Способ подачи порошкообразного угля в реактор для сжигания и устройство для его осуществления

 

и644392

Сеюз Советскии

СОЫиалиСтичЕскик

Республик (8(} Дополнительный к патенту— (22) ЗайвЛЕио02,1276 (21) 2425697/23-26 (5lj М. Кл.

С 10 д 3/50

В 65 4 53/16

F 23 К 3/02 (53) УЛК 662.76 (088 . 8) (23) Приоритет"- (32) 04. 12. 75

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (3()7514128 (33) Нидерланды

Опубликовано 2501.79, Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 2701.791

Иностранцы

Теунис Ван Хервийнеи н Корнелис Якобус (Нидерланды) (72) Авторь изобретений

Иностранная фирма Шелл Интернзшнл Рисерч Маатсхаппий (Йидерланды)

Г (71) Заявитель

/ (54) СПОСОБ ПОДАЧИ ПОРОШКООБРАЭНОРО У1"ЛЯ

В РЕАКТОР ДЛЯ СЖИГАНИЯ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСтпЯЕСТВЛЕНИЯ

3 и

Изобретение относится к способу пар, который чартично превращается подачи диспергированного в газе -йорош- ---в водород . кообразного угля, причем полученйую". ",---::--- При неполном-сгорании твердого дисперсию передают иэ флюидиэирующе- "" " топлива.обычно предпочтение отдается

ro сосуда и реактор для сжигания; в порошкам вследотвие их бйстрой газиФлюидизирующем резервуаре порошко- фикации. Это относится как к процес-.

:образный уголь флюидизируется (псев- су газификации, в котором порошок доожижается) с помощью проходящего и кислород подаются в реактор с обрачерез резервуар флюидизирующего (псев- . зованием в нем пламени, так и к продоожижающегося) газа. 1О "цессу газиФикаций, в котором горючее газифицируется при более низкой темВ настоящем описании термин Флюиди- пературе в флюидиэированном слое с зация (псевдоожижение) означает любое помощью горячий газов, а затем не полрасширение данного количества порошка. .ностью сжигается. В частности, в пронаходящегося в данном объеме, протекаю-) цессах первого типа давление в реакщего через этот объем под воздействием торе для сжигания может меняться в газа, причем такая флюидизация обесне-.: значительном диапазоне. чивает свободную текучесть порошка . Вйгодно вести неполное сжигание

В настоящем описании термин порош- .при повышенном давлении, например кообразный уголь означает все тонко- 9@ при 30 атм и выше. При этом "газифицидисперсные горючие, применяющиеся для рованйое оборудование более компактнеполного сжигания„ например порошко- ное„ а продуктовый гаэ можно полуобразный уголь, тонкодиспероный бурый . чать при повышенном давлении. уголь, древесная пыль и т.п.Под непол- Вследствие scex этих причин предным сгоранием понимают сжигание горю- Ф ложено перед вйесением порошкообраэ" чего с меньшим количеством кислорода, ного угля в реактор подвергать его чем требуется стехиометрически для сжатию в отдельном Флюидиэируюшем полного сгорания до СО и Н О. Кроме резервуаре, причем давление в флюиди2 кислорода (или воздуха) в реактор эирующем резервуаре создают как мождля сжигания часто подают водяной Э© но ближе к давлению в реакторе для или почти йерпендикулярном к направлению потока флюидиэирующего (псевдоожижающего) газа.

В этом случае устройство для отбора порошкообразного угля из флюидизирующего резервуара почти не мешает флюидизации, особенно вблизи точки отбора порошкообразного угля из флюидизированного угля. Поэтому возможно создание концентрированного потока порош-, кообразного угля, поступающего в реактор для сжигания.

Обычно в флюидизирующем резервуаре имеется пористая пластина, разделяющая резервуар на две камеры. Эта пластина должйа быть проницаема для газа, но не должна пропускать порошкообразный уголь. Йорошкообраэный уголь подают в одну камеру, а флюидизирующий газ в другую. Таким образом, пористая пластина обеспечивает хорошее распределение флюидиэирующего газа по всему сечению флюидизирующего резервуара в передней камере, где происходит флюи" диэация порошкообраэного угля. Порошкообразный уголь отбирают из передней камеры в виде дисперсии в газе и направляют в реактор для сжигания.

Йз этой же камеры обычно отбирают излишний флюидиэирующий газ.

По предпсчтителЬному варианту изобретения в случае оборудованного таким образом флюидизирующего резервуара порбшкообразный уголь отбирают иэ флюидизирующего- резервуара в на правлении параллельно или почти параллельно пористой пластине через сопло, установленное в пористой пластине, близ или под пористой пластиной. Таким образом, порошкообразный уголь отбирают иэ флюидизированного слоя в такой точке, где действие флюидизирующего газа максимально. Кроме того, устройство для отбора порошкообразного угля из флюидизированного слоя сравнительно легко устанавливается близ пористой пластины, поэтому флюидизнрованный слой не нарушается.

8 предпочтительном варианте изобретения отбор порошкообразного угля ведут через сопло, в которое подают газ-носитель, проходящий по оси сойла в направлении, совпадающем или почти совпадающем с направлением отбора порошкообразного угля через сопло. Такое направление газа-носителя создает эжекторное действие и ускоряет: движение отбираемых частиц угля., Установлено,-что. количество твердых частиц, отбираемых через определен-. ное сопло, можно регулировать путем иэмейения количества подаваемого газа-носителя. Таким образом, можно значительно легче регулировать подачу порошкообраэного угля в реактор.

Трубу для отбора газа, несущего диспергированные частицы угля иэ флюидизирующего резервуара, можно, например, установить ЕНе камеры

6 б44392 сжигания. Таким образом, при подаче порошкообраэного угля в реактор для сжигганйя не приходится преодолевать однОВременно большой перепад давления и большой перепад температур.

Известей способ подачи порошкообразнЫх материалов, заключающийся 5 в том, что порошок угля псевдоожижают в "резервуаре с помощью псевдоожйжающего газа, выводят его из ре эервуара с помощью потока газа-носителя в вйде дисперсйй в газе и по- 10 дают ее в реактор для сжигания (1) .

Известное устройство для осуществ- ления способа содержит резе вуа с пористой" пластиной и патрубками длЯ ввода . угля и йСевдоожижающего газа и средст- g

Bî для подачи угля из резервуара в

"" реактор"для сжигания со .средством для йодвода газа-носителя, выполненным в вйде" Мамерй с решеткой $ij .

Порошкообраэный уголь из флюидизи- K рующего резервуара передают a реактор для сжигания в виде дисперсии в газе, таким образом, в реактор поступает йоток тонкодисперсного порошкообразного" угля, а это очень выгодно для процесса сжигания.

В большиистве случаев кислородсодержащий или йоддерживающий горение

ra3 смешивают с порошкообразнь|м углем только s реакторе илй вблйэи реактора для сжигания вследствие опасности ДО воспламенения вне реактора. По этой йрнчине в качестве флюидиэируйщего газа прнмейяют инертйый газ"ййй МГз, содержащий немйого кислорода"или йовсе не содержащий кйслород, наприме 35 водяной пар, азот, двуокись углерода или продуктовый гаэ.

Попытки отбора диспергированного порошкообразного угля из флюидиэирующего резервуара простым способом и с 40 достаточно высокой концентрацией твердых веществ в газе не имели успеха.

Трудиo b" заключалась в том, что"в месте отбора частиц угля из флюидизирующего резервуара флюидизированный 45 слой настолько разрушается и нарушается деталями устройства для отбора частиц угля, что в результате этого уменьшается количество твердых частиц в выходящем газе и дисперсия становйт- ся неравномерной и ИегомогеНной.Вследствие этого в реактор для сжигания попадает сравнительно большое количество инертного газа, в результате чего-температура реакции может сильно снизиться по сравнению с той, которая необходима для эффективной конверсии.

Целью изобретения является исключение этих недостатков и обеспечение способа эффективного отбора йорошкообразного угля из флюидизирующего <0. резервуара.

Для этого порошкообразный уголь

-отбирают из флюидиэирующего резервуара через, по крайней мере, одно сойло в направлении, перпендикулярном 65

5 644392 флюидизации и таким образом не нарушать флюидиэацию. Поскольку цоток несущего газа йеред соплом не имеет компонента скорости в направлении флюидиэации, то флюидизация не нарушается. Однако вследствие эжекторного действия флюидизированные час- тицы угля втягиваются и всасываются в сопло так, что в трубе, о которой идет поток несущего газа иэ сопла в реактор сгорания, создается поток диспергированных частиц угля. Газомносителем может служить тот же газ, 10 который применяется для флюидизации или подобный ему гаэ.

Количество угля, отбираемого из .флюидизирующего резервуара, можно менять изменением перепада давления 15 между реактором для сжигания и флюидизирующим резервуаром, изменением скорости подачи флюидиэирующего га-. за в флюидиэирующий резервуар или регулированием скорости подачи газа- носителя.

Преимущество предлагаемого способа заключается также в том, что количество проходящего порошкообраэного угля менее зависит от случайного моменталь25 ного перепада давления между флюидизи- рующим резервуаром и реактором для сжигания, чем в случае пропускания порошкообразного угля с меньшей ско- ростью., Зп

Подачу порошкообраэного угля из флюидизирующего резервуара в реактор можно регулировать изменением перепада . цавления между резервуаром и реактором.

Однако вследствие большого объема 35 вещества в этих резервуарах такое регулирование идет очень медленно. Поэтому . лучше регулировать количество подаваемого газа-йосителя в зависимости от количества порошкообраэного угля поступающего в реактор для газификации.

Такое, так называемое регулирование с обратной связью, стало возможный вследствие того, что для продвижения порошкообразного угля г именяется IIOток газа-носителя . Преимуществом явля-. ется тот факт, что перепад давления 45 между флюидизирующим резервуаром и реактором можно регулировать незавиСИМО OT Расхода порошкообразного УглЯ., По изобретению скорость газоВого потока в форсунке 3-50 м/с. . В боль" 50 шинстве случаев скорость в этом слу чае достаточно высока для захвата и увлечения частиц угля, и не столь высока, чтобы серьезно нарушались ме- ханические свойства оборудования .

В большинстве случаев практически эта скорость составляет от 10 до -

30 м/с.

Для равномерного распределения норошкообраэного угля в газе важную роль играют размеры сопла или соПл, через которые порошкообразный уголь отбирается из резервуара. 65

Согласно одному иэ вариантов изобретения, порошкообраэный уголь ïonàдает в сопло через камеру, которая соединена с соплом, в этой камере время пребывания частиц угля составляет менее 250 мс, лучше менее 100 мс.

Таким образом, удается предотвратить скапливание в сопле порашкообраэного угля, обладающего плохой текучестью, при котором создается неравномерная дисперсия порошкообразног- угля в газе и забивание сопла.

Лучше подавать газ-носитель в соп" ло по тонкой трубе, в которой скорость потока высока. Эту тонкую трубку можно устанавливать на выступах по оси сопла, она заканчивается на небольшом расстоянии от сопла. Таким образом, между концом трубки и соплом гаэ-носитель проходит небольшое расстояние через флюидиэированный слой частиц угля. Таким образом,создается хорошее эжекторное действие, и газноситель увлекает за собой значительное количество частиц угля.

По изобретению предпочитают поддерживать постоянный перепад давления между флюидизирующим резервуаром и реактором сжигания, причем этот перепад давления больше, чем колебания давления в реакторе. Это снижает до минимума влияние колебаний давления на количество проходящего в единицу времени порошкообразного угля, которое можно регулировать подачей газа-носителя.

Принципиально гаэ-носитель может иметь любой состав, при условии, что он не содержит кислорода, при любом расходе перед подачей в сопло этот гаэ сжимают и создают поток его, поступающий, с нужной скоростью.

Аппарат для неполного сжигания по рошкообразного угля состоит из флюиди зирующего резервуара с пористой пластиной и патрубками для ввода угля и псевдоожижающего" газа и средства подачи угля из резервуара в реактор для сжигания со средством для подвода газа-носителя. Средство для подачи угля из резервуара в реактор выполнено в виде, по крайней мере, одного сопла, установленного под пористой пластиной параллельно или почти параллельно пластине, а средство для подвода газа-носителя выполнено в виде трубы, расположенной по оси сопла. . Устройство дополнительно содержит камеру в форме стакайа, укрепленную под пористой пластиной и подсоединен- ную к соплу для подачи угля иэ резервуара в реактор.

На чертеже приведена схема устройства для подачи порошкообразного угля в реактор для сжигания.

На схеме показан флюидиэирующий резервуар 1 и реактор 2 для сжигания с циклоном 3 для отделения золы и сажи из продуктового газа..4м. . м " .

7 644392 8

В резервуаре 1 для флюидизации Пример 1. В вертикальный цика некотором расстоянии от дна 4 уста- линдрический флюидиэируюший резервуар новлена по диаметру резервуара гори- диаметром 150 мм устанавливают пластизонтальная пористая пластйна 5„ она ну из спекшегося металла в горизон" делит резервуар на первую камеру 6 тальном положении близ дна резервуара. для флюидизации порошкообразного В центре этой пластины имеется цилинугля и вторую камеру 7 для riîäàîäà дрическая камера диаметром 10 мм, и распределения флюидизирующеГо газа 5 глубиной 21 мм. В этой камере по одной по всему диаметру резервуара 1 через линии параллельно спекшейся пластине пористую пластину 5. В крышке 8 реэер- на гх Убине 13 мм противоположно по

syapa 1 имеется входной патрубок 9 диаметру установлены патрубок для вы для подачй угольного порошка, Й дни- хода несущего газа и сопло диаметром

tee 4 резервуара 1 имеется входной (р 5 мм. Сопло соединено соединительной патрубок 10 для подачи флюидизирующего муфтой длиной 10 мм к линии диаметром

rasa. В крышке 8 резервуара 1 имеется 3,9 мм, диаметр которой на расстоянии выходной патрубок 11 дл выхода флюи- 4,7 мм уменьшается до 2,5 мм. В простдиэирующего газа. - " ранстве над пластиной с помощью азота, Непосредственно под пористой йлас- 15 подаваемого под спекшуюся пластину, тиной 5 имеется камера 12 с открытым флюидизируется порошкообразный уголь, верхом. В боковой стенке этой камеры 15% по весу которого имеет размер установлейо сопло 13, которое подклю- частиц более 90 мм. Подача газа-носичено к трубе 14, установленной -под теля в количестве 800 л/ч при перепаи рисовой пластиной 5. Ppy6a 14 про- де давления в трубе длиной 4,7 м с ходит через "стенку резервуара 1 в 2,1 атм до 1 атм абс. создает поток о

20 точке 15 и ведет к горелке 16," йахо" флюидизированного порошкообразного дящейся s донной части реактора 2 . угля в количестве 2,2 кг/ч при плотдля сжигания. Напротив сойла 13 i ности потока 2,7 кг угля/м газа (апрекамере 12 установлена труба 17 для делены в конце трубы) .

" подачи инертного газа-носителя.. 26 Если устанавливают трубу. длиной

Реактор 2 для сжигания представ- 4 мм, диаметром 5 фа, то расход несуляет собой вертикадьную сравинтель- ЩЕГО газа соетавляет 100 л/ч, давле но длинную реа1<ционную камеру T.8 с ние в этой трубе составляет с 2,0 атм огнеупорной футеровкой 19 и охлаждаю» абс. до 1,0 атм абс., при этом полущей зоной 20 в верхней части реак- 80 чают поток флюидизированного угля тора 2. Горелка 16 снабжена такжЕ 155 кг/ч при плотности 130 кг/м газа патрубком 21 для подачи воздуха. (определены в конце трубы) .

Охлаждающая зона 20 расположе.на между Пример 2. В этом примере приреактором 2 и циклоном 3, она снабже- меняют цилиндрический бункер диаметна патрубком 22 Для подачи йара низ- ром 3 м с коническим днищем под Углом кого давления. В циклоне 3 имеется 60 > наименьший диаметр днища 0,5 м.

О патрубок 23 для выхода rаза, "камера B этом днище установлена горизонталь24 для сбора золы,"соединенйа!я с ная пластина из спекшегося металла, выгружйым устройством 25. которая отделяет бункер от цйлиндриустройствб работает следУюйвп 40 ческого резервуара, расположенного под образом. -,, пла<.тиной.В этот резервуар подают флюидизирующий ras. В центре пластины имеется цилин фическая камера диаметПоРошкообраэный Уголь подают в Резервуар 1 через патрубок 9, где он флюидиэируется с помощью флюидизирую- верхний край этой камеры выступает

< на 25 мм над "пластиной. В это каме щго газа, подаваемого через патрубоь<

10, и образуется флаидизированный 45 ре на глубине мм под верх м к слой 26. Из камерь1 12, которая соеди- диаметрально противоположно установнена с флюидизированнйм слоем лены патрубок для выхода несущего газа диаметром 10 мм и сопло диамет переносятся s реактор 2 в токе инерт- . ром 55 мм К ним присоединены тру оного газа. В реакторе 2 флюидизирован- ., ные коаксиалъно ные частицы угля из горелки 16 смешидлино м, диам ваются с воздухом для горения и во время фракции перемещаются вместе с Над пластиной иэ спекшегося металним вверх. Через< ойредел<енно<е ""вРемя - ла с помощью азота под давлением пребывания в течение которого про- >5 20 атм абс. флюидизируется порошкоФ г о исходит газификация частиц угля, горя- образный Уголь, 1э по весу которого чая реакционная смесь попадает в зону Имеет частицы размером более 90 мм. э охлаждения 20, где при смешении с во - При расходе газа-носителя в 56 м /ч дяным паром происходит охлаждейие. <)а- и перепаде давления в трубе длиной тем s циклоне 3 происходит очистка 0 12 м в 2 атм получили расход порошко60

" йрбдукгойого газа от смолы и сажи. образного угля в 9,7 т/ч при плотносНиже приводятся примеры для иллюс:т. ти 580 кг угля/м газа (определены рации изобретения. {)5 на входе в линию). ° °

6443

Формула изобретения

Я0

Пример 3. Регулирование потока порошкообразного угля иэ резервуара в реактор в установке из примера 2, в которой сопла присоединено к трубе длиной 6 и, диаметром 35 мм, осуществляли регулированием так называемой установочной точки контроля потока газа-носителя с помощью иэмере- 5 ния расхода порошкообраэного угля °

При желаемом расходе порошкообраэного угля в 20 т/ч при перепаде давления 5 атм в трубу между резервуаром и реактором, колебания этого перепада 0 в 4,5-5,5 атм можно компенсировать изменением расхода газа-носителя от

37 до 243 мэ/ч, Количество порошкообраэного угля в газе-носителе при этом колебалось 15 от 497 до 660 кг/мб. В то же время давление s резервуаре составляло

20 атм.

1. Способ подачи порошкообраэного угля в реактор для сжигания, заключающийся в том, что порошок угля псевдоожижают в резервуаре с помощью псевдоожижающего газа, выводят его из peaepsyapa с помощью потока газаносителя в виде дисперсии в газе-носителе и подают дисперсию угля и газаносителя в реакто1 для сжигания, о т л и ч а ю щ и и а я тем,.что, а целью повышения количества подавае мого в реактор угля при обеспечении вйсокой концентрации угля в газо- 35 угольной дисперсии, порошкообразный уголь выводят иэ резервуара через, по крайней мере, одну форсунку в направлении, перпендикулярном или почти перпендикулярном к направлению

92

10 подачи псевдоожижающего газа, и гаэноситель подают по оси Форсунки в направлении, совпадающем или почти совпадающем с направлением выхода порошкообразного. угля через форсунку.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что скорость газового потока в форсунке поддерживают 3

50 м/с.

3. Способ по п.2, о т л и ч а юга и и с я тем, что скорость поддерживают от 10 до 30 м/с.

4. Способ по пп.1-3, о т л и ч а ю,шийся тем, что между резервуаром и реактором для сжигания поддерживают постоянный перепад давления, который превышает создающиеся в реакторе колебания давления.

5. Устройство для осуществления способа rio nn.1 - 4, содержащее резервуар, имеющий пористую пластину и патрубки для ввода угля и псевдоожижающего газа и средство подачи угля иэ резервуара в реактор для сжигания со средством для подвода газа-йоаителя, о т л и ч а ю щ е ес я тем," что средство для подачи угля из резервуара в реактор выполнено s виде, по крайней мере, одного сопла, установленного под иорйстой пластиной параллельно или почти параллельно пластине, и средство для подвода газа=носителя выполнено в виде трубы, расположенной по оси сопла.

6. Устройство по п.5, о т л и ч а ющ е е с я тем„ что оно содержит камеру в Форме стакана, укрепленную под пористой пластиной и подсоединенную к соплу для подачи угля из резервуара

s реактор.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1. Патент Франции 9 1519210, кл. В 65 Й 53/00, 19б8.

644392

Составитель Р.Горяинова

Редактор О.Степина Техред li,Бабурка Корректор Н.петрик

Заказ 8055/56 Тираж 608" Подписное

Щ1ИИЙИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4