ES2698074T3 - Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión - Google Patents

Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión Download PDF

Info

Publication number
ES2698074T3
ES2698074T3 ES12741976T ES12741976T ES2698074T3 ES 2698074 T3 ES2698074 T3 ES 2698074T3 ES 12741976 T ES12741976 T ES 12741976T ES 12741976 T ES12741976 T ES 12741976T ES 2698074 T3 ES2698074 T3 ES 2698074T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
solid material
handling system
steam
oxy
fluidizing medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES12741976T
Other languages
English (en)
Inventor
Reijo Kuivalainen
Timo Eriksson
Arto Hotta
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo SHI FW Energia Oy
Original Assignee
Sumitomo SHI FW Energia Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo SHI FW Energia Oy filed Critical Sumitomo SHI FW Energia Oy
Application granted granted Critical
Publication of ES2698074T3 publication Critical patent/ES2698074T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/003—Methods of steam generation characterised by form of heating method using combustion of hydrogen with oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B01D53/508—Sulfur oxides by treating the gases with solids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/04—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for specific purposes other than heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/06—Returning energy of steam, in exchanged form, to process, e.g. use of exhaust steam for drying solid fuel or plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F22B31/0084—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed with recirculation of separated solids or with cooling of the bed particles outside the combustion bed
    • F22B31/0092—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed with recirculation of separated solids or with cooling of the bed particles outside the combustion bed with a fluidized heat exchange bed and a fluidized combustion bed separated by a partition, the bed particles circulating around or through that partition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/002—Fluidised bed combustion apparatus for pulverulent solid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18—Details; Accessories
    • F23C10/28—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus
    • F23C10/30—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus for controlling the level of the bed or the amount of material in the bed
    • F23C10/32—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus for controlling the level of the bed or the amount of material in the bed by controlling the rate of recirculation of particles separated from the flue gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/002—Supplying water
    • F23L7/005—Evaporated water; Steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/007—Supplying oxygen or oxygen-enriched air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/40—Alkaline earth metal or magnesium compounds
    • B01D2251/404—Alkaline earth metal or magnesium compounds of calcium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/60—Inorganic bases or salts
    • B01D2251/606—Carbonates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2206/00—Fluidised bed combustion
    • F23C2206/10—Circulating fluidised bed
    • F23C2206/103—Cooling recirculating particles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Abstract

Procedimiento de funcionamiento de una caldera (10) de CFB de oxicombustión que comprende un horno (12) que presenta una rejilla (26) en su sección inferior, un separador (16) de material sólido conectado a la parte superior del horno y un sistema de manipulación de material sólido externo (20, 21), comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes: - disponer un lecho fluidizado circulante en la caldera (10) de CFB de oxicombustión, - introducir un gas oxidante en la caldera de CFB a través de la rejilla (26) como gas de fluidización, comprendiendo el gas de fluidización un gas de combustión recirculante, - introducir un material (22) combustible en el lecho fluidizado circulante, - introducir un agente (24) de reducción de azufre que comprende CaCO3 en el lecho fluidizado circulante, - hacer circular el material sólido fuera del horno y proporcionar una circulación externa de material sólido por medio del sistema de manipulación de material sólido externo, - fluidizar el material sólido en el sistema de manipulación de material sólido externo introduciendo un medio fluidizante que comprende gas de combustión recirculante en el sistema de manipulación de material sólido externo, caracterizado por que - una cantidad predeterminada de vapor (44) es introducida en el sistema de manipulación de material sólido externo como un componente del medio fluidizante, en el que la cantidad predeterminada de vapor es controlada de manera que la presión parcial de CO2 en el medio fluidizante se mantenga por debajo de la presión de equilibrio para la recarbonatación de CaO a la temperatura prevalente en el sistema de manipulación de material sólido externo.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión.
Campo técnico
La invención se refiere a un procedimiento de funcionamiento de una caldera de lecho fluidizado circulante de oxicombustión según el preámbulo según la reivindicación 1.
Técnica anterior
La combustión de combustible sólido en un lecho fluidizado de material sólido, tales como lechos fluidizados burbujeantes (BFB) y circulantes (CFB), se sabe que es ventajosa en muchos sentidos. Debido a la baja temperatura del horno y la utilización de sólidos circulantes calientes, se logran muchas características beneficiosas, tales como bajas emisiones de NOx y SOx, flexibilidad de combustible y capacidad de utilizar combustible de baja calidad, en un proceso de CFB. La captura de muchas sustancias presentes en o que se originan a partir de reacciones de combustión puede lograrse fácilmente seleccionando el material de lecho utilizado apropiadamente. Por ejemplo, las emisiones de azufre pueden reducirse considerablemente utilizando materiales que reaccionan con azufre para facilitar la captura de azufre.
La combustión en CFB es bien conocida como proceso de combustión con aire, siendo un ejemplo del mismo la publicación CN 1566749 A, que también muestra un procedimiento de implementación de un chorro de fluidización de alta presión fluidización utilizando vapor en lugar de aire en el funcionamiento normal de una caldera. La presión de la fuente de vapor de fluidización es mayor de 60kPa, y el grado de supercalentamiento es de más de 3o°C.
Nuevas regulaciones y otras exigencias que limitan las emisiones de gases relacionados con el denominado efecto invernadero han alentado el desarrollo de nuevas tecnologías dirigidas a disminuir las emisiones de dióxido de carbono a partir de centrales eléctricas que utilizan combustibles carbonosos fósiles. Aunque en la ignición convencional el oxígeno requerido para quemar el combustible se alimenta en forma de aire, en la oxicombustión el aire se reemplaza por una mezcla de oxígeno sustancialmente puro y gas de combustión reciclado, que puede denominarse oxidante.
La oxicombustión se basa en la combustión de combustible carbonoso con oxígeno sustancialmente puro, normalmente, de al menos una pureza del 95%, para presentar dióxido de carbono y agua como componentes principales del gas de escape descargado de la caldera. De ese modo, el dióxido de carbono puede capturarse de manera relativamente fácil, sin tener que separarlo de una corriente de gas que presenta nitrógeno como su componente principal, como cuando se quema el combustible con aire.
Uno de los mecanismos de la captura de azufre en el horno, cuando se utiliza caliza, es tal como sigue. La caliza se calcina en el horno formando óxido de calcio:
CaCO3 -> CaO CO2.
El óxido de calcio reacciona con SO2 formando sulfato de calcio mediante una reacción:
CaO SO2 + %O2 -> CaSO4.
Otro mecanismo conocido es la sulfatación directa con una reacción:
CaCO3 %O2 SO2 -> CaSO4 CO2.
El CaSO4 , al ser un material sólido, puede retirarse del gas por separación. El transcurso de las reacciones depende naturalmente de la temperatura prevalente y particularmente de la presión parcial de CO2.
CaSO4, CaCO3 así como CaO se mezclan eficazmente en el material de lecho de la caldera de CFB y, por tanto, también están presentes en la circulación externa de material sólido de la caldera de CFB. El sulfato de calcio formado puede, por tanto, retirarse del horno junto con las cenizas. Por tanto, un proceso de combustión que utiliza una caldera de lecho fluidizado circulante no necesita necesariamente equipo de reducción de azufre adicional en el canal de gas de escape, o la eficacia de tal equipo puede ser relativamente baja.
Con el fin de mantener la temperatura óptima para lograr bajas emisiones y alta eficacia de combustión dentro del horno de una caldera de CFB, debe proporcionarse una superficie de transferencia de calor suficiente para eliminar calor de los productos de combustión. La superficie de transferencia de calor puede proporcionarse disponiendo un intercambiador de calor de lecho fluidizado (FBHE) en la circulación externa de material sólido, que enfría los sólidos circulados externamente antes de que regresen de nuevo al horno. Este es el caso también con las calderas de CFB de oxicombustión.
El documento US n° 6.505.567 da a conocer un generador de vapor de lecho fluidizado circulante y un procedimiento de funcionamiento del mismo. Se muestra también un intercambiador de calor de lecho fluidizado acoplado a la circulación externa de material sólido. El procedimiento incluye la etapa de introducción de una corriente de alimentación de oxígeno sustancialmente puro en el generador de vapor de lecho fluidizado circulante y la etapa de quemado de un combustible en presencia de la corriente de alimentación de oxígeno sustancialmente puro para producir un gas de combustión que presenta dióxido de carbono y vapor de agua como sus dos elementos constituyentes más grandes en volumen. El procedimiento incluye la etapa de separación del gas de combustión en una parte de producto final y una parte de reciclaje y dirigir la parte de reciclaje del gas de combustión al generador de vapor de lecho fluidizado circulante para contribuir al proceso de combustión en el mismo. La parte de reciclaje del gas de combustión se utiliza también para fluidizar gas en el intercambiador de calor de lecho fluidizado.
El documento US n° 4.969.930 divulga un procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión que comprende un horno en el que el medio fluidizante puede ser una mezcla de vapor acuoso y dióxido de carbono.
Se ha descubierto recientemente que en una caldera de CFB de oxicombustión puede producirse un comportamiento desventajoso en el sistema de manipulación de sólidos debido a la presencia de CaO, cuando se logra la fluidización del material sólido utilizando la parte recirculada del gas de combustión que contiene una alta concentración de CO2. Esto se debe al hecho de que el CaO presenta una tendencia a recarbonarse de nuevo a CaCO3 en determinadas circunstancias.
Divulgación de la invención
Un objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión, que soluciona el anteriormente mencionado y otros problemas de la técnica anterior. Un objetivo particular de la invención es proporcionar un procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión, en el que el gas de combustión recirculante se utiliza como gas de fluidización y se utiliza un agente de reducción de azufre que comprende CaCO3 para la captura de azufre, y procedimiento que proporciona un funcionamiento fiable de un sistema de manipulación de material sólido externo de la caldera de CFB de oxicombustión y que minimiza el comportamiento desventajoso en el sistema de manipulación de material sólido externo debido a la presencia de CaO en el material sólido, cuando se logra la fluidización utilizando gas que contiene una alta concentración de CO2.
Los objetivos de la invención se cumplen mediante un procedimiento que comprende etapas de disponer un lecho fluidizado circulante en la caldera de CFB de oxicombustión; introducir un gas oxidante en la caldera de CFB a través de la rejilla como gas de fluidización, comprendiendo el gas de fluidización gas de combustión recirculante; introducir un material combustible en el lecho fluidizado circulante; introducir un agente de reducción de azufre que comprende CaCO3 en el lecho fluidizado circulante; hacer circular el material sólido fuera del horno y proporcionar una circulación externa de material sólido por medio del sistema de manipulación de material sólido externo; fluidizar el material sólido en el sistema de manipulación de material sólido introduciendo un medio fluidizante que comprende gas de combustión recirculante en el sistema de manipulación de material sólido externo. Una cantidad predeterminada de vapor es introducida en el sistema de manipulación de material sólido externo como un componente del medio fluidizante.
Según la invención, la cantidad predeterminada de vapor es controlada de manera que la presión parcial de CO2 en el medio fluidizante se mantenga por debajo de la presión de equilibrio para la recarbonatación de CaO a la temperatura prevalente en el sistema de manipulación de material sólido externo.
De este modo, el control y funcionamiento del sistema de manipulación de material sólido externo es fiable puesto que la recarbonatación de CaO a temperaturas por debajo de la temperatura de calcinación en equilibrio se minimiza y los fenómenos desventajosos provocados por una excesiva formación de CaCO3 en sistema se evitan sustancialmente o al menos se minimizan. Por tanto, se minimiza la posible sinterización/aglomeración del lecho por la formación de CaCO3. Adicionalmente, puesto que la reacción de recarbonatación de CaO consume CO2 y la reacción se evita sustancialmente, se evita una pérdida de gas de fluidización por consiguiente sustancialmente.
Según una forma de realización de la invención, el vapor en el medio fluidizante es mezclado antes de su introducción en el sistema de manipulación de material sólido externo como medio fluidizante.
Según otra forma de realización de la invención, el vapor es uniformemente distribuido en el sistema de manipulación de material sólido externo como medio fluidizante de manera separada de los otros componentes del medio fluidizante introducido en el sistema de manipulación de material sólido externo.
Según aún otra forma de realización de la invención, el vapor en el medio fluidizante durante su introducción es mezclado en el sistema de manipulación de material sólido externo como medio fluidizante.
Según una forma de realización adicional de la invención, el vapor se genera como vapor de expansión a partir de agua originalmente a una primera presión y a una primera temperatura despresurizando el agua hasta una segunda presión que es menor que la primera presión antes de la introducción del vapor en el sistema de manipulación de material sólido externo como medio fluidizante.
Según aún otra forma de realización de la invención, el vapor se genera como vapor de expansión a partir de agua originalmente a una primera presión y a una primera temperatura despresurizando el agua hasta una segunda presión que es menor que la primera presión durante la introducción del vapor en el sistema de manipulación de material sólido externo como medio fluidizante.
La cantidad predeterminada de vapor es mezclada en el medio fluidizante para reemplazar al CO2 en el medio fluidizante. Se reduce por tanto una alta concentración de CO2 en el medio fluidizante reemplazando el CO2 por vapor.
De este modo, el control y funcionamiento del bucle de estanqueidad es fiable, puesto que la recarbonatación de CaO a temperaturas por debajo del equilibrio para la temperatura de calcinación se minimiza y los fenómenos provocados por una excesiva formación de CaCO3 en el bucle de estanqueidad, concretamente la posible sinterización/aglomeración del lecho y la pérdida de gas de fluidización, se evitan por consiguiente sustancialmente.
Según una forma de realización de la invención, se transporta material sólido con los gases de combustión a un separador de material sólido y se separa el material sólido de los gases de combustión en el separador de material sólido y el material sólido separado se recicla desde el separador de nuevo hasta el horno a través del sistema de manipulación de material sólido externo. El sistema de manipulación de material sólido externo comprende un bucle de estanqueidad, en el que el material sólido se fluidiza de manera controlable para controlar el flujo del material sólido de nuevo al horno. Se mezcla una cantidad predeterminada de vapor en el medio fluidizante antes de o durante su introducción en el bucle de estanqueidad y la fluidización del material sólido.
Según una forma de realización de la invención, el sistema de manipulación de material sólido externo comprende un intercambiador de calor de lecho fluidizado y el material sólido se hace circular fuera del horno de la caldera de CFB al interior de un intercambiador de calor de lecho fluidizado y en el procedimiento se mezcla una cantidad predeterminada de vapor en el medio fluidizante antes de o durante su introducción en el intercambiador de calor de lecho fluidizado para fluidizar el material sólido en el mismo. De este modo, el control y el funcionamiento del intercambiador de calor de lecho fluidizado es fiable puesto que la recarbonatación de CaO se minimiza y los fenómenos provocados por una cantidad excesiva de CaCO3 se minimizan. Tales fenómenos desventajosos son entre otros una posible sinterización/aglomeración del lecho, pérdida de gas de fluidización y carburación de tubos de superficie de calor en un entorno con alto contenido en CO2, se evitan sustancialmente o al menos se minimizan.
Según una forma de realización de la invención, el medio fluidizante comprende una primera parte del gas de combustión recirculante, una segunda parte de oxígeno y una tercera parte de vapor; y el procedimiento comprende una etapa de determinación del caudal o cantidad de agente de reducción de azufre que comprende CaCO3 introducido en el lecho fluidizado circulante; y una etapa de definición de las proporciones relativas de la primera parte, la segunda parte y la tercera parte basándose en el caudal o cantidad determinados de agente de reducción de azufre introducido; e introducir el medio fluidizante que comprende las proporciones relativas definidas de la primera parte, la segunda parte y la tercera parte del gas de combustión recirculante, el oxígeno y el vapor, respectivamente.
Además, según una forma de realización de la invención, se determina el contenido en CO2 del gas de combustión recirculante, que se tiene en cuenta cuando se determina la presión parcial de CO2 en el medio fluidizante.
Según una forma de realización de la invención, la temperatura del material sólido en el sistema de manipulación de material sólido externo se mide directa o indirectamente y la etapa de definición de las proporciones relativas de la primera parte, la segunda parte y la tercera parte comprende la utilización de la información de temperatura de material sólido real.
El vapor utilizado, es decir introducido en el sistema de manipulación de material sólido externo, en el procedimiento de la invención está preferentemente supercalentado y la presión está sustancialmente al nivel de presión prevalente en el entorno objetivo. Por ejemplo, la presión del vapor introducido está preferentemente 0,5 - 5 bar por encima de la presión atmosférica y la temperatura es de 140-200°C.
Según una forma de realización de la invención, el vapor se genera utilizando el calor producido en la caldera de CFB de oxicombustión.
Según otra forma de realización de la invención, el vapor se genera como vapor de expansión.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, la invención se describirá con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, en los que
• la figura 1 ilustra una caldera de CFB de oxicombustión en la que el procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según una forma de realización de la invención puede ponerse en práctica ventajosamente,
• la figura 2 ilustra una caldera de CFB de oxicombustión en la que el procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según otra forma de realización de la invención puede ponerse en práctica ventajosamente,
• la figura 3 ilustra un diagrama a modo de ejemplo del equilibrio para carbonato de calcio y óxido de calcio en función de la presión parcial de CO2,
• la figura 4 ilustra una caldera de CFB de oxicombustión en la que el procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según aún otra forma de realización de la invención puede ponerse en práctica ventajosamente, y
• la figura 5 ilustra una caldera de CFB de oxicombustión en la que el procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según aún otra forma de realización de la invención puede ponerse en práctica ventajosamente.
Mejor modo de poner en práctica la invención
La figura 1 da a conocer esquemáticamente una caldera 10 de CFB de oxicombustión, que también puede denominarse a continuación caldera de CFB. La caldera 10 de CFB comprende un horno 12 con una parte superior que presenta cuatro paredes laterales sustancialmente verticales, una parte inferior que presenta cuatro paredes laterales de las cuales dos son paredes laterales normalmente inclinadas hacia dentro, un conducto de descarga 14 en la parte superior o extremo superior del horno 12 para llevar el gas de combustión y las partículas sólidas suspendidas de ese modo a un separador 16 de material sólido, un paso 18 de gas de combustión dispuesto en el extremo superior del separador 16 de material sólido para retirar el gas de escape del separador 16 de material sólido.
La caldera de CFB también comprende medios 22 de alimentación de combustible dispuestos en una pared lateral del horno, y medios para introducir un agente de reducción de azufre que comprende CaCO3 en el lecho 24 fluidizado circulante también dispuesto en una pared lateral del horno. La caldera 10 de CFB de oxicombustión comprende una rejilla 26 en la sección inferior del horno 12 y una caja de aire 28 dispuesta en conexión con la rejilla. Se introduce medio fluidizante a través de la caja de aire y la rejilla en el horno en el funcionamiento de la caldera de CFB. Hay conductos con válvulas de control dispuestos para introducir al menos gas de reciclaje y oxígeno en la caja de aire 28.
El paso 18 de gas de combustión que se extiende desde el separador 16 de material sólido está provisto de un sistema de tratamiento de gas de combustión 30 que comprende ventajosamente intercambiadores de calor 32 para recuperar calor de los gases de combustión. El paso 18 también está provisto de una ramificación 36 que proporciona una salida conectada a un conducto de reciclaje de gas de combustión 38 a través del cual la parte de reciclaje del gas de combustión está disponible para el horno y/o su equipo auxiliar. El conducto de reciclaje 38 está provisto de un soplador 40 de reciclaje para elevar la presión del gas de combustión de reciclaje hasta un nivel adecuado. En una caldera de CFB de oxicombustión, el gas de combustión de reciclaje se utiliza como gas de fluidización, gas de combustión de reciclaje que contiene cantidades considerablemente grandes de CO2. Un primer sistema de retorno de material sólido también está dispuesto en el extremo inferior del separador 16 de material sólido para hacer circular material sólido, proporcionando así una circulación externa de material sólido. Este puede considerarse que es el primer sistema de manipulación de material sólido externo 20 en la caldera de CFB de la figura 1. El primer sistema de manipulación de material sólido 20 puede utilizarse para hacer retornar de manera controlable al menos parte del material sólido separado, es decir, material de lecho, de nuevo a la parte inferior del horno 12. En este contexto, el sistema de manipulación de material sólido externo significa una disposición en la que el material de lecho de la caldera de CFB se maneja fuera del horno, comprendiendo el manipulación una etapa de fluidización del material sólido. El separador 16 de material sólido comprende preferentemente uno o más separadores ciclónicos.
Hay también un segundo sistema de manipulación de material sólido externo 21 en la caldera 10 de CFB de la figura 1 que comprende un intercambiador de calor de lecho fluidizado 45 dispuesto próximo al horno 12 que presenta una pared 50 de división común con el horno 12. La pared de división común presenta al menos una abertura de entrada 52 proporcionada que conecta el horno 12 con el intercambiador de calor de lecho fluidizado 45. La al menos una abertura de entrada está dispuesta para permitir el paso de material sólido desde el horno hasta el intercambiador de calor y hacer circular por tanto material sólido fuera del horno proporcionando una circulación externa de material sólido mediante el segundo sistema de manipulación de material sólido. Hay también al menos una abertura de salida 54 en la pared de división. La abertura de salida está en conexión con un sistema de descarga de material sólido 56 y se abre a la parte inferior del horno por encima de la rejilla 26 para reciclar de manera controlable al menos parte del material sólido desde el intercambiador de calor de lecho fluidizado de nuevo hasta la parte inferior del horno 12. El intercambiador de calor de lecho fluidizado 45 está provisto también de una caja de aire 58 que presenta una sección 59 de fluidización diferenciada para el sistema de descarga de material sólido 56. El sistema de descarga de material sólido es en este caso una denominada cámara de elevación, cuyo funcionamiento se controla controlando la introducción de gas de fluidización a través de la sección 59 en la caja de aire.
La caldera 10 de CFB de oxicombustión está en conexión con una fuente de oxígeno 42 y una fuente de vapor 44 por medio de un conducto de oxígeno 46 y conducto de vapor 48, respectivamente, cuyo propósito se explica a continuación.
El conducto de reciclaje 38 está en comunicación de flujo con caja de aire 28 del reactor de CFB con el fin de alimentar el gas de combustión de reciclaje de nuevo al interior del horno como gas de fluidización. Adicionalmente, el conducto de oxígeno 46 se conecta a la caja de aire 28 y durante el funcionamiento del reactor de CFB de oxicombustión se alimenta gas oxidante que comprende una mezcla de gas de combustión de reciclaje y el oxígeno al interior del horno al menos en una condición de estado estacionario.
En la caldera de CFB de oxicombustión, hay dispuesto un lecho fluidizado circulante introduciendo un gas oxidante en la caldera de CFB a través de la rejilla 26. El gas oxidante alimentado a través de la rejilla 26 funciona como gas de fluidización. El gas oxidante se alimenta al interior del horno de modo que se mantenga una velocidad de gas suficiente para crear un lecho fluidizado en el mismo de modo que al menos parte del material sólido (material de lecho) se transporta junto con el gas al interior del separador 16 de material sólido. También se alimenta material combustible al interior del lecho fluidizado circulante mediante los medios 22 de alimentación de combustible. El material combustible se quema en el horno con la ayuda del oxígeno en el gas oxidante.
Durante el funcionamiento de la caldera de CFB de oxicombustión, se introduce un agente de reducción de azufre que comprende CaCO3 , tal como caliza, en el horno y, por tanto, en el lecho fluidizado circulante. La caliza se calcina en el horno formando óxido de calcio (CaCO3 -> CaO CO2), que reacciona con SO2 formando sulfato de calcio (CaO SO2 +^O 2 -> CaSO4).
El sulfato de calcio, que es un material sólido, puede retirarse del gas mediante separación. CaSO4 así como CaO se mezclan eficazmente en el material de lecho de la caldera de CFB y, por tanto, están presentes también en la circulación externa de material sólido de la caldera de CFB.
En la caldera de CFB mostrada en la figura 1, la trayectoria principal de la circulación externa de material sólido discurre desde el horno 12 hasta el separador 16 de partículas de la caldera 10 de CFB. Las partículas sólidas separadas se conducen adicionalmente desde el separador 16 de partículas al menos parcialmente de nuevo hasta el horno 12 a través del sistema de manipulación de material sólido externo 20. En el sistema de manipulación de material sólido externo 20, la admisión de partículas sólidas de nuevo a la caldera de CFB se controla mediante un bucle de estanqueidad 46 dispuesto en el sistema 20. El funcionamiento del bucle de estanqueidad se controla por medio fluidizante, es decir, introducción de gas en el bucle de estanqueidad.
El medio fluidizante, que se introduce en el bucle de estanqueidad 46, es una mezcla de medio fluidizante gaseoso y una cantidad predeterminada de vapor en el mismo.
Ahora, según una forma de realización preferida de la invención, se mezcla una cantidad predeterminada de vapor desde la fuente de vapor 44 en el medio fluidizante antes de su introducción en el sistema de manipulación de material sólido externo como medio fluidizante. De este modo, la recarbonatación de CaO, que se origina a partir del proceso de reducción de azufre presente en la circulación externa de material sólido en el primer sistema de manipulación de material sólido 20, particularmente en el bucle de estanqueidad 46, se minimiza al tiempo que se fluidiza mediante el medio fluidizante. De este modo, el control y el funcionamiento del bucle de estanqueidad es fiable, puesto que la recarbonización de CaO se minimiza y los fenómenos provocados por la cantidad excesiva de CaCO3 en el bucle de estanqueidad, concretamente la posible sinterización/aglomeración del lecho y la pérdida de medio fluidizante (CO2) en la reacción de recarbonatación, se evitan por consiguiente sustancialmente.
El bucle de estanqueidad 46 está provisto del sistema de fluidización 60, al que está conectado un conducto de gas 62 a través del cual se introduce el medio fluidizante en el sistema de fluidización 60. El conducto de gas está provisto de un dispositivo 64 de mezclado por medio del cual se controla la mezcla del medio fluidizante. La fuente de vapor 44 está en conexión de flujo con el dispositivo 64 de mezclado por medio de un primer conducto de entrada 66 que presenta una válvula de control 68. Además, la fuente de oxígeno 42 está en conexión de flujo con el dispositivo 64 de mezclado por medio de un segundo conducto de entrada 70 que presenta una válvula de control 72. Además, el conducto de reciclaje 38 está en conexión de flujo con el dispositivo 64 de mezclado por medio de un tercer conducto de entrada 74 que presenta una válvula de control 76 dispuesta en el tercer conducto de entrada. El dispositivo 64 de mezclado hace posible controlar la razón de los componentes del gas de fluidización que está disponible a través de los conductos de entrada primero, segundo y tercero. Debe entenderse que al contrario que la presentación de la figura 1, el dispositivo de mezclado puede estar integrado en el sistema de fluidización 60 o el bucle de estanqueidad 46.
En la caldera de CFB mostrada en la figura 1, hay otra trayectoria de circulación externa de material sólido mediante el segundo sistema de manipulación de material sólido 21. Esto comprende un intercambiador de calor de lecho fluidizado externo 45 próximo al horno 12 y finalmente una trayectoria de nuevo al horno. El intercambiador de calor de lecho fluidizado 45 está provisto de una caja de aire 58 con una sección 59 diferenciada para el sistema de descarga de material sólido 56. El medio fluidizante que se introduce en la caja de aire 58 es una mezcla de medio fluidizante gaseoso y una cantidad predeterminada de vapor mezclado antes de la introducción en el intercambiador de calor de lecho fluidizado.
Ahora, correspondientemente al comportamiento en el bucle de estanqueidad, tal como se describió anteriormente, una cantidad predeterminada de vapor desde la fuente de vapor 44 en el medio fluidizante es mezclada antes de su introducción en el sistema de manipulación de material sólido externo, es decir, en la caja de aire 58 como medio fluidizante. De este modo, la recarbonatación de CaO, que se origina a partir del proceso de reducción de azufre que está presente en el intercambiador de calor de lecho fluidizado externo 45 se minimiza al tiempo que se fluidiza mediante el medio fluidizante. De este modo, el control y el funcionamiento del intercambiador de calor de lecho fluidizado 45 es fiable, puesto que la recarbonatación de CaO se minimiza y los fenómenos provocados por una excesiva formación de CaCO3, concretamente la posible sinterización/aglomeración del lecho, pérdida de gas de fluidización y carburación de tubos de superficies de calor en un entorno con alto contenido en CO2, se evitan por consiguiente sustancialmente.
El intercambiador de calor de lecho fluidizado externo 45 está provisto de un sistema de fluidización, es decir, la caja de aire 58, 59 a la que está conectada un conducto de gas 80, a través del cual se introduce el medio fluidizante en la caja de aire 58 y su sección 59 diferenciada. El conducto de gas 80 está provisto de un dispositivo 64 de mezclado, por medio del cual se controla la mezcla del medio fluidizante. La fuente de vapor 44 está en conexión de flujo con el dispositivo 64 de mezclado por medio de un primer conducto de entrada 66 que presenta una válvula de control 68. Además la fuente de oxígeno 42 está en conexión de flujo con el dispositivo 64 de mezclado por medio de un segundo conducto de entrada 70 que presenta una válvula de control 72. Además, el conducto de reciclaje 38 está en conexión de flujo con el dispositivo 64 de mezclado por medio de un tercer conducto de entrada 74 que presenta una válvula de control 76 dispuesta en el tercer conducto de entrada. El dispositivo 64 de mezclado hace posible controlar la razón de los componentes del gas de fluidización disponibles a través de los conductos de entrada primero, segundo y tercero.
Según una forma de realización de la invención, la temperatura del material sólido en el sistema de manipulación de material sólido externo se mide directa o indirectamente mediante un sistema de medición de temperatura 82 y la etapa de definición de las proporciones relativas de la primera parte, la segunda parte y la tercera parte comprende la utilización de la información de temperatura de material sólido real. La cantidad predeterminada de vapor es controlada de manera que la presión parcial de CO2 en el medio fluidizante se mantenga por debajo de la presión de equilibrio para la recarbonatación de CaO a la temperatura medida del material sólido.
La figura 1 también muestra que cada uno de los varios sistemas de manipulación de material sólido o partes de los mismos en los que se requiere fluidización está provisto de un dispositivo 64 de mezclado por sí mismo.
La figura 2 describe esquemáticamente una caldera de CFB de oxicombustión en la que el procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según una forma de realización de la invención puede ponerse en práctica ventajosamente. En gran medida, es similar a la de la figura 1 y, por tanto, se utilizan números de referencia correspondientes para los elementos correspondientes. La forma de realización de la figura 2 difiere de la de la figura 1 por el hecho de que el sistema de retorno de material sólido en el extremo inferior del separador 16 de material sólido para hacer circular el material sólido y el intercambiador de calor de lecho fluidizado 45 dispuesto próximo al horno 12 están conectados entre sí. Por tanto, queda claro que hay un bucle de estanqueidad en el intercambiador de calor de lecho fluidizado, también. Esto significa que el material sólido separado mediante el separador 16 se dirige al intercambiador de calor de lecho fluidizado. Incluso si no se muestra en la presente memoria, el material sólido puede dirigirse directamente de nuevo al horno o el material separado se enfría en el intercambiador de calor antes de alimentarse de nuevo al horno.
En la figura 2 se muestra también sólo un dispositivo 64 de mezclado que ilustra que según una forma de realización de la invención, la caldera de CFB está provista de sólo un dispositivo 64 de mezclado en el que se mezcla una cantidad predeterminada de vapor 44 en el medio fluidizante, dispositivo de mezclado a partir del cual el medio fluidizante se dirige a cada uno de varios sistemas de manipulación de material sólido o partes del mismo en donde se requiere fluidización.
La figura 3 muestra un diagrama a modo de ejemplo del equilibrio para carbonato de calcio y óxido de calcio en función de la presión parcial de CO2 y la temperatura. Puede observarse que, por ejemplo, a la temperatura de 800°C la presión parcial de CO2 debe ser menor de aproximadamente 0,2 atm con el fin de evitar la recarbonatación de CaO. Por tanto, según una forma de realización de la invención, la cantidad predeterminada de vapor mezclado en el medio fluidizante es controlada de manera que la presión parcial de CO2 en el medio fluidizante se mantenga por debajo de la presión de equilibrio para la recarbonatación de CaO a la temperatura prevalente del medio fluidizante y/o material sólido que va a fluidizarse.
La figura 4 ilustra aún otra forma de realización de la invención. Mayoritariamente es similar a la de la figura 1 y, por tanto, se utilizan números de referencia correspondientes en conexión con características y elementos correspondientes. También funciona en gran medida de manera similar. La diferencia más significativa en la caldera 10 de CFB de oxicombustión de la figura 4 se refiere al concepto de sistema de manipulación de material sólido externo, y particularmente al medio fluidizante.
En primer lugar, el bucle de estanqueidad 46 está provisto de un sistema de fluidización 60 al que está conectado un conducto de gas 62 a través del cual se introduce el medio fluidizante en el sistema de fluidización 60. El conducto de gas está provisto de un dispositivo 64 de mezclado por medio del cual se forma y se controla la mezcla del medio fluidizante. Debe entenderse que el dispositivo de mezclado puede estar integrado en el sistema de fluidización 60. En esta forma de realización, la fuente de vapor 44 está en conexión de flujo directamente con el sistema de fluidización 60. La disposición está provista de un primer conducto de entrada 66 que presenta una válvula de control 68 para introducir el vapor. La fuente de oxígeno 42 está en conexión de flujo con el dispositivo 64 de mezclado por medio de un segundo conducto de entrada 70 que presenta una válvula de control 72. Además, el conducto de reciclaje 38 está en conexión de flujo con el dispositivo 64 de mezclado por medio de un tercer conducto de entrada 74 que presenta una válvula de control 76 dispuesta en el tercer conducto de entrada. De este modo, el oxígeno se mezcla preferentemente con el gas de combustión reciclado antes de su introducción en el sistema de fluidización 60, es decir el bucle de estanqueidad en este caso.
Según otra forma de realización de la invención, el vapor se introduce como agua a una primera presión y a una primera temperatura y el agua se despresuriza hasta una segunda presión que es menor que la primera presión de una manera tal que se genera vapor de expansión durante la introducción del vapor como medio fluidizante. Esto se representa en la figura 4 mediante una unidad de expansión 110 en la caja de aire 58 o inmediatamente antes de la misma.
También se ilustra en la figura 4 que la fuente de vapor 44 está en conexión de flujo directo con la caja de aire 28 de la caldera 10. De ese modo, el vapor es uniformemente distribuido en el área, a través de la cual se introduce el medio fluidizante en la caldera.
El medio fluidizante del intercambiador de calor de lecho fluidizado 45 comprende una mezcla de medio fluidizante gaseoso y una cantidad predeterminada de vapor mezclado antes de la introducción en el intercambiador de calor de lecho fluidizado. En la forma de realización de la figura 4, la fuente de vapor 44 está en conexión de flujo directamente con la caja de aire 58. El conducto de gas 80 conectado a la caja de aire 58 está provisto de un dispositivo 64 de mezclado por medio del cual la mezcla del medio fluidizante se controla parcialmente. La fuente de vapor 44 está ahora en conexión de flujo separado con la caja de aire 58. Sin embargo, la fuente de oxígeno 42 está en conexión de flujo con el dispositivo 64 de mezclado por medio de un segundo conducto de entrada 70 que presenta una válvula de control 72. Además, el conducto de reciclaje 38 está en conexión de flujo con el dispositivo 64 de mezclado por medio de un tercer conducto de entrada 74 que presenta una válvula de control 76 dispuesta en el tercer conducto de entrada. El dispositivo 64 de mezclado hace posible controlar la razón de los componentes del gas de fluidización alimentado a través de los conductos. El dispositivo de mezclado no tiene que estar separado de la caja de aire, sino que puede estar integrado también con el mismo.
La figura 4 muestra también una forma de realización de la unidad de producción de vapor 100 que sirve como fuente de vapor. La unidad de producción de vapor 100 está dispuesta para recibir calor del gas de combustión que fluye por el paso 18 de gas de combustión. La unidad de producción de vapor comprende una bomba de agua 102 que aumenta la presión del agua hasta un nivel deseado por encima de la presión atmosférica. El agua presurizada se conduce hasta un intercambiador de calor 104 conectado al paso 18 de gas de combustión en el que el agua se evapora y se supercalienta.
La figura 5 ilustra aún otra forma de realización de la invención. Principalmente, es similar a la de la figura 4 y, por tanto, se utilizan números de referencia correspondientes en relación con características y elementos correspondientes. La figura 5 representa otra forma de realización de la unidad de producción de vapor 100, que sirve como fuente de vapor 44. La unidad de producción de vapor 100 también está dispuesta para recibir calor del gas de combustión que fluye en el paso 18 de gas de combustión. Hay un circuito que comprende un tanque 106 de evaporación instantánea en el que se produce vapor de expansión, circuito que se utiliza como fuente de vapor 44. La parte inferior del tanque 106 de evaporación instantánea está conectada al intercambiador de calor 104 y está dispuesta una bomba de agua 102' en el conducto de conexión. La bomba 102' aumenta la presión del agua hasta un nivel deseado por encima de la presión atmosférica. Se conduce agua presurizada hasta un intercambiador de calor 104 conectado al paso 18 de gas de combustión, en el que se calienta el agua. Posteriormente, se introduce el agua presurizada y calentada en el tanque de evaporación instantánea hasta una presión inferior produciendo así vapor de expansión. Hay una entrada para acumular agua 108 en el circuito para compensar el vapor de expansión producido y utilizado. Esto presenta la ventaja de que el agua utilizada para producir vapor de expansión no necesita tratamiento o sólo tratamiento menor, lo que hace que la disposición, por ejemplo, presente un funcionamiento sencillo.
Ha de indicarse que sólo se han descrito unas cuantas de las formas de realización más ventajosa de la invención anteriormente. Por tanto, queda claro que la invención no se limita a las formas de realización descritas anteriormente, sino que puede aplicarse de muchos modos dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Por tanto, queda claro que la fuente de vapor puede ser de manera práctica cualquier fuente de vapor de baja presión disponible, como extracción de turbina de vapor, etc. Las características divulgadas en relación con diversas formas de realización pueden utilizarse también en relación con otras formas de realización dentro del alcance de la invención y/o pueden combinarse diferentes conjuntos de las características divulgadas, si se desea y si es técnicamente viable.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de funcionamiento de una caldera (10) de CFB de oxicombustión que comprende un horno (12) que presenta una rejilla (26) en su sección inferior, un separador (16) de material sólido conectado a la parte superior del horno y un sistema de manipulación de material sólido externo (20, 21), comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:
- disponer un lecho fluidizado circulante en la caldera (10) de CFB de oxicombustión,
- introducir un gas oxidante en la caldera de CFB a través de la rejilla (26) como gas de fluidización, comprendiendo el gas de fluidización un gas de combustión recirculante,
- introducir un material (22) combustible en el lecho fluidizado circulante,
- introducir un agente (24) de reducción de azufre que comprende CaCO3 en el lecho fluidizado circulante, - hacer circular el material sólido fuera del horno y proporcionar una circulación externa de material sólido por medio del sistema de manipulación de material sólido externo,
- fluidizar el material sólido en el sistema de manipulación de material sólido externo introduciendo un medio fluidizante que comprende gas de combustión recirculante en el sistema de manipulación de material sólido externo,
caracterizado por que
- una cantidad predeterminada de vapor (44) es introducida en el sistema de manipulación de material sólido externo como un componente del medio fluidizante, en el que la cantidad predeterminada de vapor es controlada de manera que la presión parcial de CO2 en el medio fluidizante se mantenga por debajo de la presión de equilibrio para la recarbonatación de CaO a la temperatura prevalente en el sistema de manipulación de material sólido externo.
2. Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según la reivindicación 1, caracterizado por que el vapor es mezclado (64) en el medio fluidizante antes de su introducción en el sistema de manipulación de material sólido externo (20, 21) como medio fluidizante.
3. Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según la reivindicación 1, caracterizado por que el vapor es uniformemente distribuido (64) en el sistema de manipulación de material sólido externo (20, 21) como medio fluidizante de manera separada de los otros componentes del medio fluidizante introducido en el sistema de manipulación de material sólido externo (20, 21).
4. Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según la reivindicación 1, caracterizado por que el vapor es mezclado (64) en el medio fluidizante durante su introducción en el sistema de manipulación de material sólido externo (20, 21) como medio fluidizante.
5. Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según la reivindicación 1, caracterizado por que el vapor es generado como vapor de expansión a partir de agua originalmente a una primera presión y a una primera temperatura despresurizando el agua hasta una segunda presión que es menor que la primera presión antes de la introducción del vapor dentro del sistema de manipulación de material sólido externo como medio fluidizante.
6. Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según la reivindicación 1, caracterizado por que el vapor es generado como vapor de expansión a partir de agua originalmente a una primera presión y a una primera temperatura despresurizando el agua hasta una segunda presión que es menor que la primera presión durante la introducción del vapor en el sistema de manipulación de material sólido externo como medio fluidizante.
7. Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según la reivindicación 1, caracterizado por que el material sólido es transportado con los gases de combustión hasta el separador (16) de material sólido que separa el material sólido de los gases de combustión en el separador de material sólido y el material sólido separado es reciclado desde el separador de nuevo hasta el horno a través del sistema de manipulación de material sólido externo, comprendiendo el sistema de manipulación de material sólido externo un bucle de estanqueidad (46) en el que el material sólido es fluidizado y la cantidad predeterminada de vapor es introducida en el medio fluidizante antes de su introducción en el bucle de estanqueidad.
8. Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según la reivindicación 1, caracterizado por que el material sólido es transportado con los gases de combustión hasta el separador (16) de material sólido que separa el material sólido de los gases de combustión en el separador de material sólido y el material sólido separado es reciclado desde el separador de nuevo hasta el horno a través del sistema de manipulación de material sólido externo, comprendiendo el sistema de manipulación de material sólido externo un bucle de estanqueidad (46), en el que el material sólido es fluidizado y la cantidad predeterminada de vapor es introducida en el medio fluidizante durante su introducción en el bucle de estanqueidad.
9. Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el sistema de manipulación de material sólido externo (21) comprende un intercambiador de calor de lecho fluidizado (45) y el material sólido se hace circular fuera del horno (12) al interior de un intercambiador de calor de lecho fluidizado y la cantidad predeterminada de vapor en el medio fluidizante antes de su introducción (58, 60) es mezclada en el intercambiador de calor de lecho fluidizado.
10. Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el sistema de manipulación de material sólido externo (21) comprende un intercambiador de calor de lecho fluidizado (45) y el material sólido se hace circular fuera del horno (12) al interior de un intercambiador de calor de lecho fluidizado y la cantidad predeterminada de vapor es mezclada en el medio fluidizante durante su introducción (58, 60) en el intercambiador de calor de lecho fluidizado.
11. Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según la reivindicación 1, caracterizado por que el medio fluidizante comprende una primera parte del gas de combustión recirculante, una segunda parte de oxígeno y una tercera parte de vapor; y el procedimiento comprende una etapa de determinación del caudal o cantidad de agente de reducción de azufre introducido que comprende CaCO3 en el lecho fluidizado circulante; y una etapa de definición de las proporciones relativas de la primera parte, la segunda parte y la tercera parte basándose en el caudal o cantidad determinados de agente de reducción de azufre introducido; e introducir el medio fluidizante que comprende las proporciones relativas definidas de la primera parte, la segunda parte y la tercera parte del gas de combustión recirculante, el oxígeno y el vapor, respectivamente.
12. Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según la reivindicación 11, caracterizado por que la temperatura del material sólido en el sistema de manipulación de material sólido externo es medida directa o indirectamente y la etapa de definición de las proporciones relativas de la primera parte, la segunda parte y la tercera parte comprende la utilización de la información de temperatura de material sólido real.
13. Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según la reivindicación 1, caracterizado por que el vapor es generado utilizando el calor producido en la caldera de CFB de oxicombustión.
14. Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión según la reivindicación 1, caracterizado por que el vapor es generado como vapor de expansión.
ES12741976T 2011-02-04 2012-02-01 Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión Active ES2698074T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20115112A FI123704B (fi) 2011-02-04 2011-02-04 Menetelmä happipolttokiertoleijupetikattilan käyttämiseksi
PCT/FI2012/050089 WO2012104487A1 (en) 2011-02-04 2012-02-01 Method of operating an oxycombustion cfb boiler

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2698074T3 true ES2698074T3 (es) 2019-01-30

Family

ID=43629787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES12741976T Active ES2698074T3 (es) 2011-02-04 2012-02-01 Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9651244B2 (es)
EP (1) EP2671024B1 (es)
ES (1) ES2698074T3 (es)
FI (1) FI123704B (es)
PL (1) PL2671024T3 (es)
WO (1) WO2012104487A1 (es)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103471093B (zh) * 2013-09-06 2016-02-24 中国科学院工程热物理研究所 循环流化床富氧燃烧的配风方法
FI20155805A (fi) * 2015-11-04 2017-05-05 Amec Foster Wheeler Energia Oy Menetelmä kiertoleijupetikattilalaitoksesta syntyvien savukaasujen rikkidioksiidipitoisuuden vähentämiseksi
CN105972584B (zh) * 2016-07-01 2018-09-04 江苏联发环保新能源有限公司 一种高效环保循环流化床燃烧装置及其燃烧方法
KR101898077B1 (ko) * 2016-07-26 2018-09-12 현대건설 주식회사 순환 유동층 보일러 시스템
CN106390727B (zh) * 2016-10-27 2019-10-18 福建龙净脱硫脱硝工程有限公司 一种处理低温烟气的干法脱硫方法
CN109028049B (zh) * 2018-06-07 2020-07-03 重庆大学 一种纯燃高钠煤的并联循环流化床锅炉
NO345361B1 (en) * 2019-04-08 2020-12-21 Thermtech Holding As Fluidized bed reactor apparatus and a method for processing organic material using a fluidized bed reactor apparatus
CN112791554A (zh) * 2020-12-31 2021-05-14 清华大学 一种烟气处理方法及***
EP4377618A1 (en) * 2021-07-27 2024-06-05 General Electric Technology GmbH Oxy-combustion combined cycle power plants

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2461958A (en) * 1944-12-14 1949-02-15 Standard Oil Dev Co Treating hydrocarbon fluids
US2765222A (en) * 1946-04-02 1956-10-02 Exxon Research Engineering Co Production of gas mixtures containing carbon monoxide and hydrogen
US3460934A (en) * 1966-12-19 1969-08-12 John J Kelmar Blast furnace method
US3481834A (en) * 1968-08-21 1969-12-02 Arthur M Squires Process and apparatus for desulfurizing fuels
US3734833A (en) * 1969-12-10 1973-05-22 A Singh Low sulphur fuel system
US3719192A (en) * 1971-07-30 1973-03-06 A Squires Method and apparatus for transferring a comminuted solid from a low pressure into a space occupied by gas at high pressure
SE7503313L (sv) * 1975-03-21 1976-09-22 Stora Kopparbergs Bergslags Ab Sett for omvandling av kolhaltiga material innehallande svavel till i huvudsak svavelfri brennbar gas samt anordning for genomforande av settet
US4137129A (en) * 1977-10-07 1979-01-30 Uop Inc. Fractionation process
US4191540A (en) * 1978-03-27 1980-03-04 Chevron Research Company Carbon dioxide acceptor process using countercurrent plug flow
US4377066A (en) * 1980-05-27 1983-03-22 Dickinson Norman L Pollution-free pressurized fluidized bed combustion utilizing a high concentration of water vapor
US5171542A (en) * 1984-03-20 1992-12-15 A. Ahlstrom Corporation Circulating fluidized bed reactor
US4617877A (en) * 1985-07-15 1986-10-21 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed steam generator and method of generating steam with flyash recycle
US4714032A (en) * 1985-12-26 1987-12-22 Dipac Associates Pollution-free pressurized combustion utilizing a controlled concentration of water vapor
US4682567A (en) * 1986-05-19 1987-07-28 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed steam generator and method of generating steam including a separate recycle bed
US4665864A (en) * 1986-07-14 1987-05-19 Foster Wheeler Energy Corporation Steam generator and method of operating a steam generator utilizing separate fluid and combined gas flow circuits
US4709662A (en) * 1987-01-20 1987-12-01 Riley Stoker Corporation Fluidized bed heat generator and method of operation
FI85909C (fi) * 1989-02-22 1992-06-10 Ahlstroem Oy Anordning foer foergasning eller foerbraenning av fast kolhaltigt material.
US5082251A (en) * 1990-03-30 1992-01-21 Fior De Venezuela Plant and process for fluidized bed reduction of ore
US5192486A (en) * 1990-03-30 1993-03-09 Fior De Venezuela Plant and process for fluidized bed reduction of ore
US5344614A (en) * 1992-09-11 1994-09-06 Foster Wheeler Energy Corporation Reactor for reducing sulfur oxides emissions in a combustion process
US5341753A (en) * 1993-02-12 1994-08-30 Pyropower Corporation Circulating fluidized bed power plant with improved mixing of sorbents with combustion gases
US5535687A (en) * 1994-08-25 1996-07-16 Raytheon Engineers & Constructors Circulating fluidized bed repowering to reduce Sox and Nox emissions from industrial and utility boilers
IN188644B (es) 1995-08-21 2002-10-26 Abb Research Ltd
US5810976A (en) * 1996-12-23 1998-09-22 Grand Environmental Corporation Device for processing water having high concentrations of scale forming compounds and high solids content in a high efficiency vapor compression distillation system
US6505567B1 (en) * 2001-11-26 2003-01-14 Alstom (Switzerland) Ltd Oxygen fired circulating fluidized bed steam generator
CN1313766C (zh) 2003-06-11 2007-05-02 上海锅炉厂有限公司 用蒸汽代替空气进行高压流化风的方法
US7685737B2 (en) * 2004-07-19 2010-03-30 Earthrenew, Inc. Process and system for drying and heat treating materials
US7024800B2 (en) * 2004-07-19 2006-04-11 Earthrenew, Inc. Process and system for drying and heat treating materials
US9272912B2 (en) * 2006-08-25 2016-03-01 Robert A. Rossi Process and system for producing commercial quality carbon dioxide from recausticizing process calcium carbonates
US9125962B2 (en) * 2007-03-09 2015-09-08 Estech Usa, Llc Waste processing apparatus and method featuring water removal
JP5293099B2 (ja) * 2007-11-14 2013-09-18 株式会社Ｉｈｉ Ｃｏ２回収ガス化方法及び装置
JP4835581B2 (ja) * 2007-11-14 2011-12-14 株式会社Ｉｈｉ 循環流動層改質装置
US8230796B2 (en) 2008-02-27 2012-07-31 Andrus Jr Herbert E Air-fired CO2 capture ready circulating fluidized bed steam generators
JP5309745B2 (ja) * 2008-07-15 2013-10-09 株式会社Ｉｈｉ ガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法及び装置
CA2974504C (en) * 2008-12-12 2021-04-06 Maoz Betser-Zilevitch Steam generation process and system for enhanced oil recovery
US9192890B2 (en) * 2013-11-15 2015-11-24 The Babcock & Wilcox Company Integrated sorbent injection and flue gas desulfurization system
US9938466B2 (en) * 2014-09-05 2018-04-10 Gas Technology Institute Use of carbon dioxide generated by hydropyrolysis for process inertization

Also Published As

Publication number Publication date
FI20115112A (fi) 2012-08-05
PL2671024T3 (pl) 2019-02-28
WO2012104487A1 (en) 2012-08-09
FI20115112A0 (fi) 2011-02-04
FI20115112L (fi) 2012-08-05
EP2671024B1 (en) 2018-08-29
US9651244B2 (en) 2017-05-16
FI123704B (fi) 2013-09-30
EP2671024A4 (en) 2017-05-10
US20130284121A1 (en) 2013-10-31
EP2671024A1 (en) 2013-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2698074T3 (es) Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión
US20100077947A1 (en) Method of combusting sulfur-containing fuel
AU2006316951C1 (en) Combustion control method and device of oxygen combustion boiler
US8196532B2 (en) Air-fired CO2 capture ready circulating fluidized bed heat generation with a reactor subsystem
US8689709B2 (en) Oxycombustion in transport oxy-combustor
ES2838727T3 (es) Sistema para captura de CO2 de un gas de combustión mediante los ciclos de carbonatación-calcinación CaO/CaCO3
ES2729674T3 (es) Procedimiento para reducir las emisiones de óxido de nitrógeno en la combustión de combustible oxigenado
JP5107418B2 (ja) 酸素燃焼ボイラの一次再循環排ガス流量制御装置
JP5183372B2 (ja) 酸素燃焼ボイラシステム及び燃焼方法
ES2602580T3 (es) Recipiente hermético y método para controlar un caudal de sólidos a su través
EP0722556B1 (en) Supercritical steam pressurized circulating fluidized bed boiler
ES2695554T3 (es) Procedimiento de captura de óxidos de azufre a partir del gas de combustión de una caldera de CFB de combustión de oxicombustible
JP2001248804A (ja) 循環流動層ボイラ
US9696030B2 (en) Oxy-combustion coupled firing and recirculation system
US9429319B2 (en) Boiler combustion system and operation method therefor
ES2339733B1 (es) Procedimiento y dispositivo para la combustion de biomasa sin emisionde dioxido de carbono.
KR102232107B1 (ko) 가압 순산소 연소 보일러
Vimalchand et al. Oxy-combustion in transport oxy-combustor
Rufas et al. Operational experience of sulphur retention in a bubbling fluidised bed under oxy-fuel combustion conditions