PL233842B1 - Sposób przygotowania zawilgoconego węgla brunatnego do spalania w kotle energetycznym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przygotowania zawilgoconego węgla brunatnego do spalania w kotle energetycznym.

Znane jest ze zgłoszenia wynalazku P.399586 urządzenie do suszenia osadów ściekowych zbudowane z komory obrotowej, mającej półki zgarniające przesypujące w kierunku do przodu wprowadzony do komory obrotowej osad, zamkniętej od przodu komorą muflową, do której zamocowany jest palnik gazowy oraz kolektor chłodnego gazu wprowadzanego do komory muflowej, a od tyłu komorą wysuszonego osadu i wydzielonego z ogrzewanego osadu zawilgoconego gazu, połączonego z komorą zawilgoconego gazu poprzez układ odpylający układu schładzająco osuszającego zawilgocony gaz, wymiennika ciepła schładzającego osuszony osad usytuowanego korzystnie pod komorą wysuszonego osadu oraz podajnika osadu do komory obrotowej.

Znany jest ze zgłoszenia wynalazku P.380832 sposób suszenia węgla brunatnego, w którym po zasypaniu węgla brunatnego do kolumny suszarniczej, przez węgiel przetłaczane jest ogrzane powietrze do momentu osiągnięcia przez surowiec zadanej wilgotności, przy czym cyrkulacja powietrza w komorze suszarni powoduje, że przechodzi ono wielokrotnie przez warstwy węgla brunatnego, zaś porcja powietrza cyrkuluje w komorze tak długo, dopóki nie osiągnie maksymalnego nasycenia parą wodną, po czym jest usuwana na zewnątrz komory lub osuszana przez schłodzenie na wymienniku ciepła i ponownie ogrzewana do temperatury roboczej. Kierunek cyrkulacji powietrza w komorze suszarniczej może być w czasie cyklu suszenia odwracany, a proces suszenia kolejnych partii węgla brunatnego przebiega w sposób cykliczny lub ciągły. Urządzenie do suszenia węgla brunatnego według zgłoszenia zawiera przynajmniej jeden moduł komory suszarniczej, składający się z izolowanej termicznie obudowy z oknami wymiany powietrza, kolumny suszarniczej umieszczonej w centralnej części i na całej szerokości komory oraz zamontowanych na części wysokości strefy roboczej kolumny, po jednej lub obu jej stronach, wymienników ciepła i wentylatorów osiowych, których charakterystyka pracy dzieli komorę na obieg powietrza górny i dolny.

Znany jest polskiego opisu wynalazku PL 217 515 sposób suszenia węgla brunatnego przeznaczony zwłaszcza do uzyskiwania paliwa suchego dla celów energetycznych z surowca o dużej zawartości wilgoci. Sposób polega na tym, że rozdrobniony w rozdrabniaczu z dozownikiem węgla, wilgotny węgiel brunatny dozuje się do suszarki węgla w przeciwprądzie do gazowego czynnika suszącego podgrzanego do temperatury co najmniej 70°C, w której węgiel brunatny suszy się do wilgotności od 60% do 20%, przy czym gazowy czynnik suszący wymiennikiem rekuperacyjnym wejściowym podgrzewa się wstępnie ciepłem wylotowego gazowego czynnika suszącego odebranego wymiennikiem rekuperacyjnym wyjściowym. Po czym gazowy czynnik suszący spręża się wentylatorem i dogrzewa niskotemperaturowym ciepłem odpadowym w skraplaczu połączonym poprzez zespół pomp ciepła z parownikiem, przy czym wilgotny gazowy czynnik suszący odpyla się z drobin węgla brunatnego filtrem cząstek s tałych i ochładza w wymienniku rekuperacyjnym wyjściowym, natomiast wysuszony węgiel brunatny z suszarki węgla i filtra cząstek stałych kieruje się na wylot węgla suchego. Układ zgłoszenia na wejściu ma rozdrabniacz z dozownikiem węgla połączony przewodami rurowymi doprowadzającymi rozdrobniony wilgotny węgiel z suszarką węgla, która połączona jest przewodami rurowymi doprowadzającymi gazowy czynnik suszący z wymiennika rekuperacyjnego wejściowego poprzez wentylator i skraplacz, jednocześnie suszarka węgla połączona jest przewodami rurowymi odprowadzającymi gazowy czynnik suszący poprzez filtr cząstek stałych do wymiennika rekuperacyjnego wyjściowego, przy czym filtr cząstek stałych i suszarka węgla połączone są przewodami rurowymi odprowadzającymi rozdrobniony suchy węgiel z wylotem węgla suchego, ponadto wymiennik rekuperacyjny wejściowy i wymiennik rekuperacyjny wyjściowy wyposażone są w układ wymienników ciepła transportującego czynnikiem pośrednim ciepło w układzie zamkniętym.

W praktyce osuszony węgiel po wcześniejszym zmieleniu go korzystnie z podawanym do zespołu młyna węglowego węglem surowym spala się w palnikach pyłowych kotła energetycznego.

Sposób przygotowywania zawilgoconego węgla brunatnego do spalania w kotle energetycznym, w którym zawilgocony węgiel brunatny przy użyciu podajnika wprowadza się do niskotemperaturowego reaktora, w którym poddaje się go procesowi suszenia przepuszczanym przez niego strumieniem gazu suszarniczego, a opuszczający niskotemperaturowy reaktor podsuszony węgiel brunatny kierowany jest do zespołu młyna węglowego, w którym wespół z doprowadzanym do tego zespołu młyna węglowego surowym węglem brunatnym jest przemielany na pył według wynalazku charakteryzuje się tym, iż przeznaczony do osuszania węgiel brunatny o wilgotności w zakresie od 30% do 60% rozdrabnia się do

PL 233 842 B1 ziaren o frakcji poniżej 50 mm, po czym wprowadza się go podajnikiem do stanowiącej niskotemperaturowy reaktor komory obrotowej obracanej z prędkością od 0,5 do 10 obr./min, w której przesypuje się go w kierunku wylotu z prędkością w zakresie od 0,005 m/s do 0,05 m/s w czasie w przedziale od 1 do 30 minut oraz ogrzewa współprądowym strumieniem gazu suszarniczego o temperaturze w zakresie od 100 do 600°C przy zawartości tlenu do 15% udziału objętościowego i ciśnieniu do 70 Pa, z komory obrotowej zwilgocony i zapylony gaz suszarniczy oraz podsuszony węgiel brunatny o wilgotności do 25% i o temperaturze do 100°C odprowadza się do zamykającej komorę obrotową od tyłu komory zbiorczej produktów suszenia, z której kolejno, gromadzące się w jej części górnej, gazy odprowadza się do odpylenia do układu odpylającego a następnie do schłodzenia i osuszenia w układzie schładzająco-osuszającym, a opadający na jej spód węgiel brunatny do zespołu młyna węglowego w którym jest mielony, przy czym przed zmieleniem podsuszony węgiel brunatny miesza się z surowym węglem brunatnym.

Korzystnie jako gaz suszarni czy stosuje się wysokotemperaturowe spaliny z kotła energetycznego doprowadzane do komory obrotowej poprzez przyłączoną do niej od czoła komorę wytwarzania gazu suszarniczego.

Korzystnie jako gaz suszarni czy stosuje się, wytwarzaną w przyłączonej do czoła komory obrotowej, komorze wytwarzania gazu suszarniczego, mieszaninę spalin z palnika zasilanego paliwem ciekłym albo gazowym o temperaturze w zakresie od 1500 do 1800°C oraz gazu suszarniczego z cyrkulacji, który przed zmieszaniem ze spalinami jest odpylany, osuszany, schładzany do temperatury poniżej 90°C oraz bezpośrednio przed zmieszaniem intensywnie zawirowywany.

Przedmiot wynalazku został objaśniony w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia do osuszania węgla, fig. 2 wewnętrzną stronę płyty czołowej komory wytwarzania gazu suszarniczego a fig. 3 komorę obrotową w przekroju poprzecznym.

Sposób przygotowania zawilgoconego węgla brunatnego do spalania w kotle energetycznym w przykładzie wykonania według wynalazku polega na tym, iż rozdrobniony w kruszarce 7 do ziaren o frakcji do 50 mm węgiel brunatny o 60% wilgotności, wsypywany jest do zasobnika 6, z którego następnie podajnikiem 5 z prędkością 50000 kg/h wprowadzany jest do obracanej z prędkością 10 obr./min komory obrotowej 1 zainstalowanej względem poziomu pod kątem od 1° do 3°. W komorze obrotowej 1 węgiel brunatny miesza się i przesypuje w kierunku wylotu z prędkością 0,05 m/s za pomocą półek zgarniających 1.1 w czasie 30 minut oraz ogrzewa się współprądowym strumieniem gazu suszarniczego o temperaturze 600°C przy zawartości tlenu na poziomie 15% udziału objętościowego i ciśnieniu poniżej 70 Pa. Pożądaną zawartość tlenu w komorze obrotowej 1 utrzymuje się poprzez zmianę ilości powietrza w gazie suszarniczym. Korzystnie komorę obrotową 1 obraca się z prędkością od 0,5 do 10 obr./min, w której węgiel o wilgotności w zakresie od 30 do 60% w kierunku wylotu przesypuje się z prędkością w zakresie od 0,005 m/s do 0,05 m/s w czasie w przedziale od 1 do 30 minut. Korzystnie wsad ogrzewa strumieniem gazu suszarniczego o temperaturze w zakresie od 100 do 600°C przy zawartości tlenu do 15%. Ubytek wody w suszonym węglu jest związany głównie z przejściem jej w stan pary. Ciśnienie wewnątrz ziaren węgla, a więc ciśnienie parowania jest zależne od tekstury suszonego węgla, jego porowatości, stopnia otwartości i drożności makropor w stosunku do powierzchni zewnętrznej suszonego ziarna. Ciśnienie bezwzględne wewnątrz ziarna, a więc ciśnienie, od którego bezpośrednio zależy temperatura wrzenia wody będzie dla danej tekstury suszonego węgla, bezpośrednio zależne od ciśnienia panującego wewnątrz komory obrotowej 1. Ciśnienie w komorze obrotowej 1 jest jednym z istotnych parametrów, które wpływają na skuteczność suszenia rozdrobnionego węgla brunatnego, to jest szybkość jego suszenia, temperaturę suszenia, czas suszenia oraz nakład energetyczny na osiągnięcie końcowej zawartości wilgoci. Komora obrotowa 1, w której prowadzi się proces osuszania węgla brunatnego zbudowana jest z metalowego korpusu wewnątrz wyłożonego materiałem termoizolacyjnym. Przesypujące wprowadzony do komory obrotowej 1 węgiel w kierunku jej wylotu półki zgarniające 1.1 rozmieszczone są na pobocznicy komory obrotowej 1 w kilku rzędach, a w każdym z nich usytuowanych jest od 2 do 12 półek zgarniających 1.1. Korzystnie półki zgarniające 1.1 rozmieszczone są w sześciu mijających się ze sobą na przemian rzędach. Półki zgarniające 1.1 pochylone są w kierunku wylotu komory obrotowej 1 pod kątem od 1 do 15°. Używany w procesie suszenia gaz suszarniczy stanowi wytwarzaną, w przyłączonej do czoła komory obrotowej 1 komorze wytwarzania gazu suszarniczego 2, mieszaninę spalin o temperaturze 1800°C korzystnie od 1500 do 1800°C pochodzących z palnika 8 zasilanego paliwem ciekłym albo gazowym oraz wprowadzanego kolektorem gazu 9 do komory wytwarzania gazu suszarniczego 2 odpylonego, osuszonego, schłodzonego do te mperatury 90°C oraz intensywnie zawirowanego przed zmieszaniem ze spalinami z palnika 8 gazu suszarniczego

PL 233 842 B1 z cyrkulacji z komory obrotowej 1. Gaz suszarniczy zawirowuje się łopatkami zawirowującymi 10 umiejscowionymi w króćcach wylotowych 9.1 kolektora gazu 9. Wzdłuż osi wzdłużnej komory wytwarzania gazu suszarniczego 2 umieszczone są dwa króćce 2.3 do pomiaru temperatury gazu suszarniczego oraz poboru próbek gazu suszarniczego do analizy. Palnik 8 na paliwo płynne albo gazowe połączony jest, wyposażonym w klapę regulacyjno-odcinającą 11.1, przewodem 11 poprzez klapę regulacyjnoodcinającą 11.2 z siecią gazową, poprzez klapę regulacyjno-odcinającą 11.3 ze zbiornikiem paliwa wysokokalorycznego 12 oraz rurociągiem 13 z wentylatorem 14 tłoczącym do niego powietrze. Alternatywnie gaz suszarniczy mogą stanowić również wysokotemperaturowe spaliny pobierane z czerpni 24.1 kotła energetycznego 24 i dostarczane do komory wytwarzania gazu suszarniczego 2 kolektorem gazu 9 połączonym rurociągiem 23 z kotłem energetycznym 24. Komora obrotowa 1 z komorą wytwarzania gazu suszarniczego 2 połączona jest poprzez konfuzor 2.1, którego średnica wylotowa wnosi od 0,2 do 0,7 średnicy komory obrotowej 1. Proces suszenia w komorze obrotowej 1 jest kontrolowany przez zespół termoelementów Pt-Rh-Pt montowanych w króćcach pomiarowych 1.3. Na wylocie z komory obrotowej 1 oprócz temperatury mierzone jest ciśnienie i pobierane są gazy do analizy chemicznej. Podsuszony węgiel o wilgotności 25% i o temperaturze do 100°C z komory obrotowej 1 zsypuje się do, zamykającej od tyłu komorę obrotową 1, komory zbiorczej produktów suszenia 3, zakończonej w dole lejem zsypowym 3.4, z którego przy użyciu podajnika celowego 15 odprowadzany jest do zmielenia w zespole młyna węglowego 16, przy czym przed zmieleniem w zespole młyna węglowego 16 miesza się go z doprowadzanym do zespołu młyna węglowego 16 surowym węglem brunatnym w ilości 30% całkowitej masy mielonego węgla. Do zespołu młyna węglowego 16 surowy węgiel brunatny doprowadza się przyłączoną do niego linią transportową 25. Zapylony i zawilgocony gaz suszarniczy z komory obrotowej 1 przepływa do komory zbiorczej produktów suszenia 3, w której gromadzi się w jej górnej części. Z komory zbiorczej produktów suszenia 3 zawilgocony i zapylony gaz suszarniczy rurociągiem 17 odprowadzany jest do układu odpylającego 18 utworzonego z multicyklonu 18.1 i odpylacza workowego 18.3 z podajnikiem celkowym 18.4. W układzie odpylającym 18 następuje odseparowanie z fazy gazowej fazy stałej w przedziale 96:99%, Multicyklon 18.1 posiada w lejach zsypowych zamontowane podajniki celkowe 18.2. Podajniki celkowe 18.2 i 18.4 połączone są z rurociągiem 19, którym odprowadza się odseparowany z gazu suszarniczego węgiel/popiół do zespołu młyna węglowego 16. Oczyszczony z fazy stałej zawilgocony gaz suszarniczy o temperaturze 300°C podawany jest rurociągiem 20 do układu schładzająco-osuszającego 21 utworzonego z wysokotemperaturowego schładzacza 21.1 oraz niskotemperaturowego osuszacza 21.2. W wysokotemperaturowym schładzaczu 21.1 następuje schłodzenie zawilgoconego gazu do temperatury 150°C i wykroplenie z niego pary wodnej wskutek odbioru jego ciepła. Po wykropleniu pary i schłodzeniu, gaz suszarniczy podawany jest do niskotemperaturowego osuszacza 21.2, w którym następuje jego schłodzenie do temperatury 90°C i całkowite osuszenie. Wykroplony z gazu suszarniczego kondensat kieruje się do zasobnika kondensatu (nie przedstawiony na rysunku). Schłodzony i osuszony w układzie schładzająco-osuszającym 21 gaz suszarniczy tłoczony jest, zainstalowanym na rurociągu 22 łączącym kolektor 9 i niskotemperaturowy osuszacz 21.2, wentylatorem 22.1 poprzez zawór regulująco-odcinający 22.2 do kolektora gazu 9. Rurociąg 22 wyposażony jest także w klapę regulacyjno-odcinającą 22.3 odprowadzającą nadmiar schłodzonego gazu suszarniczego na zewnątrz instalacji. Kolektor gazu 9 połączony jest rurociągiem 23 poprzez zawór regulacyjno-odcinający 23.1 z wentylatorem 23.2 połączonym z oknem poboru 24.1 wysokotemperaturowych spalin kotła energetycznego 24. Zmielony w zespole młyna węglowego 16 węgiel do postaci pyłu węglowego prowadzi się do spalenia w palniku pyłowym kotła energetycznego 24. Komora obrotowa 1 z komorą wytwarzania gazu suszarniczego 2 uszczelniona jest poprzez doszczelniane gazem suszarniczym połączenie labiryntowe 1.4, którego wyposażony w manometr 1.6 kolektor 1.5 połączony jest poprzez klapę regulacyjną 4.1 z rurociągiem 4 wpiętym następnie do okna poboru gazu suszarniczego 2.2 umiejscowionego w komorze wytwarzania gazu suszarniczego 2 a z komorą zbiorczą produktów suszenia 3 uszczelniona jest poprzez doszczelniane gazem suszarni czym połączenie labiryntowe 1.7, którego wyposażony w manometr 1.9 kolektor 1.8 połączony jest z wpiętym w okno poboru gazu suszarniczego 2.2 rurociągiem 4 poprzez klapę regulacyjną 4.2. W celu zabezpieczenia konstrukcji przed wybuchem w połączonej z komorą obrotową 1 komorze zbiorczej produktów suszenia 3 zainstalowana jest klapa dekompresyjna 3.1, która w momencie powstawania fali detonacyjnej otwiera się, chroniąc urządzenie przed zniszczeniem. W części środkowej i w czopuchu 3.2 komory zbiorczej produktów suszenia 3 umiejscowione są króćce 3.3 do pomiaru temperatury, ciśnienia oraz poboru próbek gazu suszarniczego do analizy. Komora obrotowa 1 wyposażona jest w próg oporowy 1.2 zapobiegający przesypywaniu się surowego węgla do połączenia labiryntowego 1.4.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób przygotowywania zawilgoconego węgla brunatnego do spalania w kotle energetycznym, w którym zawilgocony węgiel brunatny przy użyciu podajnika wprowadza się do niskotemperaturowego reaktora, w którym poddaje się go procesowi suszenia przepuszczanym przez niego strumieniem gazu suszarniczego, a opuszczający niskotemperaturowy reaktor podsuszony węgiel brunatny kierowany jest do zespołu młyna węglowego, w którym wespół z doprowadzanym do tego zespołu młyna węglowego surowym węglem brunatnym jest przemielany na pył, znamienny tym, że przeznaczony do osuszania węgiel brunatny o wilgotności w zakresie od 30% do 60% rozdrabnia się do ziaren o frakcji poniżej 50 mm, po czym wprowadza się go podajnikiem (5) do stanowiącej niskotemperaturowy reaktor komory obrotowej (1) obracanej z prędkością od 0,5 do 10 obr./min, w której przesypuje się go w kierunku wylotu z prędkością w zakresie od 0,005 m/s do 0,05 m/s w czasie w przedziale od 1 do 30 minut oraz ogrzewa współprądowym strumieniem gazu suszarniczego o temperaturze w zakresie od 100 do 600°C przy zawartości tlenu do 15% udziału objętościowego i ciśnieniu do 70 Pa, z komory obrotowej (1) zwilgocony i zapylony gaz suszarniczy oraz podsuszony węgiel brunatny o wilgotności do 25% i o temperaturze do 100°C odprowadza się do zamykającej komorę obrotową (1) od tyłu komory zbiorczej produktów suszenia (3) z której kolejno, gromadzące się w jej części górnej, gazy odprowadza się do odpylenia do układu odpylającego (18) a następnie do schłodzenia i osuszenia w układzie schładzająco-osuszającym (21) a opadający na jej spód węgiel brunatny do zespołu młyna węglowego (16), w którym jest mielony, przy czym przed zmieleniem podsuszony węgiel brunatny miesza się z surowym węglem brunatnym.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako gaz suszarniczy stosuje się wysokotemperaturowe spaliny z kotła energetycznego (24) doprowadzane do komory obrotowej (1) poprzez przyłączoną do niej od czoła komorę wytwarzania gazu suszarniczego (2).
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako gaz suszarniczy stosuje się, wytwarzaną w przyłączonej do czoła komory obrotowej (1), komorze wytwarzania gazu suszarniczego (2), mieszaninę spalin z palnika (8) zasilanego paliwem ciekłym albo gazowym o temperaturze w zakresie od 1500 do 1800°C oraz gazu suszarniczego z cyrkulacji, który przed zmieszaniem ze spalinami jest odpylany, osuszany, schładzany do temperatury poniżej 90°C oraz bezpośrednio przed zmieszaniem intensywnie zawirowywany.