Способ газификации топлива в газогенераторе проточного типа

 

Сущность изобретения: пылевидный уголь подают в нижнюю и верхнюю части реактора двумя потоками А, Б. В нижнюю часть реактора подают газифицирующие агенты В, Г для образования окислительной зоны газификации, В верхней части реактора уголь обрабатывают с образованием восстановительной зоны газовым потоком, поступающим из окислительной зоны. Отводят из верхней части реактора полученный в процессе газ. Отделяют от газа унесенные мелкие частицы в циклоне 2. Сжигают мелкие частицы в камере 5 с образованием жидкого шлака. Шлак охлаждают и затем измельчают в дробилке 8. Отделяют в вибросепараторе 9 от измельченного шлака фракцию с размером частиц 5-20d, где d - средний размер частиц угля. Данную фракцию шлака подают в реактор и поддерживают в псевдоожиженном состоянии в зонах газификации. 1 табл., 1 ил. fe 00 VI 00 Ы

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю С 10 J 3/46

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4916327/04 (22) 01.02.91 (46) 23.05.93. Бюл. ¹ 19 (71) Институт химии природного органического сырья СО АН СССР (72) M.Ë.Ùèïê0, О.В.Янголов, С.Г.Ружников и А.П.Линейцев (73) Институт химии природного органического сырья СО PAH (5ф) ЕР 0066563, кл. С 10 J 3/45. 1983.

ЕР 0107131, кл. С 10 J 3/08, 1985.

Заявка Японии № 61-266491, кл, С 10 J

3/46, 1986, (54) СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ ТОПЛИВА В

ГАЗОГЕНЕРАТОРЕ ПРОТОЧНОГО ТИПА (57) Сущность изобретения: пылевидный уголь подают в нижнюю и верхнюю части реактора двумя потоками А, Б. В нижнюю

<о> Ж ао 1817784 А3 часть реактора подают газифицирующие агенты В, Г для образования окислительной зоны газификации, В верхней части реактора уголь обрабатывают с образованием восстановительной зоны газовым потоком, поступающим иэ окислительной зоны. Отводят из верхней части реактора полученный в процессе гаэ. Отделяют от газа унесенные мелкие частицы в циклоне 2. Сжигают мелкие частицы в камере 5 с образованием жидкого шлака. Шлак охлаждают и затем измельчают в дробилке 8. Отделяют в вибросепараторе 9 от измельченного шлака фракцию с размером частиц 5-200, где б— средний размер частиц угля. Данную фракцию шлака подают в реактор и поддерживают в псевдоожиженном состоянии в зонах газификации. 1 табл„1 ил.

1817784

Изобретение относится к термической переработке твердого топлива, а именно. к технологии получения горючих газов из угля.

Целью изобретения является повышение производительности процесса газификации, На чертеже изображена принципиальная схема установки.

На схеме обозначены следующие аппараты: 1 — газогенератор(вертикальная труба из нержавеющей стали с внутренним сечением 0,22х0,22 м и с высотой рабочей зоны

1 м, 2 — циклон, 3 — сборник уноса. 4— эжектор, 5 — камера сгорания, 6 — теплообменник, 7 — гидрозатвор. 8 — дробилка, 9— вибросепаратор. На схеме также обозначены потоки реагентов; А — первичный уголь, Б — вторичный уголь,  — воздух, à — пар, Д— воздух для пневмотранспорта, уноса на дожигание, Š— шлак с размером частиц 5-20d, И вЂ” шлак с размером частиц более 20d. К— шлак с размером частиц менее 5d, Л вЂ” продуктовый газ, М вЂ” отвод избытка шлака.

8 предварительно разогретый до заданной температуры от внешнего источника газогенератор подавали уголь (потоки А и Б), одновременно включали воздух (поток В).

Затем, регулируя расход пара (поток Г), устанавливали необходимую рабочую температуру. В этот период в камере сгорания — 5 для получения пара сжигали дизельное топливо, После того, как бункер — 3 заполнялся уносом, включали воздух на его пневмотранспорт в камеру сгорания (поток Д), Устанавливали номинальную тепловую мощность камеры, уменьшая расход дизельного топлива и увеличивая подачу в нее уноса, до тех пор, пока уровень заполнения бункера — 3 не становился постоянным, Жидкий шлак стекол по стенкам камеры сгорания, охлаждался и застывал в гидроэатворе — 7. Оттуда он удалялся специальным шнеком, дробился и рассеивался на вибросите — 9. Крупная фракция шлака (поток И) возвращалась на доизмельчение, мелкая (поток К) — убиралась в отвал, а средняя (поток Е) поступала в газогенератор, В случае переполнения последнего шлаком (при использовании топлива с высоким содержанием золы), избыток шлака (поток М) выводился в отвал. Тепло, получаемое в камере сгорания 5, использовалось для получения пара (поток Г) и, таким образом, возвращалось в газогенератор.

Во всех примерах реализации использовался канско-ачинский бурый уголь с влажностью 8-12%, зольностью 7-7,8% выходом летучих веществ 46. 0-48.1, теплотой сгорания 23,6 МДж/кг, средний размер частиц 0,1 мм.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

5 Пример 1. Процесс был реализован по способу. принятому за прототип. Использовался бурый уголь с влажностью 8-12%, содержанием золы — 7-7, 8%, выходом летучих веществ 46,0-48.1%, теплотой сгорания—

10 23,6 МДж/кг и со средним размером частиц

0,1 мм. Расход воздуха — 120 м /ч. пара — 14 з кг/ч, угля первичного — 27 кг/ч, вторичного—

32 кг/ч, 1емпература в окислительной зоне—

1020 С. В восстановительной зоне, в ее цен15 тре-710 С. Суммарная скорость конверсии углерода — 24 кг/ч. Таким образом, удельная производительность при внутреннем объеме газогенератора 0,05 м и содержании углерода в угле 58 равна 827 кг/(м . ч). В этом примере весь шлак выводился в отвал, включая поток Е, и в газогенератор не подавался. Параметры данного эксперимента представлены в таблице.

Пример 2, Проводился по примеру 1, на том же угле. но фракция шлака с размером в среднем 1 мм (т,е. при соотношении размеров шлак: уголь равном 10) потоком Е поступала в газогенератор, В стационарном (установившемся режиме) расход шлака, рециркулирующего в газогенератор, составлял около 10 кг/ч. Расход шлака, выводимого из технологического цикла, в сумме с летучей золой был равен приходу золы с топливом в газогенератор и был ра35 вен в этом опыте около 4 кг/ч. Основные параметры опыта представлены в таблице.

Можно конструировать, что благодаря дополнительной передаче тепла псевдоожиженным слоем шлака температура в

40 окислительной зоне снизилась по сравнеwe с прототипом на 130, а в восстановительной зоне повысилась на 110 С.

Скорость конверсии углерода возросла примерно на 62%, пропорционально этому уве45 личилась удельная производительность аппарата.

Пример 3. Осуществлялся по примеру

2, но размер шлака, возвращаемого в газогенератор, составлял в среднем 0,4 мм. т,е.

50 соотношение шлак: уголь было равно 4.

Из-за малого размера частиц шлака он практически полностью выносится из газогенератора при изменении расхода потока Е

4-100 кг/ч. Стабильный псевдоожиженный

55 слой в этом случае создать не удалось. Положительного эффекта в этом случае не наблюдалось ь.

Пример 4, Проводился по примеру 3, но с несколько большим размером частиц шлака равным 0,5 мм или 5 диаметрам час1817784

Темпе ат ы. С

Средний размер частиц шлака, мм

Расход вторичного, угля; кг/ч

Скорость конверсии углерода, кг/ч

Удельная производительность по конвертируемому углероду, кг/(м ч) Примечание окислительная зона восстановительная зона 24

39

32

980

760

827

931

Прототип

Заявляемыи способ

Шлак из-за малого размера частиц выносится из газогенератора

Заявляемый способ

То же

1,0

0,4

0,5

1,5

2,0

2.2

820

890

44

46

44

36

37

1241

1207

Оседание крупных частиц шлака на решетку, образование спека тиц угля, В этом случае был достигнут стабильный режим при расходе шлака в газогенератор около 35 кг/ч, суммарный расход шлака и летучей эолы, выводимых из технологического цикла, как и в примере 2 был равен приходу эолы с топливом и составлял

4-5 кг/ч. В этом случае цель изобретения была достигнута, удельная производительность по сравнению с прототипом возросла на 50-,ь. Результаты представлены в таблице. Единственной проблемой в этом случае было то, что заполнение газогенератора шлаком продолжалось весьма длительное время, однако, для непрерывно работающей промышленной установки это обстоятельство малосущественно, Пример 5. Процесс проводили по примерам 2 и 4. Средний размер частиц шлака, возвращаемого в газогенератор, составлял 1;5 мм или 15 диаметров частиц угля. Расход шлака через линию возврата Е составлял около 8 кг/ч, расход выводимого из технологического цикла твердого материала тот же. Результаты опыта представлены в таблице.

Пример 6. Процесс проводили по примерам 2, 4, 5. Размер частиц шлака 2 мм.

Расход его по линии рециркуляции около 6 кг/ч. Результаты представлены в таблице, Пример 7. Процесс проводили по примеру 6. Размер частиц шлака — 22 размера частиц угля или 2,2 мм, В этом случае наблюдалось шлакование воздухораспределительной решетки. Стабильного температурного режима и расхода шлака по линии его возврата в газогенератор добиться не удалось, По-видимому, крупные куски шлака, упавшие на воэдухораспределитель5 ную решетку, и оказавшиеся неподвижными в зоне горения, расплавились, что и привело к шлакованию аппарата.

Формула изобретения

10 Способ газификации топлива в газогенераторе проточного типа, включающий подачу пылевидного угля в верхнюю и нижнюю части реактора, обработку угля в нижней части реактора газифицирующим

15 агентом с образованием окислительной зоны газификации, нагрев угля, подаваемого в верхнюю часть реактора за счет тепла, выделяющегося в окислительной зоне газификации, и обработку его газовым потоком, 20 поступающим из окислительной зоны с образованием восстановительной зоны газификации, отвод иэ верхней части реактора газа, полученного в процессе, отделение от полученного газа унесенных мелких частиц

25 угля, о т я и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, отделенные мелкие частицы угля сжигают с образованием жидкого шлака, из которого после застывания выделяют фракцию с раз30 мером частиц от 5 до 20 d, где d — средний размер частиц угля, затем данную фракцию шлака подают в реактор и поддерживают в псевдоожиженном состоянии в зонах газификации,