TR201809373T4 - Oksijenin, basınç yüklü bir dolaşımlı akışkan yataklı gazifikasyon reaktörü içine enjeksiyonlanmasına yönelik cihaz ve yöntem. - Google Patents

Abstract

Buluş, birbirlerine yönelik olarak en az üç koaksiyal boruya sahip, bunlardan her birinin en az bir halkasal boşluğa sınırlandığı bir oksijen mızrağı ile ilgilidir. En dıştaki boru, aşırı sıcak buharın yönlendirilmesine yönelik olarak konfigüre edilir ve bir buhar besleme noktasına sahiptir, merkezi boru ise halka formunda bir boşluk olarak tasarlanır ve en içteki boru, oksijeni, 180°C'den daha yüksek olmayan bir sıcaklıkta geçireceği şekilde konfigüre edilir ve bir oksijen besleme noktasına sahiptir. En içteki borunun içinde bir ısı sensörü düzenlenir, burada, ısı sensörü, en içteki borunun açıklığının hemen önüne kadar uzanır. En içteki boru, açılma öncesinde bir nozul formunda incelir; en içteki boru, merkezi boru içine ağızlanır ve merkezin borunun açıklığı, en dıştaki borunun açıklığına göreceli olarak daha önde durur.

Description

TARIFNAME OKSIJENIN, BASINÇ YÜKLÜ BIR DOLASIMLI AKISKAN YATAKLI GAZIFIKASYON REAKTÖRÜ IÇINE ENJEKSIYONLANMASINA YÖNELIK CIHAZ VE YÖNTEM Bulus, oksijenin, tipik olarak Yüksek Isili Winkler Yöntemine (HTW Yöntemi) göre bir gazifikasyon reaktöründe kullanima giren, basinç yüklü dolasimli akiskan yatakli bir gazifikasyonda enjeksiyonlanmasina yönelik bir yöntem ve bir cihaz ile ilgilidir. HTW Yöntemi uzun zamandan beri bilinir ve bununla parçali ve ayni zamanda sivi veya macun seklinde karbon içerikli yakitlarin, sentez gazina dönüstürüldügü, kanitlanmis teknoloji olarak geçerlidir. Yakit olarak, ayni zamanda, çok yüksek kül miktarina sahip agir yakitlar ve ayni zamanda biyokütle kaynakli yakitlar ve karbon içerikli atiklar da kullanima girer. Bunlar, kabarcik olusturan dolasimli akiskan yatak olarak isletilen bir dolasimli akiskan yatak içine yönlendirilir ve oksijen, su buhari ve C02 ile gazlanir. HTW Yöntemi, diger gazifikasyon yöntemlerine göre, meydana gelen külün erimedigi orta sicakliklarda çalisir. Bu, özellikle asindirici küllerde operasyonel avantajlara sahiptir. Asiri yüksek dozlama, yüksek bir yanmaya ve böylece sentez gazinda 002 miktarinin yükselmesine yol açacagindan dolayi, bundan kaçinmak gerektiginden, oksijen ilavesi çok iyi dozlanmalidir. Ayni zamanda, asiri yüksek bir dozlama, oksijen giris noktalarinin hemen çevresinde, kül partiküllerinin erimesine yol açacaktir, bunun sonucu olarak, dolasimli akiskan yatagi malzemesine sahip topaklanmalar ortaya çikabilir, bunlar kendi tarafinda, oksijen mizraklarina yapismalara yol açar. Buna yönelik olarak, yakitin, basinç altinda, kismen kesintili beslenmesi yoluyla, tam, hizli ve ince bir oksijen beslemesinin düzenlenmesi gerekir. Bu, tipik olarak, gerekli oksijenin, dolasimli akiskan yatak reaktörü içine uygulanmasina yönelik mizraklarinda özellikle yüksek gereksinimlere yol açar. açiklanir, bunlar, mevcut duruma kadar olan önceki teknige karsilik gelir. Olasi topaklanma problemi, oksijenin çikis noktasindaki buhar ilavesinin, disari çikan oksijen jetini sarmalayan bir buhar sisini olusturacagi sekilde düzenlenmesi seklinde çözülür. Bu baglamda, ortaya çikan gaz jetindeki türbülanslar, çok yüksek bir buhar miktarina sahiptir, bu, birlikte sürüklenen dolasimli yatak partiküllerinin asiri isinmasini önler ve böylece topaklanma egilimini önemli oranda düsürür. Bununla birlikte, bu teknoloji, 8 ila 10 bar üstündeki basinçlarda problemlidir. Oksijen, oksijen mizragi içine verilmesi öncesinde normal olarak önceden isitilir. Ancak, güvenlik sebeplerinden dolayi, bu baglamda endüstride mutat olan donanim parçalari, özellikle de contalar hasar gördügünden, 180°C üstünde isitma uygulanmak istenmez. 200°C`nin üstündeki malzeme kullanimina yönelik olarak ayni zamanda yasal izin kisitlamalari da mevcuttur. Önceden isitilan oksijen, 180°C'de, oksijen mizraginin içine yönlendirilir ve bir kilif borusu içinde asiri isitilmis su buhari birakir, 8 ila 10 bar basincin üstünde, oksijeni ileten borunun buharlasma tarafinda kondensatlar olusur. Bu kondensatlar, gaz çikisinda akis oranini ciddi sekilde degistirir, böylece oksijen mizragi çevresinde bir daha çevreleyen sekilde su buhari sisi meydana gelmez. Bu da oksijen mizraginin basarisizligina yol açar. Bu nedenle, bulusun amaci, oksijenin, yüklü bir dolasimli akiskan yatakli gazifikasyon reaktörü içine enjeksiyonlanmasina yönelik olarak, ayni zamanda 10 bar üstündeki isleme basinçlarina yönelik olarak uygun olan ve yüksek güvenlik ve kullanilabilirlikte ekonomik olan bir cihaz ve bir yöntemin kullanima sunulmasidir. Bu amaç, birbiri içinde düzenlenen ve her durumda en az bir halkasal bosluga bitisik en az üç koaksiyal boruya sahip bir oksijen mizragi vasitasiyla yerine getirilir, burada . en distaki boru, asiri isinmis buharin geçirilmesine yönelik olarak düzenlenir ve bir buhar besleme noktasina sahiptir, . ortadaki boru, halkasal bosluk olarak düzenlenir, . en içteki boru, maksimum 180°C sicakliga sahip sicak oksijenin geçirilmesine yönelik olarak düzenlenir ve bir oksijen besleme noktasina sahiptir, - en içteki borunun içinde bir isi sondasi düzenlenir, bu, en içteki boru agzinin çok yakinina kadar ulasir. . en içteki boru, kendi agzindan önce nozul seklinde daralir, . en içteki boru, ortadaki borunun içine açilir ve . orta borunun agzi, en distaki borunun agzina göre daha fazla çikinti yapar. Bir tasarimda, ortadaki boru, oksijen mizraginin agiz tarafinda açiktir. Diger bir tasarimda, ortadaki boru, kuru gazin geçirilmesine yönelik olarak düzenlenir ve bir gaz girisi noktasina sahiptir. Bu baglamda, diger bir tasarimda, ortadaki borunun, en içteki borunun ortadaki boru içine agizlanmasindan önce, nozul tarzinda daralmasi saglanabilir. Burada, kuru gaz altinda, buharlastirma teknolojisine karsit sekilde yanma teknolojisinde mutat oldugu gibi, su buhari kismi olmayan teknik bir gaz anlasilir. Buna karsilik, yas gaz altinda, asagida, ayni zamanda su buhari kismini da içeren bir teknik gaz anlasilir, ancak, burada, bu, çok fazli bir karisimin olusmasi anlamina gelmez. Bundan dolayi, asiri sicak su buhari, hiç islak buharin meydana gelmedigi kuru anlamda olmasina ragmen, yas gaz olarak dikkate alinmalidir. Amaç, ayni zamanda, oksijenin, HTW Yöntemi'ne göre çalistirilan dolasimli akiskan yatakli gazifikasyon reaktörü içine, yukarida açiklandigi gibi bir oksijen mizragi vasitasiyla yönlendirilmesine yönelik bir yöntem ile yerine getirilir, burada . yas gaz, en distaki boru içine, dolasimli akiskan yatakli gazifikasyon reaktörü içindeki basincin üstündeki bir basinç ile beslenir, . oksijen, en içteki boru içine, maksimum 180°C`Iik bir sicaklik ile ve dolasimli akiskan yatakli gazifikasyon reaktörü içindeki basincin üstündeki bir basinç ile geçirilir, . yas gaz, en distaki borunun agzindan manto akisi seklinde, orta borunun agzi çevresinde ve disari çikan serbest jet olarak çikar, burada, disari çikan yas gazin akis hizi, en içteki borudan disari çikan gazinkinden daha büyük olarak Yöntemin tasarimlarinda, orta borudaki kuru gazin, dolasimli akiskan yatakli gazifikasyon reaktörü içindeki basincin üstünde bir basinç ile yönlendirilmesi ve oksijenin ve kuru gazin, orta borunun agizlanmasi öncesinde karistirilmasi öngörülebilir. Yöntemin diger tasarimlarinda, yas gazin, asiri sicak su buhari veya karbondioksit ve asiri sicak su buharindan olusan bir karisim olmasi tasarlanir. Yöntemin diger tasarimlarinda, yas gazin, karbondioksit, azot veya karbondioksit ve havadan olusan bir karisim veya karbondioksit ve azottan olusan bir karisim olmasi tasarlanir. Buna ek olarak, gazlastirma sürecinde arzu edilmesi durumunda, bu isleme, kuru gaz olmadan da mümkündür, burada, yas gazin sicakligi üzerindeki olumlu etkiler muhafaza edilebilir. Kuru gazin, orta boru içine en düsük besleme sicakligi, kullanilan yas gazin en distaki boru içinde çiylenme noktasindan elde edilir, bu, saf su buharinda, doymus buhar sicakligina karsilik gelir. Karbondioksite yönelik besleme hatlarinin, gereksinim nedeniyle, oksijen mizraklarinin inertlenmesinin hizli sekilde kapatilmasi esnasinda, kullanilabilmesini güvence altina almasindan ve oksijen mizraklarina diger bir borunun eklenmesinin sadece çok az bir masraf üretmesinden dolayi, bu teknik çözümün ekonomik olarak özellikle avantajli oldugu ortaya çikmistir. Yüksek nitelikte isi kapasitesine sahip bir kuru gazin seçilmesi ve sicak, yas gazin, soguk oksijene karsilik ek korumasi vasitasiyla, buharlasmayi yapan en dis boru içinde kayda deger bir sicaklik düsmesi ve dolayisiyla en dis boru içinde su buharinin yogunlasmasi meydana gelmez. Bulus, asagida, 2 taslak yardimiyla daha detayli olarak açiklanir. Bu kapsamda, sekil 1, agzi, gösterilmeyen bir HTW gazifikasyon reaktörünün akiskan yatagi içine açilan bir oksijen mizragi boyunca sematik bir kesiti gösterir. Sekil 2, oksijene, karbondioksite ve buhara yönelik besleme hatlarinin ara baglantisini gösterir. Oksijen (1), içinde isi ölçme düzeneginin (3) düzenlendigi en içteki boruya (2) yönlendirilir. Sicaklik 180 derece santigrat, giristeki basinç yaklasik 28 bar'dir. Tam basinç, mevcut anda gerekli olan oksijen miktarinin gazifikasyonuna yönelik olarak reaktöre beslenen kapasite kontrolü vasitasiyla belirlenir. Karbondioksit, ortadaki boru (4) içine, 5 ila 230 derece santigrata sahip sekilde verilir. Asiri sicak su buhari (7), en distaki boru (6) içine, yaklasik 29 bar basinca ve 410 derece santigrat bir sicakliga sahip sekilde yönlendirilir. Su buhari, karbondioksiti yaklasik 270 derece santigratlik bir sicakliga isitir, burada, oksijen ayni sekilde hafifçe isinir. Bu kapsamda, su buharinin çiylenme noktasinin altina düsülmediginden dolayi, hiç su buhari yogunlasmasi olmaz ve en distaki borunun agzinda hiç damlacik olusmaz, böylece, oksijen mizragi ucu çevresinde homojen bir buhar sisi meydana gelebilir. En içteki borunun oksijeni ve ortadaki borunun karbondioksiti, karistirma noktasinda (9) ortak bir gaz akimina yönelik olarak kombine edilirler, burada, besleme noktasi, halihazirda, HTW gazifikasyon reaktörünün dolasimli akiskan yataginin içinde bulunur. Karisim, serbest jet (10) seklinde, dolasimli akisan yatagi içine yönlendirilir, burada, buhar sisi, nozul ucu çevresinde oksijenin türbülans olusumunu önler ve böylece muhtemel lokal bir asiri isinmanin sonucu olarak. nozul ucunda kül yumusamasini ve topaklanmalari engeller. Bu sekilde, dolasimli akiskan yatakli reaktör, 28 bar"lik bir basinçta çalistirilabilir. Sekil 2, oksijene (11), karbondioksite (12) ve asiri sicak buhara (13) yönelik besleme hatlarina ve ayni zamanda en önemli durdurma ve ayarlama ventillerine sahip bir ara baglanti semasini gösterir. Karbondioksit, acil durumda, bosaltma ventili (14) vasitasiyla oksijen hatti içine ve ayarlama ventili (15) vasitasiyla buhar hatti içine yönlendirilebilir. Normalde, her iki ventil kapalidir. Ihtiyaç duyulan oksijen miktarina bagli olarak, oksijen beslemenin ayarlama ventili (16), karbondioksit miktari ayarlamanin ayarlama ventili (17) ve buhar hattinin ayarlama ventili (18) olarak islev görür. Oksijen (11), oksijen dagitioisi (19) vasitasiyla ayni zamanda diger nozul düzlemlerine yönelik olarak da dagitilabilir. Asagidaki hesaplama ve konfigürasyon örnekleri, bulusu açiklar: . Örnek 1'de, en distaki boru, su buhari ile ve ortadaki borui azot ile yüklendirilir. . Örnek 2'de en distaki boru, su buhari ile, ortadaki boru karbondioksit ile yüklendirilir. 0 Örnek 3'te en distaki boru, karbondioksitten ve su buharindan esit sekilde kütle miktarlarindan olusan bir karisim ile, ortadaki boru ise karbondioksit ile yüklendirilir. . Örnek 4`te en distaki boru, su buhari ile yüklendirilir ve ortadaki boru akimsiz sekilde birakilir. Bütün örneklerde, en içteki boru oksijen ile yüklendirilir, burada, iç çap yaklasik 25 mm'dir ve 11 mm kalinliginda bir termo eleman içeride düzenlenir. Bütün ölçüm degerleri, konfigürasyon hesaplamalarindan elde edilen yaklasik degerlerdir. En distaki borunun boslugu [mm] 9 15 15 15 Ortadaki borunun boslugu [mm] 10 En distaki borunun kütle akisi [kg/s] 0,039 Ortadaki borunun kütle akisi [kg/s] 0,0039 En içteki borunun kütle akisi [kg/s] 0,225 En distaki boruda giris sicakligi [°C] 410 Ortadaki boruda giris sicakligi [°C] 230 En içteki boruda giris sicakligi [°C] 180 En distaki borudan çikis sicakligi [°C] 400 Ortadaki borudan çikis sicakligi [°C] 270 En içteki borudan çikis sicaklgi [°C] 182 0,225 0,225 0,225 Bütün durumlarda, en distaki borunun yas gazinin doymus buhar sicakligi, orta borudaki hiçbir noktada asagiya düsmez, böylece hiç yogunlasma meydana gelmez. Bulus, sergilenen örnekler ile sinirli degildir, ayrica, farkli yük durumlarinda veya çalisma durumlarinda ilgili akislarin, ihtiyaçlara göre esnek sekilde uyarlanmasi da mümkündür. Referans Numaralari Listesi: Oksijen En içteki boru Orta boru Karbondioksit En distaki boru Su buhari Eri distaki borunun agzi OCJ\ICD01-ßc›.)i\)-` Karisim noktasi Serbest jet Oksijen Karbondioksit M141618 Bosaltma ventili Ayarlama ventili Ayarlama ventili Ayarlama ventili Ayarlama ventili Oksijen dagiticisi TR TR TR TR TR TR TR

Claims (1)

1.