180684. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés poralakú tüzelőanyagok nyomás alatti elgázosításához
ként javasolják az oxigént, vízgőzt és/vagy C02 -t, nitrogént, idegen eredetű éghető gázokat vagy magában a folyamatban termelt, visszavezetett, lehűtött és tisztított gázt. A poralakú tüzeló'anyagnak az égetéshez történő kifogástalan elszállításának biztosításához a mechanikus adagoló szerkezettől az égőig terjedő szállítóvezetékben nagy sebességre és különösen nagy elgázosítási nyomás esetén nagy mennyiségű gázhalmazállapotú szállítóközegre van szükség. Ez a szállításhoz felhasznált gáz fajtájától függően megnövekedett fajlagos oxigénfelhasználáshoz, az előállított gázban is inertgázok (N2 ) megnövekedett szintjéhez vagy az előállított gáz jelentős részének költséges és veszteséges rekompressziójához és visszavezetéséhez vezet. A technikai oxigénnek szállítóközegként történő felhasználása esetén, egy normál nyomás alatti eljárásnál bevált technológiánál, annyira megnövekszik az égő vezetékében és az égőben a robbanásveszélyes por-oxigén-keverék képződésének, továbbá növekvő nyomás mellett a visszagyulladás veszélye, hogy a nyomás alatti elgázosítás eljárásainak ezektől a variánsaitól el kell állni. Ezen eljárások csoportjának további hátránya a nyomás alatti rendszerben levő mechanikus adagoló berendezés üzemeltetésében jelentkezik, mert az adagolás tapasztalat szerinti nagy pontossága csak viszonylag gyakori üzemzavarokkal vagy gyakori karbantartási intézkedésekkel biztosítható. Alapvetően ugyanezek a problémák jelentkeznek az eljárások olyan csoportjánál, melyeknél lemondanak a nyomás alatti zsiliptartály üzemeltetéséről és a pornak a nyomás alatti rendszerbe juttatása egy folyamatos vagy kvázi-folyamatos üzemű „porszivattyúval” a centrifugális erő elvének (lásd a 2 617 490 sz. NSZK szabadalmi leírás) vagy a kiszorítószivattyú elvének (pl. a 1 252 839 és 1 262 494 sz. NSZK szabadalmi leírások) megfelelően történik. A szénpornak az elgázosító reaktorba táplálásához és adagolásához a továbbiakban egy fluidizációs rendszert használnak, mely egy nyomás alatti zsiliptartályból, ahol a poralakú tüzelőanyagot váltakozó üzemmódban inertgáz bevezetésével hozzák az elgázosító rendszer nyomására, és egy nyomástartályból áll, ahova a poralakú tüzelőanyagot a nyomás alatti zsiliptartályból vezetik be, és amelyben a tüzelőanyagot inertgáz befúvásával fluidizálják. Ebből a tartályból áramlik a por a fluidizáló inertgáz egy részével együtt az elgázosító reaktor égőjéhez. Itt a tömegáramot a fluidizáció sűrűsége és a már említett nyomótartály és az elgázosító reaktor közötti nyomáskülönbség határozza meg. Ezzel az elrendezéssel (lásd Ullmann Műszaki Kémiai Enciklopédiája, 10. kötet, címszó: Szénelgázosítás is) az irodalmi adatok szerint igen nagy szilárdanyag-gáz arányt érnek el (kb. 300 kg/m3 hordozógáz, üzemi állapotra számítva). A fluidizáció fenntartása a fluidizáló inertgáz körfolyamatos vezetését teszi szükségessé költséges portalanító és sűrítőberendezésekkel, így az idáig kísérleti berendezésekben alkalmazott megoldást ipari méretű alkalmazhatósága tekintetében a szakirodalomban (pl. Meunier: Tüzelőanyagok elgázosítása és oxidációs átalakítása, Weinheim, 1962.) kritikusan ítélik meg. A találmány célja olyan eljárás és berendezés kidolgozása poralakú tüzelőanyagok nagy nyomás alatti elgázosítására, amelyek folyamatosan, nagy egyenletességgel, nagy üzembiztonsággal és kis hordozógáz-igénnyel működő rendszerrel teszik lehetővé a por betáplálását, adagolását és hozzávezetését az elgázosító reaktor égőjéhez. -, A találmány által megoldandó feladat olyan eljárás kifejlesztése nagy nyomáson, elsősorban 5 és 50 bar közötti nyomáson történő elgázosítására, amelynél a poralakú tüzelőanyag betáplálása a nyomórendszerbe, ennek adagolása és az elgázosító reaktor égőjéhez vezetése hordozógázzal történik és alkalmazásával magas szilárdanyag-hordozógáz töltetarány (nagyobb mint 300 kg|m3 hordozógáz üzemi állapotban) és az égőhöz tartozó vezetékben nagy fajlagos szállítási teljesítmény érhető el, a poráramnak az égőhöz vezetésénél nagy adagolási pontosság biztosítható, a fluidizáció fenntartásához nem szükséges a hordozógáz körfolyamatos vezetése, ugyanakkor javul az üzembiztonság. Feladat továbbá az eljárás megvalósítására alkalmas berendezés létrehozása. A találmány értelmében a kitűzött feladat a következők szerint kerül megoldásra: Az elgázosítani kívánt poralakú tüzelőanyagot egy tárolóbunkerből légköri nyomáson nyomás alatti zsüipkamrába szállítjuk. Egy nyomás alatti inertgáz, pl. nitrogén vagy széndioxid bevezetésével a nyomás alatti zsilipkamra tartalmát akkora nyomásra hozzuk, amely kis mértékben nagyobb az elgázosító reaktor nyomásánál. A nyomás alatt levő, poralakú tüzelőanyagot egy további nyomótartályba, a továbbiakban adagolótartálynak nevezett nyomótartályba szállítjuk. Az adagolótartály alsó részébe gázalakú közeget, a továbbiakban hordozógáznak nevezett közeget fúvatunk be, amely a porhalmazt annyira fellazítja, hogy a poralakú tüzelőanyag a befúvott hordozógázzal együtt egy, az adagolótartály alsó részénél kezdődő és ezen alsó részbe benyúló szállítóvezetéken keresztül az utána kapcsolt elgázosító reaktor égőjéhez áramlik. A találmánynak megfelelően a szállítóvezeték szabad keresztmetszetének az alsó rész szabad keresztmetszetéhez viszonyított aránya kb. 1: 50-1: 300. Az említett fellazítás a poralakú tüzelőanyagban az adagolótartály alsó részében olyan mértékű lehet, hogy már beszélni lehet egy részleges (az alsó részre korlátozott) örvényrétegről. A találmányra jellemző, hogy az adagolótartály alsó része fölötti poralakú tüzelőanyaghalmaz a nyugvó halmaz jellemzőivel rendelkezik, mely a poralakú tüzelőanyagnak az elgázosító reaktorhoz szállításának megfelelően lassan lefelé csúszik és ezen általános esetben csak egy (viszonylag csekély) gázáram jut keresztül, amely megfelel az adagolótartályból elszállított pormennyiség szüárdanyag-térfogatának. A találmány szerinti eljárással elérhető, hogy a hordozógáz-áramban a poralakú tüzelőanyagból pl. 500 kg por jut egy m3 hordozógázra üzemi állapotban, a por 1,4 gramm/cm3 tiszta sűrűsége mellett. Megállapításra került, hogy az adagolótartály alsó részébe bevezetésre kerülő hordozógáz mennyiségének változtatásával az elgázosító reaktorba irányuló poráram (kg poralakú tüzelőanyag időegységenként) igen pontosan vezérelhető, miközben a por-hordozógáz töltetarány széles tartományban állandó marad. Ezért a találmány szerinti eljárás további jellemzője, hogy a tüzelőanyag elgázosító reaktorba vezetésének szabályozása az adagolótartály alsó részébe irányuló hordozógáz-áram megfelelő változtatásával történik. Vezérlő impulzusként ehhez pl. a felhasználható ismert módon az égő vezetékében a poráram közvetlen mérése, az adagolótartály töltésszintjének differenciális mérése vagy egy az elgázosító reaktorból kiinduló, a poráramtól vagy a por-oxigén aránytól függő mérési érték (pl. az elgázosító reaktor reakcióterében beálló hőmérséklet). A találmány szerinti eljárásnál a por-hordozógáz áram elvezetésére szolgáló, az adagolótartály alsó részébe benyúló szállítóvezeték bevezethető a halmaz fellazított részébe vízszintesen vagy függőlegesen, fentről vagy lentről. A szállítás egyenletességét az égőhöz menő szállítóvezeték irányváltoztatásai nem befolyásolják hátrányosan, ha kielégítően nagy hajlatí sugarakat választunk. Ez lehetővé teszi az adagolótartály és a reaktor tetszőleges geometriai elrendezését. Ismert módon lehetséges még a szállítóvezeték egyes helyein pótlólagosan kis mennyiségű hordozógáz bevezetése a szállítás folytonosságának további javítására. Megállapításra került, hogy a poralakú tüzelőanyag adagolási pontossága, azaz a pillanatnyi poráram közepes por4 80684 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 2
