Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое

Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое

Реферат

 

Печь для сжигания и газификации в псевдоожиженном слое, в которой печь газификации и печь для сжигания объединены друг с другом, может быть использована для утилизации различных сортов каменного угля. Решаемая задача: 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, повышение эффективности печи и снижение количества вредных отходов. 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. 4 с. и 80 з.п.ф-лы, 16 ил.

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 псевдоожиж