Способ получения газа из твердого топлива и газогенератор для его получения

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ЙА 7 И И 7 У

Союз Советсеа

Соцлталмстнчесаи

Рестту блик и,959633

{61)Дополнительный к патенту— (5l) N, Кл. (И) Заявлеио 14. 09; 78 (21) 2661701/23-26

С, 10 J 3/46 (23) Приоритет (32) 20; 09. 77

« (31) Р 2742222.6 (331 фРГ

Опубликовано 150982, Бюллетень № 34

Гасударственный квинтет ессеи на делам нзебретений и еткрмтнй (53) УйК 662. .784(088.8)

« пата опубликования описания 17 09.82

Иностранцы

Валтер Кайманн и Карл-Хайнц. Брахтхойзер (фРГ) ««« ;«;-,т ° (72) Автори изобретения

l(t«.«

Иностранная фирма

"Проектирунг Хемише Ферфаренстехник ГмбХ" (фРГ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗА ИЗ ТВЕРДОГО

ТОПЛИВА И ГАЗОГЕНЕРАТОР

ДЛЯ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

1Ь

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способам получения газа из твердого топлива путем его газификации и газогенератором для осуществления способов.

Известен способ получения газа из твердого топлива, включающий его газификацию в реакционном пространстве с кипящим слоем, отделение твердых частиц от газа под действием центробежных сил в циклоне (le.

Известен газогенератор для получения газа из твердого топлива в кипящем слое, включающий вертикальный корпус со средством для загррузки топлива и трубопроводом для подачи гаэифицирующего агента и циклон, соединенный с газогенератором fl).

Недостатками известных способа и газогенератора является их сложность вследствие того, что размещение циклона вне газогенератора требует установки дополнительного устройства для сжигания твердых частиц, отделенных от газа, что приводит так- же к повышению энергозатрат и неполному использованию тепла сжигания.

Наиболее близким к предложенному по техническому .решению является способ получения газа из твердого топлива, включающий его газификацию в реакционном пространстве с кипящим слоем,.отделение твердых частиц от газа под действием центробежных сил в циклоне, размещенном в реакционном пространстве над кипящим слоем (2 j.

Известен также газогенератор для получения газа из твердого топлива в кипящем слое, включающий вертикарьные корпус со средством.для загрузки топлива и трубопроводом для подачи raзифицирующеro агента и циклон, расположенный в верхней части корпуса и имеющий патрубки для вывода. газа и твердых частиц (2 1.

При газификации твердого топлива из развитого кипящего слоя вместе с потоком газа выносятся мелкие твердые частицы. Ввиду того, что эти

959633

4 частицы сгазифицированы частично или совсем несгазифицированы, имеют место нежелательные потери углерода "топли8c3.

При размещении циклона в реакционном пространстве твердые частицы, возвращаемые в кипящий слой, газифицируются снова в недостаточной мере и, поступая опять в циклон из кипящего слоя, увеличивают тем самым его щ загрузку, s результате чего не происходит улучшение показателей процесса газификации в целом.

Цель изобретения — интенсификация процесса. 15

Поставленная цель достигается тем,- что согласно способу получения газа из твердого топлива, включающему его газификацию в реакционном прост. ранстве с кипящим слоем, отделение твердых частиц от газа под действием центробежных сил в циклоне, размещенном в реакционном пространстве над кипящим слоем, отделенные твердые частицы на выходе из циклона подвергают газификации над.кипящим слоем в дополнительном потоке гаэифицирующего агента и продукты газификации подают в кипящий слой.

Поставленная цель достигается тем, что в газогенераторе для получения газа из твердого топлива в кипящем слое, включающем вертикальный корпус со средством для загрузки топлива и трубопроводом для подачи газифицирующего агента и циклон, рас35 положенный в верхней части корпуса и имеющий патрубки для вывода газа и твердых частиц, циклон снабжен камерой газификации, подсоединенной к патрубку для вывода твердых частиц и имеющей инжектор для ввода газифицирующего агента.

Кроме того, инжектор расположен между патрубком для вывода твердых частиц из циклона и камерои газифи45 кации, в верхней части циклона уста новлены направляющие лопатки, патрубок для вывода газа из циклона расположен по его вертикальной оси, камера газификации снабжена трубопроводами для подачи охлаждающего агента, трубопровод для ввода гаэифицирующего агента в инжектор расположен внутри трубопроводов для подачи охлаждающего агента.

Согласно предложенному способу отеделенные твердые частицы на выходе иэ циклона подвергают газификации над кипящим слоем в дополнительном потоке газифицирующего агента и продукты газификации подают в кипящий слой.

В качестве агента газификации используются преимущественно водяной пар и кислород. Уловленные из общего потока газа частицы могут увлекаться. непосредственно потоком гаэифицирующего агента. Таким образом., в процессе газификации может участвовать- весь углерод, содержащийся в твердых частичках. В результате достигается лучшее использование топлива, чем при газификации по известной схеме. Кроме того, снимается нежелательная нагрузка всего процесса, в особенности узла улавливания твердых частиц, связанная с необходимостью повторной обработки частичек топлива, улавливаемых из потока полученного газа, Газификация топлива производится главным образом при температурах выше температуры плавления зоны. В результате этого,,в процессе не появляется сухих твердых зольных частичек, а выпадает жидкий шлак, который поступает в кипящий слой, охлаждается и отвердевает и далее под действием своего относительно высокого удельного веса падает вниз, откуда выводится любым известным способом. Таким образом, в потоке газа, поднимающегося из кипящего слоя, неимеется никаких мелких твердых частичек, которые нужно было бы снова вводить в кипящий слой.

Кроме того,,при отдельной газификации уловленных частичек удаляется полностью использовать тепло нового потока, Горячие газы отдают свое тепло кипящему слою, где эта энергия способствует протеканию эндотермических реакций.

В

llo сравнению с обычным способом газификации в установках с кипящим слоем, в предложенном способе полученный газ выходит из зоны реакций относительно холодным.

Преимущество: предложенного способа заключается также в отдельной газификации частиц, уловленных после проведения процесса как в кипящем, так и в неподвижном слое. Это подтверждается качеством конечного продукта, а также удовлетворительными показателями отдельных ступеней процесса в

959 633!

Газ можно вводить в циклон через

45 специальные устройства. Такое устройство имеет, например, пропускные отверстия для газа, расположенные равномерно по окружности, или иэготавли", вается с направляющими лрпатками, . установленными по кольцу.

Для отвода полученного газа существует выходное отверстие в верхней части конуса. Вывод газа целесообразно организовать в направле" нии продольной оси циклона.

На фиг..1 изображен газогенератор, разрез; на фиг. 2 - сечение . вплоть до выгрузки из аппарата золы с помощью барабанного грохота.

Процесс газификации целесообразно проводить под давлением, однако допускается работа и без давления.

Целесообразным является подсоединение.камеры газификации к выходному концу циклона. Уловленные частицы . могут в этом случае сразу подхватываться потоком агента газификации, . выходящим из инжектора.

Инжектор может располагаться непос редственно между циклоном и камерой газификации в переходной зоне или устанавливаться на выходе из цикла- 15 на-. В разных формах исполнения сам инжектор или его выходное сопло может располагаться либо наклонно по отношению к продольной оси камеры газификации, либо нецентрально. го

Таким образом, можно воздействовать на движение частиц в процессе газификации, в частности можно в потоке агента газификации придать частицам винто- или спиралеобразное движение, свойственное для них в циклоне, Циклон главным образом размещается. в верхней или в головной части корпуса. Его технические характеристики должны удовлетворять техническим требованиям в отношении скоростей и размеров частиц, находящихся в потоке газа, проходящего через циклон. Циклоны изготавливают из жаропрочного материала, причем кроме зз стали могут применяться также и керамические материалы. Так как циклон располагается внутри корпуса генератора, к его конструкции не предьяв40 ляется. никаких требований в отношении давления, даже если сам процесс газификации производится под давлением.

А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - верхняя часть газогенератора.

Газогенератор для получения газа включает вертикальный корпус 1 со средством для загрузки топлива, имеющим приводные шнековые конвейеры 2, установленные в нижней части приемного короба 3 для топлива, выше расположен шлюз 4 известного типа. Вместо .шнекового конвейера можно применять какое-либо другое приспособление, например качающийся конвейер или вибратор и т.п.

Ниже средства для загрузки топлива расположен трубопровод 5 с патрубками 6 для ввода агента газификации, например воздуха, кислорода, водяного пара. Патрубки 6 располо" ж ны на различной высоте. Часть корпуса Е, включающая в себя зону газификации с кипящим споем, внизу имеет сечение конической формы. Верхнее и нижнее сечение этой части выбирается.таким образом, чтобы грану- лированное топливо с заданной степенью зернистости могло транспортироваться агентом газификации иэ зоны газификации .с неподвижным слоем и поддерживаться во взвешенном состоянии.

В верхней части корпуса 1 централь но расположен циклон 7, который работает по обычному способу, закручивая поступающий в него поток газа, и служит для.осаждения твердых частийек, содержащихся в газе после газификации в кипящем слое, имеющий входное устройство для газа 8. Устройство 8 состоит из неподвижных лопаток 9, расположенных в кольце

10 (фиг. 2)

В верхней части циклона 7 расположен патрубок 11 для отвода газа.

К циклону 7 примыкает камера газификации 12, причем между циклоном .7 и камерой газификации 12 предусмот рен переход 13, являющийся также и выходом циклона. В переходе 13 расположен инжектор 14. Газифицирующий агент подводят к инжектору 14 через трубопровод 15 ° Давление агента может быть выше давления в газогенераторе. В качестве агента может подводиться перегретый пар и кислород. Частички, уловленные в циклоне

7, подхватываются потоком газифицирующего агента, поступающим через инжектор 14, и подаются в камеру ra зификации. 12. При этом при темпера7 959633 турах, превышающих температуру плав». ления эолы, например в интервале от 1300 до 1500оС, происходит полная газификация частиц топлива.

Для отвода шлака в нижней части корпуса 1 расположены барабанный грохот 16 и шлюз 17.

Способ осуществляют следующим образом.

В корпус 1 средством для загрузки !0 подают топливо. По трубопроводу 5 и патрубкам 6 в корпус 1 вводят гаэифицирующий агент. Образующийся в результате газификации в кипящем слое газ, содержащий твердые части- 15 цы, направляется в циклон 7 через устройство 8., С помощью устройства 18 с нап" равляющими лопатками 19 газ приводится в винтообразное или спиралеобразное движение. В нижней части циклон

7 имеет воронкообразный переход 13, примыкающий к системе охлаждения камеры га зификации 12. Последняя выполнена в виде змеевика 20, заключенного в обо-:35 лочку иэ огнеупорной массы, по которому течет холодная вода. Вода поступает по трубопроводу 21, который проходит вдоль стенок циклона 7, и после использования в змеевике 20 направляется по трубопроводу g2, проходящему также вдоль стенки циклона

7, к сбросному водопроводу 23.

В переходе 13 расположен инжектор

14 с одним или несколькими соплами, 35 выполненными наклонными по отношению к центральной оси и/или нецентрально. К инжектору 14 сверху идут два трубопровода 24 и 25, которые проходят вдоль стенок циклона 7 внутри трубопроводов с холодной водой 21 и 22. Трубопровод 24 может служить для подвода кислорода, а трубопровод 25 — для подвода водяного пара в инжектор 14. Таким об45 разом, имеет место концентрическое расположение трубопроводов, т.е. трубопроводы для подачи агента газификации проходят внутри трубопроводов с водой, как бы находясь в ру50 башке.

Газификация частиц, поступающих из циклона 7, производится в камере 12. Газ, очищенный от твердых частиц топлива, выходит из циклона

7 через центральный патрубок 11.

Конструктивное исполнение описанного устройства может быть различным. Это относится, например, к узлам крепЛения, поддержки или подвески циклона 7 в головной части.

Головка циклона 7 в своей верхней части может плотно закрываться какойлибо крышкой. Для установки циклона

7 или для демонтажа достаточно лишь эту крышку снять. Вместо крышки можно также установить фланец меньших размеров.

Головка циклона 7 может непосредственно входить в корпус 1 или быть самостоятельным узлом, который присоединяется к корпусу с достаточной плотностью. Для этого необходимо иметь присоединительный фланец 26, показанный на чертеже пунктиром.

Такое осуществление способа и выполнение газогенератора позволяет интенсифицировать процесс эа счет газификации уловленных частиц над слоем гаэифицируемого топлива, что позволяет повысить степень использования углерода топлива.

Формула изобретения

1. Способ получения газа из твердого топлива, включающий его газификацию в реакционном пространстве с кипящим слоем, отделение твердых частиц от газа под действием центробежных сил в циклоне, размещенном в реакционном пространстве над кипящим слоем, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, отделенные твердые частицы на выходе из циклона подвергают газифи- . кации над кипящим слоем в дополнительном потоке газифицирующего агента и продукты газификации подают в кипящий слой.

2. Газогенератор для получения газа иэ твердого топлива в кипящем слое, включающий вертикальный корпус со средством для .загрузки топлива и трубопроводом для подачи газифицирующего агента и циклон, расположенный в верхней части корпуса и имеющий патрубки для вывода газа и твердых частиц, отличающийся тем, что.циклон снабжен камерой газификации, подсоединенной к патрубicy для вывода твердых частиц и имеющей инжектор для ввода газифицирующего агента.

3. Газогенератор по и. 3, о тл и ч а ю шийся тем, что инжек9,.959633 10 тор расположен между патрубком для вы- газификации снабжена трубопроводами, вода твердых частиц из циклона и ка- для подачи охлаждающего агента. мерой газификации. 7. Газогенератор по пп. 2-ф, 4. Газогенератор по пп. 2 и 3, . о т л и ч а в щ и. й. с я - тем, что тру.« о т л и ч а ю щ и. и с я тем, что в бопровод для ввода газифицирующего верхней части циклона установлены агента в инжектор расположен внутри . направляющие лопатки. трубопроводов для подачи охлаждаю-. щего агента.

5. Газогенератор по пп. 2"4, о т- Источники информации, л и ч а ю шийся тем, что патру- 1о принятые во внимание при экспертизе бок для вывода газа из циклона рас- 1. Патент CQA.N 2803530, положен по его вертикальной оси. кл. 48-206, опублик. 1957.

6. Газогенератор по пп. 2-5, о т - 2. Franke F.Í. Kohlivergasung л и ч а ю шийся тем, что камера Warme, 1976, У 3, с. 43 (прототип).

959633

f1

22

Фса. д

ВНИИПИ Заказ 7038/79 Тираж 524, Подписное филиал ППР "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4