176745. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fluidizált ágyas rendszer előállítására és üzemeltetésére
5 176745 6 Hőfejlesztés céljából a kevert durva és finom szemcséket tartalmazó, sűrű fluidizált ágyba feküszént táplálunk és ezt elégetjük. A termelt hőt átvivő közeg, például kazáncsövekben levő víz bevezetése révén eltávolítjuk, keresztülvezetjük a felragadott fluidizált ágy és a sűrű fluidizált ágy terén. A szénnel együtt tipikusan —325 amerikai egyesült államokbeli mesh értéknek megfelelő nagyságú, porított mészkő szemcséket táplálunk be. Az égőkamrában a hőmérsékletet körülbelül 845 °C-on tartjuk annak érdekében, hogy a mészkőnek mint ként szorbeáló anyagnak hatását növeljük. A találmány szerinti eljárással előállított és üzemeltetett fluidizált ágyas kazán előnyös tulajdonságait főként azáltal lehet ismertetni, hogy ennek jellemzőit vizsgáljuk. A sűrű fluidizált ágyon áthatoló, visszaáramló, illetve recirkuláló finom ágykomponens szemcsék fluidizálódása nagymértékben egyenletes és ez csökkenti a „lassú reagálást”. A kevert szemcsék keverő mozgása szoros érintkezést hoz létre a sűrű fluidizált ágyba bevitt szilárd reagensek és a gáznemű reagensek között. A felületi sebesség olyan nagy, amilyen eddig nem volt, azonban a kevert ágy szemcséi a szén és porított mészkő szemcsék mozgását a légáramlás fő irányában gyakorlatilag lassítják, késleltetik. Mivel a szén szemcséi a sűrű fluidizált ágyban eléggé hosszú ideig vissza vannak tartva, a szén szemcséinek nagyobb része tökéletesen elég, még mielőtt ezek a sűrű ágy teréből kikerülnének. Hasonlóképpen a porított mészkő szemcsék tartózkodási ideje elegendő ahhoz, hogy biztosítsa a mészkő szemcsék szorbeáló hatását. Ismert módon a mészkő felület kéndioxiddal való reakcióhoz használható. A mészkő egy adott súlya esetén a reakció hatás nagymértékben növelhető a finomabbra való őrlés révén, mint a mezőgazdasági mészkő esetében. Eddig finomra őrölt mészkövet a nagy sebességű fluidizált ágyas égőkamrákban nem lehetett használni, mivel a kis szemcséket a nagy sebességgel áramló levegő vagy gáz egyszerűen kifújta az égőkamrából, még mielőtt ezek elfogadható mennyiségű ként tudtak volna abszorbeálni. A legtöbb eddig javasolt megoldásnál durva mészkő szemcséket alkalmaztak és dörzsölő hatás révén folyamatosan új felületeket hoztak létre. A föld különböző részein nincs olyan használható mészkő, melynek kielégítő dörzsölődési, attritálási tulajdonságai lennének. A találmány szerinti eljárás lehetővé teszi a föld bármely részéről származó mészkő használatát, függetlenül attól, hogy ennek egy fluidizált ágyban milyen dörzsölődési tulajdonságai vannak. A finom szén szemcsék vagy porított mészkő szemcsék találmány szerinti eljárás révén előállított és üzemeltetett, égőkamrában levő sűrű fluidizált ágyrészben való megnövekedett tartózkodási ideje a nagy felületi sebességeknél valószínűleg azáltal jön létre, hogy az ágy durva komponens szemcséi korlátozzák az ágyban levő finom komponens szemcsék közepes szabad útját és az ágyban levő mindkét féle komponens szemcsék korlátozzák a sűrű ágy terében a szén és mészkő szemcsék közepes szabad útját. A találmány szerinti eljárásnál a finomra őrölt, porított mészkőnek ként szorbeáló anyagként való használata csökkenti a szükséges mészkő mennyiséget és ezáltal csökkenti alétrejött, szulfátozott mészkő mennyiséget is. A mészkő felhasználásának hatásosságát tovább javítja a vörös vasérc köszörülő hatása, amely a kéndioxid abszorbeálásához folyamatosan friss mészkő felületeket hoz létre. A térfogategységenkénti nagy átmenő teljesítmény és a fluidizált ágyas, találmány szerinti eljárással előállított és üzemeltetett kazánban való nagy hőfejlesztés részben azáltal érhető el, hogy a fő égőkamra egész térfogatán nagy a hőátviteli sebesség. A fő égőkamrához tartozik a sűrű fluidizált ágy fölötti tér minden része is. Ebben a térben és a sűrű fluidizált ágy terében kazáncsövek lehetnek, amelyek a finom ágy komponens szemcséi által átvitt, nagy mennyiségű hőt átveszik. A finom ágy komponens szemcséi a kazáncsövek által elfoglalt egész teret átjárják, mivel ezek a gázáramban vannak. A találmány szerinti eljárással üzemeltetett fluidizált ágyas kazán szabályozható és ezért a változó terhelési követelményeknek megfelelően tág határok között állítható. A szénbetáplálási sebesség és ezzel együtt a légáram csökkentése révén a kazán teljesítménye addig csökkenthető, amíg ez kis hőtermeléssel dolgozik és szokásos fluidizált ággyal működik, amelynél a finom ágy szemcséi nincsenek fölragadva. A találmány révén fluidizált ágyas rendszer üzemeltetéséhez olyan eljárást hozunk létre, amelynél egy első szilárd szemcse komponenst tartalmazó ágy egy első terében fölragadott fluidizált ágyat hozunk létre, az első térben egy korlátozottabb téren belül egy második szilárd szemcse komponenst tartalmazó, sűrű fluidizált ágyat alakítunk ki, amelyben a fluidizált ágy rendszerben gyakorlatilag hosszú ideig fizikailag és kémiailag stabil anyag van, úgyhogy a komponensek gyakorlatilag nem agglomerálódnak és a térben dörzsölő hatásnak alig vannak kitéve, az első szemcse komponenst az első térből a sűrű fluidizált ágyon keresztül a határoltabb térbe áramoltatjuk vissza, és hogy a fluidizált ágy rendszert olyan sebességnél üzemeltetjük, amelynél a második szemcse komponens a határoltabb térben levő sűrű fluidizált ágyban ténylegesen visszamarad, az első komponens szemcsék visszaáramlanak és a sűrű fluidizált ágyon keresztülhatolnak, miközben keverednek a második komponens szemcsékkel. Az eljárás tipikusan legalább két reagens anyag közötti reakció nagy hatásosságának elősegítésére használható és az eljárás során a reagáló anyagokat úgy tápláljuk a fluidizált ágy rendszerbe, hogy a reagáló-anyagok alapos átkeverését hozzuk létre a sűrű fluidizált ágyban levő, összekevert szemcsék mozgásának eredményeként. A reagáló-anyagok közül legalább egy gáznemű anyag lehet, amely esetben az eljárás során az ágy rendszert gáznemű anyaggal fluidizáljuk. A másik reagáló-anyag egy szilárd szemcsés anyag lehet, amely a gáznemű anyaggal egy előre meghatározott sebességgel lép reakcióba és ennél az eljárásnál a szilárd reagáló-anyagot az ágy rendszerbe előre meghatározott sebességgel tápláljuk, az ágy rendszert olyan felületi sebességgel fluidizáljuk, hogy a gáznemű reagáló-anyagot elegendő sebességgel tápláljuk be ahhoz, hogy az ágyban levő reagálóanyagoknak legalább egyikét gyakorlatilag teljes reakcióba vigyük, és az ágyban levő szemcse komponenseket úgy választjuk meg, hogy az első komponens szemcsék a felületi sebességgel vannak fölragadva, a második komponens szemcsék pedig ténylegesen vissza vannak tartva a korlátozottabb térben levő sűrű fluidizált ágyban. A szilárd reagáló-anyag olyan szemcséket tartalmazhat, amelyek a felületi sebességnél fölragadhatók és az eljárás során a második ágy komponens szemcsékből 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3