Способ газификации углеродсодержащего материала

 

СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА, включающий нагрев материала до 1000-1100 С погруженными в него электродами и подачу пара, образующегося на поверхности капиллярно-пористой перегородки, нижняя часть которой погружена в воду, а верхняя часть контактирует с разогретым материалом, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения производительности, материал перемешивают путем В1защения электродов со скоростью 1-5 об/мин. 8 Q tsS Oi Ol

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ОЗЮЧ %

РЕСПУБЛИК

0% (11) ур С10J3)8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ j " зй 3;:, °, *

1(©

iC© ЬЭ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2437878/23-26 (2:5) 2834960/23-26 (22) 03.01.77 (46) 15.05.84. Бюл. N - 18 . (72) Г.С. Кабалдин, И.П. П!порта, В.К. Самсонюк, Б.В. Яковлев и В.С. Никитин (71) Белорусское отделение Всесоюзного государственного научно-исследоваI f .тельского и проектно-конструкторского института энергетики промышленности (53) 662.763(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1 517623, кл. С 10 J. 3/18, 1976. (54) (57) СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА, включающий нагрев материала до 1000-1100 С погруженными в него электродами и подачу пара, образующегося на поверхности капиллярно-пористой перегородки, нижняя часть которой погружена в воду, а верхняя часть контактирует с разогретым материалом, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше-. ния производительности, материал перемешивают путем вращения электродов со скоростью 1-5 об/мин.

1092165

Изобретение относится к газификации мелкозернистого углеродсодержащего материала, в частности для получения водяного газа, и может быть использовано в энергетической, хими- 5 ческой, металлургической, в промышленности строительных материалов и .других областях промышленности.

Известен способ газификации углеродсодержащего материала, включающий 10 нагрев материала до 1000-1100 С по.груженными в него электродами и подачу пара, образующегося на поверхности капиллярно-пористой перегородки, нижняя часть которой погружена в воду15 а верхняя контактирует с разогретым материалом (11 .

Недостатком известного способа является то, что при повышенных температурах слоя происходит слияние па-20 ровых пузырей над капиллярно-пористой перегородкой и зависание псевдоожиженного слоя частиц над ней. В результате коэффициент теплообмена между частицами слоя и перегородкой умень- 5 шается, а интенсивность испарения воды с поверхности капиллярно-пористой пластины падает, что снижает производительность.

Целью изобретения является ловышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу газификации углеродсодержащего материала, включающему нагрев материала до 1000-1100 С погруО 35 женными в него электродами, подачу . пара, образующегося на поверхности капиллярно-пористой перегородки, нижняя часть которой погружена в воду, а верхняя часть контактирует с разогретым материалом, перемешивание материала осуществляют путем вращения электродов со скоростью 1-5 об/мин.

На чертеже схематично изображена

45 конструкция газогенератора, в котором реализуется предлагаемый способ.

Газогенератор содержит жароупорную . камеру 1, заполненную слоем 2 частиц мелкозернистого углеродсодержащего материала ° электроды 3 и средство

50 для подвода водяного пара, выполненное в виде перегородки 4 из капиллярно-пористого материала, укрепленной в нижней части камеры 1 и размещенной в емкости 5 с водой. Емкость 5

55 снабжена патрубком 6 для подвода воды, а камера 1 - патрубком 7 для отвода rasa. Кроме того, газогенератор содержит установленный по центру камеры 1 приводной вал 8 с коромыслом

9,на котором закреплены электроды 3. а

Приводной вал 8 выполнен полым, и в полости вала 8 размещены токопадводы

l0, подключенные к электродам 3.

Для создания развитой поверхности испарения поверхность пористой перегородки 4, граничащая с высокотемпературным слоем 2, может быть выполнена рифленой.,Нагрев слоя 2 может быть осуществлен и дымовыми газами или органическими теплоносителями через нагревательные элементы, например трубы, Способ осуществляют следующим образом.

Через слой 2 частиц углеродсодержащего материала, например угля, фракции 0,.1-0,5 мм при помощи электродов 3 пропускают электрический ток.

При непосредственном прохождении электрического тока сквозь слой 2 угля электрическая энергия превращается в тепловую, что приводит к быстрому разогреву слоя 2, благодаря чему вода интенсивно испаряется с поверхности капиллярно-пористой перегородки 4, опущенной в емкость 5 с водой. При этом емкость 5 подпитывают водой через патрубок 6. На поверхность пористой перегородки 4, граничащей с высокотемпературным слоем 2, вода поступает за счет действия капиллярных сил. Критическая величина теплового потока наступает за счет действия капиллярных сил. При достижении критической величины теплового потока наступает явление "кризиса кипеIt ния, так как известно, что при значительном тепловом потоке испаряющаяся жидкость не смачивает твердую поверхность, и граница слоя и жидкости окажется разделенной паром. Поскольку количество генерируемого на границе пара достаточно, чтобы привести слой частиц в состояние псевдоожижения, то постоянная смена частиц, находящихся на границе с паром, обеспечивает непрерывное псевдоожижение частиц слоя 2, температуру которого можно легко регулировать в широких пределах за счет регулирования величины тока. При 1100-1300 С водяной

9 пар реагирует с частицами слоя 2 с образованием окиси углерода и водорода.

1092165

При осуществлении способа с целью

I повышения производительности слой 2 частиц угля перемешивают до круговой траектории путем вращения электродов

3 со скоростью 1-5 o6/мин.

i Скорость вращения электродов, об/мин

0 0,5 1,5 5,6

Параметры

Количество воды, испарившейся с поверхности капиллярно-пористой перегородки, кг/м.ч (Расход ожижающего агента)

Выход газа (CO+H ) 7

177

194 369 л

85 90

430

86

Выход непрореагировавших паров воды, Ж

15

10

Таким образом, предложенный сло- ме камеры и предотвращения зависания соб значительно интенсифицирует про- псевдоожиженного слоя частиц путем цесс парообразования за счет создания разрушения пограничного парового слоя интенсивного теплового потока в объе- 50 над капиллярно-пористой перегородкой.

° l

Составитель Н. Агеенко (.Редактор Т. Колб Техред, А.Ач Корректор С.Шекмар

Заказ 3205/16 Тираж 489 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В этом случае предотвращают зави-, сание псевдоожиженного слоя 2 прио

1100-1300 С над капиллярно-пористой перегородкой 4 путем уменьшения между !0 ними образовавшейся паровой прослойки, обеспечивают равномерное температурное поле по всему объему камеры 1 и увеличивают теплообмен между частицами слоя и поверхностью перегородки 4. !5

Этим достигают увеличение производительности газогенератора.

При вращении электродов 3 eo cicoростью менее 1 об/мин паровая прослойка между частицами слоя и перегород- 20 кой 4 не уменьшается, а при вращении со скоростью более 5 об/мин происходит обгорание электродов от электро» эрозии и ухудшение гидродинамики псевдоожиженного слоя, что вызывает уве- 25 личение выхода не прореагировавшего с углеродом пара в виде пузырей.

Пример. Газогенератор (кварцевая труба ф = 36 мм) заполняют гра- З0 фитом фракции 100-200 мк и разогревают его электродами, выполненными из стапи марки Х18Н9Т.

Высота неподвижной засыпки частиц графита составляет 60 мм, а расстояние между электродами 24 мм. В момент интенсивного испарения воды с поверхности капиллярно-пористой пластины слой псевдоожижается, а ток падает с 30 до 2-3 А. При 1100 С происходит взаимодействие паров воды с частицами графита с образованием окиси углерода и водорода. Расход воды при неподвижных электродах составляет

3 г/мин. При вращении электродов со скоростью 0,5 об/мин расход испарившейся воды возрастает до 3,3 г/мин, а при вращении электродов со скоростью 1,5 об/мин расход испарившейся воды составляет 6 г/мин. При вращении электродов со скоростью 5,6 об/мин расход испарившейся воды составляет

7,3 г/мин, однако резко ухудшается гидродинамика, в центре слоя наблюдается поршневой режим, поэтому производительность газогенератора (выход CO.и Н ) не увеличивается, так как большое количество паров не успевает прореагировать с углеродом и выходит из слоя в виде пузырей.

Результаты опытов представлены в таблице.

Способ газификации углеродсодержащего материала Способ газификации углеродсодержащего материала Способ газификации углеродсодержащего материала 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике, в частности, к комбинированной парогазовой установке с плазмотермической газификацией угля, предназначенной для выработки электрической и тепловой энергии, производства сжиженных и газообразных углеводородсодержащих продуктов из угля

Изобретение относится к дуговой и плазменно-дуговой технике, в частности к электродам, и может быть применено в металлургической, химической, энергетической промышленности и других отраслях техники, использующих дуговые межэлектродные разряды

Изобретение относится к области газификации твердых углеродсодержащих материалов, в том числе отходов пластмасс, и может быть использовано на предприятиях химической промышленности, при переработке твердых бытовых отходов

Изобретение относится к термической подготовке к сжиганию пылевидного топлива и может быть использовано на тепловых электростанциях, котельных и т.п

Изобретение относится к технологии комплексной переработки твердого топлива и конструкции устройства для его переработки

Изобретение относится к способу получения ацетилена путем плазмохимического пиролиза смеси измельченного твердого сырья с фракцией менее 100 мкм с водяным паром в импульсном электроразрядном плазмотроне

Изобретение относится к плазмотермической переработке и утилизации твердых и жидких промышленных и сельскохозяйственных отходов (биомассы), позволяющей преобразовать углеродсодержащие соединения и воду в плазмогаз, и может быть использовано в энергетике, на предприятиях химической промышленности, при переработке твердых бытовых отходов

Изобретение относится к получению водорода и электроэнергии из твердого низкосортного топлива и может быть использовано в энерготехнологических установках тепловых электростанций
Наверх