CZ272096A3

CZ272096A3 - Degradation process, particularly perfect combustion process

Info

Publication number: CZ272096A3
Application number: CZ962720A
Authority: CZ
Inventors: Alfred Glasner; Kurt Kaufmann
Original assignee: Austrian Energy & Environment
Priority date: 1994-03-17
Filing date: 1995-03-02
Publication date: 1997-02-12
Also published as: EP0750731A1; FI963664A0; WO1995025248A1; ATA56494A; FI963664L; EP0750731B1; AT404181B; FI111987B; ES2109815T3; DE59500810D1

Description

Vynález se týká způsobu dokonalé?_o spálení sloučenin uhlíku, jako například plastů,uhlovodíků, řovlečenéh.0 nebo nepovlečeného paoíru,čiího kalu a materiálu obsahujícího halogeny , akc například WC, snášených odpadů dřeva ve lovací komoře s vířivou vrstvou v τ í b oobi 'luidizačního činidla v řevném nebo řlvnném stanic i k t, — srna vu ano nanrixi;

;isku a vcini na cm rozloží , rotor S= ^330;

— h* ”1 f* g-ι -1 -* C ~ ~^r t* ” · reosbupni ca szalitelné zby — --gisoumí se so5.li srnoiu s ciřaumm oivnen ve ς; -n O ^/?’^r C Γ* í komoře s vířinou vrstvou.

Cosavauni stav becnuinv íe znáno, že se řlastové o-doadv rychle spalují za tvorby sazí,přičemž vznikne struskovitá těžko hořlavá tavenina, která obsahuje relativně velké molekuly uhlovodíků, sazi , ale i stavební kameny dioxinu v důsledku kondenzace a způsobuje v důsledku přítomnosti nespalotelných látek ztrázu vvb-řevnosti. Dále je známo, že v důsledřříliš vysoké teolo^- leže, písek použit;/ řro zluidizaci taje a v důsledku změn veimosbi 2r*^- ve vlivem loži dccnazi ez ootizim.ivoroa sazí a wsokomolekulární ch uhlovodíků vede ke zvvsenvm hodnotám CO v kouřovém plynu a zvyšu-έ2$ 023 = ?, organického uhlíl-ru ~r odpadním rltrzu ze spalovacího zařízení . Vysoké teploty spalovací komory zlepšují vyhoření, avšak ve vířivé vrstvě je teplota spalovací komory omezena teplotou měknutí popele.

Σ ΐΐ-OS 25 32 954 je znám způsob sušení a popřípadě pyrolýzy produktů, přičemž se materiálu, který se má spálit , odnímá voda a/nebo ještě zhodnctitelné. produkty způsobem tepelného zpracování, lení ale zveřejněno žádné dvoustupňové spalování. ΞΟΤ 93/11333 ukazuje podobný způsob sušení látek, .ašovatslů spalování zintsnzivnuje a tím se castecne sraném. 2 inmizem pro ničen: řízení rod tlake:

organických lanek po:_

33 5-5 je- známo zapevr.éh.o odpadu ve spalovacím zaa zapojení plynové turbiny, jejíž odpadní plyny slouží ke spalování pevného odpadu,který se po svém zkcksov-atění a lením ještě používá k čistění odpadni vody čemž se vyrábí vodní plyn,

22-A1 4026272 zveřejňuje spalování odpadů ve sturních odny něním a spálením ve dvou oddělených ložích s vířivou vrstvou. Odpynění se provádí v atcesféře kouřového plynu konverzí C0-- na CO, čímž se z rrocesu zrlvnování plastů může odvést jen malé množství tepla chemickým spojením , takže nakonec plast taje a vytvoří se škra-oup, 3zr.ika--'q' hořlavé odpadní rlvnv se sraluji v cale zařazené spalovací komoře bez přisány paliv pri

-3teplotéch vyšších než 1200 °C. Ve zplyňovací zóně se pří nedostatku kyslíku spalování ztlumí, příčená přičemž se při spalování odpadů z plastů tyto taví, takže dojde ke hrudkovatění, které začne ve vířivém loži rušit. Aby se tomuto nedostatku předešlo,nepro vádí se u způaobu podle vynálezu přívod tepla pomocí spalování, nýbrž pomocí horkého písku ze spalování, přičemž se současné zplynováním v atmosféře vodní páry-vyrábí vodní plyn procesem, který spo třebovává teplo, takže se pískový materiál ochladí a vzniknou vysoce energetické odpadní plyny /obsa kující vodík /, jejichž spalování v dále zapojené spalovací komoře umožní dosáhnout vyšší teplotu.Iři způsobu podle vynálezu je tedy teplo chemicky váza no a rozději se při vlastním spalování opět uvolní.

Ln-A-3726643 js známo sušení vlhkého hnědého uhlí před jeho -spalováním, přičemž se brydy recirkulují, tedy nedojde k přestavbě uhlovodíků. JP-A-5S042003 zveřejňuje spalování ve třech stupních, v rozdělené spalovací komoře,přičemž se palivo,které se má spalovat , nejdříve pyrolyzuje při zamezení přístupu vzduchu v přítomnosti horkého nosiče tepla a potom se po té co přeteklo přes jez vířivého lože spaluje. Nosič tepla se povypálení vrací zpět do pyrolyzní komory. Plyny vznikající při pyrolýze a zbytkovém spalováni , které jsou hořlavé, se potom spalují ve společném prostoru.

Podstata vynálezu

-4Vynález si položil za základní úlohu, odstranit uvedená nedostatky a 2< tonu nezbytná zařízení zjednodušit, přičemž se spalování sloučenin uhlíku řídí tak, aby nedošlo k tvorbě strusky a hořlavá část za tepla úplně zreagovala a snadno těkavé látky se odštěpily v atmosféře vodní páry teprve při teplotách. mezi 300 °C až 330 °O, čímž se výhřevnost látky před vlastním spalováním redukovala , takže teplota spalování zůstane pod teplotou měknutí písku a vlastnost písku fluidovát se neovlivní velikostí zrna.

možnosti odstranění čiřícího kalu tom

Podstatnou výhodu vynálezu lze spatřovat v lu , kzerý se suší teurve za tcimínek nodtlaku a tvorby uáry a pose cdplyňuje> a spaluje.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že se pro zabránění tvorby vysokomolekulárních. kondenzačních produktů reakce uhlíku provádí ve dvou stupních, přičemž se snadno tělcavé látky vnáší spolu s nejméně 3C'ti násobkem hmotnostním množství horkého písku z reoirkulace jako nosičem tepla v atmosféře chudé na kyslík do turbulentní vířivé vrstvy předstupně nebo okrajové zóny, fluidizované pomocí přívodu vodní páry a sloučeniny uhlíku se štěpí vatmosféře vodní páry za tvorby vod niko plynu a těkavých nízkomolekulárních uhlovodíků,rřičemž se probíhající rozklacné reakce uhlovodíku vzniklého při zplyňování provádějí při tevení uooříuadé štěpení látek v atmosféře obsahující vodní páru při teplotách vyšších než 400 °C a plynné reakční produkty písku a nezrea-3govaných snoadno těkavých látek se oddělují a ve vlastní spalovací komoře s vířivým ložem se pod oxidační atmosférou spaluje zbylý pevný popřípadě těžko těkavý podíl vnesených látek ve formě uhlovodík¹! popřípadě vzniklého uhlíku s dalšími palivy, jako například uhlím a/nebo vyrobenými plyny ze zplynovací reakce v přebytku vzduchu za zahřívání písku.

lodstatná vytvoření vynálezu jsou uvedena v patentových nárocích 2 až 10.

Iřehlei obrázků na výkrese

Vynález ?2 schematicky znázorněn na nřilože<J V v a nycn czr. 1 a

Iříklaiy provedení vynálezu

Cbr. 1 ukazuje spalování podle principu cirkulující vířivého lože. U cirkulujícího vířivého loze je spalovací komora 1 naplněna v podstatě turbulentní směsí pevná látka-plyn,která se dělí v dále zařazeném cyklonu 2 v plynnou frakci a pevnou frakci, levná látka se vnáší přes vedení 3,4 zr_cvu do spalovací komory 1, přičemž se obohaceje přes vedení 11 palivem. Jako pevná látka slouží nejčastěji písek, který představuje ve své js^o^Trné formě fluidizační prostředek pro palivo. Směs paliva a písku se fluídizuje ve spalovací komoře 1 vefukováním 12 vzduchu, přičemž se spalování řídí přívodem sekundárního vzduchu £ a terciárního vzduchu 6 .aby se dosáhlo dokonalé spálení,Vznikající popel se odděluje ve vedení popřípadě 4 . V případě, že se spalují sloučeniny uhlíku. , jako například plasty nebo uhlovodíky, nepovleoený nebo povlečený papír, čiřící kaly, ale i odpady dřeva s povlaky z PVC nebo bez nich, krátce označováno jako odpad, vznikají zejména v důsledku rychlého spalování plastů místně vysokéteploty, které taví palivo a tvoří struskcvité zbytky , jakož i ztezují balsi vynořeni látek, které se mají spálita tvoří hrudZoy ,kter é pří fluidaci ve vířivém loži vyvolávají potíže a uzavírají do sebe nespálené látky. Pro úplné odbourání těchto sloučenin uZclíZmu je uspořádán předstupeň 7_ ve formě komory s vířivou vsrtvou flnidovánou vodní čárou ve ktere sť snac.no kavé látky odštěpují v atmosféře vodní páry od sloučenin uhlíku , přičemž dochází k endothermí rřeměně vodní páry na vodík a těkavého uhlíku na monomid uhelnatý, Pomocí tohoto opatření se snižuje výhřevnost sloučenin uhlíku, takže oři vlastním spalování ve spalovací komoře 1 se dosáhne nižší teploty ve spalovací komoře, při které se již nemůže tvořit struska. konverze plastů v atmosféře vodní páry neprobíhá kvantitativně na CC,CG₂ a Eg. Část uhlovodíků zůstane ve formě alifatických C E sloučenin. Tvorba aromátů se ^v s y _z potlačí,nebot tyto se tvoří teprve při velmi nízkých parciálních tlacích kyslíku. Při vyšší teplotě dochází Z< tvorbě aromátů již při vyšším parciálním tlaZ-cu kyslík a proto je obtížnější tuto tvorbu potlačit. Tvorba sazí a aromátů je nežádoucí a vede Z< prekursorům diominů. Tedy ne-7primo re vzniku nioxinu,

Tonocí předstupně 7_ se vede horký písek, sloužící jako nosič tepla, taveninou a ochladí se proces zplynování a endothermní tvorba vodní páry. V tomto smyslu je spalování ve vířivém loži účelné , když se vířivá vrstva vytvoří jako cirkulující vířívá vrstva, přičemž cirkulující pevnou látkou je písek a/nebo popel, ve kterém se přes přívod 13 páry vnáší sloučeniny uhlíku, které se mají štěpit, přičemž sloučeniny uhlíku v důsledku vysoké teploty písku tají ale v důsledku nedostatku kyslíku ne nemohou spálit a rozdělí se v písku. lěkavé plynné podíly reagují s vodní párou na vodní plyn,přičemž reakce spotřebuje teplo a tvoří se vodík a monoxid uhelnatý. Podstatné je, aby reakce, pří níž se tvoř dyn, rrobíhala v silně turbulentní zóně, tedy ve vířivém loži, takže natavené, zčásti se rozkládající látky se rozdělí rovnoměrně v písku, a ne dojde ke tvorbě kapek. Účelné je ,když množství písku je hmotnostně až 30krát větší než množství sloučenin uhlíku, které se mají odbourat.

Tato směs paliva a písku se nyní spaluje za přívodu vzduchu při vlastním spalování ve vířivém loži, takže se v cyklonu 2 dělí prakticky vyhořelý písek a spalovací odpadní plyn. Tento odpadní plyn se může nyní směšovat v další spalovací komoře 8 s vodním plynem ,vzniklým v předstupni 7, čímž v důsledku vznikajícího spalování ještě dále stoupne teplota odpadního plynu, který se potom může v nřinoenvoh výměnících 9 a 10 tepla výhodné ochla dít za tvorby vodní páry, která se nuže využít zejména pro získání elektrické energie.

Aby plyn nevnášel s sebou nežádoucí složky jako například kyselinu solnou nebo i sirovodík do spalovací komory _3 , může se tento čistit v sušící absorpční komoře 14 od nežádoucích.· složek ply nu a odpadní plyn, opouštějící výměník 10 tepla je chudý na škodlivinu. Část tohoto plynu se muže vnášet pro zlepšení fluidace popřípadě pro regulaci teploty vířivého lože opět do vířivé vrst vy spalovací komory 1 ,

Zejména při spalování čiřícího kalu je účelné provozovat předstupeň 7 s podtlakem, přičemž se po tra ona paz vvrábí odmaře' odplyňovaci b za vakua a Čiřící kal se tím odvodní a zczří— radě se kapalina oddělená od čiřícího kalu od raří.

že, oddělem

Todstati rjLUteusiii, tavení a rozklad paliva se provádí v atmosféře vodní páry a vznikající plynné produkty se pernou spálí s přebytkem vzduchu, přičemž zvýšení teploty při spalování ‘ nyní zjednodušených sloučenin uhlíku nevede ke zvýšené tvorbě aromátu a tím také ne ke tvorbě dioxinu popřípadě ke tvorbě prekurzorú dioxinu. Tvorba CO a E^ / reakce vodního plynu / sníží při tom teplotu při rozkladu paliva aniž by se tvořily aromatické sloučeniny a/nebo saze.

V rámci vynálezu se muže, jak to ukazuje obr. 2, použít i stacionární vířívá vrstva popřípadě se múze vyrobený plyn vefukovat také do vířivé-9ho lože a tak zjednodušit zapojení, popřípadě se může také mezi vířivou vrstvu a vefukování odplynovacího plynu uspořádat jeden z obou výměníku a 10 . loslední opatření je obvzláště účinné když se plyn vefukuje nad stacionární vířivou vrstvu.

Ye zjednodušeném provedení se palivo vnáší do vířivého lože /plénum 20/ přes vedení 11 za pří vodu páry 13 do spalovací konory l^z,přičemž se okrajová ^zona 13 fluidovaného lože ve spalovací komoře l^z fluiduje párou, zatím co se vnášení kyslíku pró spalování provádí pomocí vefukování vzduchu 12 popřípadě vefukováním recirkulovar.ého plynu. Tím se docílí vlastní spalování ve středu 19 fluidovaného loze a může se jednoduše regulovat přívodem vzduchu, zatím co se palivo zplynuje přívodem tepla písku klesajícího /šipka ll// v okrajové zóně 13 a částečně štěpí fluidující vodní páru na vodík, přičemž uvolňující se kyslík se váže horkým uhlíkem za tvorby CO . lyto plynné zplynovací body stoupají ve vířivém loži / šipka 1? / a spalují se přívodem primárního a sekundárního vzduchu nad vstupem paliva, lim dochází k cirkulaci písku / šipka 17 a 17 '/ ve vířivém loži, který proudí ve středu vzhůru a v okrajové zóně 13 dolů,Tím se pro zplynování v okrajové zóně 13 přivádí neustále horký písek,který se v této ochlazuje a opět se zahřívá ve středu 19 spalovací zóny běhen svého výstupu.

Claims

1, Způsob odbourávání , zejména dokonalého spalování sloučenin uhlíku, jako například plastů, uhlovodíků, nepovlečeného a povlečeného papíru, čiřícího kalu a odpadů dřeva smíšených s materiálen obsahujícím halogeny, jako například PVC, ve spalovací komoře /1/ s vířivým ložem v přítoyrm q z: ~ η ’ ⁷ US,ⁿC C *D 2? 0 3 Θ ‘Lt V t/t·*· a *· — < q *q ·: “ ném stavu, jako například písku a vodní páry,přičemž se sloučeniny uhlíku nej-dříve částečně rozkládají v předstupni /7/ , načež se ještě hoř lavé zbytky spalují a směs vodní páry a plynu , vyrobená v přestupní /7/ se spolu s odpadním plynem ze spalovací komory /1/ s vířivým ložem spaluje, vyznačující se že se pro zabránění tvorby vysokomolekulárních kondenzačních produktů provádí konverze uhlíku ve dvou stupních, přičemž se snadno těkavá látky s nejméně 30ti násobným hmotnostním množstvím horkého písku z recirkulace jako nosičem tepla vnáší v atmosféře chudé na kyslík do turbulentní ,vířivé vrstvy předstupně /7/ nebo okrajové oblasti fluidováných přívodem vodní páry a sloučeniny uhlíku se v atmosféře vodní péry steří za tvorby vodního plynu a těkavých mzkomolekulárních uhlovodíků , přičemž se probíhající

-11rozkladne reakce uhlovodíku vzniklého při zplynování probíhají při tavení popřípadě štěpení lá te3c v atmosféře obsahující vodní páru, při teplotách nad 400 °C a plynné reakční produkty písku a nesreagované snadno těkavé látky se oddělují a ve vlastní spalovací komoře /1/ s vířivým lo že— se pod oxidační . atmosférou spaluje zbývající pevný popřípadě těžko těkavý podíl vnesených látek ve formě uhlovodíků popřípadě vzniklého uhlíku sdalšími palivy, jako například uhlím a/ /nebo vzniklými plyny ze zplynovací reakce v přebytku vzduchu za zahřívání písku.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačují c í se t í m , že se odplynení provádí při snižující se teplotě písku a snadno těkavé složky reagují v atmosféře vodní páry za spotřeby energie s výhodou na vodík a nonoxid uhelnatý a zbývající ještě hořlavé látky se jemně rozptýlené v písku spalují spolu s pískem v dále zařazené spalovací komoře /1/ s vířivým lozen za přívodu kyslíku / vefukování vzduchu/5,6,12/.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se v předstupni /7/ dodatečně k přívodu páry fY$f přivádí regulovaně i kyslík, zejména ve formě vzduchu nebo recirkulovaného plynu, přičemž teplota vystupující, částečně odplyněné směsi látek a písku klesne jen nepatrně pod teplotu vstupujícího horkého písku, a zejména se udržuje mezi 450 C a

7CG °C.

-124. Způsob podle nároku 1 , v y z n a č uj í c í se tím, že se látky, které se sají spalovat , s pískem o teplotě vyšší než 600 °C, odtaženým z cirkulující vířivé vrstvy spalovací komory /1/ se směšují v zoné /13/ s vod ní párou a alespoň zčásti odplyřují , přičemž hor ký písek ,který se vnáší jako nosič tepla do zóny /13/,poskytuje energii potřebnou pro tvorbu vodíku / obr. 2/.

5. Způsob podle nároku 1, vyznačují c í se t ί π , že se voda, vodní pára a vzduch nebo kyslík vnáší pro regulaci teploty do předstupně /7/.

c í s zplynov do čist kyselin i pozři

Způsob podle nároku e tím, že se ání přivádí po opustě ění /14/ plynu,kde se .a solná a jiné slouče radě sirovodík.

plyn vyrobený při ní předstupně /7/ odstraní vzniklá niny halogenů, jako

7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se pevné látky ,vynášené ze zplynovací zóny, ohřívají přívodem /12/ kyslíku na teplotu vyšší než 6C0 °C a potom se opět vnáší do atmosféry obsahující vodní páru pro další odplynení odštěpením / obr. 2/.

5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se tlak během zplyňování v předstupni udržuje sbsolutně pod 1 ba-13rem.

9. Způsob podle nároku 3 , vyznačující se tím, že se rozdělení hořlavého plynu , vzniklého v předstupni /7/ , ve spalovací komoře / 1 / s vířivým ložem provádí pomocí injektorů , které jako hnací médium po užívají recirkulovaný plyn s vyšším tlakem ne to vodní páru a s výhodou se potřebná vodní páre pro předstupeň /7/ získává z ochlazení hor kých. odpadních vod pomocí výroby podtlaku ve vakuovém iplynovači se zařízeními tryskajícími v v z n a v

se odplyňová 17. Způsob podle nároku 1 čující se tím, že ní a spalování provádí ve vířivém loži /20/ , přičemž se palivo /11 / a pára /13/ předběžně směšují při nízkém tlaku , s výhodou při podtlaku a rotom se vefukují injektorem pomocí vodní pery s vyšším tlakem do okrajových zon /18/ víři váho lože /20/ , promíšené s horkým pískem a nechají se odpařit v atmosféře chudé na kyslík, odplyrovací plyny se odvádějí ze zplyňovací zóny nahoru a spalují se s recirkulováným plynem a/nebo. primárním vzduchem nad zplyňovací zonou atěžko těkavé podíly paliva a pevné zbytky s riskem se vedou do dále zapojené spalo vací zóny /19/ bočně nebo pod odplyňovací zo nou a potom se spalují se vzduchem /12/ a/nebo recirkulovanýn vzduchem.