печь бойлера; (b) подачи второго потока, содержащего карбонат кальция, в печь с такой скоростью относительно первого потока, что мольное отношение кальция во втором потоке к сере в первом потоке (мольное соотношение Ca/S) составляет, по меньшей мере, примерно 0,6, и при скорости, достаточно низкой для того, чтобы обеспечить дополнительную степень снижения уровня серы не менее, чем примерно на 0,355; (с) сжигания топлива, так что сера окисляется с образованием диоксида серы, и в печи образуются шлаки; (d) прокаливания карбоната кальция с образованием оксида кальция в печи и использования оксида кальция для сульфатирования диоксида серы с образованием сульфата кальция; (е) выведения топочных газов и частиц, унесенных в топочных газах, из печи; (f) отделения частиц от топочных газов с использованием сепаратора горячего контура и возвращения отделенных частиц в печь; (g) выгрузки шлаков из печи; и (h) дополнительного снижения содержания серы в топочных газах на стадии снижения уровня серы ниже по потоку от печи.

Краткое описание чертежей

Приведенное выше краткое описание, а также дополнительные цели, характеристики и преимущества настоящего изобретения будут более полно восприняты при обращении к последующему подробному описанию, предпочтительных в настоящее время, но тем не менее иллюстративных, вариантов согласно настоящему изобретению при рассмотрении в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:

на фиг.1 представлена схема ЦПС-бойлера согласно настоящему изобретению;

на фиг.2 представлена схематическая зависимость различных теплот реакции как функция соотношения Ca/S в ЦПС-бойлере.

Описание предпочтительных вариантов

На фиг.1 схематически показан предпочтительный вариант ЦПС-бойлера 10 согласно настоящему изобретению. Бойлер содержит печь 12, циклонный сепаратор 14 и канал топочного газа 16 для направления топочных газов, выводимых из печи, через градирню 18 в окружающую среду. Печь 12 включает устройство 20 для подачи первичного воздуха в печь через нижнюю решетку 22 и устройство 24 для введения вторичного воздуха на более высоком уровне печи. Устройство 20 для подачи первичного воздуха в печь может включать, например, насос, трубопровод с регулятором потока и воздушную камеру. Устройство 24 для введения вторичного воздуха может включать, например, боковой трубопровод и регулятор потока. Вторичный воздух может вводиться на многих уровнях, но для ясности на фиг.1 показан единственный уровень. Хотя это не показано на фиг.1, канал топочного газа 16, необязательно, может включать зону регенерирования тепла.

Печь 12 также включает устройство 26 для подачи топлива в печь и устройство 28 для введения в печь сероснижающей добавки, такой как известняк. Устройства 26 и 28 для введения топлива и сероснижающей добавки могут включать, например, загрузочные бункеры или бункеры-питатели, загрузочные каналы с загрузочными конвейерами, такими как ленточные конвейеры или питающие шнеки, загрузочные желоба или пневматические питающие системы. Устройства 26 и 28 для введения топлива и сероснижающей добавки могут дополнительно включать устройства 30 и 32 для регулирования скоростей подачи топлива и добавки соответственно. Устройства 30 и 32 для регулирования скоростей подачи топлива и добавки могут включать, например, регуляторы скорости подачи или регуляторы подачи газа.

Другая стадия снижения уровня серы 34 расположена ниже по потоку от печи 12 в канале топочного газа 16. Данная стадия может включать оборудование сухого, полусухого и/или мокрого способа снижения уровня серы, различные типы которого хорошо известны сами по себе и поэтому здесь не описываются. Стадия снижения уровня серы 34 преимущественно включает устройство 36 введения второй сероснижающей добавки, например гидроксида кальция, в виде сухих или полусухих частиц или в виде водной суспензии. Устройство 36 для введения второй сероснижающей добавки может включать, например, форсунку или распылительную систему.

Негорючий материал топлива, а также сульфат кальция и избыточный оксид кальция удаляют из печи 12 через нижний короб выгрузки шлака 40 и из топочного газа через трубу выгрузки золы-уноса 42 пылеотделителя 44. Пылеотделитель 44 преимущественно может представлять собой электростатический пылеотделитель или рукавный фильтр. Хотя на фиг.1 стадия снижения уровня серы 34 показана расположенной ниже по потоку от пылеотделителя 44, в некоторых случаях она может быть преимущественно расположена выше по потоку от пылеотделителя. Бойлер может также включать другое оборудование очистки топочного газа, не показанное специально на фиг.1, такое как, например, катализатор NO_x.

Для того чтобы минимизировать содержание оксида кальция в шлаках, часть шлака может быть отведена по линии 40', и/или часть золы-уноса может быть отведена по линии 42' для рециркулирования в печь 12 по линии рециркулирования 46. Рециркулирование шлаков улучшает степень использования карбоната кальция и степень снижения выделений диоксида серы. Линия рециркулирования 46 может преимущественно включать стадию обработки шлака 48, где, например, частицы шлака могут быть смочены и/или разрушены с раскрытием активных поверхностей СаО в частицах. Скорость рециркулирования шлака или золы-уноса предпочтительно регулируется устройствами 50 и 52 соответственно, исходя из уровня СаО в шлаках или уровня SO₂ в газах, выгружаемых из печи. Устройства 50 и 52 для регулирования скорости рециркулирования шлака могут включать, например, клапаны или делители псевдоожиженного слоя.

Предпочтительно, в соответствии со способом, описанным выше, степень использования карбоната кальция улучшается до примерно 60% или более. Предпочтительно, эффективность сульфатирования в печи, т.е. степень снижения уровня серы, улучшается до примерно 60% или более.

При использовании традиционных скоростей подачи известняка и температур ЦПС печи (т.е. 750-900°С) весь карбонат кальция, поданный в печь, прокаливается до оксида кальция. Таким образом, энергия, необходимая для прокаливания, является линейно пропорциональной скорости подачи известняка или соотношению Ca/S, как показано кривой 1 на фиг.2. Соответственно сульфатирование диоксида серы и высвобождение энергии сульфатирования увеличиваются, когда увеличивается соотношение Ca/S, но со снижающимся углом наклона. Две слегка различающиеся разновидности зависимости энергии сульфатирования от соотношения Ca/S показаны кривыми 2 и 2' на фиг.2. Кривая 2' представляет способ сульфатирования, который является несколько более эффективным, чем способ, представленный кривой 2.

Функции чистого высвобождения энергии, представленные кривыми 3 и 3', представляют собой суммы кривых 1 и 2 и 1 и 2' соответственно. Кривая 3 достигает своего максимума, когда соотношение Ca/S составляет примерно 1,0, а кривая 3' достигает своего максимума, когда соотношение Ca/S составляет примерно 0,9. Обе точки максимума имеют место при соотношении Ca/S, когда кривые энергии сульфатирования 2 и 2' имеют одинаковый угол наклона 4 и 4' соответственно. Указанный наклон 4 и 4' является противоположным наклону кривой 1, так что суммарные кривые 3 и 3' являются горизонтальными в точках их максимумов.

Предпочтительно, в печи ЦПС-бойлера, содержащего дополнительную стадию снижения уровня серы в контуре топочного газа, используется соотношение Ca/S примерно 1,0 или менее 1,0. Когда зависимость между снижением серы печи и соотношением Ca/S является точно известной, предпочтительной является скорость подачи известняка в печь примерно 0,355 или более. Указанное значение 0,355 соответствует соотношению теплоты реакций прокаливания и сульфатирования 178,4 кДж/кмоль и 502,4 кДж/кмоль соответственно. Высокие скорости подачи известняка, т.е. скорости, когда менее 0,355 введенного известняка приводит к сульфатированию, дают сниженный термический кпд и поэтому являются менее оптимальными для использования в связи с настоящим изобретением.

Постоянные затраты на введение стадии снижения уровня серы в контур топочного газа ниже по потоку от печи являются относительно высокими. Производительность способа зависит от числа насосов и уровней распыления системы, но обычно постоянные затраты не зависят сильно от количества желаемого снижения уровня серы в способе. Таким образом, на основании постоянных затрат нет особенной выгоды минимизировать снижение уровня серы ниже по потоку. Переменные затраты способа ниже по потоку обычно линейно пропорциональны степени снижения уровня серы. Обычно способы снижения уровня серы ниже по потоку требуют более дорогостоящих добавок, чем способ на базе печи. Однако степень использования добавок в способах ниже по потоку является обычно очень высокой, а затраты на утилизацию, по меньшей мере, в некоторых способах, являются относительно низкими.

Для снижения уровня серы на базе печи постоянные затраты являются относительно небольшими. Переменные затраты зависят нелинейно от желаемой степени снижения уровня серы благодаря вышеуказанному влиянию на термический кпд и вредному увеличению СаО в шлаках.

Было установлено, что особенно благоприятный способ снижения уровня серы получается при комбинировании снижения уровня серы в печи со стадией снижения уровня серы ниже по потоку, когда только ограниченное количество снижения уровня серы имеет место в печи. Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения снижение уровня серы в печи ограничивается обеспечением в печи мольного соотношения Ca/S примерно 1,2 или менее. Соотношение Ca/S находится, предпочтительно, в интервале от примерно 1,2 до примерно 0,6, более предпочтительно, от примерно 1,2 до примерно 0,8, и, наиболее предпочтительно, от примерно 1,2 до примерно 0,9.

В некоторых случаях снижение уровня серы в печи преимущественно ограничивается обеспечением в печи мольного соотношения Ca/S примерно 1,0 или менее. В таких случаях соотношение Ca/S находится, предпочтительно, в интервале от примерно 1,0 до примерно 0,6, более предпочтительно, от примерно 1,0 до примерно 0,8, и, наиболее предпочтительно, от примерно 1,0 до примерно 0,9.

Наиболее предпочтительное соотношение Ca/S варьируется согласно зависимости снижения уровня серы в печи от соотношения Ca/S. Если снижение уровня в печи является особенно эффективным, соотношение Ca/S, которое является наиболее предпочтительным относительно термического кпд, может быть немного менее 1,0. Если снижение уровня в печи является менее эффективным, тогда наиболее предпочтительное соотношение Ca/S может быть немного более 1,0, например, около 1,2. Настоящее изобретение может благоприятно комбинироваться с традиционными средствами улучшения снижения уровня серы в печи, такими как регулирование размера частиц и/или рециркулирование шлака, поэтому оптимальное соотношение Ca/S в печи может быть снижено.

Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения соотношение Ca/S составляет примерно 1,0 или немного менее 1,0, и шлак и зола-унос, удаляемые из печи, рециркулируют в качестве материала слоя в печь для того, чтобы снизить количество СаО в шлаках при использовании его для снижения уровня серы в печи. Предпочтительно, шлаки рециркулируют в печь так, чтобы обеспечить степень использования первоначально поданного карбоната кальция более чем на примерно 60%, поэтому удаление или утилизация шлаков, выводимых из печи, становится относительно легким. Даже более предпочтительно, шлаки рециркулируют в печь так, чтобы обеспечить степень снижения диоксида серы в печи более примерно 60%. Контур рециркулирования шлака и/или золы-уноса может преимущественно содержать стадию обработки шлаков, например, при разрушении частиц шлака с раскрытием активных поверхностей СаО.

В примере, основанном на расчетах для ЦПС-бойлера мощностью 400 МВт, сжигающего бурый уголь, получают чистый выигрыш термического кпд всей установки от 40,75% до 41,60% при замене снижения уровня серы только в печи раздельным снижением уровня серы в печи и на стадии снижения уровня серы в топочном газе. В обоих случаях получают равное общее снижение уровня серы. Чистый выигрыш эффективности 0,85 процентов является значительной экономической величиной.

В варианте с раздельным снижением уровня серы вышеуказанного примера мольное соотношение Ca/S в печи является близким к 1,0, тогда как в случае на основе снижения уровня серы только в печи соотношение Ca/S составляет 4. В варианте с раздельным снижением уровня серы кальций подается также на стадию снижения ниже по потоку, но общее потребление кальция составляет только примерно 44% от потребления в варианте снижения уровня серы только в печи. Таким образом, в случае способа с раздельным снижением уровня серы согласно настоящему изобретению минимизируются проблемы утилизации шлаков и отходов.

Хотя настоящее изобретение рассмотрено здесь посредством примеров в связи с тем, что они в настоящее время должны рассматриваться в качестве наиболее предпочтительных вариантов, должно быть понятно, что изобретение не ограничивается рассмотренными вариантами, но предназначено охватывать различные комбинации и модификации его характеристик и некоторые другие применения, входящие в объем изобретения, как определено прилагаемой формулой изобретения.

1. Способ снижения выделений диоксида серы из бойлера с циркулирующим псевдоожиженным слоем, включающий стадии

(a) подачи первого потока, содержащего серосодержащее углеродное топливо, в печь бойлера;

(b) подачи второго потока, содержащего карбонат кальция, в печь с такой скоростью относительно первого потока, что мольное отношение кальция во втором потоке к сере в первом потоке (мольное соотношение Ca/S) составляет, по меньшей мере, примерно 0,6, и со скоростью достаточно низкой для обеспечения степени добавочного снижения уровня серы, по меньшей мере, примерно 0,355;

(c) сжигания топлива так, что сера окисляется с образованием диоксида серы, и в печи образуются шлаки;

(d) прокаливания карбоната кальция с образованием оксида кальция в печи и использования оксида кальция для сульфатирования диоксида серы с образованием сульфата кальция;

(e) выведения топочных газов и частиц, унесенных в топочных газах, из печи;

(f) отделения частиц от топочных газов с использованием сепаратора горячего контура и возвращения отделенных частиц в печь;

(g) выгрузки шлаков из бойлера; и

(h) дополнительного снижения содержания серы в топочных газах на стадии снижения уровня серы ниже по потоку от печи.

2. Способ по п.1, в котором дополнительное снижение уровня серы осуществляется одним из сухих, полусухих и мокрых способов снижения уровня серы.

3. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию улучшения эффективности использования карбоната кальция в печи.

4. Способ по п.3, в котором стадия улучшения эффективности использования карбоната кальция осуществляется таким образом, что более примерно 60% карбоната кальция используется для сульфатирования диоксида серы с образованием сульфата кальция.

5. Способ по п.3, в котором стадия улучшения эффективности использования карбоната кальция включает рециркулирование шлаков в печь.

6. Способ по п.3, в котором стадия улучшения эффективности использования карбоната кальция включает ограничение среднего диаметра частиц карбоната кальция, подаваемого в печь, до менее примерно 200 мкм.

7. Способ по п.3, в котором стадия улучшения эффективности использования карбоната кальция включает конфигурирование сепаратора горячего контура, так чтобы иметь эффективность сепарирования, по меньшей мере, примерно 99,9% частиц, имеющих диаметр 200 мкм.

8. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию улучшения эффективности сульфатирования в печи.

9. Способ по п.8, в котором стадия улучшения эффективности сульфатирования осуществляется таким образом, что более примерно 60% диоксида серы превращается в сульфат кальция в печи.

10. Способ по п.8, в котором стадия улучшения эффективности сульфатирования включает рециркулирование шлаков в печь.

11. Способ по п.8, в котором стадия улучшения эффективности сульфатирования включает ограничение среднего диаметра частиц карбоната кальция, подаваемого в печь, до менее примерно 200 мкм.

12. Способ по п.8, в котором стадия улучшения эффективности сульфатирования включает конфигурирование сепаратора горячего контура, так чтобы иметь эффективность сепарирования, по меньшей мере, примерно 99,9% частиц, имеющих диаметр 200 мкм.