176745. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fluidizált ágyas rendszer előállítására és üzemeltetésére
3 176745 4 a gáz sebességét, és/vagy azáltal, hogy szitákat vagy szűrőtorony betéteket alkalmaznak. A rétegben levő finom szemcséket azután egy csővezetéken keresztül elvezetik és a gázosító edénybetáplálják, minek eredményeként ezt fűtik. A 2 979 390 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás egy egészében véve szintén hasonló típusú megoldást ismertet egy gázosító üzem létesítésére, amelynél azonban mind a fűtő edényben, mind a gázosító edényben csak teljesen felragadott fluidizált ágyak vannak és a gázosító edénybe egy járulékos hőbetáplálást hoznak létre egy úgynevezett termofor áramlás révén. A termoforban olyan anyagszemcsék vannak, amelyek a széntől és hamutól könnyen különválaszthatok és amelyeknek magas olvadásponti hőmérséklete, magas fajhője és magas fajsúlya van. A termofort egy külön edényben a hamu olvadásponti hőmérsékleténél magasabb hőmérsékletre fűtik, a gázosító edényben levő, felragadott fluidizált ágyon keresztül vezetik, a felragadott szénszemcséktől különválasztják és saját különálló fűtőedényébe visszavezetik. Ez a megoldás eltér a 2 638 684 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett megoldástól, amelynél a reaktorban valamely semleges anyag sűrű fluidizált ágya marad, a szénszemcséket fjedig felragadják anélkül, hogy ezt átáramoltatnák a sűrű fluidizált ágyon. A kereskedelmi fluidizált ágyas kazánrendszerek létrehozására nagyon sok javaslat vált ismertté. E javaslatok egy része szerint feküszenet adagolnak egy mészkőszemcsékből levő ágyba, amely égést tápláló levegővel van fluidizálva. A mészkő a szénben levő kén számára szorbeáló anyagként szolgál, mivel a levegő oxigénjével egyesülő kén kéndioxidot képez és a kéndioxid a mészkővel reakcióba lépve kalciumszulfátot alkot. A kalciumszulfát az égetett szénből a hamuval távolítható el, vagy ha szükséges, a kén visszanyerhető és a mészkő regenerálható. A szokásos szénportüzelésű kazánokkal összehasonlítva a fluidizált ágyas megoldások előnyös tulajdonsága, hogy a kazán kisebb méretű, hatásosabban dolgozik, az igénybevételhez rugalmasabban alkalmazkodik, és öszszesülésre nagymértékben hajlamos szén elégetésére is alkalmas. Mivel alacsonyabb hőmérsékleten, azaz 845 °C körüli hőmérsékleten dolgozik, amely a CaSo4- képződés reakciójának hatásfoka szempontjából optimumot határoz meg, az NO* és S02 kiáramlás csökkent mértékű, és csökkent mértékű a gőzcső korróziója és szennyeződése is. A találmány szerinti eljárással előállított és üzemeltetett fluidizált ágyas égőkamrák ezeket az előnyös tulajdonságokat megtartják és további előnyös tulajdonságokat is biztosítanak, azáltal, hogy a kazán nagyságának és a hőátadáshoz szükséges felület nagyságának további csökkentését is lehetővé teszik. E csökkentések következtében jelentősen csökkenthető az ipari kazánrendszerek beruházási költsége, kevesebb szerkezeti anyagra, munkára, szállításra van szükség, elkerülhető sok kazán felállítása, amelyek nagyon bonyolultak lehetnek, csak üzemben gyárthatók és vasúton vagy tehergépkocsin szállíthatóknak kell lenni. Egy nagyméretű, bonyolult egységben a nagy hőteljesítmény létrehozásához nagy mennyiségű szenet kell felhasználni és a szén elégetéséhez időegységenként nagymennyiségű levegőre van szükség, azaz a levegő nagy sebességgel áramlik keresztül a fluidizált ágyon. Ez a levegő és az égés következtében létrejövő gázok az ágy fluidizálására is szolgálnak és ezek sebességét általában „felületi sebességinek nevezik. A felületi sebesség úgy számítható ki, hogy az égőkamrán időegységenként áthaladó gáz térfogatát osztjuk az égőkamrának azzal a keresztmetszeti területével, amely merőleges a légáram főirányára. Mivel a felületi sebesség gázsebesség, ezt annak feltételezésével számítjuk ki, hogy az égőkamrában nincsenek a fluidizált ágyat képező szemcsék. E szemcsék üzemelés közben természetesen benne vannak az égőkamrában. Az eddig ismert fluidizált ágyas kazán égőkamrák üzemelése közben a felületi sebességek nem voltak nagyobbak 3,0—3,15 m/sec-nél, rendszerint ennél is jelentősen kisebbek, mivel nagy sebességek esetén a széntartalmú szemcsék és mészkő szemcsék jelentős menynyisége leülepedik vagy eltávozik az égőkarttrából, sokkal előbb, még mielőtt teljesen elégne vagy szulfáttá válna. A találmány szerinti eljárás révén előállított és üzemeltetett rendszerben az égőkamra nagyon jól működik 9,0 m/sec-nél nagyobb felületi sebességnél is és nincs ok arra, hogy a felületi sebességet ne emeljük mintegy 30 m/sec értékre vagy hasonlóra azáltal, hogy az üzemeltetés egyéb tényezőit is megfelelően beállítjuk. Egy tipikus eljárásnak megfelelően az égőkamrában szokásos mészkő ágy helyett két szilárd szemcse komponenst alkalmazunk, amely komponensek közül legalább egyik lényegében olyan anyagot tartalmaz, amely az égőkamra rendszerben fizikai és kémiai stabilitását hosszú ideig megtartja. Egy különleges anyag, amelyet az egyik vagy mindkét komponens képzésére sikeresen használtunk, a vörös vasérc, amelynek Fe203 vasoxid tartalma körülbelül 93% volt. Az első komponens a vörös vasérc „finom” szemcséiből állhat, amelynek szemcsenagysága —16 +140 amerikai egyesült államokbeli mesh értéknek felel meg, azaz a szemcsék keresztülesnek egy 16 mesh értékű szitán, azonban nem esnek keresztül egy 140 mesh értékű szitán. A szemcsék első komponenseként megfelelően alkalmazhatók olyan mészkő szemcsék is, melyeknek nagysága —20 +40 mesh értékek között van. Mindkét esetben a második komponens körülbelül 93% vasoxidot tartalmazó, durva vörös vasérc szemcsékből áll, amely szemcsék nagysága —12 +16 mesh értékek közötti. E finom és durva szemcséket tartalmazó ágyrendszert körülbelül 9,0 m/sec felületi sebességgel áramló gázzal fluidizáljuk. Ennél a sebességnél az áramló levegő a finom vörös vasérc vagy mészkő szemcséket magával viszi, egy felragadott fluidizált ágyat képez, amely nagymértékben kiterjed és gyakorlatilag kitölti a fő égőkamra révén és ennek kivezető csővezetéke révén körülzárt egész teret. A durva vörös vasérc szemcsék túlságosan nehezek és tömörek ahhoz, hogy ezeket az áramló levegő fölragadja, azonban egy sűrű fluidizált ágyat képeznek, amely a fő égőkamra alján egy korlátozott kiterjedésű térben marad. A finom szemcsék a fő égőkamrából kiáramlanak és egy szétválasztóba, például ciklon típusú szétválasztóba jutnak, ahol a finom szemcsék a felragadó gázáramból kiválnak és ezeket a visszaáramoltató útra vezetjük. A visszaáramoltató úton a finom szemcsék a sűrű fluidizált ágyon haladnak keresztül. A felragadott finom szemcsék visszaáramlása, recirkulációja folyamatos, a finom szemcsék keresztülhaladnak a durva szemcsékből levő fluidizált ágyon, ezért ezt folyamatosan keverik. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
