!HU000007956T2! (19) HU (11) Lajstromszám: E 007 956 (13) T2 MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA (21) Magyar ügyszám: E 05 759444 (22) A bejelentés napja: 2005. 07. 08. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20050759444 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1779036 A1 2006. 01. 19. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1779036 B1 2010. 01. 13. (51) Int. Cl.: F23C 9/06 (2006.01) F23J 1/02 (2006.01) F23J 3/06 (2006.01) (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO 06005574 PCT/EP 05/007536 (30) Elsõbbségi adatok: MI20041371 2004. 07. 09. IT (72) Feltalálók: MAGALDI, Mario, I-84100 Salerno (IT); SORRENTI, Rocco, I-84135 Salerno (IT) (73) Jogosult: Magaldi Power S.P.A., 84135 Salerno (IT) (74) Képviselõ: Erdély Péter, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest (54) Eljárás fosszilis tüzelõanyaggal mûködtetett gáztermelõ bojlerben keletkezett nehéz hamu kinyerésére, átalakítására könnyû hamuvá, és az el nem égett anyag redukciójára HU 007 956 T2 A leírás terjedelme 8 oldal (ezen belül 4 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. -a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.
1 HU 007 956 T2 2 A széntüzelésû termoelektromos erõmûvekben gyakran szembesülnek azzal a problémával, hogy a szén elégetésekor melléktermékként keletkezõ hamut hogyan bocsássák ki a szabadba. Az a lehetõség, hogy az illékony hamut betonadalékként lehet felhasználni, bizonyos esetekben a kibocsátási költségeket gazdaságos felhasználással helyettesítheti, feltéve ha ki tudják elégíteni a cementgyártók által elõírt szigorú feltételeket. A legfontosabb paraméterek, amelyeket a hamu újrafelhasználásával kapcsolatban a betongyártásnál figyelembe kell venni, az el nem égett anyag százalékos mennyisége, amelynek 5%¹nál kisebbnek kell lenni, valamint a granulometriás követelmények. Az olyan gõztermelõ bojlerekben, amelyek nitrogén-oxidok (NOx) redukciójára alkalmas új égetõrendszerekkel vannak ellátva, egyre nehezebb korlátozni a szén égése során keletkezõ hamuban lévõ el nem égett anyag mennyiségét, akár könnyû, akár nehéz hamuról van szó. Jelenleg az ilyen berendezések tervezése során az illékony és nehéz hamuk, valamint a tápvízmelegítõ adagolójából érkezõ hamu külön szállító- és tárolórendszerekbe kerül, és fölöslegesen növeli a beruházás és üzemeltetés költségeit. Ezen túlmenõen az utolsó elektrofilter szekciók salaktölcsérében összegyûjtött könnyû hamu, jóllehet tömegszázalékos mennyisége nem túlságosan nagy, jelentõs (20 30%) elégetlen anyagot tartalmaz, ami növeli az összes könnyû hamu átlagos elégetlenanyag-tartalmát. Ami a nehéz hamu extrakcióját illeti, a 0 471 055 B1 számú európai szabadalmi leírás szerint egy olyan hagyományos rendszert használnak a nehéz hamu szárazkinyerésére, ahol a hamut a bojler fenékrészébõl nyerik ki, majd hûtik, õrlik és ezt követõen különleges tárolósilókba vezetik, vagy a könnyû hamuval keverik. Ez a hagyományos rendszer õrlõmalmokat tartalmaz a könnyû hamuval összemérhetõ nagyságú nehéz hamu elõállításához. Mindazonáltal ez a mûvelet jelentõs kopással jár az õrlõberendezésekben, és ráadásul az energiafogyasztása is igen nagy, ugyanakkor a végtermék jellemzõi ugyan hasonlóak a könnyû hamu jellemzõihez, de nem azonosak azzal, annak eredményeképpen, hogy a kellõképpen finom szemcsék elõállítása jelentõs nehézségekkel jár. Annak érdekében, hogy az el nem égett anyagból energiát lehessen visszanyerni, különösen olyan anyagokból, amelyek nehéz hamut nagy mennyiségben tartalmaznak, további javulás érhetõ el egy olyan lignites erõmûben, ahol kizárólag a szárazon kinyert nehéz hamut szállítják mechanikai szállítórendszerben hûtés és õrlés, valamint nedvesítés után tüzelõanyag-tároló silókba. Ezzel az alkalmazással az a probléma, hogy a könnyû lignitõrlõ berendezések, amelyek kalapácsos berendezéseket tartalmaznak, viszonylag durva szemcséjû kimenõ hamut eredményeznek, aminek az a következménye, hogy amikor a durva hamut a bojlerhez szállítják, ennek csak egy kis része elegendõen finom szemcsenagyságú ahhoz, hogy a tüzelõgázhoz lehessen keverni a könnyû hamuval együtt. Ez a megoldás tehát növeli a bojler fenékrészébõl kinyert nehéz hamu 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 arányát, de anélkül, hogy a könnyû hamu elégetlenanyag-tartalmát befolyásolná. A JP 11 11107 A számú dokumentum olyan integrált eljárást ismertet, amelynek során fosszilis tüzelõanyaggal mûködtetett gõztermelõ bojlerekben keletkezõ valamennyi hamu el nem égett anyag tartalmát olvadékká alakítják, és valamennyi, a bojlerben keletkezett hamut egy leválasztóciklonba juttatják egyetlen száraztovábbító rendszerben. A hamut a fosszilis tüzelõanyaghoz keverik egy vagy több adagolóban, és valamennyi, a fenti szárazextrakciós rendszerben kinyert hamut visszatáplálják a bojlerbe. A WO 97/45675 A számú dokumentum olyan eljárást ismertet, amelyben gõztermelõ bojlerben keletkezett nehéz hamut õrölnek meg és visszavezetik a bojler égõkamrájába, miután friss tüzelõanyaggal (szénporral) keverik, és ilyen módon csökkentik az el nem égett anyag mennyiségét. Az így kapott friss tüzelõanyag és nehéz hamu keveréket tovább lehet kezelni egy szénporõrlõ malomban, mielõtt a bojlerbe visszavezetik. Ezért a jelen találmánnyal többféle célt is meg akarunk valósítani: egyfelõl a könnyû hamuban lévõ el nem égett anyag mennyiségének csökkentését, másfelõl pedig a tápvízmelegítõben keletkezõ nehéz hamu átalakítását könnyû hamuvá, amikor is valamennyi hamut az el nem égett anyagb+an dús illékony hamufrakcióval együtt szénporõrlõ malomba juttatunk és innen az égõkön keresztül a bojlerbe vezetünk. A 11 elektrofilter kibocsátógaratjaiból összegyûjtött könnyû hamut, a 10 gázcserélõ füstgázgaratjából összegyûjtött anyagot és az 5 tápvízmelegítõ garatjaiból összegyûjtött könnyû hamut, valamint a 4 nehéz hamukat egyetlen pneumatikus 19 szállítórendszer segítségével egy 15 ciklonba vezetjük, ahol a szállítólevegõt a könnyebb hamufrakcióval együtt az 1 bojlerbe vezetjük, az égõk legforróbb tartományába, míg a nehezebb frakciót a szénporadagolókban összekeverjük a tüzelõanyaggal és szénporõrlõ berendezésekben õröljük, majd injektáljuk az égõkön keresztül a bojlerbe. Valamennyi hamu, amikor a szénporral együtt bekerül a bojlerbe, 1500 1600 C hõmérsékletre melegszik. Ebben a hõmérséklet-tartományban lejátszódik az égési folyamat, és jelentõs mértékben csökkenti az elégetlen anyag mennyiségét. Ezen túlmenõen az õrölt hamu, amely igen finom szemcséket tartalmaz, granulometriás eloszlásban, úgy kerül a tüzelõanyaghoz, hogy minimálisan növeli a szabályos beadagolás mértékét a bojler fenékrészérõl kinyert nehéz hamuhoz képest. Ennek megfelelõen a jelen találmány alkalmazása során, amikor meglévõ szárazextrakciós egységeket alkalmazunk, nem szükséges a meglévõ berendezések beadagolási sebességét módosítani. A találmány innovatív jellemzõit, elõnyeit és részleteit a továbbiakban kiviteli példák segítségével a csatolt rajzokkal szemléltetjük, semmiképpen nem a találmányt korlátozó módon. A rajzon az 2
1 HU 007 956 T2 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1. ábra egy általános mûködési vázlat, ahol valamennyi hamut visszavezetünk a bojlerbe, a 2. ábra egy olyan sematikus vázlat, ahol csak a nehéz hamut és a tápvízmelegítõbõl származó hamut vezetjük vissza a bojlerbe, a 3. ábra egy olyan vázlat, ahol a nehéz hamut és a tápvízmelegítõbõl származó hamut mechanikusan egy leválasztósilóba vezetjük, a 4. ábra pedig egy olyan vázlat, ahol a hamut mechanikus úton szállítjuk az õrlõberendezésekbe, mechanikus szállítószalag segítségével. A jelen találmány tehát egy szénportüzelésû 1 bojlerben keletkezõ többféle hamu szállítására és szárazextrakciójára, valamint a bojlerbe történõ visszavezetésére szolgáló rendszerre vonatkozik. Egy 20 elektrofilter utolsó 11 szekciójának vagy két utolsó 11 szekciójának gyûjtõgaratjaiból származó könnyû hamut pneumatikus úton egy 15 leválasztóciklonba vezetünk. A 15 leválasztóciklonban a nehezebb frakciók a fenék felé áramlanak, míg a könnyebb frakciókat a vákuum alatt mûködõ bojlerhez csatlakozó 14 csõvezeték szívja el a ciklon felsõ részébõl. A 15 leválasztóciklon és az 1 bojler közötti 14 csõvezetékbe 13 visszacsapó szelep van beépítve, ami lehetõvé teszi a szállítólevegõ kiszívását az 1 bojlerbõl, de megakadályozza forró füstgázok visszaáramlását az égõkamrából a 15 ciklonba, amikor az égõkamrában légnyomás-emelkedés lép fel. A 13 visszacsapó szelepre biztonsági okokból van szükség, mivel a 15 ciklonban lévõ füstgázok jelentõs mennyiségû el nem égett agyag van, ami könnyen lángra lobbanhat a forró füstgázok hatására. A 22 légcserélõbõl gyûjtött bármilyen hamut ugyanazzal a könnyûhamu-szállító pneumatikus rendszerrel visszük a 15 leválasztóciklonba. Az 5 tápvízmelegítõ garatjából származó hamut viszont gravitációs úton juttatjuk a nehéz hamu rendszer 3 extraktorába. A 23 bojler fenékrészébõl kinyert nehéz hamut egy 4 garatot tartalmazó extrakciós rendszeren keresztül vezetjük el, amely összeköti az 1 bojlert egy zárt 3 fém szállítószalaggal, amely alkalmas a nehéz hamu kihordására és ellenáramú hûtés közben történõ szállítására, annak köszönhetõen, hogy a 6 berendezés az 1 bojlerben lévõ vákuum segítségével kiszívott levegõ számára bevezetõfuratokkal van ellátva. A 3 extraktort megelõzõen a nehéz hamu szemcseméretét két egymást követõ õrlési lépésben csökkentjük egy elsõ 7 õrlõberendezésben, valamint egy második 8 õrlõberendezésben. Az elsõ 7 õrlõberendezés csökkenti a hamu szemcseméretét, olyan mértékben, hogy a vákuumban vagy a 19 pneumatikus szállítóegységben szállítható legyen. A 19 pneumatikus szállítóegység alkalmazható a többi hamu szállítására is. Ilyen módon a nehéz hamut is úgy lehet a 15 leválasztóciklonhoz vezetni, ahogy a többi hamut. A durvára õrölt nehéz hamut ugyancsak a 15 ciklonba lehet szállítani egy 27 mechanikus szállítószalagon, és a 15 ciklonban össze lehet keverni a 19 pneumatikus szállítóeszközzel beadagolt könnyû hamuval (lásd 3. ábra). A 15 leválasztóciklon amellett, hogy szétválasztja a hamut és a levegõt, tárolósilóként is szolgál. Valamennyi ciklon táplálhat egy vagy több 16 adagolót, amelyek a hamu szállítását, illetve adagolását a 18 szénporõrlõ malomba bevezetett szénpor mennyiségének függvényében szabályozzák. Ilyen módon a szállított hamu a 18 szénporõrlõ malom 17 adagolójában jelen levõ 24 szénnel keverhetõ annak érdekében, hogy állandó betáplálási arányt lehessen biztosítani. A szénnek a kezelt hamukkal, azaz a 11 könnyû hamuval, a 10 léghevítõbõl érkezõ hamuval, az 5 tápvízmelegítõbõl érkezõ hamuval és a 4 nehéz hamuval történõ összekeverése a 18 szénporõrlõ malom elõtt közvetlenül elhelyezett 17 adagolóban történik, és a hamu optimális részarányát biztosítja a tüzelõanyagban. Ennek megfelelõen elegendõ egyetlen hamubeadagoló hely kialakítása a hamunak szénporba történõ eloszlatására, anélkül hogy valamennyi 2 égõt külön kellene táplálni. Valójában a technika állásából ez a megoldás önmagában ismeretes, alkalmaznak olyan megoldásokat, ahol mindegyik malom egyidejûleg több égõt, jellemzõen 3 5 égõt táplál. Ezenkívül a hamunak közvetlenül a 17 szénporadagolóba történõ betáplálása a hõterhelés egyenletességét is biztosítja, minthogy mindegyik égõben azonos mennyiségû szénpor ég el a hamu mellett. A hamunak a malmokba történõ egyenletes eloszlása lehetõvé teszi azt is, hogy a malmok õrlõelemeinek kopása csökkenjen, mivel a teljes hamumennyiség arányosan van felosztva több 17 adagoló között. A könnyû hamunak a 18 szénporõrlõ malmokba történõ visszakeringetése viszont a 18 szénporõrlõ malmok õrlõelemeinek kopását kismértékben növeli, mivel a könnyû hamu, lévén igen finom szemcseleoszlású, nagy sebességgel áramlik a levegõben a malomba, igen rövid idõ alatt. A könnyû hamu és a nehéz hamu legdurvább részének porrá õrlése a 18 szénporõrlõ malmokban történik. Amennyiben a könnyû hamuban lévõ el nem égett anyag mennyisége igen kicsi, és így nem alkalmas a bojlerbe történõ visszakeringetésre, a 2. ábrán bemutatott elrendezés alkalmazható. Ebben az esetben a visszakeringetett hamu csak az a hamu, amely a bojler 23 fenékrészébõl és az 5 tápvízmelegítõbõl származik. Valamennyifajta hamut pneumatikusan vagy mechanikusan lehet a 15 leválasztóciklonba szállítani. A 4. ábrán látható a hamunak a 15 leválasztóciklonból történõ eltávolítása. A 15 leválasztóciklon az 1 bojlerhez 14 csõvezetéken keresztül van összekötve, és a 15 ciklonból a hamut kaparóláncos 25 szállítószalag viszi a 26 tárolósilókba. A 18 szénporõrlõ berendezések mindegyikéhez egy-egy ilyen siló tartozik. Valamennyi 26 tárolósiló el van látva 16 adagolóegységgel, annak érdekében, hogy biztosítható legyen a hamu továbbítása. A 16 adagolóegységben ilyen módon bemért hamut keverjük a 18 szénporõrlõ malomba áramló szénnel az õrlés során. 3
1 HU 007 956 T2 2 SZABADALMI IGÉNYPONTOK 5 10 15 20 25 1. Eljárás fosszilis tüzelõanyaggal mûködtetett gõztermelõ bojlerekben (1) keletkezett hamu átalakítására könnyû hamuvá, kisebb el nem égett anyag tartalommal, amely eljárás során a nehéz hamut (4) és tápvízmelegítõbõl (5) származó hamut egy vagy több õrlõgépben (7, 8) megõröljük, a bojlerbõl (1) kinyert összes hamut leválasztóciklonba (15) vezetjük egy száraz szállítórendszeren (19) át, a hamut összekeverjük a fosszilis tüzelõanyaggal egy vagy több adagoló (16) segítségével, a fosszilis tüzelõanyagot és a hamu legdurvább frakcióját egy vagy több szénporõrlõ malomban (18) megõröljük, és a szárazextrakciós rendszerben a bojlerbõl (1) így kinyert hamut visszavezetjük a bojlerbe (1). 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy amennyiben a könnyû hamu el nem égett anyagtartalma már alacsony, csak a tápvízmelegítõbõl (5) származó és a nehéz hamut vezetjük vissza a bojlerbe (1), miután megõröltük ezeket az egy vagy több szénporõrlõ malomban (18). 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás az el nem égett anyag tartalom csökkentésére és a bojler (1) hatékonyságának növelésére, azzal jellemezve, hogy a könnyû hamuból a bojlerbe (1) és az égõkön (2) keresztül történõ direkt visszavezetéssel nyert el nem égett anyag redukciója mellett a nehéz hamu (4) szárazextrakciójából nyert el nem égett anyag redukcióját is elvégezzük. 4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az összes hamut konvertáljuk egyetlenfajta hamuvá, amelyet egyetlen ponton, a ciklonokban (15) gyûjtünk össze. 5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az összes hamut visszavezetjük egy pneumatikus szállítórendszeren (19) keresztül a ciklonba (15), ahol keverést végzünk, és ahonnan a könnyebb frakciót közvetlenül a bojlerbe (1) vezetjük, a másik részt pedig a szénporõrlõ malomban (18) õröljük meg a tüzelõanyaggal történt összekeverés után. 6. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy csak a ciklonban (15) leválasztott legdurvább frakciót vezetjük a szénporõrlõ malomba (18), és ezzel csökkentjük annak kopását és energiafelhasználását. 7. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hamut a ciklonba (15) vezetõ pneumatikus szállítórendszerben (19) használt levegõt közvetlenül az égõkamrában lévõ vákuummal szívjuk el. 8. Rendszer az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítására. 4
HU 007 956 T2 Int. Cl.: F23C 9/06 5
HU 007 956 T2 Int. Cl.: F23C 9/06 6
HU 007 956 T2 Int. Cl.: F23C 9/06 7
HU 007 956 T2 Int. Cl.: F23C 9/06 Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Szabó Richárd osztályvezetõ Windor Bt., Budapest