печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое

Формула изобретения

1. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое, отличающаяся тем, что печь с псевдоожиженным слоем разделена множеством перегородок на печь газификации, главную камеру сгорания печи для сжигания и камеру рекуперации тепла указанной печи для сжигания, причем указанная печь для газификации и камера рекуперации тепла полностью отделены одна от другой; по меньшей мере в одной из указанных печи газификации и главной камеры сгорания формируется возвратный поток псевдоожиженной среды, в котором зона интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды формируется так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в конкретной зоне, создавая таким образом восходящий поток псевдоожиженной среды, и зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды формируется так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в другой зоне, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды; циркулирующий поток псевдоожиженной среды формируется между печью газификации и главной камерой сгорания; циркулирующий поток псевдоожиженной среды формируется между камерой рекуперации тепла и главной камерой сгорания.

2. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по п.1, отличающаяся тем, что перегородка, разделяющая печь для газификации и печь для сжигания, имеет нижнее отверстие для прохождения псевдоожиженной среды из печи для сжигания в печь для газификации.

3. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по п.1 или 2, отличающаяся тем, что перегородка, разделяющая главную камеру сгорания для сжигания угля и камеру рекуперации тепла, имеет отверстие для формирования циркулирующего потока псевдоожиженной среды через него.

4. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для подачи горючего материала над псевдоожиженным слоем для подачи горючего материала к псевдоожиженному слою.

5. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для подачи горючего материала для подачи горючего материала в печь для газификации.

6. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для подачи топлива для подачи дополнительного топлива в печь для сжигания.

7. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что содержание кислорода в псевдоожижающем газе, подаваемом к печному поду печи газификации, равно или меньше, чем теоретическая потребность в кислороде подаваемого горючего материала.

8. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что псевдоожижающий газ, подаваемый к печному поду печи газификации, содержит что-либо одно из перечисленного: воздух, пар, кислород и газообразные отходящие продукты сгорания или смесь, по меньшей мере, двух из них.

9. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для разгрузки негорючего материала на печном поде между печью газификации и печью для сжигания.

10. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что в печи для сжигания предусмотрено отверстие для разгрузки негорючего материала на печном поде между главной камерой сгорания и камерой рекуперации тепла.

11. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для разгрузки негорючего материала на печном поде между печью газификации и печью для сжигания и в печи для сжигания предусмотрено отверстие для разгрузки негорючего материала на печном поде между главной камерой сгорания и камерой рекуперации тепла.

12. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.9-11, отличающаяся тем, что печной под является наклонным вниз по направлению к отверстию для разгрузки негорючего материала.

13. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что в печи для сжигания вторичный воздух подается в секцию над псевдоожиженным слоем печи для сжигания.

14. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.1-13, отличающаяся тем, что печь газификации и печь для сжигания выполнены с возможностью работы под давлением, равным атмосферному или более высоким, чем атмосферное давление.

15. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.1-14, отличающаяся тем, что газы, выпускаемые из печи газификации и печи для сжигания, освобождаются от пыли и затем вводятся в камеру сгорания.

16. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.1-15, отличающаяся тем, что печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое заключена в сосуд высокого давления для работы при давлении, равном атмосферному или более высоком, чем атмосферное давление.

17. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.1-16, отличающаяся тем, что печь с псевдоожиженным слоем имеет по существу прямоугольную форму в горизонтальном сечении.

18. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.1-17, отличающаяся тем, что полученный газ, выпускаемый из печи газификации, тангенциально вдувается в печь для отшлаковывания.

19. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.1-18, отличающаяся тем, что расплавленные зольные вещества, выгружаемые из печи для отшлаковывания, вводятся в водяную камеру и гасятся в ней.

20. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.1-18, отличающаяся тем, что горючий материал газифицируется в печи газификации с получением горючего газа, при этом в печи газификации предусмотрено разгрузочное отверстие для газа для выгрузки горючего газа; несгоревший уголь, полученный при газификации в печи для газификации, полностью сгорает в печи для сжигания, при этом в печи для сжигания предусмотрено разгрузочное отверстие для газа для выгрузки отходящих газообразных продуктов сгорания, полученных при сжигании в печи для сжигания; указанная перегородка имеет отверстие, позволяющее псевдоожиженной среде, содержащей несгоревший уголь, перемещаться в печь для сжигания; и указанные горючий газ, выпускаемый из разгрузочного отверстия для газа печи газификации, и отходящие газообразные продукты сгорания из печи для сжигания подаются в печь для отшлаковывания и зольные вещества расплавляются в печи для отшлаковывания.

21. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.1-20, отличающаяся тем, что газообразные продукты сгорания, имеющие высокую температуру, выгруженные из печи для отшлаковывания, охлаждаются в котле-утилизаторе.

22. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое, отличающаяся тем, что печь с псевдоожиженным слоем разделена перегородкой на печь газификации и печь для сжигания; в указанных печи газификации и печи для сжигания формируется возвратный поток псевдоожиженной среды, в котором зона интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды формируется так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в конкретной зоне, создавая таким образом восходящий поток псевдоожиженной среды, и зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды формируется так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в другой зоне, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды; циркулирующий поток псевдоожиженной среды формируется между печью газификации и печью для сжигания и вращающаяся поверхность возвратного потока в указанной печи для газификации перпендикулярна к вращающейся поверхности возвратного потока в указанной печи для сжигания.

23. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по п.22, отличающаяся тем, что перегородка, разделяющая печь для газификации и печь для сжигания, имеет нижнее отверстие для прохождения псевдоожиженной среды из печи для сжигания в печь для газификации.

24. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по п.22 или 23, отличающаяся тем, что печь для сжигания разделяется перегородкой на главную камеру сгорания для сжигания угля и камеру рекуперации тепла для извлечения тепла из псевдоожиженной среды.

25. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому одному из пп.22-24, отличающаяся тем, что перегородка, разделяющая главную камеру сгорания для сжигания угля и камеру рекуперации тепла, имеет отверстие для формирования циркулирующего потока псевдоожиженной среды через него.

26. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому одному из пп.22-25, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для подачи горючего материала над псевдоожиженным слоем для подачи горючего материала к псевдоожиженному слою.

27. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому одному из пп.22-26, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для подачи горючего материала для подачи горючего материала в печь для газификации.

28. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому одному из пп.22-27, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для подачи топлива для подачи дополнительного топлива в печь для сжигания.

29. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по п.22, отличающаяся тем, что печь для газификации, главная камера сгорания и печь для рекуперации тепла расположены в ряд по прямой линии с тем, чтобы печь для газификации и печь для рекуперации тепла были полностью отделены друг от друга.

30. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по п.22, отличающаяся тем, что печь для газификации и печь для рекуперации тепла примыкают друг к другу посредством одной из множества перегородок и указанная одна из перегородок выполнена без отверстий с тем, чтобы печь для газификации и печь для рекуперации тепла были полностью отделены друг от друга.

31. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.22-30, отличающаяся тем, что содержание кислорода в псевдоожижающем газе, подаваемом к печному поду печи газификации, равно или меньше, чем теоретическая потребность в кислороде подаваемого горючего материала.

32. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.22-31, отличающаяся тем, что псевдоожижающий газ, подаваемый к печному поду печи газификации, содержит что-либо одно из перечисленного: воздух, пар, кислород и газообразные отходящие продукты сгорания или смесь, по меньшей мере, двух из них.

33. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.22-32, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для разгрузки негорючего материала на печном поде между печью газификации и печью для сжигания.

34. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.22-33, отличающаяся тем, что в печи для сжигания предусмотрено отверстие для разгрузки негорючего материала на печном поде между главной камерой сгорания и камерой рекуперации тепла.

35. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.22-34, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для разгрузки негорючего материала на печном поде между печью газификации и печью для сжигания и в печи для сжигания предусмотрено отверстие для разгрузки негорючего материала на печном поде между главной камерой сгорания и камерой рекуперации тепла.

36. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.33-35, отличающаяся тем, что печной под является наклонным вниз по направлению к отверстию для разгрузки негорючего материала.

37. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.22-36, отличающаяся тем, что в печи для сжигания вторичный воздух подается в секцию над псевдоожиженным слоем печи для сжигания.

38. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.22-37, отличающаяся тем, что печь газификации и печь для сжигания выполнены с возможностью работы под давлением, равным атмосферному или более высоким, чем атмосферное давление.

39. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.22-38, отличающаяся тем, что газы, выпускаемые из печи газификации и печи для сжигания, освобождаются от пыли и затем вводятся в камеру сгорания.

40. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.22-39, отличающаяся тем, что печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое заключена в сосуд высокого давления для работы при давлении, равном атмосферному или более высоком, чем атмосферное давление.

41. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.22-40, отличающаяся тем, что печь с псевдоожиженным слоем имеет по существу прямоугольную форму в горизонтальном сечении.

42. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.22-41, отличающаяся тем, что полученный газ, выпускаемый из печи газификации, тангенциально вдувается в печь для отшлаковывания.

43. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.22-42, отличающаяся тем, что расплавленные зольные вещества, выгружаемые из печи для отшлаковывания, вводятся в водяную камеру и гасятся в ней.

44. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.22-42, отличающаяся тем, что горючий материал газифицируется в печи газификации с получением горючего газа, при этом в печи газификации предусмотрено разгрузочное отверстие для газа для выгрузки горючего газа; несгоревший уголь, полученный при газификации в печи для газификации, полностью сгорает в печи для сжигания, при этом в печи для сжигания предусмотрено разгрузочное отверстие для газа для выгрузки отходящих газообразных продуктов сгорания, полученных при сжигании в печи для сжигания; указанная перегородка имеет отверстие, позволяющее псевдоожиженной среде, содержащей несгоревший уголь, перемещаться в печь для сжигания, и указанные горючий газ, выпускаемый из разгрузочного отверстия для газа печи газификации, и отходящие газообразные продукты сгорания из печи для сжигания подаются в печь для отшлаковывания и зольные вещества расплавляютсяся в печи для отшлаковывания.

45. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.22-44, отличающаяся тем, что газообразные продукты сгорания, имеющие высокую температуру, выгруженные из печи для отшлаковывания, охлаждаются в котле-утилизаторе.

46. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое, отличающаяся тем, что печь с псевдоожиженным слоем разделена перегородкой на печь газификации и печь для сжигания; указанная печь для газификации имеет зону слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды для формирования нисходящего потока псевдоожиженной среды для того, чтобы позволить горючему материалу, содержащему негорючий материал, опускаться при помощи псевдоожижающего газа с тем, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения; указанная печь для сжигания имеет зону интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды путем впрыскивания псевдоожижающего газа с тем, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения; создается возвратный поток в печи для газификации, в котором псевдоожиженная среда опускается в зоне слабого псевдоожижения и поднимается в зоне интенсивного псевдоожижения, и часть псевдоожиженной среды, содержащая уголь, вводится из печи для газификации в печь для сжигания через отверстие в нижней части указанной перегородки.

47. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по п.46, отличающаяся тем, что печь для сжигания разделяется перегородкой на главную камеру сгорания для сжигания угля и камеру рекуперации тепла для извлечения тепла из псевдоожиженной среды.

48. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по п.46 или 47, отличающаяся тем, что перегородка, разделяющая главную камеру сгорания для сжигания угля и камеру рекуперации тепла, имеет отверстие для формирования циркулирующего потока псевдоожиженной среды через него.

49. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому одному из пп.46-48, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для подачи горючего материала над псевдоожиженным слоем для подачи горючего материала к псевдоожиженному слою.

50. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому одному из пп.46-49, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для подачи горючего материала для подачи горючего материала в печь для газификации.

51. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому одному из пп.46-50, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для подачи топлива для подачи дополнительного топлива в печь для сжигания.

52. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.46-51, отличающаяся тем, что содержание кислорода в псевдоожижающем газе, подаваемом к печному поду печи газификации, равно или меньше, чем теоретическая потребность в кислороде подаваемого горючего материала.

53. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.46-52, отличающаяся тем, что псевдоожижающий газ, подаваемый к печному поду печи газификации, содержит что-либо одно из перечисленного: воздух, пар, кислород и газообразные отходящие продукты сгорания или смесь, по меньшей мере, двух из них.

54. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.46-53, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для разгрузки негорючего материала на печном поде между печью газификации и печью для сжигания.

55. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.46-54, отличающаяся тем, что в печи для сжигания предусмотрено отверстие для разгрузки негорючего материала на печном поде между главной камерой сгорания и камерой рекуперации тепла.

56. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.46-55, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для разгрузки негорючего материала на печном поде между печью газификации и печью для сжигания и в печи для сжигания предусмотрено отверстие для разгрузки негорючего материала на печном поде между главной камерой сгорания и камерой рекуперации тепла.

57. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.54-56, отличающаяся тем, что печной под является наклонным вниз по направлению к отверстию для разгрузки негорючего материала.

58. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.46-57, отличающаяся тем, что в печи для сжигания вторичный воздух подается в секцию над псевдоожиженным слоем печи для сжигания.

59. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.46-58, отличающаяся тем, что печь газификации и печь для сжигания выполнены с возможностью работы под давлением, равным атмосферному или более высоким, чем атмосферное давление.

60. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.46-59, отличающаяся тем, что газы, выпускаемые из печи газификации и печи для сжигания, освобождаются от пыли и затем вводятся в камеру сгорания.

61. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.46-60, отличающаяся тем, что печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое заключена в сосуд высокого давления для работы при давлении, равном атмосферному или более высоком, чем атмосферное давление.

62. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.46-61, отличающаяся тем, что печь с псевдоожиженным слоем имеет по существу прямоугольную форму в горизонтальном сечении.

63. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое, отличающаяся тем, что печь с псевдоожиженным слоем разделена перегородкой на печь газификации и печь для сжигания; по меньшей мере в одной из указанных печи газификации и печи для сжигания формируется возвратный поток псевдоожиженной среды, в котором зона интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды формируется так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в конкретной зоне, создавая таким образом восходящий поток псевдоожиженной среды, и зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды формируется так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в другой зоне, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды; циркулирующий поток псевдоожиженной среды формируется между печью газификации и печью для сжигания и перегородка имеет наклонную поверхность для отклонения восходящего потока, сформированного в зоне интенсивного псевдоожижения, и вертикальную поверхность на противоположной стороне наклонной поверхности, так что ответвленный поток за верхним концом перегородки не застаивается и опускается в зоне слабого псевдоожижения нисходящим потоком.

64. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по п.63, отличающаяся тем, что перегородка, разделяющая печь для газификации и печь для сжигания, имеет нижнее отверстие для прохождения псевдоожиженной среды из печи для сжигания в печь для газификации.

65. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по п.63 или 64, отличающаяся тем, что печь для сжигания разделяется перегородкой на главную камеру сгорания для сжигания угля и камеру рекуперации тепла для извлечения тепла из псевдоожиженной среды.

66. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому одному из пп.63-65, отличающаяся тем, что перегородка, разделяющая главную камеру сгорания для сжигания угля и камеру рекуперации тепла, имеет отверстие для формирования циркулирующего потока псевдоожиженной среды через него.

67. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому одному из пп.63-66, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для подачи горючего материала над псевдоожиженным слоем для подачи горючего материала к псевдоожиженному слою.

68. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому одному из пп.63-67, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для подачи горючего материала для подачи горючего материала в печь для газификации.

69. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому одному из пп.63-68, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для подачи топлива для подачи дополнительного топлива в печь для сжигания.

70. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.63-69, отличающаяся тем, что содержание кислорода в псевдоожижающем газе, подаваемом к печному поду печи газификации, равно или меньше, чем теоретическая потребность в кислороде подаваемого горючего материала.

71. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.63-70, отличающаяся тем, что псевдоожижающий газ, подаваемый к печному поду печи газификации, содержит что-либо одно из перечисленного: воздух, пар, кислород и газообразные отходящие продукты сгорания или смесь, по меньшей мере, двух из них.

72. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.63-71, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для разгрузки негорючего материала на печном поде между печью газификации и печью для сжигания.

73. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.63-72, отличающаяся тем, что в печи для сжигания предусмотрено отверстие для разгрузки негорючего материала на печном поде между главной камерой сгорания и камерой рекуперации тепла.

74. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.63-73, отличающаяся тем, что предусмотрено отверстие для разгрузки негорючего материала на печном поде между печью газификации и печью для сжигания и в печи для сжигания предусмотрено отверстие для разгрузки негорючего материала на печном поде между главной камерой сгорания и камерой рекуперации тепла.

75. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.72-74, отличающаяся тем, что печной под является наклонным вниз по направлению к отверстию для разгрузки негорючего материала.

76. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.63-75, отличающаяся тем, что в печи для сжигания вторичный воздух подается в секцию над псевдоожиженным слоем печи для сжигания.

77. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.63-76, отличающаяся тем, что печь газификации и печь для сжигания выполнены с возможностью работы под давлением, равным атмосферному или более высоким, чем атмосферное давление.

78. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.63-77, отличающаяся тем, что газы, выпускаемые из печи газификации и печи для сжигания, освобождаются от пыли и затем вводятся в камеру сгорания.

79. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.63-78, отличающаяся тем, что печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое заключена в сосуд высокого давления для работы при давлении, равном атмосферному или более высоком, чем атмосферное давление.

80. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.63-79, отличающаяся тем, что печь с псевдоожиженным слоем имеет по существу прямоугольную форму в горизонтальном сечении.

81. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.63-80, отличающаяся тем, что полученный газ, выпускаемый из печи газификации, тангенциально вдувается в печь для отшлаковывания.

82. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.63-81, отличающаяся тем, что расплавленные зольные вещества, выгружаемые из печи для отшлаковывания, вводятся в водяную камеру и гасятся в ней.

83. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.63-81, отличающаяся тем, что горючий материал газифицируется в печи газификации с получением горючего газа, при этом в печи газификации предусмотрено разгрузочное отверстие для газа для выгрузки горючего газа; несгоревший уголь, полученный при газификации в печи для газификации, полностью сгорает в печи для сжигания, при этом в печи для сжигания предусмотрено разгрузочное отверстие для газа для выгрузки отходящих газообразных продуктов сгорания, полученных при сжигании в печи для сжигания; указанная перегородка имеет отверстие, позволяющее псевдоожиженной среде, содержащей несгоревший уголь, перемещаться в печь для сжигания, и указанные горючий газ, выпускаемый из разгрузочного отверстия для газа печи газификации, и отходящие газообразные продукты сгорания из печи для сжигания подаются в печь для отшлаковывания и зольные вещества расплавляются в печи для отшлаковывания.

84. Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое по любому из пп.63-83, отличающаяся тем, что газообразные продукты сгорания, имеющие высокую температуру, выгруженные из печи для отшлаковывания, охлаждаются в котле утилизаторе.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Данное изобретение относится к печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое, которая объединяет печь для газификации в псевдоожиженном слое и печь для сжигания в псевдоожиженном слое в единую конструкцию.

Предпосылки к созданию изобретения

Были попытки генерировать электричество с высокой эффективностью с использованием каменного угля. В качестве одной из таких попыток была предложена система отгоночного цикла, которая включает работающую под давлением печь для сжигания в псевдоожиженном слое, как показано на фиг.14. В этой системе каменный уголь вначале газифицируют в печи газификации 501 в псевдоожиженном слое. В это же время горючий компонент, состоящий в основном из углерода, т.е. так называемый уголь (обуглившееся вещество), далее по тексту просто "уголь" в отличие от "каменного угля", полученный в печи газификации 501, сжигают в печи 502 для сжигания угля, отличной от печи газификации 501. То есть, смесь газа и угля, образовавшуюся в печи газификации 501, вводят в циклон 505, в котором газ и уголь отделяются друг от друга, и уголь подается в печь 502 для сжигания угля, а газ подается в камеру сгорания 503. С другой стороны, псевдоожиженную среду и уголь подают из печи газификации 501 в печь 502 для сжигания угля, в которой уголь сжигают, чтобы нагреть псевдоожиженную среду, и нагретую псевдоожиженную среду возвращают в печь газификации 501. Горючий газ, полученный в печи газификации 501, и отходящие газообразные продукты горения, образовавшиеся в печи 502 для сжигания угля, смешивают друг с другом и сжигают в камере сгорания 503, чтобы повысить температуру, и затем отходящий газ вводят в газовую турбину 504. Далее, отходящие газообразные продукты горения и зольные вещества, образовавшиеся в печи 502 для сжигания угля, отделяют друг от друга в циклоне 506 и, как описано выше, отходящие газообразные продукты горения вводят в камеру сгорания 503 и зольные вещества выгружают со дна циклона (RU 94006779 A1, F 22 B 9/00, 20.11.1995).

Пар, образовавшийся в печи 502 для сжигания угля, вводят в паровую турбину 508 и затем нагревают в котле-утилизаторе 509 и затем возвращают в печь 502 для сжигания угля. Отходящие газообразные продукты горения, выгружаемые из газовой турбины 504, выпускают из выпускной трубы 511 через котел-утилизатор 509.

Когда температура газа на входе газовой турбины высокая, эффективность газовой турбины высокая, и, следовательно, чтобы повысить эффективность всей системы, очень важно поддерживать высокую температуру газа на входе в газовую турбину.

С другой стороны, на характеристики газификации влияет сорт каменного угля. Как правило, когда температура реакции высокая, реакция газификации ускоряется, и скорость газификации повышается. Поэтому, чтобы использовать различные сорта каменного угля в качестве топлива, крайне важно поддерживать температуру печи для газификации стабильной и высокой.

Способы поддерживания температуры печи для газификации грубо классифицируют как два способа. Один способ заключается в том, что часть топлива, подаваемого в печь газификации, не газифицируют, а сжигают, и другой способ заключается в том, что уголь, полученный в печи для газификации, подают в печь для сжигания угля вместе с псевдоожиженной средой и нагретую псевдоожиженную среду возвращают в печь газификации. Обычно скорость реакции горения газа намного быстрее, чем скорость реакции горения твердого вещества, как вещества другого порядка. Поэтому в первом случае наибольшая часть кислорода, подаваемого в печь газификации, реагирует с газообразным компонентом, образующимся в ней, и поэтому выход газа снижается. В последнем случае, так как газ, образующийся в печи для газификации, не расходуют на поддержание температуры в печи, выход газа является высоким, и диапазон доступного каменного угля является широким.

Однако последний способ требует технологии циркуляции большого количества теплоносителя, имеющего высокую температуру, из печи для газификации в печь для сжигания угля. Однако это требует технологии управления частицами, имеющими высокую температуру и содержащими несгоревшие вещества, так что это наталкивается на технически трудные проблемы. Причиной, по которой система отгоночного цикла, включающая работающую под давлением печь для сжигания впсевдоожиженном слое, все еще не может быть принята для практического применения, является то, что технология управления частицами, имеющими высокую температуру и содержащими несгоревшие вещества, не завершена.

С другой стороны, была сделана попытка, в которой печь для сжигания угля и печь газификации располагают близко друг другу, чтобы сократить между ними дистанцию переноса частиц, имеющих высокую температуру. В этой технологии печь для сжигания угля располагают вблизи печи для газификации и погруженные трубы для теплопередачи располагают в слое печи для сжигания угля.

Как показано на фиг.15, коэффициент теплопередачи между теплопередающей трубой в псевдоожиженном слое и теплоносителем является почти постоянным независимо от степени псевдоожижения псевдоожиженной среды, если расход на единицу сечения потока псевдоожижающего газа в два раза больше, чем расход, необходимый для минимального псевдоожижения псевдоожиженной среды. То есть погруженные трубы для теплопередачи в псевдоожиженном слое могут собирать постоянное количество тепла, не взирая на расход на единицу сечения потока. Поэтому в случае, когда количество тепла, образующегося в псевдоожиженном слое, изменяют, например количество каменного угля, подаваемого в печь, изменяют в соответствии с изменением нагрузки, температура псевдоожиженного слоя изменяется, так как количество теплопередачи является постоянным.

В системе отгоночного цикла, включающей работающую под давлением печь для сжигания, важно поддерживать газ навыходе из печи газификации и газ на выходе из печи для сжигания при желательных высоких температурах, соответственно. В такой структуре, где печь для сжигания угля и печь газификации расположены в непосредственной близости друг к другу, так что псевдоожиженная среда циркулирует между печью для сжигания угля и печью для газификации, обе печи имеют взаимосвязь друг с другом, и поэтому колебания температур каждого слоя могут нанести фатальный ущерб стабильной работе всей системы.

В качестве способа подавления колебания температуры слоя в печи для сжигания угля, включающей погруженные трубы для теплопередачи, количество кислорода в псевдоожижающем газе, подаваемом к печи для сжигания угля, изменяют в соответствии с нагрузкой, тем самым изменяют количество угля, которое должно быть сожжено, для регулирования тем самым температуры слоя.

Однако регулирование количества угля, которое должно быть сожжено, путем регулирования количества кислорода имеет медленную скорость срабатывания, устойчивый контроль затруднен, и температура слоя выходит из-под контроля. В результате существует вероятность, что псевдоожиженная среда и зольные вещества сплавятся, и псевдоожиженный слой невозможно будет поддерживать, результатом чего является остановка работы.

Чтобы поддерживать печь газификации при высокой температуре, необходимо, чтобы теплоноситель нагревался сжигаемым углем в печи для сжигания угля и чтобы нагретый теплоноситель, имеющий высокую температуру, поступал к печи для газификации, и, следовательно, температура слоя печи для сжигания угля должна быть высокой. Однако если температура слоя печи для сжигания угля слишком высока, тогда образуется клинкер. Поэтому необходимо, чтобы температура слоя регулировалась в заданных пределах и чтобы печь для сжигания угля имела превосходную управляемость температурой слоя.

Самый простой способ регулирования температуры камеры сгорания угля заключается в подаче теплоносителя, имеющего низкую температуру, когда температура камеры сгорания угля повышается. Например, количество псевдоожиженной среды, необходимое для снижения температуры слоя на 50С от 950 до 900С, тем не менее зависит от температуры псевдоожиженной среды для подачи, в случае, когда температура псевдоожиженной среды, подаваемой к нему, равна 400С, оно может быть 50/(900-400)=1/10 от общего количества псевдоожиженной среды. И наоборот, если температура слоя снижается до величины ниже, чем заданная величина, хотя температуру возмещают путем сжигания угля, с этим уже ничего нельзя поделать.

Поэтому, если осуществляют такой способ подачи псевдоожиженной среды, имеющей низкую температуру, в печь для сжигания угля, когда необходимо, наблюдая в то же время изменение температуры слоя печи для сжигания, тогда температурный контроль печи для сжигания угля может быть легко достигнут. В этом случае важно выгружать псевдоожиженную среду из печи для сжигания угля в количестве, равном количеству подаваемой в нее псевдоожиженной среды.

С другой стороны, обычно в работающем под атмосферным давлением котле с псевдоожиженным слоем каменный уголь сжигают в псевдоожиженном слое и тепло извлекают из нагретой псевдоожиженной среды и отходящих газообразных продуктов горения. Фиг.16 представляет схематический вид, показывающий пример традиционного работающего под атмосферным давлением котла с псевдоожиженным слоем. Котел с псевдоожиженным слоем содержит печь 601 для сжигания и камеру 602 рекуперации тепла, которые отделены друг от друга перегородкой 600. В камере 602 рекуперации тепла предусмотрены теплопередающие поверхности 603 для рекуперации тепла из псевдоожиженной среды и в шахте предусмотрены теплопередающие поверхности 604 для рекуперации тепла из газообразных продуктов горения. Пар, образующийся при рекуперации тепла через теплопередающие поверхности 603 и 604, приводит в движение паровую турбину 605.

Так как на характеристики каменного угля влияет сорт угля, скорость горения в псевдоожиженном слое является различной, и отношение отобранного тепла из псевдоожиженной среды к отобранному теплу из газообразных продуктов горения является различным в зависимости от сорта каменного угля.

Поэтому правильное устройство теплопередающих поверхностей для рекуперации тепла из псевдоожиженной среды и теплопередающих поверхностей для рекуперации тепла из газообразных продуктов горения является различным в зависимости от сорта каменного угля, и обычно устройство теплопередающих поверхностей прежде следовало изменять с каждым сортом каменного угля. Поэтому существует большое ограничение для замены сорта каменного угля без реконструкции котла, и если сорт каменного угля сильно изменяется, реконструкция котла неизбежно должна быть проведена. Это необходимо потому, что избыточные теплопередающие поверхности по отношению к количеству возмещения тепла ведут к снижению температуры печи, вызывая плохое горение и нанося вред окружающей среде газообразными продуктами горения, и наоборот, сокращение теплопередающих поверхностей ведет к повышению температуры печи и вызывает образование клинкера из-за плавления зольных веществ или агломерацию из-за агрегации псевдоожиженной среды.

Описание изобретения

Для решения указанной проблемы данного изобретения - обеспечить печь сжигания и газификации в псевдоожиженном слое, в которой нет необходимости отдельной установки печи для сжигания, - печь газификации и печь для сжигания объединены друг с другом, и, следовательно, пространство, необходимое для ее установки, становится небольшим, и даже если топливо образует большое количество угля подобно каменному углю, количество угля, которое должно быть перенесено, можно легко регулировать, и нет опасения закупорки труб; обеспечить печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое, в которой уголь может быть сожжен в простом оборудовании, тепло горения угля может быть утилизировано в качестве источника тепла для газификации, и температура слоя в печи сжигания может быть легко точно регулируемой, и обеспечить печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое, в которой не образуется клинкер, и даже если топливо содержит негорючий материал, имеющий неправильную форму, такое топливо может быть использовано, и поэтому разнообразное топливо может быть использовано, и высокая эффективность может быть достигнута, и количество вредного материала, выгружаемого из печи, является бесконечно малым, чтобы печь была приемлемой для сохранения окружающей среды.

Далее, другая задача данного изобретения - создать печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое, которая является котлом с псевдоожиженным слоем каменного угля, который может утилизировать различные сорта каменного угля без изменения устройства теплопередающих поверхностей в котле, т.е. без реконструкции котла.

Для решения указанной задачи согласно первому аспекту данного изобретения предложена печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое, отличающаяся тем, что: печь с псевдоожиженным слоем разделена множеством перегородок на печь газификации, главную камеру сгорания печи для сжигания и камеру рекуперации тепла камеры сгорания; возвратный поток псевдоожиженной среды формируется по меньшей мере в одной из печи для сжигания и главной камеры сгорания; циркулирующий поток псевдоожиженной среды формируется между печью газификации и главной камерой сгорания; циркулирующий поток псевдоожиженной среды формируется между камерой рекуперации тепла и главной камерой сгорания; и теплопередающая поверхность расположена в псевдоожиженном слое камеры рекуперации тепла.

Данное изобретение характеризуется единственной печью с псевдоожиженным слоем, в которой камера газификации, камера сгорания угля и камера рекуперации тепла, которые характеризуются функционально, разделены соответствующими перегородками, и камера сгорания угля и камера газификации, и камера сгорания угля и камера рекуперации тепла расположены смежно друг с другом, соответственно.

В камере рекуперации тепла размещены погруженные теплопередающие трубы, чтобы охлаждать псевдоожиженную среду в камере рекуперации тепла в любое время. Перегородкой между камерой рекуперации тепла и камерой сгорания угля служит вертикальная стенка, и верхний конец перегородки проходит до положения вблизи верхней поверхности псевдоожиженного слоя, и отверстие предусмотрено в непосредственной близости к печному поду. В печи для сжигания угля вблизи перегородки формируется зона интенсивного псевдоожижения, в которой псевдоожиженная среда интенсивно раздувается, и псевдоожиженная среда, которая раздута, частично входит в камеру рекуперации тепла. В случае, когда температура камеры сгорания угля повышается до величины выше, чем заданная величина, снижающуюся скорость псевдоожиженной среды в камере рекуперации тепла повышают, и количество псевдоожиженной среды, которое было охлаждено и течет в камеру сгорания угля через отверстие вблизи печного пода, увеличивают для быстрого снижения тем самым температуры камеры сгорания угля.

Далее, тепловую энергию, извлеченную путем охлаждения псевдоожиженной среды в камере рекуперации тепла, рекуперируют в виде пара, который приводит в движение паровую турбину, и таким образом извлеченная тепловая энергия может быть эффективно утилизирована.

Далее, согласно второму аспекту данного изобретения предложена печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое, отличающаяся тем, что: печь с псевдоожиженным слоем разделена первой перегородкой на печь газификации и печь для сжигания; первая перегородка имеет отверстия, так что печь газификации и печь для сжигания сообщаются друг с другом в их нижних частях и их верхних частях вблизи поверхностей псевдоожиженных слоев; диффузионное устройство предусмотрено на печном поде печи газификации с тем, чтобы иметь различные скорости псевдоожижения в псевдоожиженном слое; зона интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в зоне вблизи первой перегородки, создавая таким образом восходящий поток псевдоожиженной среды; зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в зоне в стороне от первой перегородки, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды, и горючий материал подают к указанной зоне слабого псевдоожижения; восходящий поток псевдоожиженной среды в зоне интенсивного псевдоожижения становится частично потоком, направленным к зоне слабого псевдоожижения в непосредственной близости к поверхности псевдоожиженного слоя, формируя таким образом возвратный поток в псевдоожиженном слое в печи газификации, и частично ответвленным потоком, текущим в печь для сжигания через верхнее отверстие первой перегородки; печь для сжигания, образованная первой перегородкой, имеет часть псевдоожиженного слоя, которая разделена второй перегородкой на главную камеру сгорания и камеру рекуперации тепла; вторая перегородка имеет нижнее отверстие, через которое главная камера сгорания и камера рекуперации тепла сообщаются друг с другом, верхний конец второй перегородки простирается до положения вблизи поверхности псевдоожиженного слоя, и главная камера сгорания и камера рекуперации тепла объединены друг с другом в секции над псевдоожиженным слоем; диффузионное устройство предусмотрено на печном поде печи главной камеры сгорания с тем, чтобы иметь различные скорости псевдоожижения в псевдоожиженном слое в главной камере сгорания; зона слабого псевдоожижения псевдоожиженного слоя образована так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псездоожиженном слое в зоне вблизи первой перегородки, и зона интенсивного псевдоожижения образована так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в зоне вблизи второй перегородки; нисходящий поток псевдоожиженной среды образуется в зоне слабого псевдоожижения, и нисходящий поток частично возвращается в печь газификации через нижнее отверстие первой перегородки, образуя таким образом циркулирующий поток между печью газификации и главной камерой сгорания; восходящий поток псевдоожиженной среды образуется в зоне интенсивного псевдоожижения, и восходящий поток становится частично потоком, направленным к зоне слабого псевдоожижения на стороне первой перегородки для создания тем самым возвратного потока в псевдоожиженном слое главной камеры сгорания, и частично ответвленным потоком, который входит в камеру рекуперации тепла за второй перегородкой; диффузионное устройство предусмотрено на печном поде камеры рекуперации тепла с тем, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в камере рекуперации тепла формируя таким образом зону слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды; и таким образом псевдоожиженная среда, которая входит в камеру рекуперации тепла из главной камеры сгорания за второй перегородкой, опускается в камеру рекуперации тепла, и возвращается в главную камеру сгорания через нижнее отверстие второй перегородки, формируя таким образом циркулирующий поток, и теплопередающая поверхность расположена в псевдоожиженном слое в камере рекуперации тепла.

Данное изобретение согласно второму аспекту предоставляет следующие преимущества.

(1) Так как внутренность печи с псевдоожиженным слоем разделена первой перегородкой на печь газификации и печь для сжигания, функция газификации и функция сжигания отделены друг от друга, и две функции могут осуществляться независимо друг от друга в одно и то же время, несмотря на единственную печь с псевдоожиженным слоем.

Первая перегородка имеет отверстия с тем, чтобы печь газификации и печь для сжигания сообщались друг с другом в их верхних частях вблизи поверхностей псевдоожиженных слоев и их нижних частях. В печи газификации диффузионное устройство предусмотрено на печном поде печи газификации с тем, чтобы иметь различные скорости псевдоожижения в псевдоожиженном слое, зона интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в зоне вблизи первой перегородки, создавая таким образом восходящий поток псевдоожиженной среды, и зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое, размещенном на другой стороне, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды. В результате формируется возвратный поток в псевдоожиженном слое, и псевдоожиженная среда в восходящем потоке в зоне интенсивного псевдоожижения формирует частично ответвленный поток, текущий в печь для сжигания через верхнее отверстие первой перегородки.

Таким образом, путем подачи горючего материала в зону слабого псевдоожижения горючий материал поглощается ниспадающим потоком и затем равномерно распределяется и смешивается с псевдоожиженной средой путем возвратного потока и газифицируется путем частичного сгорания в течение достаточного времени удерживания. Уголь, который трудно поддается газификации, вводят в печь для сжигания посредством ответвленного потока.

С другой стороны, в печи для сжигания, сформированной на противоположной стороне первой перегородки, предусмотрена еще вторая перегородка в псевдоожиженном слое для разделения таким образом части псевдоожиженного слоя на главную камеру сгорания и камеру рекуперации тепла. Вторая перегородка имеет нижнее отверстие, через которое главная камера сгорания и камера рекуперации тепла сообщаются друг с другом, и верхний конец второй перегородки проходит до положения вблизи поверхности псевдоожиженного слоя, и главная камера сгорания и камера рекуперации тепла объединены друг с другом в секции шахты. В главной камере сгорания диффузионное устройство предусмотрено на печном поде с тем, чтобы иметь различные скорости псевдоожижения в псевдоожиженном слое, и зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в зоне вблизи отверстия для сообщения с печью газификации, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды, и зона интенсивного псевдоожижения образована так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое на стороне второй перегородки, т.е. камеры рекуперации тепла, создавая таким образом восходящий поток псевдоожиженной среды.

Как результат, восходящий поток псевдоожиженной среды становится частично потоком, направленным в зону слабого псевдоожижения, формируя таким образом возвратный поток в псевдоожиженном слое в главной камере сгорания, и частично потоком, который входит в камеру рекуперации тепла за второй перегородкой. Следовательно, несгоревший уголь из печи газификации попадает в нисходящий поток в камеру для сжигания и затем равномерно распределяется и смешивается с псевдоожиженной средой посредством возвратного потока и полностью сгорает во время достаточного времени пребывания. Кроме того, путем подачи вторичного воздуха в область над псевдоожиженным слоем могут быть полностью завершены реакции горения и обессеривания.

С другой стороны, количество тепла, образовавшееся в печи для сжигания, возвращается частично в печь газификации посредством псевдоожиженной среды, имеющей высокую температуру, проходящей через нижнее отверстие первой перегородки, внося таким образом свой вклад в источник тепла для газификации. Кроме того, количество тепла, образовавшееся в печи для сжигания, течет в камеру рекуперации тепла посредством псевдоожиженной среды, имеющей высокую температуру, которая входит в камеру рекуперации тепла за второй перегородкой.

В камере рекуперации тепла формируется зона слабого псевдоожижения с тем, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое, путем размещения диффузионного устройства на печном поде, за счет чего обеспечивается циркулирующий поток, в котором псевдоожиженная среда, имеющая высокую температуру, которая поступила в камеру рекуперации тепла за второй перегородкой, из главной камеры сгорания опускается в камеру рекуперации тепла и возвращается в главную камеру сгорания через нижнее отверстие второй перегородки, и сбор тепла осуществляется теплопередающими поверхностями, расположенными в псевдоожиженном слое в камере рекуперации тепла.

Поскольку камера рекуперации тепла имеет зону слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды, погруженные теплопередающие трубы не страдают от износа и, следовательно, возможно использовать песок кремнезема в качестве псевдоожиженной среды, и количество используемого известняка может быть минимальным количеством, необходимым для реакции обессеривания, и количество выгружаемых зольных веществ может быть уменьшено, чтобы тем самым сделать печь приемлемой для сохранения окружающей среды. Кроме того, в печи газификации и в печи для сжигания газификацию и сжигание осуществляют при температуре в пределах от 650 до 950С.

(2) Даже если горючий материал, подаваемый в печь, содержит негорючий материал, имеющий неправильную форму, направление возвратного потока в псевдоожиженном слое и направление выгружаемого негорючего материала являются одним и тем же направлением, и печной под имеет наклон по направлению к разгрузочному отверстию негорючего материала, и поэтому негорючий материал может быть легко выгружен.

(3) Первая перегородка и вторая перегородка имеют наклонную поверхность, которая соответственно наклонена по направлению к стороне зоны интенсивного псевдоожижения и вносит свой вклад в формирование возвратного потока, заставляя восходящий поток изменять свое направление. Кроме того, первая перегородка и вторая перегородка имеют вертикальную поверхность на стороне зоны слабого псевдоожижения, и нисходящий поток гладко формируется без застоя псевдоожиженной среды.

(4) Полученный газ из печи газификации и отходящие газообразные продукты горения из печи для сжигания вводят в печь для отшлаковывания и смешивают в ней, и горючий газ, и частицы, имеющие горючее содержимое, сжигают при высокой температуре 1200С или выше для расплавления тем самым зольных веществ, и, следовательно, возможно разложить вредный газообразный компонент при высокой температуре, уменьшить объем зольных веществ путем расплавления и предотвратить вымывание тяжелых металлов.

(5) Согласно данному изобретению печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое имеет герметичную конструкцию или заключена в аппарат высокого давления и работает под давлением, равным атмосферному или выше, чем атмосферное давление. Выпускаемые газы освобождают от пыли, соответственно, и затем вводят в газовую турбину, и, следовательно, газовая турбина может работать при температуре 1300С или выше на входе газовой турбины, и эффективность генерирования энергии может быть значительно усовершенствована.

Топливо подают в печь газификации, газифицируют путем неполного сгорания и несгоревший уголь, образующийся в печи газификации и сопровождаемый полученным газом, охлаждают до температуры 600С или ниже в аппарате для охлаждения газа на последующей стадии, и поэтому щелочной металл, такой как Na или К, который мог бы вызвать горячую коррозию лопастей газовой турбины, например, отверждается или осаждается на поверхностях частиц, и отвержденные частицы или осажденные частицы собирают с помощью пылесборника и вводят в печь для сжигания и затем полностью сжигают в печи для сжигания.

Далее, отходящие газообразные продукты сгорания, выгружаемые из печи для сжигания, проходят через сосуд высокого давления, и их охлаждают до температуры 600С или ниже в аппарате для охлаждения газа на последующей стадии. Путем этого охлаждения щелочной металл, такой как Na или К, отверждают или осаждают на поверхностях частиц и отвержденные частицы или осажденные частицы собирают с помощью пылесборника и выгружают из него.

Газообразные продукты сгорания, которые были очищены путем удаления Na или К, не будут вызывать горячую коррозию, и полученный газ, который был очищен путем удаления пыли в пылесборнике, расположенном ниже по потоку от печи газификации, вводят в газовую турбину и сжигают при высокой температуре 1300С или выше, приводя тем самым газовую турбину в действие с высокой эффективностью. Газовая турбина приводит в действие компрессор и генератор.

С другой стороны, в случае использования каменного угля в качестве топлива, реакцию обессеривания проводят в печи путем смешивания топлива с известняком или путем подачи известняка отдельно в печь. То есть сульфид водорода Н₂S, образовавшийся в печи газификации, реагирует с СаО с образованием CaS путем реакции обессеривания и полученный CaS, сопровождаемый полученным газом, подают в пылесборник и затем CaS собирают в пылесборнике и подают в главную камеру сгорания. Кроме того, псевдоожиженную среду, содержащую несгоревший уголь и CaS, вводят в главную камеру сгорания путем ответвленного потока, проходящего через отверстие в верхней части первой перегородки печи газификации. Несгоревший уголь полностью сжигают в окислительной атмосфере в главной камере сгорания, в то время как CaS превращают в CaSO₄ и превращенный CaSO₄, сопровождаемый отходящими газообразными продуктами горения, подают в пылесборник. В пылесборнике СаSO₄ собирают и выгружают из него.

Согласно третьему аспекту данного изобретения предложена печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое, отличающаяся тем, что: печь с псевдоожиженным слоем разделена первой перегородкой на печь газификации и печь для сжигания; первая перегородка имеет отверстия, так что печь газификации и печь для сжигания сообщаются друг с другом в их нижних частях и их верхних частях вблизи поверхностей псевдоожиженных слоев; в печи газификации диффузионное устройство предусмотрено на печном поде печи газификации с тем, чтобы иметь различные скорости псевдоожижения в псевдоожиженном слое; зона интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в зоне вблизи первой перегородки, создавая таким образом восходящий поток псевдоожиженной среды; зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в зоне в стороне от первой перегородки, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды, и горючий материал подают к зоне слабого псевдоожижения; восходящий поток псевдоожиженной среды в зоне интенсивного псевдоожижения становится частично потоком, направленным к зоне слабого псевдоожижения в непосредственной близости к поверхности псевдоожиженного слоя, формируя таким образом возвратный поток в псевдоожиженном слое в печи газификации, и частично ответвленным потоком, текущим в печь для сжигания через верхнее отверстие первой перегородки; в печи для сжигания диффузионное устройство предусмотрено на печном поде главной камеры сгорания с тем, чтобы иметь различные скорости псевдоожижения в псевдоожиженном слое; зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в зоне вблизи первой перегородки, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды, и зона интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в зоне на отдалении от первой перегородки, создавая таким образом восходящий поток псевдоожиженной среды, тем самым формируя возвратный поток в псевдоожиженном слое, и таким образом псевдоожиженная среда, которая входит в печь газификации из камеры сгорания через верхнее отверстие первой перегородки, падает в псевдоожиженный слой путем возвратного потока в печь для сжигания, и уголь, который является негазифицированным компонентом, сгорает во время этого падения, и псевдоожиженная среда, нагретая до высокой температуры, возвращается частично в печь газификации в непосредственной близости к печному поду через нижнее отверстие первой перегородки, чтобы служить в качестве источника тепла для пиролитической газификации в печи газификации.

Согласно третьему аспекту данного изобретения в печи газификации диффузионное устройство предусмотрено на печном поде печи газификации с тем, чтобы иметь различные скорости псевдоожижения в псевдоожиженном слое; зона интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в зоне вблизи первой перегородки, создавая таким образом восходящий поток псевдоожиженной среды; и зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое, размещенном на другой стороне, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды. В результате формируется возвратный поток в псевдоожиженном слое, и псевдоожиженная среда в восходящем потоке в зоне интенсивного псевдоожижения образует частично ответвленный поток, текущий в печь для сжигания через верхнее отверстие первой перегородки.

Таким образом, путем подачи горючего материала в зону слабого псевдоожижения горючий материал попадает в нисходящий поток и затем равномерно распределяется и смешивается с псевдоожиженной средой путем возвратного потока, и газифицируется путем неполного сгорания в течение достаточного времени пребывания. Уголь, который плохо поддается газификации, вводят в камеру сгорания путем ответвленного потока.

С другой стороны, в печи для сжигания, образованной на противоположной стороне первой перегородки, диффузионное устройство предусмотрено на печном поде печи для сжигания с тем, чтобы иметь различные скорости псевдоожижения в псевдоожиженном слое; зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в зоне вблизи первой перегородки, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды, и зона интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в зоне на отдалении от первой перегородки, создавая таким образом восходящий поток псевдоожиженной среды. В результате восходящий поток становится частично потоком, направленным в зону слабого псевдоожижения, формируя тем самым возвратный поток псевдоожиженной среды в псевдоожиженном слое в печи для сжигания. Псевдоожиженная среда, которая входит в печь для сжигания через верхнее отверстие перегородки из печи газификации, падает в печь для сжигания с возвратным потоком, и уголь, который является негазифицированным компонентом, сгорает во время этого ниспадения, и псевдоожиженная среда, нагретая до высокой температуры, возвращается в печь газификации через нижнее отверстие перегородки в непосредственной близости к печному поду, чтобы тем самым служить в качестве источника тепла для пиролитической газификации в печи газификации.

Чтобы осуществлять пиролитическую газификацию топлива, требуется тепловая энергия, и в случае газификации каменного угля обычно используют тепловую энергию, полученную при сжигании каменного угля. В таком случае, чтобы усовершенствовать степень газификации и подавить образование смолы, необходима высокая температура, и, следовательно, каменный уголь, который должен быть превращен в газ настолько, насколько это возможно, сжигается бесполезно.

Согласно третьему аспекту данного изобретения, как описано выше, тепло сгорания угля, который является негазифицированным компонентом, возвращают в печь газификации с псевдоожиженной средой, имеющей высокую температуру, и, следовательно, каменный уголь может быть сбережен без сжигания количества, соответствующего количеству тепла, переданного в печь газификации. В результате количество воздуха, подаваемого в печь, может быть уменьшено, степень газификации может быть усовершенствована и теплотворная способность газа на единицу объема может быть повышена.

Далее, согласно четвертому аспекту данного изобретения предложена печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое, отличающаяся тем, что: печь с псевдоожиженным слоем разделена первой концентрической перегородкой на цилиндрическую печь газификации и кольцевую печь для сжигания, сформированную вокруг печи газификации; первая перегородка имеет отверстия с тем, чтобы печь газификации и печь для сжигания сообщались друг с другом на верхних их частях вблизи поверхностей псевдоожиженных слоев и на нижних их частях; диффузионное устройство предусмотрено на печном поде цилиндрической печи газификации, охваченной первой перегородкой, с тем, чтобы иметь различные скорости псевдоожижения в псевдоожиженном слое; зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в цилиндрической области псевдоожиженного слоя при центральной части печи, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды; зона интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в кольцевой площади псевдоожиженного слоя в зоне вблизи первой перегородки, создавая таким образом восходящий поток псевдоожиженной среды; восходящий поток псевдоожиженной среды частично течет в печь для сжигания через верхнее отверстие первой перегородки и частично течет по направлению к центральной зоне слабого псевдоожижения, формируя таким образом возвратный поток в псевдоожиженном слое печи газификации, и горючий материал подают в зону слабого псевдоожижения; кольцевая печь для сжигания снаружи первой перегородки имеет часть псевдоожиженного слоя, которая разделена путем размещения второй перегородки в радиальном направлении на множество главных камер сгорания и множество камер рекуперации тепла; вторая перегородка имеет нижнее отверстие, через которое главная камера сгорания и камера рекуперации тепла сообщаются друг с другом, верхний конец второй перегородки простирается до положения вблизи поверхности псевдоожиженного слоя, и главная камера сгорания и камера рекуперации тепла объединены друг с другом в секции шахты; в главной камере сгорания диффузионное устройство предусмотрено на печном поде с тем, чтобы иметь различные скорости псевдоожижения в псевдоожиженном слое; зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое вблизи отверстия для сообщения с печью газификации в центральной части главной камеры сгорания, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды, нисходящий поток частично возвращается в печь газификации через нижнее отверстие первой перегородки и частично течет по направлению к зоне интенсивного псевдоожижения, образованной так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения, и затем псевдоожиженная среда образует восходящий поток в зоне интенсивного псевдоожижения, формируя таким образом возвратный поток в псевдоожиженном слое в главной камере сгорания, и восходящий поток частично образует ответвленный поток, текущий в камеру рекуперации тепла за второй перегородкой; диффузионное устройство предусмотрено на печном поде камеры рекуперации тепла с тем, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое, формируя таким образом зону слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды, и псевдоожиженная среда, которая входит в камеру рекуперации тепла из главной камеры сгорания за второй перегородкой, падает в камеру рекуперации тепла и возвращается в главную камеру сгорания через нижнее отверстие второй перегородки, формируя таким образом циркулирующий поток, и теплопередающая поверхность расположена в псевдоожиженном слое в камере рекуперации тепла.

Согласно четвертому аспекту данного изобретения, поскольку внутренность печи с псевдоожиженным слоем разделена концентрической первой перегородкой на цилиндрическую печь газификации и кольцевую печь для сжигания, окружающую печь газификации, функция газификации и функция сжигания отделены друг от друга, и две функции могут осуществляться независимо друг от друга в одно и то же время, несмотря на единственную печь с псевдоожиженным слоем.

Первая перегородка имеет отверстия, так что цилиндрическая печь газификации и кольцевая печь для сжигания сообщаются друг с другом на их верхних частях вблизи поверхностей псевдоожиженных слоев и на их нижних частях. В цилиндрической печи газификации, охваченной первой перегородкой, диффузионное устройство предусмотрено на печном поде печи газификации с тем, чтобы иметь различные скорости псевдоожижения в псевдоожиженном слое, зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в цилиндрической зоне вблизи центральной части печи, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды, и зона интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в кольцевой зоне вблизи первой перегородки, создавая таким образом восходящий поток псевдоожиженной среды. В результате образуется возвратный поток в псевдоожиженном слое, и псевдоожиженная среда образует частично ответвленный поток, текущий в печь для сжигания через верхнее отверстие первой перегородки.

Так, путем подачи горючего материала в зону слабого псевдоожижения горючий материал попадает в нисходящий поток и затем равномерно распределяется и смешивается с псевдоожиженной средой путем возвратного потока и газифицируется путем неполного сгорания в течение достаточного времени пребывания. Уголь, который трудно поддается газификации, вводят в печь для сжигания путем ответвленного потока.

С другой стороны в кольцевой печи для сжигания снаружи первой перегородки предусмотрена вторая перегородка в псевдоожиженном слое в радиальном направлении для деления таким образом части псевдоожиженного слоя на множество главных камер сгорания и множество камер рекуперации тепла. Вторая перегородка имеет нижнее отверстие, через которое главная камера сгорания и камера рекуперации тепла сообщаются друг с другом, и верхний конец второй перегородки проходит до положения вблизи поверхности псевдоожиженного слоя, и главная камера сгорания и камера рекуперации тепла объединены друг с другом в секции над псевдоожиженным слоем. В главной камере сгорания диффузионное устройство предусмотрено на печном поде с тем, чтобы иметь различные скорости псевдоожижения в псевдоожиженном слое, и зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в центральной зоне главной печи для сжигания вблизи отверстия для сообщения с печью газификации, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды, и зона интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое на стороне второй перегородки, т.е. камеры рекуперации тепла, создавая таким образом восходящий поток псевдоожиженной среды. Восходящий поток псевдоожиженной среды становится частично потоком, направленным в зону слабого псевдоожижения, формируя таким образом возвратный поток в псевдоожиженном слое в главной камере сгорания, и частично потоком, который входит в камеру рекуперации тепла за второй перегородкой. В результате несгоревший уголь из печи газификации попадает в нисходящий поток в камере сгорания и затем равномерно распределяется и смешивается с псевдоожиженной средой путем возвратного потока и полностью сгорает в течение достаточного времени пребывания. Далее путем подачи вторичного воздуха в область над псевдоожиженным слоем горение и реакция обессеривания могут быть завершены.

С другой стороны, количество тепла, образовавшееся в печи для сжигания, возвращается частично в печь газификации с псевдоожиженной средой, имеющей высокую температуру, которая проходит через нижнее отверстие первой перегородки, таким образом внося свой вклад в источник тепла для газификации. Кроме того, количество тепла, образовавшееся в печи для сжигания, течет в камеру рекуперации тепла с псевдоожиженной средой, имеющей высокую температуру, которая входит в камеру рекуперации тепла за второй перегородкой.

В камере рекуперации тепла формируется зона слабого псевдоожижения с тем, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое, путем размещения диффузионного устройства на печном поде, за счет чего обеспечивается циркулирующий поток, в котором псевдоожиженная среда, имеющая высокую температуру, которая поступила в камеру рекуперации тепла за второй перегородкой из главной камеры сгорания, опускается в камеру рекуперации тепла и возвращается в главную камеру сгорания через нижнее отверстие второй перегородки, и сбор тепла осуществляется теплопередающими поверхностями, расположенными в псевдоожиженном слое в камере рекуперации тепла.

Поскольку камера рекуперации тепла имеет зону слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды, погруженные теплопередающие трубы не страдают от износа и, следовательно, возможно использовать песок кремнезема в качестве пвевдоожиженной среды, и количество используемого известняка может быть минимальным количеством, необходимым для реакции обессеривания, и количество выгружаемых зольных веществ может быть уменьшено, что позволяет сделать печь приемлемой для сохранения окружающей среды. Кроме того, в печи газификации и в печи для сжигания газификацию и сжигание осуществляют при температуре в пределах от 650 до 950С.

В четвертом аспекте данного изобретения также могут быть достигнуты эффекты второго аспекта, пронумерованные от (2) до (5).

Согласно пятому аспекту данного изобретения предложена печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое, отличающаяся тем, что: печь с псевдоожиженным слоем разделена первой концентрической перегородкой на цилиндрическую печь газификации и кольцевую печь для сжигания, окружающую печь газификации; первая перегородка имеет отверстия с тем, чтобы печь газификации и печь для сжигания сообщались друг с другом на верхних их частях вблизи поверхностей псевдоожиженных слоев, и на нижних их частях; диффузионное устройство предусмотрено на печном поде цилиндрической печи газификации, охваченной первой перегородкой, с тем, чтобы иметь различные скорости псевдоожижения в псевдоожиженном слое; зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в цилиндрической области псевдоожиженного слоя при центральной части печи, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды; зона интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в кольцевой области псевдоожиженного слоя в зоне вблизи первой перегородки, создавая таким образом восходящий поток псевдоожиженной среды; восходящий поток псевдоожиженной среды частично течет в печь для сжигания через верхнее отверстие первой перегородки и частично течет по направлению к центральной зоне слабого псевдоожижения, формируя таким образом возвратный поток в псевдоожиженном слое печи газификации, и горючий материал подают в зону слабого псевдоожижения; диффузионное устройство предусмотрено на поверхности пода печи для сжигания с тем, чтобы иметь различные скорости псевдоожижения в псевдоожиженном слое; зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в зоне вблизи первой перегородки, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды; зона интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в зоне, отстоящей от первой перегородки, создавая тем самым восходящий поток псевдоожиженной среды; и псевдоожиженная среда, которая входит в печь для сжигания из печи газификации через верхнее отверстие перегородки, падает в псевдоожиженный слой, и уголь, который является негазифицированным компонентом, сгорает во время этого падения, и псевдоожиженная среда, нагретая до высокой температуры, частично возвращается в печь газификации вблизи печного пода через нижнее отверстие первой перегородки, чтобы служить в качестве источника тепла для пиролитической газификации в печи газификации.

Согласно пятому аспекту данного изобретения в цилиндрической печи газификации, охваченной первой перегородкой, диффузионное устройство предусмотрено на печном поде печи газификации с тем, чтобы иметь различные скорости псевдоожижения в псевдоожиженном слое, зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в цилиндрической зоне вблизи центральной части печи, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды, и зона интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в кольцевой зоне вблизи первой перегородки, создавая таким образом восходящий поток псевдоожиженной среды. В результате образуется возвратный поток в псевдоожиженном слое, и псевдоожиженная среда образует частично ответвленный поток, текущий в печь для сжигания через верхнее отверстие первой перегородки.

Так, путем подачи горючего материала в зону слабого псевдоожижения горючий материал попадает в нисходящий поток и затем равномерно распределяется и смешивается с псевдоожиженной средой путем возвратного потока и газифицируется путем неполного сгорания в течение достаточного времени пребывания. Уголь, который трудно поддается газификации, вводят в печь для сжигания путем ответвленного потока.

С другой стороны, в кольцевой печи для сжигания снаружи первой перегородки диффузионное устройство предусмотрено на печном поде печи для сжигания с тем, чтобы иметь различные скорости псевдоожижения в псевдоожиженном слое; зона слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в зоне вблизи первой перегородки, создавая таким образом нисходящий поток псевдоожиженной среды; и зона интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды образована так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения в псевдоожиженном слое в зоне на отдалении от первой перегородки, создавая таким образом восходящий поток псевдоожиженной среды.

Псевдоожиженная среда, которая входит в печь для сжигания через верхнее отверстие перегородки из печи газификации, опускается в печи для сжигания с возвратным потоком, и уголь, который является негазифицированным компонентом, сгорает во время этого падения, и псевдоожиженная среда, нагретая до высокой температуры, возвращается частично в печь газификации через нижнее отверстие перегородки около печного пода, чтобы тем самым служить в качестве источника тепла для пиролитической газификации в печи газификации.

Чтобы осуществлять пиролитическую газификацию топлива, требуется тепловая энергия, и в случае газификации каменного угля обычно используют тепловую энергию, полученную при сжигании каменного угля. В таком случае, чтобы усовершенствовать степень газификации и подавить образование смолы, необходима высокая температура, и, следовательно, каменный уголь, который должен быть по существу превращен в газ настолько, насколько это возможно, сжигается бесполезно.

Согласно пятому аспекту данного изобретения, как описано выше, тепло сгорания угля, который является негазифицированным компонентом, возвращают в печь газификации с псевдоожиженной средой, имеющей высокую температуру, и, следовательно, каменный уголь может быть сбережен без сжигания количества, соответствующего количеству тепла, переданного в печь газификации. В результате количество воздуха, подаваемого в печь, может быть уменьшено, степень газификации может быть усовершенствована и теплотворная способность газа на единицу объема может быть повышена.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет вид вертикального поперечного сечения печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно примеру воплощения данного изобретения;

Фиг.2 представляет вид вертикального поперечного сечения печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно другому примеру воплощения данного изобретения;

Фиг.3 представляет горизонтальный вид печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно другому примеру воплощения данного изобретения;

Фиг.4 представляет схематическую диаграмму печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно данному изобретению, которую используют объединенной с котлом-утилизатором и паровой турбиной;

Фиг.5 представляет схематическую диаграмму системы, в которой печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно данному изобретению эксплуатируют под давлением, равным атмосферному или выше, чем атмосферное давление;

Фиг.6 представляет вид вертикального поперечного сечения цилиндрической печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно примеру воплощения данного изобретения;

Фиг.7 представляет вид горизонтального поперечного сечения части псевдоожиженного слоя из фиг.6;

Фиг.8 представляет схематический вид цилиндрической печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно данному изобретению, которую используют объединенной с котлом-утилизатором и паровой турбиной;

Фиг.9 представляет схематический вид системы, в которой цилиндрическую печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно данному изобретению эксплуатируют под давлением, равным атмосферному или выше, чем атмосферное давление;

Фиг.10 представляет вид поперечного сечения, показывающий подробную структуру первой перегородки и второй перегородки согласно данному изобретению;

Фиг.11 представляет вид вертикального поперечного сечения цилиндрической печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое;

Фиг.12 представляет вид горизонтального поперечного сечения части псевдоожиженного слоя;

Фиг.13 представляет вид вертикального поперечного сечения работающего под атмосферным давлением котла с псевдоожиженным слоем каменного угля, который является разновидностью печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно данному изобретению;

Фиг.14 представляет схематический вид системы цикла отгонки, включающей обычную работающую под давлением печь для сжигания;

Фиг.15 представляет график, показывающий взаимосвязь между коэффициентом теплопередачи погруженных теплопередающих труб и массовым расходом псевдоожижающего газа;

Фиг.16 представляет схематический вид обычного котла с псевдоожиженным слоем каменного угля.

Фиг.1 представляет вид вертикального поперечного сечения печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно данному изобретению. Печь 1 с псевдоожиженным слоем согласно этому воплощению имеет по существу прямоугольную форму в горизонтальном поперечном сечении. Как показано на фиг.1, внутренность печи 1 с псевдоожиженным слоем разделена первой перегородкой 2 на печь газификации 3 и печь 4 для сжигания. Первая перегородка 2 имеет верхнее отверстие 37 и нижнее отверстие 38, и печь газификации 3 и печь 4 для сжигания соединены друг с другом через верхнее и нижнее отверстия 37, 38. Печь газификации 3 имеет отверстие 49 для выпуска газа, из которого выгружают полученный газ 50.

С другой стороны, печь 4 для сжигания разделена еще на главную камеру сгорания 6 и камеру рекуперации тепла 7 второй перегородкой 5. Однако внутренность печи 4 для сжигания не разделена в ее верхней части, и главная камера сгорания и камера рекуперации тепла объединены в секции над псевдоожиженным слоем. Поэтому отходящие газообразные продукты горения, выгружаемые из соответствующих камер, смешиваются друг с другом в секции над псевдоожиженным слоем и затем выгружаются как отходящие газообразные продукты сгорания 52 из отверстия 51 для выпуска газа. Теплопередающие поверхности 46 погружены в псевдоожиженный слой в камере рекуперации тепла 7, чтобы извлекать тепло из псевдоожиженной среды в псевдоожиженном слое. Вторая перегородка 5 имеет нижнее отверстие 40, и псевдоожиженная среда может перемещаться между главной камерой сгорания 6 и камерой 7 рекуперации тепла через нижнее отверстие 40 и верхнее отверстие 39.

Печь газификации 3 имеет печные поды 27, 28 на ее нижней части, и воздушные коробки 8, 9 размещены под печными подами 27, 28. Псевдоожижающие газы 18, 19 вводят в воздушные коробки 8, 9 через питающие отверстия 13, 14. С другой стороны, диффузионные устройства 32, 33 размещены на печных подах 27, 28, соответственно. Псевдоожижающий газ впрыскивают из диффузионного устройства 32 так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 41 слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 27. Псевдоожижающий газ впрыскивают из диффузионного устройства 33 так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 42 интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 28.

Так как формируются две различных зоны псевдоожижения в псевдоожиженном слое печи газификации 3, создается возвратный поток, в котором псевдоожиженная среда опускается в зоне 41 слабого псевдоожижения и поднимается в зоне 42 интенсивного псевдоожижения.

С другой стороны, в печи 4 для сжигания также главная камера сгорания 6 имеет печные поды 29, 30 на нижней ее части, и воздушные коробки 10, 11 размещены под печными подами 29, 30. Псевдоожижающие газы 20, 21 вводят в воздушные коробки 10, 11 через питающие отверстия 15, 16. Кроме того, диффузионные устройства 34, 35 размещены на печных подах 29, 30, соответственно. Псевдоожижаюший газ впрыскивают из диффузионного устройства 34 так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 43 слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 29. Псевдоожижающий газ впрыскивают из диффузионного устройства 35 так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 44 интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 30.

Так как формируются две различных зоны псевдоожижения в псевдоожиженном слое главной камеры сгорания 6, создается возвратный поток, в котором псевдоожиженная среда опускается в зоне 43 слабого псевдоожижения и поднимается в зоне 44 интенсивного псевдоожижения.

С другой стороны, камера 7 рекуперации тепла имеет печной под 31 на ее нижней части, и воздушный ящик 12 предусмотрен под печным подом 31. Псевдоожижающий газ 22 вводят в воздушный ящик 12 через питающее отверстие 17. Кроме того, диффузионное устройство 36 предусмотрено на печном поде 31. Псевдоожижающий газ впрыскивают из диффузионного устройства 36 так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 45 слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 31.

Как описано выше, путем сочетания множества различных зон псевдоожижения, имеющих различные скорости псевдоожижения, создают следующие потоки.

В псевдоожиженном слое печи газификации 3 псевдоожиженная среда опускается с нисходящим потоком 55 в зону 41 слабого псевдоожижения и меняет свое направление вблизи печного пода 27 на горизонтальный поток 56, направленный к зоне 42 интенсивного псевдоожижения и затем меняет свое направление еще на восходящий поток 57 в зоне 42 интенсивного псевдоожижения. Далее, вблизи поверхности псевдоожиженного слоя восходящий поток 57 псевдоожиженной среды делится на поток 58, направленный к зоне 41 слабого псевдоожижения, и ответвленный поток 59, проходящий через отверстие 37 первой перегородки 2 и направленный к печи 4 для сжигания.

Поэтому в псевдоожиженном слое печи газификации 3 создается возвратный поток, в котором псевдоожиженная среда опускается в зону 41 слабого псевдоожижения и поднимается в зону 42 интенсивного псевдоожижения, и часть псевдоожиженной среды вводят в главную камеру сгорания 6 через отверстие 37 в верхней части первой перегородки.

С другой стороны, в главной камере сгорания 6 также формируется зона 43 слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 29, и зона 44 интенсивного псевдоожижения формируется над печным подом 30, и, следовательно, в псевдоожиженном слое главной камеры сгорания 6 также псевдоожиженная среда опускается с нисходящим потоком 60 в зону 43 слабого псевдоожижения. Затем вблизи печного пода 29 часть псевдоожиженной среды возвращается в печь газификации 3 с возвратным потоком 67, проходящим через нижнее отверстие 38 первой перегородки 2, а остальное образует горизонтальный поток 61, направленный к зоне 44 интенсивного псевдоожижения, и затем формирует восходящий поток 62 далее в зону 44 интенсивного псевдоожижения. С другой стороны, вблизи поверхности псевдоожиженного слоя восходящий поток 62 псевдоожиженной среды делится на поток 63, направленный к зоне 43 слабого псевдоожижения, и ответвленный поток 64, проходящий через верхнее отверстие 39 второй перегородки 5 и направленный к камере 7 рекуперации тепла.

Поэтому в псевдоожиженном слое печи 4 для сжигания создается возвратный поток, в котором псевдоожиженная среда опускается в зону 43 слабого псевдоожижения и поднимается в зону 44 интенсивного псевдоожижения, и часть псевдоожиженной среды вводят в камеру 7 рекуперации тепла за верхним концом второй перегородки 5.

Кроме того, так как зона 45 слабого псевдоожижения формируется в камере 7 рекуперации тепла, нисходящий поток 65 псевдоожиженной среды формируется в ней, и затем псевдоожиженная среда возвращается в главную камеру сгорания 6 с возвратным потоком 66, проходящим через нижнее отверстие 40 второй перегородки 5. Таким образом, в псевдоожиженных слоях в печи газификации 3, главной камере сгорания 6 печи 4 для сжигания и камере 7 рекуперации тепла печи 4 для сжигания формируют соответствующие возвратные потоки и между двумя соседними псевдоожиженными слоями формируют циркулирующий поток.

Поэтому отверстие 47 для подачи горючего материала предусмотрено над зоной 41 слабого псевдоожижения печи газификации 3, и горючий материал 48 подают через него к зоне 41 слабого псевдоожижения. Подаваемый горючий материал 48 попадает в псевдоожиженный слой печи газификации 3 с нисходящим потоком 55 и затем равномерно распределяется и смешивается с псевдоожиженной средой посредством возвратного потока, и частично сгорает и газифицируется. Содержание кислорода в псевдоожижающем газе, подаваемом к печному поду печи газификации 3, принимают за количество кислорода, равное или меньшее, чем теоретическая потребность в кислороде подаваемого горючего материала 48. Псевдоожижающий газ содержит что-либо одно из перечисленного: воздух, пар, кислород и газообразные отходящие продукты горения или смесь двух или нескольких из них.

С другой стороны, псевдоожиженная среда, содержащая несгоревший уголь, поступает в главную камеру сгорания 6 с ответвленным потоком 59 и попадает в псевдоожиженный слой с нисходящим потоком 60, и несгоревший уголь затем равномерно распределяется и смешивается возвратным потоком и полностью сгорает в окислительной атмосфере. Как показано на фиг.1, когда необходимо, отверстие 68 для подачи топлива предусмотрено над зоной 43 слабого псевдоожижения, и вспомогательное топливо 69 может быть подано через него в зону 43 слабого псевдоожижения.

Кроме того, множество сопел 53 предусмотрено у области над псевдоожиженным слоем, чтобы подавать вторичный воздух 54 для осуществления полного сгорания, если необходимо.

Количество тепла, образовавшееся при горении в главной камере сгорания 6 печи 4 для сжигания частично вводят в печь газификации 3 с возвратным потоком 67, проходящим через нижнее отверстие 38 первой перегородки 2, чтобы служить в качестве источника тепла для газификации, и, кроме того, частично вводят в камеру 7 рекуперации тепла посредством циркулирующего потока, в котором псевдоожиженная среда проходит через верхнее отверстие 39 второй перегородки в виде ответвленного потока 64 и затем опускается в виде нисходящего потока 65 и проходит через камеру 7 рекуперации тепла и возвращается к главной камере сгорания 6 через отверстие 40 второй перегородки, посредством чего часть количества тепла, образовавшегося при горении в главной камере сгорания 6, удаляют посредством теплопереносящих поверхностей 46.

Таким образом, энергию горючего материала, подаваемого в систему, частично превращают в газ, имеющий химическую энергию, и компоненты, которые трудно поддаются газификации, эффективно рекуперируют в виде тепловой энергии при высокой эффективности.

Далее, горючий материал, подаваемый в печь, очень часто содержит негорючий материал. Поэтому в этом воплощении разгрузочное отверстие 23 для негорючего материала предусмотрено между печным подом 28 печи газификации 3 и печным подом 29 печи 4 для сжигания для разгрузки негорючего материала 25 через него. Кроме того, в случае, когда вспомогательное топливо 69 содержит негорючий материал, как в этом воплощении, разгрузочное отверстие 24 для негорючего материала предусмотрено между печным подом 30 главной камеры сгорания 6 и печным подом 31 камеры 7 рекуперации тепла для разгрузки негорючего материала 26 через него. Кроме того, чтобы облегчить разгрузку негорючего материала, желательно, чтобы соответствующие печные поды имели наклонные вниз поверхности, которые направлены к разгрузочному отверстию. Первая перегородка 2, формирующая границу между печью газификации 3 и печью 4 для сжигания, имеет наклонную поверхность 2а, имеющую наклон по направлению к печи газификации на стороне печи газификации, и вертикальную поверхность на стороне печи для сжигания. В печи 4 для сжигания вторая перегородка 5, формирующая границу между главной камерой сгорания 6 и камерой 7 рекуперации тепла, имеет наклонную поверхность 5а, имеющую наклон по направлению к главной камере сгорания на стороне главной камеры сгорания, и вертикальную поверхность на стороне камеры рекуперации тепла. Между прочим, наклонные поверхности 2а, 5а могут быть заменены вертикальными поверхностями, соответственно.

Фиг.2 представляет вид вертикального поперечного сечения печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно данному изобретению. Как показано на фиг.2, внутренность печи 1 с псевдоожиженным слоем разделена первой перегородкой 2 на печь газификации 3 и печь 4 для сжигания. Первая перегородка 2 имеет верхнее отверстие 37 и нижнее отверстие 38, и печь газификации 3 и печь 4 для сжигания сообщаются друг с другом через верхнее и нижнее отверстия 37, 38. Первая перегородка 2, формирующая границу между печью газификации 3 и печью 4 для сжигания, может иметь наклонную поверхность или вертикальную поверхность, как в первом воплощении. Вторая перегородка 5 может иметь такую же структуру. Печь газификации 3 имеет отверстие 49 для выпуска газа, из которого выгружают полученный газ 50.

С другой стороны, печь 4 для сжигания разделена еще второй перегородкой 5 на главную камеру сгорания 6 и камеру 1 рекуперации тепла. Однако внутренность печи 4 для сжигания не разделена в ее верхней части, и главная камера сгорания и камера рекуперации тепла объединены в секции над псевдоожиженным слоем. Поэтому отходящие газообразные продукты сгорания, выгружаемые из соответствующих камер, смешиваются друг с другом в секции над псевдоожиженным слоем и затем выгружаются как отходящие газообразные продукты сгорания 52 из отверстия 51 для выпуска газа. Теплопередающие поверхности 46 погружены в псевдоожиженный слой в камере рекуперации тепла 7, чтобы извлекать тепло из псевдоожиженной среды в псевдоожиженном слое. Вторая перегородка 5 имеет нижнее отверстие 40, и псевдоожиженная среда может перемещаться между главной камерой сгорания 6 и камерой 7 рекуперации тепла через нижнее отверстие 40 и верхнее отверстие 39.

Печь газификации 3 имеет печные поды 27, 28 на ее нижней части, и воздушные коробки 8, 9 предусмотрены под печными подами 27, 28. Псевдоожижающие газы 18а, 19а вводят в воздушные коробки 8, 9 через питающие отверстия 13, 14. Кроме того, предусмотрены диффузионные устройства 32, 33 на печных подах 27, 28, соответственно. Псевдоожижающий газ впрыскивают из диффузионного устройства 32 так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 41а интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 27. Псевдоожижающий газ впрыскивают из диффузионного устройства 33 так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 42а слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 28.

Так как формируются две различных зоны псевдоожижения в псевдоожиженном слое печи газификации 3, создается возвратный поток, в котором псевдоожиженная среда поднимается в зоне 41а интенсивного псевдоожижения и опускается в зоне 42а слабого псевдоожижения.

С другой стороны, в печи 4 для сжигания также главная камера сгорания 6 имеет печные поды 29, 30, 130а на нижней ее части, и воздушные коробки 10, 11, 111a размещены под печными подами 29, 30, 130а. Псевдоожижающие газы 20а, 27а, 21а вводят в воздушные коробки 10, 11, 111a через питающие отверстия 15, 16, 116а. Кроме того, диффузионные устройства 34, 35, 135а предусмотрены на печных подах 29, 30, 130а, соответственно. Псевдоожижающие газы впрыскивают из диффузионных устройств 34, 35 так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зоны 162а, 62а интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды над печными подами 29, 30. Псевдоожижающий газ впрыскивают из диффузионного устройства 135а так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 44а слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 130а.

Так как формируются две различных зоны псевдоожижения в псевдоожиженном слое главной камеры сгорания 6, создаются возвратные потоки, в которых псевдоожиженная среда опускается в зоне 44а слабого псевдоожижения и поднимается в зоне 43а, 43а интенсивного псевдоожижения.

С другой стороны, камера 7 рекуперации тепла имеет печной под 31 на ее нижней части, и воздушный ящик 12 размещен под печным подом 31. Псевдоожижающий газ 22 вводят в воздушный ящик 12 через питающее отверстие 17. Кроме того, диффузионное устройство 36 предусмотрено на печном поде 31. Псевдоожижающий газ впрыскивают из диффузионного устройства 36 так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 45 слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 31.

Как описано выше, путем сочетания множества различных зон псевдоожижения, имеющих различные скорости псевдоожижения, создают следующие потоки.

В псевдоожиженном слое печи газификации 3 псевдоожиженная среда опускается с нисходящим потоком 57а в зоне 42а слабого псевдоожижения и меняет свое направление вблизи печного пода 28 на горизонтальный поток 56а, направленный к зоне 41а интенсивного псевдоожижения, и затем меняет свое направление еще на восходящий поток 55а в зоне 41а интенсивного псевдоожижения. С другой стороны, вблизи печного пода 28 нисходящий поток 57а псевдоожиженной среды делится на поток 56а, направленный к зоне 41а интенсивного псевдоожижения, и ответвленный поток 60а, проходящий через отверстие 38 первой перегородки 2 и направленный к печи 4 для сжигания.

Поэтому в псевдоожиженном слое печи газификации 3 создается возвратный поток, в котором псевдоожиженная среда опускается в зоне 42а слабого псевдоожижения и поднимается в зоне 41а интенсивного псевдоожижения, и часть псевдоожиженной среды вводят в главную камеру сгорания 6 через отверстие 38 в нижней части первой перегородки.

В главной камере сгорания 6 также формируются зоны 43а интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды над печными подами 29, 30, и зона 44а слабого псевдоожижения формируется над печным подом 130а, и, следовательно, в псевдоожиженном слое главной камеры сгорания 6 также псевдоожиженная среда опускается с нисходящим потоком 70а в зоне 44а слабого псевдоожижения. Затем вблизи поверхности псевдоожиженного слоя часть псевдоожиженной среды возвращается в печь газификации 3 с ответвленным потоком 59а, проходящим через верхнее отверстие 37 первой перегородки 2, а остальное образует горизонтальный поток 171а, направленный к зоне 44а слабого псевдоожижения, и затем формирует нисходящий поток 70а далее в зоне 44а слабого псевдоожижения. С другой стороны, вблизи поверхности псевдоожиженного слоя восходящий поток 62а псевдоожиженной среды делится на поток 71а, направленный к зоне 44а слабого псевдоожижения, и ответвленный поток 64, проходящий через верхнее отверстие 39 второй перегородки 5 и направленный к камере 7 рекуперации тепла.

Поэтому в псевдоожиженном слое главной камеры сгорания 6 печи 4 для сжигания создаются возвратные потоки, в которых псевдоожиженная среда опускается в зоне 44а слабого псевдоожижения и поднимается в зоне 43а интенсивного псевдоожижения, и часть псевдоожиженной среды поступает в камеру 7 рекуперации тепла за верхним концом второй перегородки 5, и, кроме того, часть псевдоожиженной среды поступает в печь газификации 3 через верхнее отверстие 37 первой перегородки 2.

Так как зона 45 слабого псевдоожижения формируется в камере 7 рекуперации тепла, нисходящий поток 65 псевдоожиженной среды формируется в нем, и затем псевдоожиженная среда возвращается в главную камеру сгорания 6 с возвратным потоком 66, проходящим через нижнее отверстие 40 второй перегородки 5. Таким образом, в псевдоожиженных слоях в печи газификации 3 и главной камере сгорания 6 печи 4 для сжигания формируются соответствующие возвратные потоки, и между двумя соседними псевдоожиженными слоями формируется циркулирующий поток. В камере 7 рекуперации тепла печи 4 для сжигания формируется нисходящий поток, и между камерой 7 рекуперации тепла и главной камерой сгорания 6 формируется циркулирующий поток.

Поэтому отверстие 47 для подачи горючего материала размещено над зоной 42а слабого псевдоожижения печи газификации 3, и горючий материал 48 подают через него к зоне 42а слабого псевдоожижения. Подаваемый горючий материал попадает в псевдоожиженный слой печи газификации 3 с нисходящим потоком 57а и затем равномерно распределяется и смешивается с псевдоожиженной средой посредством возвратного потока и частично сгорает и газифицируется. Содержание кислорода в псевдоожижающем газе, подаваемом к печному поду печи газификации 3 принимают за количество кислорода, равное или меньшее, чем теоретическая потребность в кислороде подаваемого горючего материала 48. Псевдоожижающий газ содержит что-либо одно из перечисленного: воздух, пар, кислород и газообразные отходящие продукты горения или смесь двух или нескольких из них.

С другой стороны, псевдоожиженную среду, содержащую несгоревший уголь, вводят в главную камеру сгорания 6 с ответвленным потоком 60а, и несгоревший уголь затем равномерно распределяется и смешивается возвратным потоком и полностью сгорает в окислительной атмосфере. Как показано на фиг.2, если необходимо, отверстие 68 для подачи топлива размещено над главной камерой сгорания 6, и вспомогательное топливо 69 может быть подано через него в главную камеру сгорания 6.

Кроме того, предусмотрено множество сопел 53 у области псевдоожиженного слоя, чтобы подавать вторичный воздух 54 для осуществления полного сгорания, когда необходимо.

Количество тепла, образовавшегося при горении в главной камере сгорания 6 печи 4 для сжигания частично вводят в печь газификации 3 с ответвленным потоком 59а, проходящим через верхнее отверстие 37 первой перегородки 2, чтобы оно служило в качестве источника тепла для газификации, и, кроме того, частично вводят в камеру 7 рекуперации тепла посредством циркулирующего потока, в котором псевдоожиженная среда проходит через верхнее отверстие 39 второй перегородки в виде ответвленного потока 64 и затем опускается в виде нисходящего потока 65 и проходит через камеру 7 рекуперации тепла и возвращается в главную камеру сгорания 6 через отверстие 40 второй перегородки, посредством чего часть количества тепла, образовавшегося при горении в главной камере сгорания 6, отбирают посредством теплопереносящих поверхностей 46.

Таким образом, энергию горючего материала, подаваемого в систему, частично превращают в газ, имеющий химическую энергию, и компоненты, которые трудно поддаются газификации, эффективно рекуперируют в виде тепловой энергии при высокой эффективности.

Кроме того, горючий материал, подаваемый в печь, обычно содержит негорючий материал. Поэтому в этом примере воплощения разгрузочное отверстие 23 для негорючего материала размещено между печным подом 28 печи газификации 3 и печным подом 29 печи 4 для сжигания для разгрузки негорючего материала 25 через него. Кроме того, в случае, когда вспомогательное топливо 69 содержит негорючий материал, как в этом воплощении, разгрузочное отверстие 24 для негорючего материала предусмотрено между печным подом 30 главной камеры сгорания 6 и печным подом 31 камеры 7 рекуперации тепла для разгрузки негорючего материала 26 через него. Кроме того, чтобы облегчить разгрузку негорючего материала, желательно, чтобы соответствующие печные поды имели наклонные вниз поверхности, которые направлены к разгрузочному отверстию.

Фиг.3 показывает печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно другому воплощению, отличающемуся от воплощений, показанных на фиг.1 и 2. В воплощениях, показанных на фиг.1 и 2, печь газификации 3, главная камера сгорания 6 и камера 7 рекуперации тепла, каждая из которых имеет прямоугольную форму в горизонтальном поперечном сечении, расположены в ряд по прямой линии, но в воплощении, показанном на фиг.3, они расположены под прямыми углами друг к другу. Фиг.3 представляет вид горизонтального поперечного сечения печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно данному изобретению. Как показано на фиг.3, внутренность печи 1 с псевдоожиженным слоем разделена первой перегородкой 2 на печь газификации 3 и печь 4 для сжигания.

С другой стороны, печь 4 для сжигания разделена еще на главную камеру сгорания 6 и камеру 7 рекуперации тепла второй перегородкой 5. Однако, в отличие от примера воплощения, показанного на фиг.1, первая перегородка 2 и вторая перегородка 5 размещены на одном и том же уровне, и печь газификации 3 и камера 7 рекуперации тепла примыкают друг к другу с размещенной между ними третьей перегородкой 70. В данном случае третья перегородка 70 не имеет отверстия, и печь газификации 3 и камера 7 рекуперации тепла полностью отделены друг от друга.

Кроме того, псевдоожиженный слой, как в примере воплощения, показанном на фиг.1, имеет зоны, имеющие соответствующие скорости псевдоожижения, и, следовательно, в псевдоожиженном слое печи газификации 3 создается возвратный поток, в котором псевдоожиженная среда опускается в зоне 41 слабого псевдоожижения и поднимается в зоне 42 интенсивного псевдоожижения и часть псевдоожиженной среды с ответвленным потоком перемещается в главную камеру сгорания 6.

В главной камере сгорания 6 также создается возвратный поток, в котором псевдоожиженная среда опускается в зоне 43 слабого псевдоожижения и поднимается в зоне 44 псевдоожижения, и часть псевдоожиженной среды с потоком 64 перемещается в камеру 7 рекуперации тепла. Однако, в отличие от воплощения, показанного на фиг.1, вращающаяся поверхность возвратного потока в главной камере сгорания 6 перпендикулярна вращающейся поверхности возвратного потока в печи газификации 3. Кроме того, циркулирующая поверхность циркулирующего потока между камерой сгорания 6 и камерой 7 рекуперации тепла перпендикулярна вращающейся поверхности возвратного потока в камере сгорания 6. За счет этого размещения печь 1 с псевдоожиженным слоем имеет по существу квадрат в горизонтальном поперечном сечении, что является выгодным в производстве и конструировании установки.

Фиг.4 показывает цилиндрическую печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно воплощению изобретения, которую используют объединенной с котлом-утилизатором и паровой турбиной. Как показано на фиг.4, полученный газ, выгруженный из отверстия 49 для выпуска газа из печи газификации 3, и отходящие газообразные продукты сгорания, выгружаемые из отверстия 51 для выпуска газов из печи 4 для сжигания, направляют в печь 101 для отшлаковывания и тангенциально вдувают в цилиндрическую первичную камеру 102 сгорания. Вспомогательное топливо 104, когда необходимо, подают в первичную камеру сгорания 102 и вторичную камеру сгорания 103 и туда же подают кислород или воздух или смесь кислорода и воздуха и, следовательно, вспомогательное топливо 104 сжигают при температуре в пределах от 1200 до 1500С. В результате под действием высокой температуры расплавляются зольные вещества, и разлагаются вредные вещества, такие как диоксины или полихлорированный дифенил (РСВ). Расплавленные зольные вещества 106 выгружают из разгрузочного отверстия 105, гасят в водяной камере 107, чтобы превратить в шлак 108, который выгружают оттуда.

С другой стороны, газообразные продукты горения, имеющие высокую температуру, выгруженные из печи для отшлаковывания 101, охлаждают, отбирая у них тепло последовательно в котле-утилизаторе 109, экономайзере 110 и подогревателе воздуха 111, и выгружают в атмосферу через пылесборник 112 и вытяжной вентилятор 113. Нейтрализатор 114, такой как гашеная известь, если необходимо, добавляют к газообразным продуктам сгорания, выгружаемым из подогревателя воздуха 111, на входе в пылесборник 112.

Кроме того, котловую воду 116 превращают в перегретый пар 121 в котле-утилизаторе 109 посредством экономайзера 110, и перегретый пар 121 приводит в движение паровую турбину. Кроме того, газ 115 для горения содержит кислород или воздух или смесь кислорода и воздуха, и его нагревают в подогревателе воздуха 111 и затем подают в печь для отшлаковывания 101 и в область над псевдоожиженным слоем печи для сжигания 4. Более того, можно использовать газ 115 в качестве псевдоожижающих газов 18-22 (не показано). Кроме того, пар, полученный с помощью погруженных теплопередающих труб 46, приводит в действие турбину, работающую при среднем давлении, или турбину, работающую при низком давлении.

Кроме того, зольные вещества 117, 118, выгружаемые из котла-утилизатора 109, экономайзера 110 и подогревателя воздуха 111, могут быть возвращены в печь для сжигания 4 (не показано).

С другой стороны, летучую золу 119, собранную пылесборником 112, если она содержит соль щелочного металла, такого как испаренный Na или К, обрабатывают химикалиями в технологическом оборудовании 120.

Фиг.5 представляет вид печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно примеру воплощения данного изобретения, которую эксплуатируют под давлением, равным атмосферному или выше, чем атмосферное давление.

Не показано на фиг.5, что печь 1 с псевдоожиженным слоем сама может иметь герметичную конструкцию. Однако, так как конструкция, в которой функция термостойкости и функция герметичности отделены друг от друга, является выгодной в этом воплощении, печь 1 с псевдоожиженным слоем заключена в сосуд высокого давления 201, и печь газификации 3 и печь 4 для сжигания можно эксплуатировать под давлением, равным атмосферному или выше, чем атмосферное давление.

Разгрузочное отверстие 51 для газообразных продуктов горения из печи 4 для сжигания, разгрузочное отверстие 49 для полученного газа из печи газификации 3, отверстие 47 для подачи горючего материала, относящееся к печи газификации 3, отверстие 53 для подачи вторичного воздуха, относящееся к печи 4 для сжигания, линии подачи псевдоожижающего газа и линия разгрузки негорючего материала и тому подобное проходят через сосуд высокого давления 201.

В этом воплощении горючий материал 48 подают в печь газификации 3 и газифицируют путем неполного сжигания. Способ подачи горючего материала осуществляют шнековым питателем, показанным на чертеже, и может осуществляться путем пневматического транспортирования. В качестве варианта, горючий материал может подаваться в состоянии суспензии.

Несгоревший уголь, образующийся в печи газификации 3 и сопровождаемый полученным газом, охлаждают до температуры 600С или ниже в газовом аппарате 202, размещенном ниже по потоку, и щелочной металл, такой как Na или К, который мог бы вызвать горячую коррозию, например, лопастей газовой турбины, отверждается или осаждается на поверхностях частиц. Отвержденные частицы или осажденные частицы собирают с помощью пылесборника 205 и выгружают из него. Пылесборники 203, 205 могут содержать керамический фильтр во многих случаях, но могут быть использованы другие типы пылесборников.

Газообразные продукты сгорания, которые были очищены путем удаления Na или К, не будут вызывать горячую коррозию, и полученный газ, который был очищен путем удаления пыли в пылесборнике 203, расположенном ниже по потоку от печи газификации 3, смешивают и сжигают в камере сгорания 206. В этом случае соответствующие газы охлаждают и поэтому тепловая энергия, которую вводят в камеру сгорания 206, снижается за счет этого охлаждения газов. Поэтому для того чтобы сжечь газы в камере сгорания 206 при высокой температуре, печь 4 для сжигания эксплуатируют при относительном избытке воздуха настолько малом, насколько возможно, чтобы тем самым снизить количество отходящих газообразных продуктов сгорания. Кислород, необходимый для горения в камере сгорания 206, подают в камеру сгорания 206 как кислород 207.

Отходящие газообразные продукты сгорания, имеющие высокую температуру и высокое давление, выгружаемые из камеры сгорания 206, приводят в действие газовую турбину 209 при высокой эффективности. Газовая турбина 209 приводит в действие компрессор 210 и генератор 211.

Отходящий газ, выгружаемый из газовой турбины 209, охлаждают в оборудовании 212 для рекуперации тепла и затем выпускают в атмосферу. В данном случае, в этом примере воплощения, если материал лопастей турбины усовершенствован, охлаждающие газ аппараты 202, 204 могут быть устранены.

С другой стороны, в случае использования каменного угля в качестве горючего материала 48, реакцию обессеривания проводят в печи путем смешивания каменного угля с известняком 214 или путем подачи известняка 214 отдельно в печь. То есть сульфид водорода H₂S, образовавшийся в печи газификации 3, заставляют реагировать с СаО, чтобы получить CaS путем реакции обессеривания, и полученный CaS подают в пылесборник 203 вместе с полученным газом и собирают в нем и затем собранный СаS подают в главную камеру сгорания 6.

Кроме того, псевдоожиженную среду, содержащую несгоревший уголь и CaS, вводят в главную камеру сгорания 6 путем ответвленного потока, проходящего через отверстие в верхней части первой перегородки печи газификации 3. В главной камере сгорания 6 псевдоожиженная среда, содержащая несгоревший уголь и CaS, попадает в псевдоожиженный слой путем нисходящего потока, и несгоревший уголь равномерно распределяется и перемешивается возвратным потоком и полностью сгорает в окислительной атмосфере, в то время как CaS превращается в CaSO₄, и превращенный CaSO₄, сопровождаемый отходящими газообразными продуктами сгорания, подают в пылесборник 205, в котором CaSO₄ собирают и выгружают из него. В случае, когда реакция обессеривания осуществляется недостаточно в печи газификации 3, может быть предусмотрено дополнительное обессеривающее оборудование 213 ниже по потоку от печи газификации.

Фиг.6 представляет частично вид поперечного сечения цилиндрической печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно данному изобретению. Фиг.7 показывает горизонтальное поперечное сечение части псевдоожиженного слоя. Кроме того, на фиг.6 вертикальное поперечное сечение в части псевдоожиженного слоя соответствует части от линии а-а фиг.7. Здесь описание дано со ссылкой на фиг.6 и 7.

В примере воплощения, показанном на фиг.6 и 7, элементы (или компоненты), имеющие те же самые или подобные функции, как элементы (или компоненты) в примере воплощения, показанном на фиг.1, будут описаны с использованием тех же цифровых обозначений.

Внутренность цилиндрической печи 1 с псевдоожиженным слоем разделена на печь газификации 3 и кольцевую печь 4 для сжигания первой перегородкой 2, которая является концентрической с наружной стенкой печи. Первая перегородка 2 имеет множество верхних прямоугольных отверстий 37 и множество нижних прямоугольных отверстий 38, и печь газификации 3 и печь 4 для сжигания сообщаются друг с другом через верхние и нижние отверстия 37, 38. Первая перегородка 2, формирующая границу между печью газификации 3 и печью 4 для сжигания, имеет наклонную поверхность с наклоном к печи газификации на стороне печи газификации и вертикальную поверхность на стороне печи для сжигания, что не показано на фиг.6, но показано на фиг.10. Печь газификации 3 имеет отверстие 49 для выпуска газа, из которого выгружают наружу полученный газ 50.

С другой стороны, печь 4 для сжигания разделена еще на множество главных камер сгорания 6 и множество камер 7 рекуперации тепла множеством вторых перегородок 5, проходящих радиально. Однако внутренность печи 4 для сжигания не разделена в ее верхней части, и главные камеры сгорания и камеры рекуперации тепла объединены в секции над псевдоожиженным слоем. Поэтому отходящие газообразные продукты сгорания, выгружаемые из соответствующих камер, смешиваются друг с другом в секции над псевдоожиженным слоем и затем выгружаются как отходящие газообразные продукты сгорания 52 из отверстия 51 для выпуска газа наружу. Теплопередающие поверхности 46 погружены в псевдоожиженный слой в соответствующих камерах 7 рекуперации тепла, чтобы извлекать тепло из псевдоожиженной среды в псевдоожиженном слое. Каждая из вторых перегородок 5 имеет нижнее отверстие 40, и псевдоожиженная среда может перемещаться между главной камерой сгорания 6 и камерой 7 рекуперации тепла через нижнее отверстие 40 и верхнее отверстие 39.

Печь газификации 3 имеет печной под 27 на ее нижней центральной части и кольцевой печной под 28 так, что он окружает печной под 27, и воздушные коробки 8, 9 размещены под печными подами 27, 28. Псевдоожижающие газы 18, 19 вводят в воздушные коробки 8, 9 через питающие отверстия 13, 14. Кроме того, диффузионные устройства 32, 33 размещены на печных подах 27, 28, соответственно. Псевдоожижающий газ впрыскивают из диффузионного устройства 32 так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 41 слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 27. Псевдоожижающий газ впрыскивают из диффузионного устройства 33 так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 42 интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 28.

Так как формируются две различных зоны псевдоожижения в псевдоожиженном слое печи газификации 3, создается возвратный поток, в котором псевдоожиженная среда поднимается в зону 42 интенсивного псевдоожижения, имеющую кольцевую площадь в периферической части печи, и течет в центральную часть печи и затем опускается в зону 41 слабого псевдоожижения, имеющую центральную цилиндрическую площадь в центральной части печи.

С другой стороны, в печи 4 для сжигания также главная камера сгорания 6 имеет печные поды 29, 30 на нижней ее части, и воздушные коробки 10, 11 размещены под печными подами 29, 30. Псевдоожижающие газы 20, 21 вводят в воздушные коробки 10, 11 через питающие отверстия 15, 16. Кроме того, диффузионные устройства 34, 35 размещены на печных подах 29, 30, соответственно. Псевдоожижающий газ впрыскивают из диффузионного устройства 34 так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 43 слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 29. Псевдоожижающий газ впрыскивают из диффузионного устройства 35 так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 44 интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 30.

Так как формируются две различных зоны псевдоожижения в псевдоожиженном слое главной камеры сгорания 6, создается возвратный поток, в котором псевдоожиженная среда опускается в зоне 43 слабого псевдоожижения и поднимается в зоне 44 интенсивного псевдоожижения.

Кроме того, камера 7 рекуперации тепла имеет печной под 31 на ее нижней части, и воздушный ящик 12 предусмотрен под печным подом 31. Псевдоожижающий газ 22 вводят в воздушный ящик 12 через питающее отверстие 17. Кроме того, диффузионное устройство 36 предусмотрено на печном поде 31. Псевдоожижающий газ впрыскивают из диффузионного устройства 36 так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 45 слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 31.

Как описано выше, путем сочетания множества различных зон псевдоожижения, имеющих различные скорости псевдоожижения, создают следующие потоки.

В псевдоожиженном слое печи газификации 3 псевдоожиженная среда опускается с нисходящим потоком 55 в зоне 41 слабого псевдоожижения и меняет свое направление вблизи печного пода 27 на горизонтальный поток 56, направленный к зоне 42 интенсивного псевдоожижения, и затем меняет свое направление еще на восходящий поток 57 в зоне 42 интенсивного псевдоожижения. С другой стороны, вблизи поверхности псевдоожиженного слоя восходящий поток 57 псевдоожиженной среды делится на поток 58, направленный к центральной зоне 41 слабого псевдоожижения, и ответвленный поток 59, проходящий через отверстие 37 первой перегородки 2 и направленный к печи 4 для сжигания.

Поэтому в псевдоожиженном слое печи газификации 3 создается возвратный поток, в котором псевдоожиженная среда опускается в зоне слабого псевдоожижения и поднимается в зоне интенсивного псевдоожижения, и часть псевдоожиженной среды вводят в главную камеру сгорания 6 печи 4 для сжигания через отверстие 37 в верхней части первой перегородки.

В главной камере сгорания 6 также формируется зона 43 слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды вблизи отверстия 37, и зона 44 интенсивного псевдоожижения формируется над печным подом 30, и, следовательно, в псевдоожиженном слое главной камеры сгорания 6 также псевдоожиженная среда опускается с нисходящим потоком 60 в зоне 43 слабого псевдоожижения. Поэтому псевдоожиженная среда, содержащая несгоревший уголь и текущая в главную камеру сгорания 6 путем ответвленного потока 59 из печи газификации 3, попадает в псевдоожиженный слой в главной камере сгорания, и несгоревший уголь полностью сгорает в ней. Затем вблизи печного пода часть псевдоожиженной среды возвращается в печь газификации 3 с возвратным потоком 67, проходящим через нижнее отверстие 38 первой перегородки 2, а остальное образует горизонтальный поток 61, направленный к зоне 44 интенсивного псевдоожижения, и затем формирует восходящий поток 62 далее в зоне 44 интенсивного псевдоожижения. С другой стороны, вблизи поверхности псевдоожиженного слоя восходящий поток 62 псевдоожиженной среды делится на поток 63, направленный к зоне 43 слабого псевдоожижения, и ответвленный поток 64, проходящий через зазор над второй перегородкой 5 и направленный к камере 7 рекуперации тепла.

Поэтому в псевдоожиженном слое печи 4 для сжигания создается поток, в котором псевдоожиженная среда опускается в зоне 43 слабого псевдоожижения и поднимается в зоне 44 интенсивного псевдоожижения, и часть псевдоожиженной среды поступает в камеру 7 рекуперации тепла за верхним концом второй перегородки 5, и часть псевдоожиженной среды возвращается в печь газификации 3 через отверстие 38 на нижней части первой перегородки 2.

С другой стороны, так как зона 45 слабого псевдоожижения формируется в камере 7 рекуперации тепла, формируется нисходящий поток 65 псевдоожиженной среды, и затем псевдоожиженная среда возвращается в главную камеру сгорания 6 с возвратным потоком 66, проходящим через нижнее отверстие 40 второй перегородки 5. Таким образом, в псевдоожиженных слоях в печи газификации 3, главной камере сгорания 6 печи 4 для сжигания и камере 7 рекуперации тепла печи 4 для сжигания формируются соответствующие возвратные потоки и между двумя соседними псевдоожиженными слоями формируется циркулирующий поток.

Поэтому отверстие 47 для подачи горючего материала предусмотрено над зоной 41 слабого псевдоожижения печи газификации 3, и горючий материал 48 подают через него к зоне 41 слабого псевдоожижения. Подаваемый горючий материал попадает в псевдоожиженный слой печи газификации 3 с нисходящим потоком 55 и затем равномерно распределяется и смешивается с псевдоожиженной средой возвратным потоком и частично сгорает и газифицируется. Содержание кислорода в псевдоожижающем газе, подаваемом к печному поду печи газификации 3, принимают за количество кислорода, равное или меньшее, чем теоретическая потребность в кислороде подаваемого горючего материала 48. Псевдоожижающий газ содержит что-либо одно из перечисленного: воздух, пар, кислород и газообразные отходящие продукты горения или смесь двух или нескольких из них.

Кроме того, псевдоожиженная среда, содержащая несгоревший уголь, поступает в главную камеру сгорания 6 с ответвленным потоком 59 и попадает в псевдоожиженный слой с нисходящим потоком 60, и затем равномерно распределяется и смешивается возвратным потоком, и несгоревший уголь полностью сгорает в окислительной атмосфере. Как показано на фиг.5, если необходимо, отверстие 68 для подачи топлива обеспечивают над зоной 43 слабого псевдоожижения, и вспомогательное топливо 69 может быть подано через него в зону 43 слабого псевдоожижения.

Кроме того, множество сопел 53 предусмотрено у области над псевдоожиженным слоем, чтобы подавать вторичный воздух 54 для осуществления полного сгорания, когда необходимо.

Количество тепла, образовавшегося при горении в главной камере сгорания 6 печи 4 для сжигания, частично поступает в печь газификации 3 с возвратным потоком 67, проходящим через нижнее отверстие 38 первой перегородки 2, чтобы служить в качестве источника тепла для газификации, и, кроме того, частично поступает в камеру 7 рекуперации тепла посредством циркулирующего потока, в котором псевдоожиженная среда входит в камеру 7 рекуперации тепла за второй перегородкой и возвращается к главной камере сгорания 6 через отверстие 40, посредством чего часть количества тепла, образовавшегося при горении в главной камере сгорания 6, отбирают через теплопередающие поверхности 46.

Таким образом, энергию горючего материала, подаваемого в систему, частично превращают в газ, имеющий химическую энергию, и компоненты, которые трудно поддаются газификации, эффективно рекуперируют в виде тепловой энергии при высокой эффективности.

Далее, горючий материал, подаваемый в печь, очень часто содержит негорючий материал. Поэтому в этом воплощении разгрузочное отверстие 23 для негорючего материала размещено между печным подом 28 печи газификации 3 и печным подом 29 печи 4 для сжигания для разгрузки негорючего материала 25 через него. Кроме того, в случае, когда вспомогательное топливо 69 содержит негорючий материал, не показанный на чертеже, разгрузочные отверстия для негорючего материала могут быть предусмотрены вблизи нижней части второй перегородки и между печным подом главной камеры сгорания и печным подом камеры рекуперации тепла для разгрузки негорючего материала через них. Кроме того, чтобы облегчить разгрузку негорючего материала, желательно, чтобы соответствующие печные поды имели наклонные вниз поверхности, которые направлены к разгрузочному отверстию. В печи 4 для сжигания каждая из вторых перегородок 5, образующая границу между главной камерой сгорания 6 и камерой 7 рекуперации тепла, может иметь наклонную поверхность с наклоном по направлению к главной камере сгорания на стороне главной камеры сгорания и вертикальную поверхность на стороне камеры рекуперации тепла, что не показано на чертежах, но показано на фиг.10.

Фиг.8 и 9 показывают цилиндрическую печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно примеру воплощения данного изобретения, которую используют объединенной с котлом-утилизатором и паровой турбиной. Как показано на фиг.8, полученный газ, выгружаемый из отверстия 49 для выпуска газа, и отходящие газообразные продукты сгорания, выгружаемые из отверстия 51 для выпуска газа из печи 4 для сжигания, направляют в печь 101 для отшлаковывания и тангенциально вдувают в цилиндрическую первичную камеру сгорания 102. Вспомогательное топливо 104, когда необходимо, подают в первичную камеру сгорания 102 и вторичную камеру сгорания 103 и туда же подают кислород или воздух или смесь кислорода и воздуха и вспомогательное топливо 104 сжигают при температуре в пределах от 1200 до 1300С или выше. В результате расплавляются зольные вещества, и разлагаются при высокой температуре вредные вещества, такие как диоксины или полихлорированный дифенил (РСВ). Расплавленные зольные вещества 106 выгружают из разгрузочного отверстия 105, гасят в водяной камере 107, чтобы превратить в шлак 108, который выгружают оттуда.

С другой стороны, газообразные продукты сгорания, имеющие высокую температуру, выгруженные из печи для отшлаковывания 101, охлаждают последовательно в котле-утилизаторе 109, экономайзере 110 и подогревателе воздуха 111, и выгружают в атмосферу через пылесборник 112 и вытяжной вентилятор 113. Нейтрализатор 114, такой как гашеная известь, если необходимо, добавляют к газообразным продуктам сгорания, выгружаемым из подогревателя воздуха 111, на входе в пылесборник 112.

Кроме того, котловую воду 116 превращают в перегретый пар 121 в котле-утилизаторе 109 посредством экономайзера 110, и перегретый пар 121 приводит в движение паровую турбину. Кроме того, газ 115 для горения содержит кислород или воздух или смесь кислорода и воздуха, и его нагревают в подогревателе воздуха 111 и затем подают в печь для отшлаковывания 101 и в область над псевдоожиженным слоем печи для сжигания 4. Более того, возможно использовать газ 115 в качестве псевдоожижающих газов 18-22 (не показано). Кроме того, пар, полученный с помощью погруженных теплопередающих труб 46, приводит в действие турбину, работающую при среднем давлении, или турбину, работающую при низком давлении.

Кроме того, зольные вещества 117, 118, выгружаемые из котла-утилизатора 109, экономайзера 110 и подогревателя воздуха 111, могут быть возвращены в печь для сжигания 4 (не показано).

С другой стороны, летучую золу 119, собранную пылесборником 112, если она содержит соль щелочного металла, такого как испаренный Na или К, обрабатывают химикалиями в технологическом оборудовании 120.

Фиг.9 представляет вид печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно примеру воплощения данного изобретения, которую эксплуатируют под давлением, равным атмосферному или выше, чем атмосферное давление.

Хотя и не показано на фиг.9, печь 1 с псевдоожиженным слоем сама может иметь герметичную конструкцию. Однако, так как конструкция, в которой функция термостойкости и функция герметичности отделены друг от друга, является выгодной, в этом воплощении печь 1 с псевдоожиженным слоем заключена в сосуд высокого давления 201, и печь газификации 3 и печь 4 для сжигания можно эксплуатировать под давлением, равным атмосферному или более высоким, чем атмосферное давление.

Разгрузочное отверстие 51 для разгрузки газообразных продуктов сгорания из печи 4 для сжигания, разгрузочное отверстие 49 для разгрузки полученного газа из печи газификации 3, отверстие 47 для подачи горючего материала, относящееся к печи газификации 3, отверстие 53 для подачи вторичного воздуха, относящееся к печи 4 для сжигания, линии подачи псевдоожижающего газа и линия разгрузки негорючего материала и тому подобное проходят через сосуд высокого давления 201.

В этом воплощении горючий материал 48 подают в печь газификации 3 и газифицируют путем неполного сжигания. Способ подачи горючего материала осуществляют шнековым питателем, показанным на чертеже, и он может осуществляться путем пневматического транспортирования. В качестве варианта, горючий материал может подаваться в состоянии суспензии.

Несгоревший уголь, образующийся в печи газификации 3 и сопровождаемый полученным газом, охлаждают до температуры 600С или ниже в охлаждающем газ аппарате 202, размещенном на последующей стадии, и щелочной металл, такой как Na или К, который мог бы вызвать горячую коррозию лопастей газовой турбины, например, отверждается или осаждается на поверхностях частиц. Отвержденные частицы или осажденные частицы собирают с помощью пылесборника 203 и собранные частицы вводят в печь 4 для сжигания и полностью сжигают в ней. Отходящие газообразные продукты сгорания, выгружаемые из печи 4 для сжигания, проходят через сосуд высокого давления 201, и охлаждаются до температуры 600С или ниже в охлаждающем газ аппарате 204 на последующей стадии. Путем этого охлаждения щелочной металл, такой как Na или К, отверждается или осаждается на поверхностях частиц, и отвержденные частицы или осажденные частицы собирают с помощью пылесборника 205 и выгружают из него. Пылесборники 203, 205 могут содержать керамический фильтр во многих случаях, но могут быть использованы другие типы пылесборников.

Газообразные продукты сгорания, которые были очищены путем удаления Na или К, не будут вызывать горячую коррозию, и полученный газ, который был очищен путем удаления пыли в пылесборнике 203, расположенном ниже по потоку от печи газификации 3, смешивают и сжигают в камере сгорания 206. В этом случае, соответствующие газы охлаждают, и поэтому тепловая энергия, которую вводят в камеру сгорания 206, снижается за счет этого охлаждения газа. Поэтому для того чтобы сжечь газы в камере сгорания 206 при высокой температуре, печь 4 для сжигания эксплуатируют при относительном избытке воздуха настолько малом, насколько возможно, чтобы тем самым снизить количество отходящих газообразных продуктов горения. Кислород, необходимый для горения в камере сгорания 206, отдельно подают в камеру сгорания 206 как кислород 207.

Отходящие газообразные продукты сгорания, имеющие высокую температуру и высокое давление, выгружаемые из камеры сгорания 206, приводят в действие газовую турбину 209 при высокой эффективности. Газовая турбина 209 приводит в действие компрессор 210 и генератор 211.

Отходящий газ, выгружаемый из газовой турбины 209, охлаждают в аппарате 212 для рекуперации тепла и затем выпускают в атмосферу. В данном случае, в этом примере воплощения, если материал лопастей турбины усовершенствован, тогда охлаждающие газ аппараты 202, 204 могут быть удалены.

С другой стороны, в случае использования каменного угля в качестве горючего материала 48, реакцию обессеривания проводят в печи путем смешивания горючего материала 48 с известняком 214 или путем подачи известняка 214 отдельно в печь. То есть сульфид водорода Н₂S, образовавшийся в печи газификации 3, подвергают реакции с СаО, чтобы получить СаS путем реакции обессеривания, и полученный СаS, сопровождаемый полученным газом, подают в пылесборник 203 и затем СаS собирают в пылесборнике 203 и подают в главную камеру сгорания 6.

Кроме того, псевдоожиженная среда, содержащая несгоревший уголь и СаS, поступает в главную камеру сгорания 6 путем ответвленного потока, проходящего через отверстие в верхней части первой перегородки печи газификации 3, и попадает в псевдоожиженный слой путем нисходящего потока и равномерно распределяется и перемешивается, и несгоревший уголь полностью сгорает в окислительной атмосфере, в то время как СаS превращается в СаSO₄, и превращенный СаSO₄, сопровождаемый отходящими газообразными продуктами горения, подают в пылесборник 205. В пылесборнике 205 СаSO₄ собирают и выгружают из него. В случае, когда реакция обессеривания осуществляется неудовлетворительно в печи газификации 3, может быть предусмотрен дополнительный обессеривающий аппарат 213 ниже по потоку от печи газификации.

Фиг.10 показывает пример структуры перегородки. Перегородка 301 имеет наклонную поверхность 301а для отклонения восходящего потока 304, сформированного в зоне 302 интенсивного псевдоожижения, и вертикальную поверхность на стороне, противоположной наклонной поверхности 301а, так что ответвленный поток 305 за верхним концом перегородки не застаивается и опускается в зоне 303 слабого псевдоожижения с нисходящим потоком 306. Эта структура может быть применена и для первой перегородки, и для второй перегородки согласно данному изобретению. В данном случае, в воплощениях, показанных на фиг.1-9, первая перегородка и вторая перегородка могут иметь вертикальную стенку без наклонной поверхности.

Далее, цилиндрическая печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно другому примеру воплощения данного изобретения будет описана со ссылкой на фиг.11 и 12. Фиг.11 представляет вид вертикального поперечного сечения цилиндрической печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое. Фиг.12 показывает горизонтальное поперечное сечение части псевдоожиженного слоя. В воплощении, показанном на фиг.11 и 12, элементы (или компоненты), имеющие те же самые или подобные функции, как элементы (или компоненты) в воплощении, показанном на фиг.6 и 7, будут описаны с использованием тех же цифровых обозначений.

Внутренность цилиндрической печи 1 с псевдоожиженным слоем разделена на центральную круглую печь 4 для сжигания и кольцевую печь, окружающую печь 4 для сжигания, посредством первой перегородки 2, которая является концентрической с наружной стенкой печи. Кольцевая печь разделена на множество печей газификации 3 и множество камер 7 рекуперации тепла множеством вторых перегородок 5, проходящих радиально. Первая перегородка 2 имеет множество верхних прямоугольных отверстий 37 и множество нижних прямоугольных отверстий 38, и печь газификации 3 и печь 4 для сжигания сообщаются друг с другом через верхние и нижние отверстия 37, 38.

Печь газификации 3 имеет отверстие 49 для выпуска газа, из которого полученный газ 50 разгружают наружу. Кроме того, первая перегородка 2 делит печь 4 для сжигания на главную камеру сгорания 6 и камеры 7 рекуперации тепла только в части псевдоожиженного слоя. Однако главная камера сгорания 6 и камеры 7 рекуперации тепла объединены в секции над псевдоожиженным слоем. Поэтому отходящие газообразные продукты сгорания, выгружаемые из соответствующих камер, смешиваются друг с другом в секции над псевдоожиженным слоем и затем выгружаются как отходящие газообразные продукты сгорания 52 из отверстия 51 для выпуска газа наружу. Теплопередающие поверхности 46 погружены в псевдоожиженный слой в каждой из камер 7 рекуперации тепла, чтобы извлекать тепло из псевдоожиженной среды в псевдоожиженном слое. Кроме того, первая перегородка 2 имеет нижние отверстия 40, и псевдоожиженная среда может перемещаться между главной камерой сгорания 6 и камерами 7 рекуперации тепла через нижние отверстия 40 и верхние отверстия 39.

Печь 4 для сжигания имеет печной под 27 на ее нижней центральной части и кольцевой печной под 28 так, что он окружает печной под 27, и воздушные коробки 8, 9 размещены под печными подами 27, 28. Псевдоожижающие газы 18, 19 вводят в воздушные коробки 8, 9 через соответствующие питающие отверстия.

С другой стороны, диффузионные устройства 32, 33 размещены на печных подах 27, 28, соответственно, таким же образом, как в воплощении, показанном на фиг.6. Псевдоожижающий газ впрыскивают из диффузионного устройства 32 так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 41 слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 27. Псевдоожижающий газ впрыскивают из диффузионного устройства 33 так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 42 интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 28.

Так как формируются две различных зоны псевдоожижения в псевдоожиженном слое печи 4 для сжигания, создается возвратный поток, в котором псевдоожиженная среда поднимается в зоне 42 интенсивного псевдоожижения, имеющей кольцевую площадь в периферической части печи, и течет в центральную часть печи и затем опускается в зоне 41 слабого псевдоожижения, имеющей центральную круглую площадь в центральной части печи.

Кроме того, в печи газификации 3 и камере 7 рекуперации тепла также имеются печные поды 29, 31 на нижних их частях, и воздушные коробки 10, 12 размещены под печными подами 29, 31. Псевдоожижающие газы 20, 21 вводят в воздушные коробки 10, 12 через соответствующие питающие отверстия. Кроме того, диффузионные устройства 34, 36 размещены на печных подах 29, 31, соответственно, так же, как в воплощении, показанном на фиг.5. Псевдоожижающий газ впрыскивают из диффузионного устройства 34 так, чтобы иметь по существу низкую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 43 слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 29. Псевдоожижающий газ впрыскивают из диффузионного устройства 36 так, чтобы иметь по существу высокую скорость псевдоожижения, формируя таким образом зону 45 интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды над печным подом 31.

Указанным выше расположением создают следующие потоки псевдоожиженной среды.

В псевдоожиженном слое печи газификации 3 псевдоожиженная среда опускается с нисходящим потоком в зону 43 слабого псевдоожижения и вблизи печного пода 29 псевдоожиженная среда течет в печь 4 для сжигания через нижнее отверстие 38.

В псевдоожиженном слое главной камеры сгорания 6 печи 4 для сжигания псевдоожиженная среда опускается с нисходящим потоком в зону 41 слабого псевдоожижения и меняет свое направление вблизи печного пода 27 на горизонтальный поток, направленный в зону 42 интенсивного псевдоожижения, и затем меняет свое направление еще на восходящий поток в зоне 42 интенсивного псевдоожижения. Кроме того, восходящий поток псевдоожиженной среды разветвляется вблизи поверхности псевдоожиженного слоя на поток, направленный к центральной зоне 41 слабого псевдоожижения, ответвленный поток, проходящий через отверстие 37 первой перегородки 2 и направленный к печи газификации 3, и ответвленный поток, проходящий через верхнее отверстие 39 первой перегородки 2 и направленный к камере 7 рекуперации тепла.

Поэтому в псевдоожиженном слое печи 4 для сжигания создается возвратный поток, в котором псевдоожиженная среда опускается в зону слабого псевдоожижения и поднимается в зону интенсивного псевдоожижения, и часть псевдоожиженной среды поступает в печи газификации 3 и камеры 7 рекуперации тепла через отверстия 37 в верхней части первой перегородки и верхние отверстия 39. Как описано выше, псевдоожиженная среда, текущая в печь газификации 3, опускается с нисходящим потоком.

С другой стороны, в камере 7 рекуперации тепла формируется зона 45 слабого псевдоожижения, чтобы создать нисходящий поток псевдоожиженной среды, и псевдоожиженная среда затем возвращается в главную камеру сгорания 6 с возвратным потоком, проходящим через нижнее отверстие 40 первой перегородки 2.

Поэтому отверстие 47 для подачи горючего материала предусмотрено над зоной 43 слабого псевдоожижения печи газификации 3, и горючий материал 48 подают через него в зону 43 слабого псевдоожижения. Подаваемый горючий материал попадает в псевдоожиженный слой печи газификации 3 с нисходящим потоком и частично сгорает и газифицируется. Кроме того, отверстие 47 для подачи горючего материала формируют чуть выше печного пода.

В отношении единственной печи газификации обычно предусматривают единственное отверстие 47 для подачи горючего материала. Однако в случае более масштабного производства, печь газификации является большой по размеру, и топливо неудовлетворительно распределяется в печи газификации, тогда печной под печи газификации делят, чтобы обеспечить локальное изменение интенсивности псевдоожижения псевдоожиженной среды с тем, чтобы распределение топлива могло быть ускорено путем создания внутреннего возвратного потока, например, с образованием зоны слабого псевдоожижения и зоны интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды в печи газификации.

Фиг.12 показывает пример, в котором печной под печи газификации радиально разделен на три сегмента, и зона 43 слабого псевдоожижения формируется при центральной части печи, и зоны 44 интенсивного псевдоожижения формируются на обеих концевых частях печи. В этом случае горючий материал поступает в центральную зону 43 псевдоожижения и подвергается пиролизу и газификации, пока опускается, и затем перемещается в нижней части зоны 43 слабого псевдоожижения к зонам 44 интенсивного псевдоожижения, размещенным по обеим сторонам зоны 43 слабого псевдоожижения. Горючий материал меняет свое направление в зонах 44 интенсивного псевдоожижения на восходящие потоки и затем меняет свое направление снова в верхней части псевдоожиженного слоя и течет в центральную зону 43 слабого псевдоожижения, как показано стрелками 63.

Желательно увеличить количество псевдоожиженной среды в потоках 59, которые текут из главной камеры сгорания 6 в печи газификации 3, потому что количество тепла, необходимое для газификации, поступает в печи газификации 3 с псевдоожиженной средой как теплосодержание. Поэтому желательно, чтобы верхние отверстия 37 первой перегородки между главной камерой сгорания 6 и печами газификации 3 все были размещены вокруг печей газификации, чтобы расширить их открытые площади. Однако в случае формирования зоны 43 слабого псевдоожижения и зоны 44 интенсивного псевдоожижения в каждой печи газификации эффективно то, что верхнее отверстие 37 выполнено только в зоне слабого псевдоожижения. В этом способе может быть подавлено снижение эффективности газификации, вызванное тем фактом, что горючий материал, который недостаточно пиролизуется и газифицируется, течет в главную камеру сгорания и сгорает в ней.

С другой стороны, псевдоожиженная среда, содержащая несгоревший уголь, в печи газификации 3 проходит через нижнее отверстие 38 и поступает в главную камеру сгорания 6 и затем равномерно распределяется и смешивается возвратным потоком и полностью сгорает в окислительной атмосфере. Как показано на фиг.11, если необходимо, отверстие 68 для подачи топлива размещено над зоной 43 слабого псевдоожижения, и вспомогательное топливо 69 может быть подано через него в печь газификации 3.

Кроме того, множество сопел 53 предусмотрено у области над псевдоожиженным слоем, чтобы подавать вторичный воздух 54 для осуществления полного сгорания, если необходимо.

Количество тепла, образующееся при горении в главной камере сгорания 6 печи 4 для сжигания, частично поступает в печь газификации 3 с потоком, проходящим через верхнее отверстие 37 первой перегородки 2, чтобы служить в качестве источника тепла для газификации, и, кроме того, частично поступает в камеру 7 рекуперации тепла посредством циркулирующего потока, в котором псевдоожиженная среда входит в камеру 7 рекуперации тепла за первой перегородкой 2 и возвращается к главной камере сгорания 6 через отверстие 40, посредством чего часть количества тепла, образовавшегося при горении в главной камере сгорания 6, отбирают посредством теплопередающих поверхностей 46.

Таким образом, энергию горючего материала, подаваемого в систему, частично превращают в газ, имеющий химическую энергию, и компоненты, которые трудно поддаются газификации, эффективно превращают в тепловую энергию при высокоэффективной рекуперации.

Далее, горючий материал, подаваемый в печь, обычно содержит негорючий материал. Поэтому в этом воплощении разгрузочное отверстие 23 для негорючего материала размещено между печным подом 28 печи 4 для сжигания и печным подом 29 печи газификации 3, и разгрузочное отверстие 23 для негорючего материала размещено между печным подом 28 печи 4 для сжигания и печным подом 31 камеры 7 рекуперации тепла для разгрузки негорючего материала 25 через него.

Как описано выше, в главной камере сгорания 6 скорость псевдоожижения в центральной части камеры ниже, чем скорость в периферической части камеры, и, следовательно, создается внутренний возвратный поток, в котором псевдоожиженная среда интенсивно псевдоожижается и раздувается в периферической части, и в центральной части формируется опускающийся подвижный слой.

За счет такого расположения псевдоожиженная среда, имеющая высокую температуру в главной камере сгорания 6, может быть легко введена в печь газификации 3 через первую перегородку 2, количество тепла, необходимое для газификации, может быть легко доставлено, и диффузия тепла в главной камере сгорания 6, в которой происходит экзотермическая реакция, может быть ускорена. Поэтому снижается вероятность локального возникновения высокотемпературных зон и может быть подавлено проявление агломерации.

Путем формирования относительно мягкого псевдоожиженного слоя на всей площади печи газификации 3 может быть предотвращен вынос непрореагировавшего угля из печи, и реакция газификации может быть осуществлена эффективно. Если псевдоожиженная среда течет в достаточном количестве в печь газификации 3 из главной камеры сгорания 6, тогда вообще не требуется, чтобы псевдоожижающий газ в печи газификации 3 содержал кислород, и в таком случае экзотермическая реакция не происходит в печи газификации 3, и образование агломерации полностью подавляется.

В камере 7 рекуперации тепла также формируется относительно мягкий псевдоожиженный слой, и когда возможно образование агломерации, концентрацию кислорода в псевдоожижающем газе снижают или псевдоожиженную среду псевдоожижают путем подачи газа, не содержащего кислорода.

Секция над псевдоожиженным слоем камеры 7 рекуперации тепла и секция над псевдоожиженным слоем главной камеры сгорания 6 могут быть объединены друг с другом, и, в таком случае, вторичный воздух, когда необходимо, может быть задут в секцию над псевдоожиженным слоем для ускорения полного сгорания. Если концентрация кислорода близка к нулю в верхней части камеры 7 рекуперации тепла из-за снижения концентрации кислорода в псевдоожижающем газе в камере 7 рекуперации тепла, секция над псевдоожиженным слоем камеры 7 рекуперации тепла и секция над псевдоожиженным слоем печи газификации 3 могут быть объединены друг с другом.

В случае, когда уголь накапливается в печи, что обусловлено сортом горючего материала, может быть эффективным способ, когда концентрацию кислорода в псевдоожижающем газе постепенно увеличивают в последовательности периферической части главной камеры сгорания 6, центральной части главной камеры сгорания 6, камеры 7 рекуперации тепла и печи газификации 3. И наоборот, если горючий материал имеет такой сорт, что уголь не накапливается, реакция газификации может быть эффективно проведена путем снижения концентрации кислорода постепенно в последовательности печи газификации 3, камеры 7 рекуперации тепла, центральной части главной камеры сгорания 6 и периферической части главной камеры сгорания 6.

Фиг.13 представляет схематический вид работающего под атмосферным давлением котла с псевдоожиженным слоем каменного угля, который является разновидностью печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно воплощению данного изобретения. Как показано на фиг.13, внутренность котла с псевдоожиженным слоем каменного угля разделена на три камеры, т.е. камеру газификации 401, камеру сгорания 402 и камеру 403 рекуперации тепла, и топливо подают в камеру газификации 401 и подвергают в ней пиролизу и газификации. Камера сгорания 402 размещена смежно с камерой газификации 401, и камера 403 рекуперации тепла размещена смежно с камерой сгорания 402. В случае, когда данное изобретение применяется к работающему под атмосферным давлением котлу с псевдоожиженным слоем каменного угля, секция над псевдоожиженным слоем объединена над камерой газификации 401, камерой сгорания 402 и камерой 403 рекуперации тепла и не разделена перегородками. Теплопередающие поверхности 406 для сбора тепла из псевдоожиженной среды размещены в камере 403 рекуперации тепла. В секции над псевдоожиженным слоем предусмотрены теплопередающие поверхности 404, где вдоль газового потока размещены пароперегреватель 404А и испаритель 404В. Множество сопел 405А, 405В для подачи вторичного воздуха размещено на стенке секции над псевдоожиженным слоем в различных вертикальных и горизонтальных местоположениях. Пар, полученный за счет собирания тепла через теплопередающие поверхности 404, 406, направляется к паровой турбине 407 и приводит в действие паровую турбину 407.

С другой стороны, отходящие газообразные продукты горения, выгружаемые из котла с псевдоожиженным слоем каменного угля, выпускают из дымовой трубы 411 через экономайзер 408, подогреватель 409 воздуха и мешочный фильтр 410. Далее воздух, подаваемый из воздуходувки 412, нагревается подогревателем 409 воздуха и затем поступает в печь от пода котла с псевдоожиженным слоем в качестве псевдоожижающего газа и газа для сжигания.

Псевдоожижающим газом для камеры газификации 401, камеры сгорания 402 и камеры 403 рекуперации тепла является воздух, и количество воздуха, подаваемое к камере газификации 401, находится в пределах от 10 до 20% от теоретической потребности в воздухе подаваемого топлива. Желательно подавать такое количество воздуха в камеру газификации 401, чтобы сумма количества тепла, необходимого для газификации, и количества тепла, отобранного от слоя в виде теплосодержания газа, была немного больше, чем количество тепла, образующегося при горении. Если воздух подают в таком количестве, количество тепла, которое является недостаточным, чтобы поддерживать температуру слоя камеры газификации 401, может быть пополнено количеством тепла, удерживаемым псевдоожиженной средой, которая течет в камеру газификации 401 из камеры сгорания 402, смежной с камерой газификации 401, и, следовательно, контроль температуры слоя камеры газификации 401 может быть легко осуществлен. В данном случае, что на чертеже не показано, расход и состав псевдоожижающего газа, подаваемого к камере газификации 401, камере сгорания 402 и камере 403 рекуперации тепла могут контролироваться независимо. Псевдоожижающий газ может содержать воздух, к которому добавляют хотя бы одно из кислорода и пара.

Камеру газификации 401 поддерживают при температуре в пределах от 800 до 950С, и топливо, подаваемое в камеру газификации 401, частично сгорает, пиролизуется и газифицируется, и затем смешанный газ из горючего газа и газообразных продуктов сгорания, образовавшихся при неполном сгорании, направляется в секцию над псевдоожиженным слоем в верхней части камеры газификации 401. С другой стороны, непрореагировавший уголь, остающийся в слое, течет в камеру сгорания 402 за счет циркуляции частиц между камерой газификации 401 и камерой сгорания 402 и полностью сгорает в ней. Количество воздуха, подаваемое в камеру сгорания 402, немного больше, чем количество воздуха, равное теоретической потребности в воздухе угля, текущего в нее. Конкретно, воздух подают в количестве от около 110 до 120% от теоретической потребности в воздухе угля для ускорения тем самым горения угля в слое, имеющем высокую температуру, и псевдоожиженная среда, имеющая низкую температуру, может быть подана, когда необходимо, из камеры 403 рекуперации тепла с тем, чтобы псевдоожиженный слой можно было поддерживать при температуре в пределах от 800 до 900С, оптимальной для реакции обессеривания и сжигания низших NOx.

Если печь эксплуатируют при указанном условии, суммарное относительное количество воздуха, подаваемого в части псевдоожиженного слоя (камеры газификации 401, камеры сгорания 402 и камеры 403 рекуперации тепла), хотя и зависит от сорта каменного угля, особенно от состава топлива, находится в пределах от около 70 до 90%, реакция горения остальных 10-30% горючих веществ происходит в области над псевдоожиженным слоем. Поэтому предусмотрено множество отверстий для подачи вторичного воздуха в область над псевдоожиженным слоем, и, когда необходимо, температуру области над псевдоожиженным слоем можно легко регулировать путем изменения местоположений отверстия для подачи вторичного воздуха.

Например, когда для каменного угля, в котором скорость горения в слое является высокой, и есть вероятность снижения температуры газа в области над псевдоожиженным слоем, то путем подачи вторичного воздуха 405В к части над трубами пароперегревателя 404А и трубами испарителя 404В может быть подавлен отбор тепла теплопередающими трубами 404 в области над псевдоожиженным слоем, и температура газообразных продуктов горения из котла может быть обеспечена на должном уровне. И наоборот, когда для каменного угля, имеющего низкую скорость горения в слое, вторичный воздух 405А подают в пространство между теплопередающими трубами 406, расположенными в части псевдоожиженного слоя, и теплопередающими трубами 404, расположенными в области над псевдоожиженным слоем, способствуя тем самым горению, и затем тепло собирают теплопередающими трубами в области над псевдоожиженным слоем, тем самым сокращают отбор тепла в слое. В случае среднего угля подбирают отношение вторичного воздуха 405В и вторичного воздуха 405А, подаваемого к частям выше и ниже теплопередающих труб, размещенных в области над псевдоожиженным слоем, наблюдая за температурой газа на выходе из котла, чтобы тем самым довести горение в котле до оптимального состояния.

Кроме того, указанная конструкция позволяет уменьшить площадь для установки котла с псевдоожиженным слоем. В случае, когда топливо, имеющее высокую скорость горения в слое, сжигают в обычной печи для сжигания в псевдоожиженном слое, количество тепла, которое должно быть отобрано в слое, является слишком большим, и поэтому требуется большая площадь теплопереноса в слое. В результате части псевдоожиженного слоя требуют большой площади горизонтального поперечного сечения для расположения погруженных теплопередающих труб, увеличивая таким образом площадь установки котла с псевдоожиженным слоем. Однако, так как работающий под атмосферным давлением котел с псевдоожиженным слоем каменного угля, к которому применимо данное изобретение, может подавлять горение в слое и ускорять горение в области над псевдоожиженным слоем, возможно увеличить отношение теплопередающих поверхностей, размещенных в области над псевдоожиженным слоем, ко всем теплопередающим поверхностям. Как следствие, котел имеет вертикально удлиненную конструкцию и способен к уменьшению площади горизонтального поперечного сечения, и поэтому площадь установки котла может быть уменьшена.

Как описано выше, в воплощениях, показанных на фиг.1-13, элементы, имеющие тот же самый эффект и функцию, представлены с использованием одних и тех же цифровых обозначений на всем протяжении рассматриваемого.

Как описано выше, данное изобретение предоставляет следующие преимущества.

(1) Так как уголь полностью сгорает после газификации путем неполного сжигания, даже если горючий материал трудно поддается газификации и образует большое количество угля, такой горючий материал может быть использован благодаря характерным особенностям системы газификации и отшлаковывания и так далее.

(2) Печь газификации и печь для сжигания объединены друг с другом, что обеспечивает компактность всей конструкции.

(3) Непрореагировавший уголь может быть легко перенесен, и контроль его переноса может быть легко осуществлен. То есть так как печь газификации и печь для сжигания объединены в одну конструкцию, перенос угля из печи газификации в печь для сжигания может быть осуществлен без сложного механического оборудования, такого как трубопроводы и клапаны L-формы, и количество перенесенного угля регулируется путем изменений скорости псевдоожижения в печи газификации и печи для сжигания, таким образом облегчая и упрощая перенос угля. Кроме того, нет опасений закупорки трубопроводов.

(4) Так как количество тепла, удерживаемого псевдоожиженной средой, которая возвращается из печи для сжигания в печь газификации, может быть эффективно утилизировано в качестве источника тепла для газификации в печи газификации, количество воздуха, подаваемого в печь газификации, может быть уменьшено, эффективность газификации повышена, и теплотворная способность газа на единицу объема может быть повышена.

(5) Распределение топлива может быть осуществлено хорошо в печи газификации. То есть путем возвратного потока в псевдоожиженном слое печи газификации топливо попадает в слой быстро, и время пребывания топлива в слое может быть продлено. Кроме того, топливо может быть газифицировано путем неполного сгорания равномерно, потому что топливо может быть хорошо распределено и хорошо перемешано, и число отверстий для подачи топлива может быть уменьшено.

(6) Может быть использовано даже топливо, содержащее негорючий материал.

(7) Путем эксплуатации печи при давлении, равном атмосферному или более высоком, чем атмосферное давление, может быть достигнута более высокая эффективность. То есть в обычном, работающем под давлением котле с псевдоожиженным слоем температура газа на входе в газовую турбину находится в пределах от 850 до 900С. Однако в данном изобретении каменный уголь газифицируется путем неполного сжигания в печи газификации, остальной горючий компонент полностью сгорает в печи для сжигания, и полученный газ и отходящие газообразные продукты горения, выгружаемые из соответствующих печей, вводят в газовую турбину. Поэтому температура газообразных продуктов горения на входе в газовую турбину может быть повышена до температуры 1300С или выше, и, следовательно, эффективность вырабатывания энергии значительно повышается в пределах от 42 до 46%.

(8) Печь для сжигания содержит котел с внутренне циркулирующим псевдоожиженным слоем и предоставляет следующие преимущества.

1) Тепло, образующееся в печи для сжигания, может быть рекуперировано с высокой эффективностью.

2) Нагрузка может легко регулироваться не путем изменения высоты псевдоожиженного слоя, но путем изменения скорости псевдоожижения в камере рекуперации тепла.

3) Так как нет необходимости изменения высоты псевдоожиженного слоя, не требуется резервуар для хранения псевдоожиженной среды или трубопроводы для переноса псевдоожиженной среды, и, следовательно, может быть достигнуто упрощение оборудования.

4) Температура псевдоожиженного слоя и температура газообразных продуктов горения могут регулироваться при соответствующих постоянных величинах даже, когда изменяется нагрузка, так что эффективность газовой турбины является стабильной.

5) Так как камера рекуперации тепла имеет зону слабого псевдоожижения псевдоожиженной среды, погруженные теплопередающие трубы не имеют эффекта износа, и, следовательно, возможно использовать твердый песок кремнезема в качестве псевдоожиженной среды, и количество зольных веществ, выгружаемых из нее, снижается.

Кроме того, в котле с псевдоожиженным слоем каменного угля, который является разновидностью печи для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое согласно данному изобретению, даже если сорт каменного угля изменяется, не требуется изменение или реконструкция теплопередающих поверхностей котла.

Промышленное применение

Данное изобретение может быть использовано в системе для газификации и сжигания отходов, включая городские отходы и промышленные отходы, или твердого топлива, такого как каменный уголь.