Способ газификации твердых горючих

 

СССР

М 55961

Класс 24е, 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зарегистрировано в Бюро последующей регистраиии изобретений Госплана при СОК СССР

М. К. Гродзовский и 3. Ф. Чуханов

Способ газификации твердых горючих.

Заявлено 4 декабря 1935 года в ИКТоп за ¹ 181611.

Опубликовано 31 октября 1939 года.

Изобретение касается способа газификации твердых горючих в слое.

При обычном способе газификации твердого топлива процесс газообразования идет в два этапа:

1. Сжигание твердого горючего с образованием в качестве конечных продуктов, главным образом, углекислоты и водяных паров.

2. Восстановление части углекислоты и водяных паров на раскаленном слое углерода кокса газифицируемого твердого топлива (в отсутствии в газе кислорода).

При обычном способе газификации, применяемом в настоящее время в преобладающем большинстве промышленных газогенераторов, второй этап газификации является основным рабочим этапом. В связи с тем, что первый этап взаимодействия топлива с кислородом и паром дутья является более быстропротекающим, то очевидно, что второй этап газификации, т. е. образование горючих газов в восстановительной зоне является- определяющим и со стороны интенсивности процесса газификации.

Так как в определенных условиях (неограниченное воспламенение) скорость г азификации всякого твердого горючего определяется скоростью газификации кокса данного горючего, то из вышесказанного очевидно, что при обычном методе газификации газифи кация всякого твердого топлива определяется работой зоны восстановления.

При значительной форсировке обычного процесса газификации в зоне горения (кислородной зоне) развиваются высокие температуры, соответствующие большому тепловому эффекту и малым относительным теплопотерям.

Согласно настоящему изобретению

, предлагается, в целях интенсификации процесса газификации, вести его только в одной окислительной зоне, выбирая скорость дутья с таким расчетом, что. бы продолжительность контакта газов (как окись углерода, водород и др.),, образовавшихся в этой зоне в резуль тате первичного взаимодействия горючего с кислородом дутья, была меньше ! времени, необходимого для протекания, с практически заметными результатами реакции вторичного взаимодействия между указанными газами и кислородом дутья.

При этом процесс газификации можно проводить при толщине слоя горючего, достаточной для совершения в ней реакции первичного взаимодействия меж, ду углеродом горючего и кислородом дутья, но не больше той, которая определяется указанной выше продолжительностью контакта газов первичного взаимодействия с кислородом.

Предлагаемый способ, при соответствующем конструктивном оформлении, позволяет при малой высоте слоя топлива получать высокую интенсивность газификации и высокую производительность газогенератора. Максимальные температуры в зоне горения значительно ниже, чем при интенсивном ведении газификации обычным способом. Теоретическая температура при воздушном дутье, при газификации обычным способом будет выше 2000", а при газификации предлагаемым (высокоскоростным) способом будет меньше

1500 †16" в зависимости от активности газифицируемого твердого топлива. Применение паровоздушного или парокислородного дутья позволяет вести газификацию и при температуре

1000 †11 .

Предлагаемый способ газификации основан на следующих особенностях процесса газификации и горения углерода:

1. Большинство видов топлива при взаимодействии углерода с кислородом может давать значительное количество первичной окиси углерода, причем относительное количество этой окиси углерода растет при форсировке процесса (увеличение линейной скорости дутья) и при повышении концентрации кислорода в дутье, 2. Пары воды разлагаются в присутствии кислорода с большой скоростью, позволяющей при незначительном времени контакта (значительно меньше 0,002 сек.) разложить пар с образованием СО, СО и Н>, 3. При высокоскоростной газификации по предлагаемому способу первичные продукты взаимодействия углерода с кислородом и паром дутья (СО, СО и Н ) сохраняются в кислородной зоне за счет отличия скорости этих реакций от скорости горения С0 и Н,, и восстановления СО . Последние реакции значительно медленнее реакции углерода с О и Н О (в кислородной зоне).

При увеличении линейной скорости дутья почти пропорционально умень! шается время контакта СО и H. с углем в кислородной зоне, так как размер, кислородной зоны остается при увеличении линейной скорости почти постоянным (наблюдается незначительный рост ее). При некоторой скорости дутья, различной для различных условий, окиси углерода и водород не успевают реаги ровать с О> в кислородной зоне и,, следовательно, выносятся с газом из ! слоя газифицируемого топлива.

Необходимая для проведения гази1 фикации по предлагаемому способу ли нейная скорость дутья определяется размером кислородной зоны для данных конкретных условии и определяется максимально допустимым временем контакта газа в кислородной зоне.

Лвторами настоящего изобретения установлено, что начало высокоскоро, стной газификации для большинства рабочих топлив обеспечивается греме, нем контакта газа в кислородной зоне, примерно, меньшим 0,002 сек.

Минимальная линейная скорость, не,обходимая для высокоскоростной га, зификации топлив, зависит, в основном, I от размера частиц газифицируемого топ лива, а не от его сорта, так как раз мер кислородной зоны почти не зависит от сорта топлива, но почти прямо пропорционален размеру частиц газифицируемого топлива.

При высокоскоростной газификации, древесного угля, торфа или подмосковного угля (для коксовой части) состав получающегося первичного газа практически идентичен и при паровоздушном дутье (для коксовой части) состав сухого газа может быть, примерно, характеризован следующими цифрами: СΠ— 8 /о объемных, СΠ— 23 / объемных, Н вЂ” 14 "/о объемных и Х,— 55",;,объемных.

Подготовка рабочего топлива при

1 высокоскоростной газификации идет обычным путем и при неограничен ном воспламенении (направление воспламенения слоя и движение газо,,вого потока совпадают) всегда обеспечена даже и при влажности топлива выше 40 /о и очень высокой интенсивности газификации. Основной газ при этом обогашается за счет горючей части летучих, выделяющихся при швелевании топлива.

При газификации частиц угля размером в 2 — 4 лы высота кислородной зоны составляет 8мм.Максимальная истинная линейная скорость газового потока, обеспечивающая высокоскоростну..о газификацию. Ъ, составляет при этом 3,1,я/сек. Это соответствует времени контакта газа с кислородом (выше 1 /> О ), равному

= ",";"," = 0,0023 сек.

При более высоких скоростях процесс протекает еще более устойчиво.

Максимально допустимые для газификации скорости газового потока пока не обнаружены и лежат выше 100 л/сек.

При газификации частиц кокса, подмосковного угля или торфяного кокса размером 20 — 40 мл (размер частиц указывается не начальный загружаемого топлива, а частиц топлива, находящихся в кислородной зоне) будет 20 — 35 л/сек, размером 40 — 80 лл будет 50 — 70 л /сек ит. д.

Процесс высокоскоростной газификации возможен при температуре слоя выше 800 . Наиболее благоприятными температурными условиями являются пределы температур от 1100 до 1600 .

Предмет изобретения.

1. Способ газификации твердых горючих, отличающийся тем, что, с целью, интенсификации процесса газификации, ! его ведут только в одной окислитель-! ной зоне, выбирая скорость дутья с та. ким расчетом, чтобы продолжительность, контакта газов, образовавшихся в этой зоне в результате первичного взаимодействия горючего с кислородом дутья (как окись углерода, водород и др.) была меньше времени, необходимого для протекания с практически замет ными результатами реакции вторичного взаимодействия между указанными газами и кислородом дутья.

2. Прием выполнения способа по, п. 1, отличающийся тем, что процесс газификации проводят при толщине слоя горючего, достаточной для завершения в ней реакции первичного взаимодействия между углеродом горючего и кислородом дутья, но не большей той, которая определяется указанной в п. 1 продолжительностью контакта газов первичного взаимодействия с кислородом.

Тип. «Печати. Двор», зак. М 2/14 — 535