Способ совместной газификации суспендированного в текучей среде твердого пылевидного топлива и зольного жидкого топлива
Изобретение касается способа совместной газификации суспендированного в текучей среде твердого пылевидного топлива и зольного жидкого топлива в реакторе газификации , рассчитанного на парциальное окисление твердых пылевидных топлив с техническим кислородом и при необходимости водяным паром при повышенном давлении в пламенной реакции. Целью изобретения является выгодная в экономическом отношении и гибкая в отношении объединенных производств газификация горючих зольных жидких остатков при полном Обеспечении технической безопасности. В основу изобретения положена задача - разработать простой в отношении техники безопасности , регулирования и технологии способ для газификации горючих зольных остатков, преимущественно высокозольных смоляных остатков от обогащения угля. Согласно изобретению зольное жидкое топливо отдельно и независимо от горелки (горелок) вместе с водяным паром по подающему устройству таким образом подается в реакционную камеру, что водяной пар вызывает распыление зольного жидкого топлива и одновременно служит в качестве промывочной среды для подающего устройства и что требуемый для автотермического парциального окисления зольного жидкого топлива технический кислород вместе с предназначенным для газификации пылевидного топлива кислородом с помощью совместного устройства для измерения и регулирования расхода кислорода подается по пылеугольной горелке (пылеугольным горелкам ) в реактор газификации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. ё О О 4 О N3
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„5U „„1694627 А1 тя)5 С 10 J 3/46
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛБСТВУ
Иэобретениекасается способасовмест- зольного жидкого топлива в реакторе для нойгазификациисуспендированноговтеку- газификации, рассчитанного на парциальчей среде твердого пылевидного топлива и ное окисление твердых пылевидных топлив (89) DD 267880 (21) 7774791/26 (22) 20.06.88 (31) WP С 10 J/3060752 (32) 17.08.87 (33) DD (46) 30.11.91. Бюл. № 44 (71) Бреннштоффинститут Фрейберг (DD) (72) Дийтер Кэниг, Петер Гэлер, Петер Яшке, Манфред Шингнитц, Петер Франке, Рейнхольд Грунвальд, Фрийдрих Бергер, Бернд
Холле и Франк Камка (DD) (53) 662.76(088,8) (56) "Хемикер-Цейтунг", 1972, 3, с. 123 — 124.
"Хемикал Экономи энд Эндженеринг
Ревью", 1973, 5, с. 22-23.
"Ульманн, Энциклопедия технической химии"; т. 14, 1977, с. 395 — 396.
Патент ФРГ № 3242699, кл. С 10 В 3/36, 1984.
Патент ФРГ ¹ 3534015, кл. С 10 J 3/00, 1986.
Патент ФРГ ¹ 2743865, кл. С 10 J 3/02, 1978. (54) СПОСОБ СОВМЕСТНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ СУСПЕНДИРОВАННОГО В ТЕКУЧЕЙ
СРЕДЕ ТВЕРДОГО ПЫЛЕВИДНОГО ТОПЛИВА И ЗОЛЬНОГО ЖИДКОГО ТОПЛИВА (57) Изобретение касается способа совместной газификации суспендированного в текучей среде твердого пылевидного топлива и зольного жидкого топлива в реакторе газификации, рассчитанного на парциальное окисление твердых пылевидных топлив с техническим кислородом и при необходимости водяным паром при повышенном давлении в пламенной реакции. Целью изобретения является выгодная в экономическом отношении и гибкая в отношении объединенных производств газификация горючих зольных жидких остатков при полном обеспечении технической безопасности. В основу изобретения положена задача — разработать простой в отношении техники безопасности, регулирования и технологии способ для газификации горючих зольных остатков, преимущественно высокозольных смоляных остатков от обогащения угля. Сргласно изобретению зольное жидкое топливо отдельно и независимо от горелки ) (горелок) вместе с водяным паром по подающему устройству таким образом подается в реакционную камеру, что водяной пар вызывает распыление эольного жидкого топлива и одновременно служит в качестве промывочной среды для подающего устройства и что требуемый для автотермического парциального окисления зольного жидкого
° ей топлива технический кислород вместе с предназначенным для газификации пыле- Q видного топлива кислородом с помощью со- Дь вместного устройства для измерения и ( регулирования расхода кислорода подается с ) по пылеугольной горелке (пылеугольным горелкам) в реактор газификации, 1 з,п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
1694627 сильно охлажденный контур реакционной камеры не выполняет функции постоянного 55 источника зажигания, который после кратковременных нарушений в подводе топлива должен обеспечить вновь немедленное воспламенение и тем самым безопасную дальнейшую работу. Жидкие остатки от с техническим кислородом и при необходимости водяным паром при повышенном давлении в пламенной реакции, Известные способы производства сырых газов с высоким содержанием водорода и окиси углерода с помощью автотермического парциального окисления жидких топлив с кислородом в пламенной реакции описаны в "Хемикер-Цейтунг" 3 (1972) с.
123-134, "Хемикал Экономи энд Эндженеринг Ревью" 5 (1973), с, 22 — 28, "Ульманн, Энциклопедия технической химии", т. 14 (1977), с. 395 — 396 и в описании изобретения к патенту ФРГ N. OS 3242699.
Общим во всех этих способах является то, что жидкое топливо и необходимый для автотермического парциального окисления топлива технический кислород подводится по одной или нескольким горелкам к ограниченному огнеупорной кладкой свободному реакционному пространству внутри корпуса реактора, также тогда, когда в реакторе газифицируются два различных по качеству топлива, как например, угольная пыль и мазут или природный газ и мазут (Ф Р Г OS 3534015), Превращение происходит в виде пламенной реакции, при этом накаленная огнеупорная кладка действует как постоянный источник зажигания, На заводах по обогащению угля и переработке нефти получаются жидкие остатки углеводородов с высоким содержанием пыли и минеральных составных частей (зола), как пылесодержащие смоляные остатки или остатки гидрирования. Применение названных способов для утилизации такого рода зольных остатков проблематично, во многих случаях даже невозможно, так как образующийся при пламенной реакции жидкий шлак проникает в огнеупорную кладку реак торов и разрушает ее.
Известны, например, реакторы для газификации твердых пылевидных топлив с техническим кислородом по принципу парциального окисления, контур реакционной камеры которых охлаждается и состоит, например, из расположенных по спирали, наполненных водой под давлением труб, которые снабжены со стороны реакционной камеры штифтами и покрыты тонким слоем набивочной массы. Такие реакторы противостоят действию жидких шлаков, Однако
50 обогащения угля и переработки нефти имеются в колеблющемся количестве и качестве. Также не исключается, что в результате расслоения кратковременно в подающем трубопроводе к устройству утилизации транспортируется водяная пробка. Использование реактора с охлаждаемым контуром реакционной камеры требовало бы поэтому оснащения очень затратоемкой предохранительной системой, в особенности для контроля качества и расхода жидкого зольного остатка, которая с целью избежания опасных прорывов кислорода из-за, например, ухудшения качества жидкого зольного остатка уже при сравнительно кратковременных отклонениях от нормы должна была приводить к отключению установки, В другом способе (Ф РГ 0S 2743865) для утилизации остатков от сжижения угля из этих остатков в присутствии щелочноземельных соединЕний производится сначала кокс, который затем подвергается газификации с водяным паром. Такого рода переработка жидких остатков, если это вообще возможно, связана со значительными затратами.Целью изобретения является выгодная в экономическом отношении и гибкая в отношении объединенных производств газификация горючих, но зольных жидких остатков при полном обеспечении технической безопасности.
В основу изобретения положена задача — разработать простой в отношении техники безопасности, регулирования и технологии способ для газификации горючих, но зольных остатков, преимущественно высокозольных смоляных остатков от обогащения угля.
Задача согласно изобретению решается тем, что жидкое высокозольное топливо подается в реактор газификации, реакционная камера которого имеет охлаждаемый контур и к которому подаются одновременно через по крайней мере одну пылеугольную горелку суспендированное в текучей среде пылевидное топливо вместе с техническим кислородом и по необходимости водяным паром, и что зольное жидкое топливо вместе с пылевидным топливом газифицируется по принципу автотермического парциального окисления, преимущественно при повышенном давлении, например 3,0
МПа.
Согласно изобретению подача зольного жидкого топлива к реактору газификации осуществляется через отдельное. независимое от пылеугольной горелки(пылеугольных горелок) для подвода пылевидного топлива и технического кислорода подающее усг1694627
35 (2) Vo
Лтреб „+ „, (3)
S S ..F F 40.
0,30 Лтраб 0,50;
Лтреб MF — массовый поток зольного жидкого топлива, кг/ч; 50 Ма — массовый поток пылевидного топлива, кг/ч; LF, 4 — теоретический расход кислорода при стехиометрическом (полном) сжигании топлива, нм /кг; з Чо — максимально допустимый объемный расход чистого кислорода к пылеугольной горелке (горелкам), нм /ч; з ypeQ требуемый коэффициент избытка кислорода; ройство таким образом, что зольное жидкое топливо распыляется водяным паром в реакторе газификации и водяной пар используется далее как промывочная среда для подающего устройства для зольного жидко- 5 ro топлива, когда реактор газификации вводится в эксплуатацию или когда следует подвергнуть газификации хотя и суспендированное в текучей среде-носителе твердое пылевидное топливо. а не эольное жидкое 10 топливо. Согласно изобретению к подающему устройству для зольного жидкого топлива подается лишь только водяной пар, а не технический кислород. Требуемый для пар- 15 циального окисления эольного жидкого топлива технический кислород подводится к реактору газификации по одной или нескольким пылеугольным горелкам вместе с необходимым для газификации твердого 20 пылевидного топлива техническим кислородом с помощью совместного устройства для измерения и регулирования количества кислорода. Согласно изобретению при совместной 25 газификации суспендированного в текучей среде-носителе твердого пылевидного топлива и зольного жидкого топлива следует по причинам техники безопасности соблюдать следующие условия: 30 Ь акс — максимально допустимый коэффициент избытка кислорода. При соблюдении этих условий возможна утилизация зольных жидких остатков с помощью газификации при полной гарантии технической безопасности беэ того, что мгновенные измеренные значения качества и количественного потока зол ьного жидкого топлива, должны быть включены в предохранительную систему. Пригодный для предохранительной системы способ контроля качества зольного жидкого топлива должен работать с запаздыванием максимально 1 с, что достижимо лишь с очень высокими затратами. При кратковременном отказе в подаче зольного жидкого топлива (например, в результате транспортировки водяной пробки) предназначенный для газификации зольного жидкого остатка кислород связывается полностью пылевидным топливом (с образованием НгО и С02) без того. что кислород может попасть в подключенные за реактором газификации установки. На чертеже представлена схема установки для осуществления способа, В реакторе 1 газификации, контур реакционной камеры которого исполнен в виде обтекаемой водой под давлением трубчатой конструкции 2, которая со стороны реакционного пространства защищена тонким слоем набивочной массы, осуществляется газификация буроугольной пыли с техническим кислородом (xp 2 =0,95) и водяным паром в пламенной реакции в условиях автотермического парциального окисления при температурах реакционной камеры 1400 — 1800 С и давлении 2,5 — 3,0 МПа(иэб) в сырой газ с высоким содержанием водорода и окиси углерода. Флюидизированная азотом буроугольная пыль, имеющая среднюю теоретическую потребность в кислороде в=1,2 нм -кг, технический кислород и водяэ ной пар подаются в реакционную камеру по пылеугольной горелке 3. Пылеугольная горелка 3 рассчитана на производительность 15 — 30 т буроугольной пыли в час, 800-16000 нм технического кислорода в час и 1 — 3 т з водяного пара в час. По причинам объединенных производств требуется газифицировать высокозольные остатки смоляного масла следующего состава: вес. : С 70-78 Н 8 — 10 О 4 — 6 S 0,5 — 1 N 0,5 — 1 Н20 1 — 2 Зола 5 — 15 1694627 со средней теоретической;.отребностью в кислороде LF=1,9 нм/ктизменяющегося количества вместе с угольной пылью, Подача приведенного с помощью предварительного нагрева в текучее состояние 5 смоляного масла к реактору газификации производится вместе с водяным паром по подающему устройству 4. Условия реакции следует так отрегулировать с помощью количества технического 10 кислорода Vp2 (F5), количества буроугольной пыли Мд(Ет) и количества смоляного МаСЛа MF(FS), ЧтабЫ ЭНаЧЕНИЕ Атреб В РЕаКЦИонной камере находилось в диапазоне kpeg=0,40. Для обеспечения технической 15 безопасности максимально допускаемое значение А устанавливается Ь ак =0,80. Иэ-за качества используемых топлив (буроугольная пыль и смоляное масло) и технического кислорода и при соблюдении требований реакции и технической безопасности соотношение количества технического кислорода Vp2(FS) к количеству угольнои пыли Мд(Ет) должно быть макси- 25 мал ьно з „0 (н з/к) /О 2 Ж4дКС - 3 м, )- х., 30 Это максимально допустимое значение соотношения контролируется с помощью Frg от вышестоящей предохранительной системы 10. Для эксплуатационного режима реакто- 35 ра газификации устанавливается количественное соотношение технического кислорода и буроугольной пыли 80 от допустимого с точки зрения технической безопасности максимального зна- 40 ЧЕНИЯ (Чо 2 /Мд)макс, т.Е. 0,80 НМ /КГ, Иэ ЧЕГО з при соблюдении требования МŠ— LS 1 1 Мя Lp (hta6 ) получается максимально возможное соотношение смоляного масла к буроугольной пыли 0,39 кг/кг. В таблице представлены некоторые примеры для вариантов эксплуатации реактора газификации с учетом производительности пылеугольной горелки. В примерах 1 и 6 подающее устройство 55 для смоляного масла 4 для обеспечения технологически правильного направления течения промывается лишь водяным паром с количеством F11. Формула изобретения 1. Способ совместной газификации суспендированного в текучей среде твердого пылевидного топлива и эольного жидкого топлива по принципу автотермического . парциального окисления при повышенном давлении в реакционной камере, с охлаждаемым контуром, включающий подачу в реакционную камеру пылевидного топлива и технического кислорода по горелке (горелкам), подачу эольного жидкого топлива через подающее устройство, о т л и ч а ю щ и й,с я тем, что, с целью повышения техники безопасности эа счет предотвращения взрыва. зольное жидкое топливо распыляют водяным паром, подаваемым в подающее устройство, кислород, требуемый для окисления зольного жидкого топлива и пылевидного топлива, подают в пылеугольную горелку (горелки) с помощью устройства для измерения и регулирования расхода кислорода. 2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что газификацию проводят при следующих условиях: МГ (Ls (Л- „), М S LF гереб () „S Race 5, о V м,+, м, 0,30 — òðåá 0,50; Лиакс 0,80 Vo S S где MF, Ms — массовые расходы зольного жидкого и твердого пылевидного топлива, кг/ч; LF, Le — теоРетический РасхоД кислоРоДа при стехиометрическом сжигании жидкого и твердого топлива, нм /кг; Vp — максимально допустимый объемный расход чистого кислорода в пылеугольной горелке (горелкам), нм /ч; потреб — требуемый коэффициент избытка кислорода; М дкс — максимально допустимый коэффициент избытка кислорода. 1694627 Составитель В. Хорошкеев Редактор Н, Швыдкая Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М. Шароши Заказ 4129 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
