Способ газификации твердого углеродсодержащего топлива

 

CoIo3 Севетсиив

Сет4малмстичеакнв

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЮЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 100479 (2() 2771536/23-26 (я)м. к,з с прмсоединеммем заявки ¹ (23)ГФриоритет

С 10,7 3/18

ГоеуларстаенныЯ комнтет

СССР но ямам нзобретеннЯ н открытнЯ

t$3) УДК 662в765 (088.8) Опубликовано 07.11.81 Бюллетень Н941, Дата опубликования опмсанив 07.1 1.81

»

Г.Н.Худяков, Г.Н.Кружилин., B,A.Ëåãàñîâ, Е.! .Ананьев

А.М.Алексеев, В.Т .Пендраковский и А.Я ..Йыткий- "»."@ .... ;

- »гР., (.;-":

11

Государственный научно-исследовательский эн ргетййасвий,, институт им. Г.М.Кржижановского

» - »

f72) Лвторы мзобретенмя (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ ТВЕРДОГО УГЛЕРОДСОДЕРЖМЦЕГО TOIIJIHBA

Изобретение относится к области термической переработки топлива, а именно к способам газификации твердого углеродосодержащего топлива, и может быть использовано в энергетической, топливной и химической промышленности

Известен способ газификации твердого углеродосодержащего топлива в .плазменной струе аргона н водяного пара. Однако он не получил промькален.ного развития из-за.балластирования продуктов реакции аргоном, углекислотой, а также из-за большого расхода электроэнергии составляющего 1,35" 1$

2,5 квт.ч на 1 м синтез - газа (1).

Указанные недостатки в значительной степени устранены в способе газификации углеродсодержащего топлива 20

1 путем его термообработки плазменной струей газнфицирующего агента, в ка честве которого используют водяной пар (2) .

Недостатком известного способа 2 являются: импульсный характер генерирования плазменной струи .водяного па-. ра, что приводит к проскоку до 90% непрореагировавших компонентов, а также высокий уровень энергозатрат., 30

Цель изобретения - снижейие удельных энергозатрат.

Поставленная цель достигается в способе газификации твердого углеродсодержащего топлива путем его термообработки плазменной струей гаэифицирующего агента, в качестве которого используют смесь водяного пара и кислорода при следующем соотношении компонентов на углеродную массу угля, вес.Вз

Водяной пар 15-45

Кислород 55-85

Отличие предложенного способа заключается в том, что в качестве газифицирующего агента используют смесь водяного пара н кислорода при следующем содержании компонентов на углеродную массу угля, вес.В:

Водяной пар 15-45

Кислород 55-85

Из уравнений газификации углеродной массы угля

С + 1/2 О СО + 26,4 ккал/моль (1)

С + Н О -4 СО + Н1 - 31,4 ккал/моль (2 определяется расход окислителей

Н О и О, когда экзо - и эндотермика реакций будут равны. Этому условию отвечает следующее соотнощениег 45% углеродной массы окисляется до СО

87877 4 водяным паром и 55% - кислородом.

При повышении содержания килорода в смеси окислителя и соответственно уменьшения концентрации водяного пара повышается энергетический КПД процесса. Поэтому вторым пределом расхода парокислородного дутья при плазменной газификации угля являются:

1ф углеродной массы угля окисляется до СО водяным паром и 85% - кислородом.

На чертеже представлена схема y|- 10 тановки для осуществления способа

Установка включает плазмотрон l генерирующий плазменную струю парокислородной смеси, источник 2 электро" питания, реактор 3 н циклон 4. .15

Осуществляют способ следующим образом.

Смесь водяного пара и кислорода подают в плазмотрон 1 и с помощью источника 2 возбуждают электродуговой разряд, стабилизирозанный парокислородным дутьем. Образованный в плазмотроне 1 плазменный поток окислителя направляют в реактор 3, куда одновременно подают подсушенное пылевидное твердое топливо. В реакторе при средней температуре 1100"1700 С протекают реакции газификации углерода топлива.

Продукты газификации направляют в циклон 4, где удаляется зола, а газо™ образные продукты, состоящие из син- З0

Удельные расходы угля, кислорода,. водяного пара и суммарной электроэнергии на 1 нм (СО +.Н ) Энергетический

КПД, Ф

Расход окислителя на углеродную массу, вес.Ъ

Примечание.9 п/п уголь, О кг. кг

Н О (пар), кг

Н О кВтч

55 0,466 О, 171 .О, 157

85 0,536 0,305 0,060

78;5

1 45

2 15

3 100

О, 531

0,150

1,056

88,2

Прототип

О 0,376

0,282

68 0

Показатели этого процесса относятся к прореагировавшему углю с окислителем Н О без учета проскока компонентов

1 1

Водяной пар 15-45

Кислород 55-85

Источники информации,,принятые во внимание при экспертизе

Щ 1. Л.С.Полах и др. Пиролиз горю,чих сланцев в плазменной струе. Химия высоких энергий, т.8,95, 1974.

2.Авторское свидетельстзо СССР по заявке 92194058/26,кл.В 01

27 11 ° 75 (прототип).

Формула изобретения

Способ газификации твердого углеро" дсодержащего топливав путем его термообработки плазменной струей газифицирующего агента, о т л и ч а ю щ и й. с я тем, чтo, с целью снижения удель ных энергозатрат, в качестве гаэифицирующего агента используют смесь водяного пара и кислорода при следующем содержании компонентов на углеродную массу, вес.ез теэ - газа с примесью сероводорода и азота топлива, направляются на даль" нейшую переработку.

При таком способе газификации органический кислород переходит в СО и в продуктах газификации при укаэанных температурах процесса отсутствует пирогенетическая вода, углекислый, газ и другие примеси.

Пример. Состав сухой массы иршабородинского угля (вес.Ъ): С -65,077

Н -4i557 О -20,201 М -0,91У S -0,27 g

А -9, 00; 98 = 6130 ккал/wry Q„

5880 ккал/кг.

Температура процесса 1200 С.

В таблице представлены сравнительные данные по расходу окислителя, удельному расходу угля, кислорода, водяного пара, электроэнергии и КПД.

Из таблицы видно, что процесс плазменной газификации твердого углерод. содержащего топлива в окислителе, состоящего иэ смеси водяного пара и кислорода, имеет. лучшие показатели перед процессом, где используется толь ко водяной пар, а именно: при использовании окислителя, состоящего из смеси Н О и О, удельные расходы электроэнергии на 1 нм синтез - га-— за составляют в 2-7 раз меньше, чем в прототипе. Энергетический КПД процесса также выше на 10,5-20,2% по сравнению с прототипом.

878774

Составитель Ы.Агеенко

Редактор О.Иванова Техред M.Голинка. корректор.N.Ìàêàðåíêo

Заказ 9200/34

Тираж 551 Подписное

ВЫКИПИ Государственного, комитета СССР по делам изобретений и открвггий

113035 ° Мосива, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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