FI84655B - Method and device for gasification or combustion of a solid carbon-containing material - Google Patents

Description

8465584655

MENETELMÄ JA LAITE KIINTEÄN HIILIPITOISEN AINEEN KAASUTTAMISEKSI TAI POLTTAMISEKSIMETHOD AND APPARATUS FOR THE GASIFICATION OR COMBUSTION OF SOLID CARBONATED MATERIAL

FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR FÖRGASNING ELLER FÖRBRÄNNING 5 AV FAST KOLHALTIGT MATERIALFARRING REQUIREMENTS FOR FITTING ELLER FARRING 5 AV FAST COLLECTED MATERIAL

Keksintö kohdistuu menetelmään kiinteän hiilipitoisen aineen kaasuttamiseski tai polttamiseksi kiertomassatyyp-pisessä leijukerrosreaktorissa (circulating fluidized bed 10 reactor), jossa ylläpidetään niin korkea kaasunvirtaus-nopeus, että huomattava osa kiintoainespartikkeleista poistuu kaasun kuljettamana reaktorikammiosta, sen jälkeen sovitettuun partikkelierottimeen. Pääosa näistä kiintoainespartikkeleista eli kiertävä petimateriaali, erotetaan 15 partikkelierottimessa ja palautetaan reaktorikammioon ja kaasut johdetaan partikkelierottimesta edelleen kaasun-puhdistusvaiheeseen, jossa hienoa pölyä erotetaan kaasustaThe invention relates to a process for gasifying or burning a solid carbonaceous substance in a circulating fluidized bed reactor, in which such a high gas flow rate is maintained that a substantial part of the solid particles leaves the reactor chamber as the gas is transported to the reactor chamber. The majority of these solid particles, i.e. the circulating bed material, are separated in a particle separator and returned to the reactor chamber, and the gases are passed from the particle separator to a gas purification step where fine dust is separated from the gas

Keksintö kohdistuu myös laitteeseen, jolla kiinteä hiili-20 pitoinen aine kaasutetaan» tai poltetaan, ja joka käsittää kiertomassatyyppisen leijukerrosreaktorin, johon on sovitettu reaktiokaromion jälkeen ainakin yksi kiertävän peti-materiaalin erotin ja johon on yhdistetty partikkelien pa-lautusputki, erotettujen partikkelien takaisin johtamisek-25 si reaktorikammioon, edullisesti sen alaosaan.The invention also relates to an apparatus for gasifying or burning a solid carbonaceous material, comprising a fluidized bed type fluidized bed reactor fitted with at least one circulating bed material separator after the reaction carom and connected to a particle return pipe for returning the separated particles. into the reactor chamber, preferably at its lower part.

Kaasutettaessa hiilipitoista kiinteää polttoainetta on käytössä useita eri menetelmiä, joista tärkeimpiä ovat erilaiset leijukerrosperiaatteelle pohjautuvat kaasut-30 timet. Ongelmana kaikissa kaasutinratkaisuissa, kuten myös 2 84655 osaltaan leijukerroskaasuttimissa, on erittäin korkean hiilikonversion saavuttaminen. Tämä ongelma tulee korostetusti esiin, kun kaasutetaan huonosti reaktiivista polttoainetta kuten kivihiiltä. Myös korkean hiilikonver-5 sion aikaansaaminen hienojakoisella polttoaineella, kuten jyrsinturpeella, on vaikeaa.Several different methods are used for the gasification of carbonaceous solid fuels, the most important of which are various gases based on the fluidized bed principle. A problem in all carburetor solutions, as well as in the 2 84655 fluidized bed carburetors, is to achieve a very high carbon conversion. This problem is highlighted when gasifying poorly reactive fuel such as coal. It is also difficult to achieve high carbon conversion with finely divided fuel such as milled peat.

Huono hiilikonversio johtuu periaatteessa leijukerros-kaasuttimien verrattain matalasta reaktiolämpötilasta, 10 jota rajoittaa polttoaineen tuhkan sulamislämpötila. Lisäämällä kaasutuksen reaktioaikaa eli palauttamalla karannut reagoimaton polttoaine takaisin reaktoriin, voidaan hiilikonversiota nostaa huomattavasti.Poor carbon conversion is basically due to the relatively low reaction temperature of the fluidized bed gasifiers, which is limited by the melting temperature of the fuel ash. By increasing the gasification reaction time, i.e. by returning the escaped unreacted fuel back to the reactor, the carbon conversion can be significantly increased.

15 Kiertomassatyyppisessä leijukerroskaasuttimessa tai kattilassa on niin suuri ylöspäin suuntautuva kaasun virtaus-noppeus, että suuri määärä kiinteää petimateriaalia nousee tuote- tai savukaasujen mukana ulos reaktorista. Suurin osa tästä ulosvirtaavasta petimateriaalista erotetaan 20 erottimissa kaasusta ja palautetaan takaisin reaktoriin. Hienoin jae poistuu kaasun mukana. Reaktorissa muodostuu kiertäväksi massaksi tuhka, koksi sekä mahdollinen sisään syötetty muu kiinteä aine, kuten kalkki, joka toimii haluttujen reaktioiden aikaansaajana kuten rikin sitoja-25 na.15 A circulating type fluidized bed gasifier or boiler has such a high upward gas flow rate that a large amount of solid bed material rises out of the reactor with the product or flue gases. Most of this effluent bed material is separated from the gas in separators and returned to the reactor. The finest fraction leaves with the gas. In the reactor, the circulating mass is ash, coke and any other solid, such as lime, which acts as a catalyst for the desired reactions, such as sulfur.

Kuitenkin normaalisti käytettyjen erottimien, kuten syklonien, erotuskyky on pienille partikkeleille rajallinen. Normaalisti kuumasyklonit voivat erottaa vain partikke-30 leita kokoluokkaan 50-100 pm, ja sitä hienommat jakeet pyrkivät karkaamaan pois kaasujen mukana. Koska kaasun mukana reaktorista poistuva reagoimaton polttoaine on pääasiassa koksia, josta haihtuvat (reaktiiviset) osat ovat jo poistuneet, se vaatisi palautettuna reaktoriin 35 pitemmän viiveajan reaktorissa kuin itse "tuore" polttoaine. Palautetun koksin hienon raekoon vuoksi palautettu hieno jae lentää kuitenkin välittömästi uudelleen ulos 3 84655 reaktorikammiosta, ja näin jää reaktioaika liian lyhyeksi sekä hiilikonversio alhaiseksi.However, the resolution of normally used separators, such as cyclones, is limited for small particles. Normally, hot cyclones can only separate particle-30 lees in the size range of 50-100 pm, and the finer fractions tend to escape with the gases. Since the unreacted fuel leaving the reactor with the gas is mainly coke, from which the volatile (reactive) parts have already been removed, it would require a longer lag time in the reactor when returned to the reactor 35 than the "fresh" fuel itself. However, due to the fine grain size of the recovered coke, the recovered fine fraction immediately re-flies out of the 3 84655 reactor chamber, leaving the reaction time too short and the carbon conversion low.

Koksin raekoko pienenee prosessin aikana jatkuvasti, jolloin pölypäästö syklonista kasvaa, mikä johtaa alhai-5 seen hiilikonversioon.The grain size of the coke decreases continuously during the process, increasing the dust emission from the cyclone, leading to low carbon conversion.

Käyttämällä uusia keraamisia suotimia voidaan kylläkin kaasuista erottaa pienetkin koksihiukkaset, mutta tällöin törmätään uusiin ongelmiin. Kiinteät polttoaineet sisältä-10 vät aina tuhkaa, joka puhdasta kaasua valmistettaessa on poistettava systeemistä. Tämä olisi tehtävä siten, ettei tuhkan mukana poistuisi suuria määriä reagoimatonta hiiltä pyrittäessä mahdollisimman korkeaan hiilikonversioon. Tuhkan raekokojakautuma on kuitenkin aina varsin laaja, ja 15 hieno tuhka pyrkiikin lentämään ulos reakorista hienon koksijäännöksen kanssa.By using new ceramic filters, even small coke particles can be separated from the gases, but new problems are encountered. Solid fuels always contain ash, which must be removed from the system when producing clean gas. This should be done in such a way that large amounts of unreacted carbon are not removed with the ash in order to achieve the highest possible carbon conversion. However, the grain size distribution of the ash is always quite wide, and 15 fine ash tends to fly out of the reactor with a fine coke residue.

Korkean hiilikonversion saavuttaminen edellyttää siis seuraavan kaksijakoisen ongelman ratkaisemista: 20 1. Kaasuista on kyettävä erottamaan myös hienot pölyt ja palauttamaan ne takaisin reaktoriin.Achieving high carbon conversion therefore requires solving the following twofold problem: 20 1. It must also be possible to separate fine dust from the gases and return them to the reactor.

2. Palautetun pölyn sisältämä hiili on saatava reagoi 25 maan ja tuhka erotettava systeemistä.2. The carbon contained in the recovered dust must be reacted with 25 soil and the ash separated from the system.

Ongelma on pyritty ratkaisemaan siinä kuitenkaan tyydyttävästi onnistumatta.However, efforts have been made to solve the problem satisfactorily without success.

30 Myös kattilalaitoksissa, leijukerrospoltossa, lentotuhkaan pyrkii kulkeutumaan helposti palamatonta hiiltä, varsinkin niissä tapauksissa kun on käytössä huonosti reaktiivista polttoainetta, kattilalaitos on pienessä kuormassa tai kun kuormitus on suurimmillaan. Lentotuhka saattaa sisältää 35 yli 10 % hiiltä, jopa 20 %, mikä huonontaa kattilan hyötysuhdetta. On tunnettua, että lentotuhkan palauttaminen 4 84655 takaisin tulipesään antaisi pienemmän hiilipitoisuuden lentotuhkassa ja näin paremman hyötysuhteen kattilassa.30 Also in boiler plants, fluidised bed combustion, fly ash tends to easily transfer unburned carbon, especially in cases where poorly reactive fuel is used, the boiler plant is under low load or when the load is at its maximum. Fly ash may contain 35 to more than 10% carbon, up to 20%, which degrades boiler efficiency. It is known that returning fly ash 4 84655 back to the furnace would give a lower carbon content in the fly ash and thus a better efficiency in the boiler.

Lentotuhka on myös sinänsä ongelmallinen tuote. Esim. 5 USArssa ainoastaan 20 %:lle lentotuhkamäärästä on käyttöä rakennusteollisuudessa ja tienrakennuksessa. Loppuvaras-tointi aiheuttaa ongelmia voimalaitoksille. Lentotuhka on tilavuuspainoltaan varsin kevyttä ainetta, jolloin tuhkan poissijoittaminen vaatii varsin suuren tilan. Tämä on 10 muodostunut ongelmaksi tiheään asutuilla seuduilla. Lisäksi on huomioitava, että tuhka on varastoitava niin, että se ei joudu kosketuksiin pohjaveden kanssa. Lentotuhka ongelmaa on lisännyt viimeaikoina käyttöön tullut ammoniakin käyttö savukaasujen puhdistamiseksi. Ammoniakkikäsi-15 telty lentotuhka ei sovellu betoniteollisuuteen.Fly ash is also a problematic product in itself. For example, 5 In the US, only 20% of fly ash is used in the construction industry and road construction. End-of-life storage causes problems for power plants. Fly ash is a rather light substance by volume, in which case the disposal of the ash requires quite a large space. This has become a problem in densely populated areas. In addition, it should be noted that the ash must be stored so that it does not come into contact with groundwater. The problem of fly ash has been exacerbated by the recent introduction of ammonia for flue gas cleaning. Ammonia-treated fly ash is not suitable for the concrete industry.

Koska polttolämpötilat leijukerroskattiloissa ovat selvästi alhaisemmat kuin esim. pölypolttokattiloissa, muodostuu tuhkan ominaisuudet tyystin toisiksi. Tällaisen 20 matalan lämpötilan polton tuhka ei ole stabiilia, vaan voi sopivissa olosuhteissa päästää ympäristöönsä kaasumaisia, nestemäisiä tai pölymäisiä päästöjä.Since the combustion temperatures in fluidised bed boilers are clearly lower than, for example, in dust combustion boilers, the properties of the ash are completely different. The ash from such a low temperature incinerator is not stable but may, under suitable conditions, release gaseous, liquid or dusty emissions into its environment.

Suomalaisessa kuulutusjulkaisussa F1 66425 on esitetty 25 menetelmä ja laite ongelman ratkaisemiseksi. Tässä menetelmässä hienoin kaasusta erotettu pölymäinen aine johdetaan takaisin reaktorin alaosaan siten, että tähän samaan kohtaan reaktorissa johdetaan happipitoista kaasua niin, että tänne muodostuu korkean lämpötilan vyöhyke, jossa 30 hieno palautettu pölymäinen aine agglomeroituu leijuker-roksessa olevien rakeiden kanssa. Tässä menetelmässä esitetään parannus ns. U-gas Process-menetelmään.Finnish publication F1 66425 presents 25 methods and devices for solving the problem. In this process, the finest dust separated from the gas is returned to the bottom of the reactor so that an oxygen-containing gas is introduced to this same point in the reactor so that a high temperature zone is formed where the fine recovered dust agglomerates with the fluidized bed granules. This method presents an improvement in the so-called U-gas Process method.

Englantilaisessa patentissa GB 2065162 on esitetty mene-35 telmä ja laite, missä kaasusta erotettu hieno aines ohjataan leijukerroksen yläosaan, jossa hieno pöly agglome- 5 84655 roituu leijukerroksen sisältämiin partikkeleihin, kun ko. kohtaan reaktorissa johdetaan happipitoista kaasua.British Patent GB 2065162 discloses a method and apparatus in which a fine substance separated from a gas is directed to the top of a fluidized bed, where fine dust agglomerates into particles contained in the fluidized bed when said. oxygen-containing gas is introduced into the reactor.

Näissä molemmissa menetelmissä on selvästi ongelmana 5 prosessin hallinta. Molemmissa menetelmissä pyritään erotettu hieno aines agglomeroimaan leijukerrokseen, jolle on tunnusomaista erittäin hyvät lämmön- ja aineensiirto-ominaisuudet. Koska itse pääprosessille on ensiarvoisen tärkeää saada toimia sille optimaalisessa lämpötilassa, 10 häiriintyy pääprosessi helposti, kun agglomerointiin tarvittava lämpötila on toinen kuin pääprosessin tarvitsema lämpötila. Leijukerroksessa olevan hyvän lämmönsiirron vuoksi pyrkivät lämpötilat tasaantumaan, mistä seuraa uusia ongelmia. Ylimääräisen lämmön takia leijutukseen 15 joudutaan käyttämään eri kaasua kuin itse kaasutuksessa tarvittavaa happipitoista kaasua. Lisäksi, koska leijuker-ros sisältää raekooltaan hyvin erilaisia partikkeleita, on reaktorissa vaikea ohjata agglomeroitumista siten, että liian suurikokoisten tuhka agglomeraattien synty voitai-20 siin estää. Tahmea tuhka tarttuu niin suuriin kuin pieniinkin petipartikkeleihin, jolloin helposti syntyy liian suuria tuhka-agglomeraattja ja tuhkan poisto vaikeutuu tai estyy, ja kaasutusprosessi joudutaan keskeyttämään. Ag-glomerointi itse reaktorissa aiheuttaa lisäksi paikal-25 lista ylikuumenemista, jolloin muuraukset helposti kuluvat.There is clearly a problem with process control in both of these methods. In both methods, the aim is to agglomerate the separated fines into a fluidized bed characterized by very good heat and mass transfer properties. Since it is of paramount importance for the main process itself to be able to operate at the optimum temperature for it, the main process is easily disturbed when the temperature required for agglomeration is different from the temperature required for the main process. Due to the good heat transfer in the fluidized bed, the temperatures tend to stabilize, resulting in new problems. Due to the extra heat, a different gas has to be used for the fluidization 15 than the oxygen-containing gas required for the gasification itself. In addition, since the fluidized bed contains particles of very different grain sizes, it is difficult to control agglomeration in the reactor so that the formation of oversized ash agglomerates can be prevented. The sticky ash adheres to both large and small bed particles, resulting in the formation of too large ash agglomerates and making ash removal difficult or impeded, and the gasification process has to be interrupted. Ag agglomeration in the reactor itself also causes local overheating, which makes the masonry easily worn.

44

Amerikkalaisessa patentissa US 3847566 on esitetty ratkaisu, jossa pyritään korkeaan hiilihyötysuhteeseen polt-30 tamalla kaasuttimesta karkaava hienoaines erillisessä polttolaitteessa, jolloin poltosta vapautuvalla lämmöllä kuumennetaan leijukerrosreaktorista otettua karkeampaa hillipitoista massaa, joka kuumennuksen jälkeen palautetaan takaisin leijukerrosreaktoriin. Tällä tavalla kehite-35 tään siis kaasutuksen tarvitsema lämpö. Poltosta ja kaasutuksesta vapautuneet kaasut, savukaasu ja tuotekaasu, joudutaan poistamaan systeemistä kahdessa erillisessä 6 84655 prosessissa, joissa kummassakin on erillinen kaasunpuh-distuslaitteisto. Menetelmässä esitetyt ratkaisut johtavat siis varsin monimutkaisiin laiteratkaisuihin ja myös vaikeasti hallittavaan prosessiin.U.S. Pat. No. 3,874,566 discloses a solution for high carbon efficiency by burning fines escaping from a carburetor in a separate incinerator, wherein the heat released from the combustion heats the coarser low-grade pulp taken from the fluidized bed reactor, which is returned to the reactor after heating. In this way, the heat required for gasification is thus generated. The gases released from combustion and gasification, flue gas and product gas, have to be removed from the system in two separate processes 6 84655, each with a separate gas cleaning equipment. The solutions presented in the method thus lead to quite complex hardware solutions and also to a process that is difficult to control.

55

Esitetyissä menetelmissä on siis ongelmana vaikeat proses-siolosuhteet, joissa em. agglomeroitumisolosuhteita joudutaan ohjaamaan. Tämä edellyttää kalliita materiaaleja ja j äähdytettyjä konstruktioita.The problem with the presented methods is thus the difficult process conditions in which the above-mentioned agglomeration conditions have to be controlled. This requires expensive materials and cooled constructions.

10 Tämän keksinnön tarkoituksena onkin esittää kaasuttamista! polttomenetelmä ja laite, joilla saavutetaan mahdollisimman korkea hiilenkonversio ilman edellä mainittuja prosessinhallintahaittoja tai monimutkaisia ja kalilta 15 laiteratkaisuja. Keksinnön tarkoituksena on mahdollisimman hyvin erottaa myös hienot hiilipitoiset pölyt tuote- tai savukaasusta ja palauttaa ne reaktoriin sellaisessa muodossa, että pölyn sisältämä hiili voidaan käyttää hyväksi ja tuhka erottaa prosessista.It is therefore an object of the present invention to provide gasification! combustion process and equipment to achieve the highest possible carbon conversion without the above process control disadvantages or complex and expensive equipment solutions. The object of the invention is as well as possible to separate fine carbonaceous dusts from product or flue gas and to return them to the reactor in such a way that the carbon contained in the dust can be utilized and the ash separated from the process.

2020

Keksinnön mukainen kaasuttamismenetelmä on tunnettu siitä, että kaasunpuhdistusvaiheessa erotettua hienoa pölyä agglomeroidaan korotetussa lämpötilassa kiertävään peti-materiaaliin ennen kiintoainespartikkeleiden palauttamista 25 reaktorikammioon. Kaasusta erotetaan siis partikkeleita ainakin kahdessa vaiheessa. Ensimmäisessä vaiheeessa erotetaan pääasiallisesti karkeampia partikkeleita, jotka ainakin pääosaltaan palautetaan kiertomassana reaktoriin, ja toisessa vaiheessa erotetaan pääasiallisesti hienompaa 30 hiilipitoista pölyä, josta ainakin osa palautetaan korotetussa lämpötilassa kiertomassaan agglomeroituneena ja sekoittuneena leijukerrosreaktoriin.The gasification process according to the invention is characterized in that the fine dust separated in the gas purification step is agglomerated at an elevated temperature in a circulating bed material before returning the solid particles to the reactor chamber. Thus, particles are separated from the gas in at least two steps. The first step separates substantially coarser particles, which are at least substantially returned to the reactor as a circulating mass, and the second stage separates substantially finer carbonaceous dust, at least a portion of which is returned at elevated temperature to the circulating mass agglomerated and mixed in a fluidized bed reactor.

Erotetun hienon pölyn lämpötila korotetaan yli 1000°C:een, 35 edullisesti 1000 - 1300°C:een, johtamalla pölyvirtaan happipitoista kaasua, jolloin ainakin osa hienosta pölystä muodostaa tahmeita pölypartikkeleita, jotka saatetaan 7 84655 agglomeroitumaan kiertäviin partikkeleihin ennen niiden palauttamista reaktorikammioon. Edullisesti saatetaan agglomeroidut partikkelit sekoittumaan tasaisesti kiertäviin partikkeleihin ennen niiden palauttamista reaktoriin.The temperature of the separated fine dust is raised to more than 1000 ° C, preferably 1000 to 1300 ° C, by introducing an oxygen-containing gas into the dust stream, whereby at least a portion of the fine dust forms sticky dust particles which agglomerate into circulating particles before being returned to the reactor chamber. Preferably, the agglomerated particles are mixed with the circulating particles before being returned to the reactor.

55

Keksinnön mukainen kiertävä leijukerrosreaktori yllä mainitun menetelmän toteuttamiseksi on tunnettu siitä, että kiertävien partikkelien erottimen jälkeen on tuote-kaasuvirtaan sovitettu ainakin yksi hienon pölyn erotin, 10 josta johtaa hienon pölyn vlrtausputki agglomerointilait-teeseen, joka on sovitettu kiertävien partikkelien palau-tusputken yhteyteen.The circulating fluidized bed reactor according to the invention for carrying out the above-mentioned process is characterized in that at least one fine dust separator is arranged in the product gas stream after the circulating particle separator, from which a fine dust flow tube leads to an agglomeration device arranged in the recirculating particle return tube.

Prosesseissa, joissa on sitä edullisempaa mitä korkeammas-15 sa lämpötilassa kaasu voidaan puhdistaa, tuotekaasusta pystytään erottamaan myös hienot pölyt käyttämällä useita peräkkäin kytkettyjä sykloneja, syklonipattereita tai korkean lämpötilan kestäviä suotimia tai muita vastaavia, jotka kykenevät erottamaan myös hienot hiukkaset.In processes in which it is more advantageous at which temperature the gas can be purified, it is also possible to separate fine dusts from the product gas by using several cyclones, cyclone batteries or high-temperature filters or the like which are also capable of separating fine particles.

2020

Toisaalta esimerkiksi kombivoimala-prosessiin yhdistettynä on edullista käyttää tuotettu kuuma kaasu höyryn tulis-tamiseen ja puhdistaa tuotettu kaasu hienosta pölystä vasta kaasun saavutettua alemman lämpötilan, esim. 850 °C. 25 Tällöin myös kaasun puhdistus on helpommin toteutettavissa. Alemmassa lämpötilassa ei kaasussa enää esiinny haitallisessa määrin hienoja, vaikeasti erotettavia huuruja, jotka helposti tukkivat esim. keraamisten suodattimien huokoset. Kuumat huurut ovat lisäksi kemiallisesti erit-30 täin agressiivisia ja asettavat materiaaleille suuria vaatimuksia. Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu siten erittäin hyvin kombivoimala-sovellutuksiin, koska polttoaineen hiilikonversio on suuri, tuotettu kaasu puhdasta ja kaasuturbiineihin soveltuvaa ja lisäksi pystytään 35 kokonaislämpötaloutta parantamaan tulistamalla höyry.On the other hand, in combination with, for example, a combined cycle power plant process, it is advantageous to use the produced hot gas to superheat the steam and to purify the produced gas from fine dust only after the gas has reached a lower temperature, e.g. 850 ° C. 25 This also makes gas cleaning easier. At lower temperatures, fine, difficult-to-separate fumes are no longer present in the gas to a detrimental extent, which easily clogs the pores of, for example, ceramic filters. In addition, hot fumes are chemically very aggressive and place high demands on materials. The method according to the invention is thus very well suited for combined cycle power plant applications, since the carbon conversion of the fuel is high, the gas produced is pure and suitable for gas turbines, and in addition the overall thermal economy can be improved by superheating steam.

8 846558 84655

Agglomeroinnilla kasvatetaan hienon pölyn raekokoa niin paljon, että pölyn viiveaika reaktorissa kasvaa Ja hiili-konversio paranee. Jos palautetun pölyn raekoko kasvatetaan riittävän suureksi voidaan tuhkapartikkelit poistaa 5 optimaalisessa vaiheessa reaktorista, jolloin tuhkarakeen sisältämä hiili on reagoinut lähes täydellisesti.Agglomeration increases the grain size of the fine dust so much that the delay time of the dust in the reactor increases And the carbon conversion improves. If the grain size of the recovered dust is increased to a large enough size, the ash particles can be removed from the reactor in 5 optimal steps, whereby the carbon contained in the ash granule has reacted almost completely.

Agglomeroimalla pöly varsinaisen leijukerrosreaktorin ulkopuolella, jossa kiertävien suurimpien partikkelien 10 koko on huomattavasti pienempi kuin itse reaktorissa leijuvien suurimpien partikkelien koko, vältytään liian suurten partikkelien muodostumiselta, jotka saattaisivat poistua tuhkan mukana reaktorista hiilen ehtimättä reagoida täydellisesti.Agglomeration of the dust outside the actual fluidized bed reactor, where the size of the largest circulating particles 10 is significantly smaller than the size of the largest particles floating in the reactor itself, avoids the formation of excessive particles that could leave the reactor with the ash without reacting completely.

1515

Kaasutus kiertävässä leijukerrosreaktorissa eroaa eräiltä osin olennaisesti kaasutuksesta konventionaalisessa kuplivassa leijukerrosreaktorissa. Kiertävässä leijukerrosreaktorissa kaasun ylöspäin suuntautuva virtausnopeus on niin 20 suuri, tyypillisesti 2-10 m/s, että suuri määrä kiinteää petimateriaalia nousee kaasujen mukana rektorin yläosaan Ja ulos reaktorista, johon se palautetaan kaasunerotuksen jälkeen. Tässä reaktorissa tärkeät reaktiot kaasujen ja kiintoaineen välillä tapahtuvat koko reaktorin alueella 25 suspensiotiheyden ollessa 0,5-30 kg/kg kaasua, yleisimmin 2-10 kg/kg kaasua, reaktorin yläosassakin.Gasification in a circulating fluidized bed reactor differs in some respects substantially from gasification in a conventional bubbling fluidized bed reactor. In a circulating fluidized bed reactor, the upward gas flow rate is so high, typically 2-10 m / s, that a large amount of solid bed material rises with the gases to the top of the rector And out of the reactor to which it is returned after gas separation. In this reactor, important reactions between gases and solids take place throughout the reactor region, with a suspension density of 0.5-30 kg / kg gas, most usually 2-10 kg / kg gas, even at the top of the reactor.

Kuplivassa leijukerroksessa, jossa kaasun virtausnopeudet ovat tyypillisesti 0,4-2 m/s ja suspensiotiheydet reak-30 torin yläosassa noin 10-100 kertaa pienempiä kuin kiertävässä leijukerrosreaktorissa, tapahtuvat kaasu/kiinteä aine reaktiot pääosin vain reaktorin alaosassa eli nk. petissä.In a bubbling fluidized bed, where gas flow rates are typically 0.4-2 m / s and suspension densities at the top of the reactor are about 10-100 times lower than in a circulating fluidized bed reactor, gas / solid reactions occur mainly only in the bottom of the reactor, the so-called bed.

35 Keksinnön mukaisen menetelmän edut ovat mm. seuraavat: - Menetelmällä saavutetaan korkea hiilikonversioaste.The advantages of the method according to the invention are e.g. the following: - The method achieves a high degree of carbon conversion.

9 84655 - Hienon hiilen agglomeroiminen voidaan suorittaa hallitusti ilman, että prosessiolosuhteet kaasuttimessa tai kattilassa häiriintyvät.9 84655 - Agglomeration of fine coal can be carried out in a controlled manner without disturbing the process conditions in the carburetor or boiler.

- Käytettäessä ns. kiertävää leijukerrosperiaatetta voi-5 daan reaktoriosa rakentaa poikkileikkaukseltaan selvästi pienemmäksi kuin käytettäessä ns. kuplivaa leijukerros-reaktoria.- When using the so-called the circulating fluidized bed principle, the reactor section can be constructed with a clearly smaller cross-section than when using the so-called bubbling fluidized bed reactor.

Pienemmän poikkileikkauksen ja parempien sekoitusolo-suhteiden ansiosta polttoaineen syöttö- ja tuhkanpois-10 tolaitteita tarvitaan oleellisesti vähemmän kuin ns. kuplivan petin tapauksessa.Due to the smaller cross-section and better mixing conditions, the need for fuel supply and ash removal devices is substantially less than the so-called in the case of a bubbling bed.

-Polttoaineen sisältämän rikin sidonta halpaan kalkkiin voidaan suorittaa prosessissa.-Binding of sulfur in fuel to cheap lime can be done in the process.

-Kiintoaineen ja kaasujen väliset reaktiot tapahtuvat 15 koko reaktoriosan ja erottimen alueella.-The reactions between the solid and the gases take place over the entire area of the reactor section and the separator.

-Esitetyt laitteet eivät vaadi kalliita erikoismateriaaleja.-The devices shown do not require expensive special materials.

-Koska eri prosessivaiheet suoritetaan eri laitteissa, on prosessin säätö mahdollista tehdä optimaalisesti 20 kokonaistuloksen kannalta.-Because the different process steps are performed in different devices, it is possible to adjust the process optimally for 20 overall results.

- Saadaan inerttiä tuhkaa.- Inert ash is obtained.

- Lentotuhkan varastointiongelmat vähenevät.- Fly ash storage problems are reduced.

Seuraavassa selostetaan lähemmin keksintöä viitaten kuvioihin, jotka esittävät kahta keksinnön sovellutusmuotoa 25The invention will now be described in more detail with reference to the figures, which show two embodiments of the invention.

Fig. 1 Kaaviokuva kaasutuslaitteesta.Fig. 1 Schematic view of the gasifier.

Fig. 2 Kaaviokuva sulku- ja agglomerointi- laitteesta.Fig. 2 Schematic of the sealing and agglomeration device.

Fig. 3 Kaaviokuva kattilalaitoksesta.Fig. 3 Schematic diagram of the boiler plant.

3030

Kuviossa 1 esitetyssä kaasutuslaitteessa on leijukerros-reaktorin 1 yläosaan yhdistetty partikkelierotin 2, jonka alaosasta johtaa kiertävien partikkelien palautusputki 3 reaktorin alaosaan. Tuotetun kaasun poistoputki 4 johtaa 35 erottimen yläosasta hienon pölyn erottimeen 5. Hienon pölyn erottimesta johtaa hienon pölyn putki 6 sulku- ja agglomerointilaitteeseen 7, joka on sovitettu kiertävien 10 84655 partikkelien palautusputken 3 yhteyteen. Leijukerrosreak-torin pohjaan on sovitettu leijutuskaasun jakolaite 8. Reaktoriin syötetään hiilipitoista kiinteää kaasutettavaa ainetta yhteen 9 kautta ja kalkkia tai muuta materiaalia, 5 jonka tarkoituksena on erottaa kaasutettavan aineen sisältämää rikkiä, yhteen 10 kautta. Keksinnön mukaisesti suurin osa reaktorista 1 tulevasta kiintoaineesta. Joka koostuu reagoimattomasta hiilestä, mahdollisesti reaktoriin yhteen 10 kautta syötetystä kiinteästä materiaalis-10 ta, kuten kalkista sekä polttoaineen sisältämästä tuhkasta, erotetaan erottimessa 2 kaasusta. Kuitenkin hienoin Jae, jonka osuus on tyypillisesti n. 0,1-2 % reaktorista tulevasta kiintoainevirrasta, joutuu erottimesta poistuvaan tuotekaasuvirtaan. Erotin 2 voi olla jotakin tun-15 nettua tyyppiä, kuten sisältä muurattu syklonierotin tai jokin muu vastaava kuuman kaasun erotin.The gasification apparatus shown in Fig. 1 has a particle separator 2 connected to the upper part of the fluidized bed reactor 1, from the lower part of which a circulating particle return pipe 3 leads to the lower part of the reactor. The produced gas outlet pipe 4 leads from the top of the separator 35 to the fine dust separator 5. From the fine dust separator the fine dust pipe 6 leads to a shut-off and agglomeration device 7 arranged in connection with the recirculating particle return pipe 3. A fluidizing gas distributor 8 is arranged at the bottom of the fluidized bed reactor. Carbonaceous solid gasifiable material is fed to the reactor via 9 and lime or other material 5 intended to separate the sulfur contained in the gasifiable material is fed through 10. According to the invention, most of the solids coming from the reactor 1. Consisting of unreacted carbon, possibly solid material 10 such as lime and ash contained in the fuel fed to the reactor together, is separated in the separator 2 from the gas. However, the finest fraction, which typically accounts for about 0.1-2% of the solids stream from the reactor, enters the product gas stream leaving the separator. Separator 2 may be of any known type, such as an internal masonry cyclone separator or some other similar hot gas separator.

Reaktorissa 1 ja erottimessa 2 on tyypillisesti korkea lämpötila, 750-1100 °C. Rakeenteeltaan reaktori 1 ja 20 erotin 2 ovat edullisesti sisältä muurattuja rakenteita. Kuumat kaasut ja niiden sisältämä pieni pölymäärä johdetaan kanavaa 4 pitkin mahdolliseen lämmöntalteenottoyk-sikköön 11, joka samalla jäähdyttää kaasuja jonkin verran.Reactor 1 and separator 2 typically have a high temperature, 750-1100 ° C. The structure of the reactor 1 and the separator 2 are preferably of masonry inside. The hot gases and the small amount of dust they contain are led along the duct 4 to a possible heat recovery unit 11, which at the same time cools the gases to some extent.

25 Lämmöntalteenottoyksikön jälkeen kaasut johdetaan hienon pölyn erottimeen 5, jossa kaasuista erotetaan kiintoaineet käytännössä likimain täydellisesti. Erotinlaite 5 voi olla Jotakin tunnettua tyyppiä kuten keraaminen tai muu suodin tai jokin korkean erotustehon omaava keskipakoiserotin. 30 Puhdas kaaasu viedään kanavaa 12 pitkin käyttökohteeseensa. Hieno pöly, joka on erotettu kaasusta erottimessa 5, viedään putkea 6 pitkin sulku-ja agglomerointilaitteeseen 7. Kun erottimessa 5 erotettu hieno, hiilipölyä sisältävä pöly on kuumaa, on edullista käyttää ns. polvirakennetta 35 13 (loop seal) pölyn syöttämiseksi laitteeseen 7 käyttämällä happipitoista kaasua, jota syötetään putken 14 kautta. Tällöin saadaan aikaan putkessa 6 kuljetettavan 11 84655 pölyn osittainen hapettuminen, joka nostaa kuljetettavan pölyn lämpötilaa. Jos pöly pyrkii lämpenemään liikaa, voidaan mukaan syöttää myös muuta kaasua putken 15 kautta. Edullisia kaasuja ovat vesihöyry tai hiilidioksidi. Tar-5 vittaessa voidaan pölyn kuljetus toteuttaa pelkästään inertillä kaasulla.After the heat recovery unit, the gases are passed to a fine dust separator 5, where solids are separated from the gases practically almost completely. The separator device 5 may be of any known type, such as a ceramic or other filter or a centrifugal separator with a high separation power. 30 Clean gas is taken along channel 12 to its application. The fine dust separated from the gas in the separator 5 is introduced along the pipe 6 to the sealing and agglomeration device 7. When the fine dust containing carbon dust separated in the separator 5 is hot, it is preferable to use a so-called a knee seal 35 13 (loop seal) for supplying dust to the device 7 using an oxygen-containing gas supplied through a pipe 14. In this case, partial oxidation of the dust 84 8455 transported in the pipe 6 is achieved, which raises the temperature of the dust to be transported. If the dust tends to overheat, other gas can also be supplied through the pipe 15. Preferred gases are steam or carbon dioxide. If necessary, the transport of dust can only be carried out with an inert gas.

Erottimesta 2 tuleva suuri kiintoaineen massavirta, joka viedään putken 3 kautta sulku- ja agglomerointilaitteen 7 10 alaosaan, voidaan tarvittaessa jäähdyttää putkessa 3 olevalla jäähdyttimellä 16, jolloin saadaan talteen myös lämpöä. Kiertävä karkea partikkelivirta on syytä jäähdyttää, mikäli kuumennettava hieno pölyvirta on suuri suhteessa kiertävään partikkelivirtaan vaikuttaen siten 15 reaktoria kuumentavasti. Yleensä hieno pölyvirta on erittäin pieni suhteessa kiertopartikkelivirtaan eikä vaikuta reaktorin lämpötilaan.The large mass flow of solids from the separator 2, which is passed through the pipe 3 to the lower part of the sealing and agglomeration device 7 10, can be cooled, if necessary, by a cooler 16 in the pipe 3, whereby heat is also recovered. The circulating coarse particle stream should be cooled if the fine dust stream to be heated is large in relation to the circulating particle stream, thus having a heating effect on the 15 reactors. In general, the fine dust flow is very small relative to the circulating particle flow and does not affect the reactor temperature.

Kuviossa 2 esitetty sulku- ja agglomerointilaite 7 koostuu 20 sylinterin muotoisesta astiasta 17, jossa on sisällä keskeisesti asetettu lämmönkestävä pystysuora putki 18, joka on yhteydessä reaktorin 1 alaosaan putken 3b välityksellä. Putkesta 3a tuleva suuri partikkelivirta johdetaan astian 17 ja sen sisällä olevan keskeisen putken 18 väli-25 seen tilaan 19. Tämän välitilan pohjalle johdetaan putkesta 3a tulevalle kiinteälle partikkelivirralle sopivaa fluidisointikaasua, joka voi olla happipitoista kaasua, jota syötetään putkesta 20, edullisesti puhalluselimillä, ja/tai, jos partikkelivirran lämpötila niin vaatii, muuta 30 kaasua, edullisesti vesihöyryä tai hiilidioksidia, putken 21 kautta.The closure and agglomeration device 7 shown in Fig. 2 consists of 20 cylindrical vessels 17 with a centrally arranged heat-resistant vertical tube 18 which communicates with the lower part of the reactor 1 via a tube 3b. The large particle stream from the tube 3a is led to a space 19 between the vessel 17 and the central tube 18 inside it. At the bottom of this space a fluidizing gas suitable for the solid particle stream from the tube 3a is introduced, which may be an oxygen-containing gas supplied from the tube 20, preferably by blowing means, and / or, if the temperature of the particle stream so requires, another gas, preferably water vapor or carbon dioxide, through line 21.

Nyt muodostuu putken 18 ja astian 17 väliin fluidisoiva sulku-kerros, joka estää kaasujen virtauksen reaktorista 1 35 putkien 3b ja 3a kautta erottimelle 2 ja joka siirtää putkesta 3a tulevat partikkelit ylivirtauksena putkeen 18 ja siitä edelleen putkea 3b pitkin reaktoriin 1.A fluidizing barrier layer is now formed between the tube 18 and the vessel 17, which prevents the flow of gases from the reactor 1 35 through the tubes 3b and 3a to the separator 2 and which transfers the particles from the tube 3a overflow to the tube 18 and on to the reactor 1b.

i2 84655i2 84655

Putkea 6 pitkin tuleva hieno pöly puhalletaan keskeisesti astiaan 17 sijoitetun putken 18 yläpäähän, jonne myös puhalletaan happipitoista kaasua putken 22 kautta. Nyt 5 syntyy putkessa 18 liikkuvan pölyvirran keskelle kuuma > 1200 C:asteinen vyöhyke 23, jossa hienot tuhkapartikkelit osaltaan sulavat ja tarttuvat toisiinsa tai kiertäviin partikkeleihin muodostaen suurempia rakeita. Putken 18 seinämiä alaspäin valuva pölyvirta suojelee putken sisä-10 seinämiä pölyvirran keskellä olevilta tahmeilta partikkeleilta. Koska erottimesta 5 tuleva pölyvirta on yleensä oleellisesti pienempi kuin partikkelivirta erottimesta 2, voidaan hienon pölyn agglomeroituminen suureen partik-kelivirtaan ohjata hallitusti ilman, että itse kaasutus-15 prosessille reaktorissa aiheutetaan haittaa. Saapuessaan reaktoriin pöly- ja partikkelivirrat ovat sekoittuneet putkessa 3b ja lämpötilat tasoittuneet. Koska erottimesta 2 tulevien partikkeleiden raekoko on tunnettu (tyypillisesti 99 % alle 1 mm) ja samoin erottimesta 5 tuleva 20 pöly (tyypillisesti 99 % alle 0,1 mm), on helppo ohjata agglomeroitumista siten, että muodostuu suurempia, kokoluokaltaan alle 10 mm:n rakeita.The fine dust coming along the pipe 6 is blown centrally at the upper end of the pipe 18 placed in the vessel 17, to which oxygen-containing gas is also blown through the pipe 22. Now, in the middle of the moving dust stream in the tube 18, a hot zone 23 of> 1200 ° C is formed, in which the fine ash particles contribute to melting and adhering to each other or to the circulating particles, forming larger granules. The dust stream flowing down the walls of the tube 18 protects the inner walls of the tube 10 from sticky particles in the middle of the dust stream. Since the dust stream from the separator 5 is generally substantially smaller than the particle stream from the separator 2, the agglomeration of fine dust into the large particle stream can be controlled in a controlled manner without interfering with the gasification process itself in the reactor. Upon entering the reactor, the dust and particle streams are mixed in the pipe 3b and the temperatures have equalized. Since the grain size of the particles from the separator 2 is known (typically 99% less than 1 mm) and also the dust 20 from the separator 5 (typically 99% less than 0.1 mm), it is easy to control the agglomeration to form larger, less than 10 mm in size. granules.

Putkesta 3b valuva materiaalivirta joutuu reaktorin 1 25 pohjalla olevan fluidisointikaasun jakolaitteen 8 päälle, jossa on happipitoinen atmosfääri. Täällä vähän reaktiiviset agglomeroituneet koksipartikkelit saavuttavat kasvaneen raekokonsa vuoksi riittävän viiveen reagoidakseen täydellisesti, jolloin tuhkanpoistoputken 24 kautta pois-30 tuvassa materiaalissa on erittäin vähän reagoimatonta hiiltä. Tuhkan poisto reaktorista säädellään laitteen 25 avulla, joka voi olla esim. ruuvikuljetin ja tuhka viedään tuhkankäsittelylaitteelle 26, joka voi olla jotakin tunnettua tyyppiä.The stream of material flowing from the pipe 3b is superimposed on the fluidizing gas distributor 8 at the bottom of the reactor 1, which has an oxygen-containing atmosphere. Here, the low-reactive agglomerated coke particles, due to their increased grain size, achieve a sufficient delay to react completely, with very little unreacted carbon in the material exiting through the ash removal tube 24. The removal of ash from the reactor is controlled by means of a device 25, which may be e.g. a screw conveyor, and the ash is fed to an ash treatment device 26, which may be of a known type.

Happipitoinen kaasu johdetaan putkea 27 pitkin fluidisointikaasun jakolaitteen 8 alle, joka jakaa kaasun reakto- 35 13 84655 riin. Happipitoisen kaasun lisäksi fluidisointikaasuksi on edullista syöttää varsinkin kivihiilen kaasutuksessa vesihöyryä putken 28 kautta.The oxygen-containing gas is passed along a pipe 27 under the fluidizing gas distributor 8, which distributes the gas to the reactor. In addition to the oxygen-containing gas, it is advantageous to supply water vapor via the pipe 28, especially in the gasification of coal.

5 Kaasutettava kiinteä aine syötetään reaktoriin yhteestä 9 edullisesti siten, että syöttökohta sijaitsee reaktorin pohjalla olevan tiheämmään fluidisoivan kerroksen yläpuolella, jossa polttoaineen haihtuvat aineet osaltaan vapautuvat tuottaen korkean lämpöarvon omaavaa kaasua. Kiinteä 10 aine syötetään edullisesti tasolle, joka on 2-4 m reaktoriin syötettävän happipitoisen kaasun jakolaitteen yläpuolella.The gasifiable solid is fed to the reactor from connection 9, preferably so that the feed point is located above the denser fluidizing bed at the bottom of the reactor, where the volatiles of the fuel are partially released, producing a high calorific value gas. The solid 10 is preferably fed to a level 2-4 m above the oxygen-containing gas distributor fed to the reactor.

Kuviossa 3 esitetyssä kattilalaitoksessa keksintöä on 15 sovellettu fossiilisia polttoaineita käyttävän kiertomas-satyyppisen leijukerroskattilan lentotuhkan käsittelyyn. Leijukerroskattilaan 1 on yhdistetty partikkelierotin 2 ja kiertomassan palautusputki 3. Kiertopartikkeleista puhdistetu kaasu johdetaan yhteen 4 kautta konvektio-osaan 20 11 ja edelleen kaasunpuhdistimelle 5, joka voi olla esim. sähkösuodin, letkusuodin, keraaminen filtteri, multisyk-looni tai jokin muu vastaava hienon pölyn erotin.In the boiler plant shown in Figure 3, the invention has been applied to the treatment of fly ash from a circulating-type fluidized bed boiler using fossil fuels. A particle separator 2 and a circulating mass recovery pipe 3 are connected to the fluidized bed boiler 1. The gas purified from the circulating particles is passed together 4 to a convection section 20 11 and further to a gas purifier 5, which may be, for example, an electrostatic precipitator, hose filter, ceramic filter, multicycle .

Hieno pöly johdetaan kaasunpuhdistimelta yhteen 6 kautta 25 kiertomassan palautusputkeen 3 sovitetulle agglomeroin-tilaitteelle 7. Agglomerointilaite toimii kuten edellä on selostettu. Happipitoisella kaasulla putkesta 22, edullisesti ilmalla, aikaansaadaan korotettu lämpötila, edullisesti 1000 - 1250°C, jossa ainakin osa lentotuhkasta sulaa 30 ja tarttuu kiinni kiertomassa partikkeleihin. Agglomeroin-tilaitteeseen voidaan tuoda lisäpolttoainetta putkesta 20, jos hienon pölyn sisältämä hiilipitoisuus ei riitä korotetun lämmön aikaansaamiseksi. Tämä lisäpolttoaine voi olla kattilassa poltettavaa polttoainetta. Joissakin sovel-35 lutuksissa voidaan jopa kaikki polttoaine kattilaan tuoda agglomerointilaitteen kautta ja happipitoisen kaasun määrällä säätää lämpötila agglomerointilaitteessa.The fine dust is led from the gas purifier through 6 to the agglomeration device 7 arranged in the circulating mass return pipe 3. The agglomeration device operates as described above. An oxygen-containing gas from the tube 22, preferably air, provides an elevated temperature, preferably 1000 to 1250 ° C, at which at least a portion of the fly ash melts 30 and adheres to the circulating particles. Additional fuel can be introduced into the agglomerator from line 20 if the carbon content of the fine dust is not sufficient to provide increased heat. This additional fuel may be fuel to be burned in the boiler. In some applications, even all of the fuel can be introduced into the boiler through an agglomerator and the temperature in the agglomerator can be controlled by the amount of oxygen-containing gas.

i4 84655i4 84655

Koska hienon pölyn määrä on kiertomassavirtaa oleellisesti pienempi ja koska agglomerointilaitteessa voidaan korottaa pääasiallisesti vain hienon pölyn lämpötilaa, on mahdol-5 lista hallitusti ohjata pölyn palautusta ilman että itse polttoprosessille kattilassa aiheutetaan haittaa. Agglome-roimalla hieno pöly kiertopartikkeleihin kattilan ulkopuolella voidaan agglomerointilämpötila vapaasti valita tuhkan mukaan, vaikuttamatta haitallisesti prosessiin 10 kattilassa. Sitä vastoin kattilan lämpötilaa voidaan harvoin muunnella itse kattilassa tapahtuvalle agglome-roinnille sopivaksi vaikuttamatta haitallisesti polttopro-sessiin.Since the amount of fine dust is substantially lower than the circulating mass flow and since only the fine dust temperature can be raised in the agglomeration unit, it is possible to control the dust recovery in a controlled manner without disturbing the combustion process in the boiler itself. By agglomerating the fine dust into circulating particles outside the boiler, the agglomeration temperature can be freely selected according to the ash, without adversely affecting the process 10 in the boiler. In contrast, the boiler temperature can rarely be modified to suit the agglomeration in the boiler itself without adversely affecting the combustion process.

15 Sula lentotuhka jähmettyy sekoittuessaan kylmempään kier-tomassaan ja muodostaa kovia ja tiivitä kiertomassan raekokoa karkeampia partikkeleita, tyypillisesti 2-20 mm. Näin saadut karkeat tuhkarakeet joutuvat kiertomassan paluukierron mukana kattilan tulipesään, josta ne voidaan 20 erottaa normaalin pohjatuhkan mukana ulos tuhkanpoistoput-kesta 24.15 The molten fly ash solidifies on mixing with the colder circulating mass and forms hard and compact particles coarser than the grain size of the circulating mass, typically 2-20 mm. The coarse ash granules thus obtained enter the boiler furnace with the return cycle of the circulating mass, from where they can be separated with the normal bottom ash out of the ash removal pipe 24.

Joissakin sovellutuksissa on edullista paineistaa kiertävä leijukerrosreaktori 1-50 bar:in kaasunpaineeseen, jolloin 25 pienikokoisella reaktorilla pystytään tuottamaan esim. kombivoimalaprosessiin soveltuvaa kaasua.In some applications, it is advantageous to pressurize the circulating fluidized bed reactor to a gas pressure of 1-50 bar, whereby 25 small-sized reactors are able to produce gas suitable for e.g. a combined cycle power plant process.

Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa sovellutusesimerkkinä esitettyyn kaasuttimeen. Joissakin sovellutuksissa voi 30 olla edullista sovittaa reaktorin yhteyteen useita partik-kelierottimia rinnakkain tai sarjaan ja sovittaa agglome-rointilaite vain yhteen tai kaikkiin palautusputkiin. Samaten voidaan hieno pöly erottaa useissa erottimissa, jotka voivat olla erityyppisiäkin. Pölyn agglomerointi voi 35 tapahtua erillään palautusputkesta ja vain kiertävien partikkelien ja agglomeroidun pölyn sekoitus palautusputkes-sa. Myös palautusputken 3b alaosaan voidaan sovittaa 15 84655 tarvittaessa läirunöntalteenottolaitteita. Agglomeroituvien partikkeleiden tarttuminen palautusputken seinämiin voidaan myös estää johtamalla kaasuvirtoja putken seinämiä pitkin niin, että partikkelit jäähtyvät ennen kuin ne 5 koskettavat seinämiin.The invention is not intended to be limited to the carburetor shown as an application example. In some applications, it may be advantageous to fit several particle separators in parallel or in series in connection with the reactor and to fit the agglomerator to only one or all of the return tubes. Likewise, fine dust can be separated in several separators, which can be of different types. The agglomeration of the dust can take place separately from the return pipe and only the mixing of the circulating particles and the agglomerated dust in the return pipe. If necessary, liquid recovery devices can also be fitted to the lower part of the return pipe 3b. Adhesion of agglomerating particles to the walls of the return pipe can also be prevented by conducting gas flows along the walls of the pipe so that the particles cool before they contact the walls.

Keksintöä voidaan tietenkin myös soveltaa sellaisissa kaasutusreaktoreissa, joissa ei käytetä happipitoista kaasua kaasutuksen aikaansaamiseksi, vaan polttoaineen 10 lämpötilaa nostetaan jollakin muulla tavalla.Of course, the invention can also be applied in gasification reactors in which no oxygen-containing gas is used to effect gasification, but the temperature of the fuel 10 is raised in some other way.

Claims (8)

16 8465516 84655 1. Menetelmä kiinteän hiilipitoisen aineen kaasuttamiseksi 5 tai polttamiseksi kiertomassatyyppisessä leijukerrosreak- torissa, siten, että - reaktorikammiossa ylläpidetään niin korkea kaasunvir-tausnopeus, että huomattava osa kiintoainespartikkeleista poistuu kaasun kuljettamana reaktorikammiosta sen jälkeen 10 sovitettuun partikkelierottimeen, - pääosa näistä kiintoainespartikkeleista eli kiertävä petimateriaali erotetaan partikkelierottimessa ja palautetaan reaktorikammioon ja että - kaasut johdetaan partikkelierottimesta edelleen kaasun-15 puhdistusvaiheeseen, jossa hienoa pölyä erotetaan kaasuista, tunnettu siitä, että kaasunpuhdistusvaiheessa erotettua hienoa pölyä agglome-roidaan korotetussa lämpötilassa kiertävään petimateriaa-liin ennen kiintoainespartikkeleiden palauttamista reak-20 torikammioon.A method for gasifying or combusting a solid carbonaceous material in a circulating fluidized bed reactor such that - a gas flow rate is maintained in the reactor chamber so high that a substantial portion of the solid particles exits the particulate particle from the reactor chamber and returned to the reactor chamber and that - the gases are passed from the particle separator to a gas-15 purification step where fine dust is separated from the gases, characterized in that the fine dust separated in the gas cleaning step is agglomerated at elevated temperature to circulating bed material before reacting solid particles. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienon pölyn lämpötila korotetaan agglomeroin-nin vaatimalle tasolle johtamalla pölyvirtaan happipitois- 25 ta kaasua, pölyvirran sisältämän palamattoman hiilen polttamiseksi.A method according to claim 1, characterized in that the temperature of the fine dust is raised to the level required for agglomeration by introducing an oxygen-containing gas into the dust stream, in order to burn the unburned carbon contained in the dust stream. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienon pölyn lämpötila korotetaan agglomeroin- 30 nin vaatimalle tasolle johtamalla pölyvirtaan happipitois-ta kaasua ja polttoainetta, jolloin polttoaineen palaminen luovuttaa lämpöä agglomerointia varten.A method according to claim 1, characterized in that the temperature of the fine dust is raised to the level required for agglomeration by introducing an oxygen-containing gas and fuel into the dust stream, whereby the combustion of the fuel releases heat for agglomeration. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu 35 siitä, että pölyvirtaan johdetaan sitä hiilipitoista ainetta, jota kaasutetaan tai poltetaan leijukerrosreakto-rissa. 17 84655Process according to Claim 3, characterized in that the carbonaceous substance which is gasified or combusted in the fluidized-bed reactor is introduced into the dust stream. 17 84655 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienon pölyn lämpötila korotetaan agglomeroin-tia varten yli l000°C:een. 5Process according to Claim 1, characterized in that the temperature of the fine dust is raised above 1000 ° C for agglomeration. 5 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienon pölyn lämpötila korotetaan agglomeroin-tia varten 1000 - 1300°C:een.Process according to Claim 5, characterized in that the temperature of the fine dust is raised to 1000 to 1300 ° C for agglomeration. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuumat agglomeroituvat pölypartikkelit ohjataan kiertävän petimateriaalin palautusputken keskustaan ja kiertävät petimateriaalipartikkelit ohjataan kulkemaan palautusputken seinämiä pitkin, jolloin petimateriaalipar-15 tikkelit estävät pölypartikkelien tarttumisen palautusputken seinämiin.A method according to claim 1, characterized in that the hot agglomerable dust particles are directed to the center of the circulating bed material return tube and the circulating bed material particles are directed to pass along the walls of the return tube, the bed material particles preventing the dust particles from adhering to the walls of the return tube. 8. Laite kiinteän hiilipitoisen aineen kaasuttamiseksi tai polttamiseksi kiertomassatyyppisessä leijukerrosreak-20 torissa, Johon on sovitettu - reaktorikammion jälkeen ainakin yksi kiertävien petima-teriaalipartikkelien erotin (2) johon on yhdistetty partikkelien palautusputki (3), erotettujen partikkelien takaisinjohtamiseksi reaktorikammioon, edullisesti sen 25 alaosaan ja kaasunpoistoaukko kaasun poisjohtamiseksi erottimesta, ja - erottimen (2) jälkeen kaasuvirtaan ainakin yksi hienon pölyn erotin (5), tunnettu siitä, että hienon pölyn erottimesta (5) johtaa hienon pölyn virtaus-30 putki (6) agglomerointilaitteeseen (7), joka on sovitettu partikkelien palautusputken (3) yhteyteen, ja että agglo-merointilaite (7) käsittää: - suljetun astian (17), - siihen keskeisesti matkan päähän astian yläosasta sovi-35 tetun pystysuoran avoimen putken (18), joka alaosastaan on yhteydessä leijukerrosreaktoriin (1) johtavan partikkelien palautusputken (3) alaosaan (3b), ie 84655 - astian seinämien (17) ja pystysuoran putken (18) väliin muodostetun sylinterimäisen tilan (19), joka on yhteydessä partikkelierottimesta (2) tulevaan partikkelien palautus-putken yläosaan (3a), 5. sylinterimäisen tilan alaosaan sovitetut kaasun tuloput-ket (20,21) kiertävien partikkeleiden kuljettamiseksi sylinterimäisestä tilasta pystysuoran putken yläreunojen yli putken sisään ja sitä kautta leijukerrosreaktoriin johtavaan palautusputkeen (3b), ja 10 - astian yläosaan pystysuoran putken keskikohdan yläpuolelle sovitetun hienon pölyn tuloputken (6) ja sen yhteyteen sovitetun happipitoisen kaasun tuloputken (22). i9 84655An apparatus for gasifying or burning a solid carbonaceous substance in a circulating fluidized bed reactor, comprising - after the reactor chamber, at least one circulating petima particle separator (2) connected to a particle return tube (3), preferably returning the separated particles to the reactor chamber, a gas outlet for discharging gas from the separator, and - at least one fine dust separator (5) downstream of the separator (2), characterized in that a fine dust flow pipe (6) leads from the fine dust separator (5) to an agglomeration device (7) in connection with the particle return pipe (3), and that the agglomeration device (7) comprises: - a closed vessel (17), - a vertical open tube (18) arranged centrally at a distance from the top of the vessel, the lower part of which communicates with the fluidized bed reactor (1) to the lower part (3b) of the conductive particle return tube (3), i.e. 84655 - a cylindrical space (19) formed between the walls of the vessel (17) and the vertical tube (18), which communicates with the upper part (3a) of the particle return tube from the particle separator (2), 5. gas inlet pipes (20) arranged at the bottom of the cylindrical space , 21) for conveying the circulating particles from the cylindrical space over the upper edges of the vertical tube into the tube and through it to the return pipe (3b) leading to the fluidized bed reactor, and 10 . i9 84655