Способ газификации пылевидных топлив под давлением и устройство для его осуществления

 

1. Способ газификации пьшевидных топлив под давлением, предпочтительно под давлением 5-50 бар парциальным окислением с кислородом или с газификационной средой, содержащей свободный кислород в летучем облаке, причем П1 тевидное тогошво с помощью шлюзового сосуда высокого давления набором давления посредством газообразной вспомогательной среды доводится до давления газификационной системы и подводится :К дозатору,в нижнюю часть которого течет пылевидное топливо в виде квазиспокойной сыпучей массы, где она путем вдувания газообразной среды, например газа-носителя, разрыхляется и через выступающий в нижннмо часть дозатора транспортирующий трубопровод с помощью потока газа-носителя подводится к горелке или горелкам реактора газификации, отличающийся тем, что подавае- I мый в нижнюю часть дозатора поток газа-носителя после ограниченного в отдельных местах разрыхления находящегося в нижней части пылевидного топлива нли образования парциального кипящего слоя разделяет на первый частичный поток, насьпценный пылевидными топливами и притекающий к горелке или горелкам через транспортирующий -. бопровод реактора газификации, и второй частичный поток, протекающий всю высоту сыпучей массы пылевидного топлива в дозаторе, причем отношение насыщенности пылевидного топлива к объему названного первого частичного потока в рабочем состоянии в транспортирующем трубо (Л проводе больше, чем 300 кг/м, объем второго частичного потока соответствует объему твердых частиц отведенного из дозатора через транспортируювиш трубопровод количества пыли, отношение поперечного , сечения в свету транспортирующего трубопровода к свободному попеО ) речному сечению разрьгхленной части vi сыпучей массы или парциального кипящего слоя выбирается

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„11671 4 (si)e С 10 3 3/30

/ ВВВФЪВСВ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

„,Ч 4

Ф. iË

-J

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (89) 147188,DD (21) 7770281/23-26 (22) 21.08.78 (31) Ч P С 10 Л/201064 (32) 19.09.77 (33) DD (46) 15.07.85. Бюл. Ф 26 (72) Лутц Бархманн, Петер Гйлер, Хорст Кретшмер, Манфред 1Чигнитц, Ханс-Йоахим Швейгел и Гюнтер Титце (00) (71) Бреннштоффинститут Фрейберг (00) (53) 662.76 (088.8) (54) СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ ПЫЛЕВИДНЫХ

ТОПЛИВ ПОЛ ДАВЛЕНИЕМ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУГ1ЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ газификации пылевидных топлив под давлением, предпочтительно под давлением 5-50 бар . парциальным окислением с кислородом или с гаэификационной средой, содержащей свободный кислород в летучем облаке, причем пылевидное топливо с помощью шлюзового сосуда высокого давления набором давления посредством газообразной вспомогательной среды доводится до давления

° гаэификационной системы и подводится ,к доватору,в нижнюю часть которого "течет" пыпевидное топливо в видеквазиспокойной сыпучей массы, где она путем вдувания газообразной среды, например газа-носителя, разрыхляется и через выступающий в нижнюю часть доэатора транспортирующий трубопровод с помощью потока газа-носителя подводится к горелке или горелкам реактора газификации, о т л ич а ю шийся тем, что подаваемый в нижнюю часть дозатора поток газа-носителя после ограниченного

I в отдельных местах разрыхления находящегося в нижней части пылевидного топлива нли образования парциального кипящего слоя разделяет на первый частичный поток, насыщенный пылевидными топливами и притекающий к горелке или горелкам через транспортирующий тру= бопровод реактора газификации, и второй частичный поток, протекающий всю высоту сыпучей массы пылевид ного топлива в доэаторе, причем отношение насыщенности пылевидного топлива к объему названного первого частичного потока в рабочем состоянии в транспортирующем трубопроводе больше, чем 300 кг/м, объем второго частичного потока

Ф соответствует объему твердых час-. тиц отведенного иэ дозатора через транспортирующий трубопровод коли-. чества пыли, отношение поперечного, сечения в свету транспортирующего трубопровода к свободному попе.речному сечению разрыхленной части сыпучей массы или парциального кипящего слоя выбирается (1:50)(1:300), регулирование притекающего к горелке реактора газификации потока пыли осуществляется путем изменения количества подаваемого для разрыхления или завихрения в нижнюю часть дозатора потока газаносителя, причем импульс для регулирования притекающего к горелке потока пыли получают прямым замером притекающего к горелке потока пыли или замером устанавливающейся в реакторе газификации величины,. зависимой от потока пыли или от отно1

1167194 шения потока пыли к количеству кис- лорода, притекающему эа единицу времени к горелке.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что производится попеременная работа подключенных перед дозатором нескольких, предпочтительно двух, шлюзовых сосудов высокого давления таким образом, что постоянно или, исключая короткие периоды переключения, максимально до 10 . всего времени как минимум один шлюзовый сосуд высокого давления для обеспечения разгрузки соединен с дозатором.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что разгрузка шлюзового сосуда или сосудов высокого давления в дозатор производится через устройство грубой дозировки или через регулируемое дроссельное устройство для потока пыли, причем в качестве устройства грубой дозировки или регулируемого дроссельного устройства применяется, например, прочный при сжатии капсюлированный ячейковый барабан, дозирующий шнек для грубой дозировки или шибер и при помощи известного способа замера уровня заполнения в доэаторе путем подачи импульса управления устройством грубой дозировки или дроссельным устройством производится так, что в определенных пределах уровень в доэаторе остается постоянным.

4. Способ по пп. 1-3, о т л и" ч а ю шийся тем, что для набора давления в шлюзовом сосуде или сосудах высокого давления и в качестве газа-носителя применяются технический азот или смесь азота с воздухом с содержанием кислорода менее б, технический углекислый гаэ, горючий газ чужого производства, обратный горючий газ собственного производства, полученный этим способом, или его смесь.

5. Способ по пп. 1-3, о т л ич а ю шийся тем, что набор давления в шлюзовом сосуде или сосудах высокого давления осуществляется инертным газом, таким как азот, с максимальным содержанием кислорода б . и/или техническим углекислым газом, в качестве rasa-носителя применяется горючий газ.

6. Способ по пп. 1-3, о т л ич а ю шийся тем, что набор давления в шлюзовом сосуде или сосудах высокого давления осуществляется инертным газом, таким как азот, с максимальным содержанием кислорода б и/или техническим углекислым газом, в качестве газа-носителя применяются воздух или смеси кислорода с инертным газом с максимальным содержанием кислорода до 21 .

7. Способ по пп. 1-6, о т л ич а ю шийся тем, что в качестI ве пылевидного топлива применяется высушенный, измельченный до крупности зерен предпочтительно менее

0,5 мм и с содержанием влаги до 12% бурый уголь, скорость газа-носителя в свободном сечении в нижней части дозатора, составляет 0,005-.

0,025 м/с, а скорость смеси пыль— гаэ-носитель в транспортирующем трубопроводе от нижней части дозатора к горелке 1,0-7,0 м/с.

8. Устройство для газификации пылевидных топлив под давлинием о т л и ч а ю щ е е с я тем, что дозатор состоит из шахтообразной верхней части предпочтительно круг,лого сечения и иэ нижней части, открытой по отношению к шахтообразной верхней части, или нескольких нижних частей открытых по отношению к верхней шахтообраэной части или из одной открытой по отношению к верхней шахтообраэной части и на несколько участков разделенной нижней части, причем нижняя часть или каждая иэ нижних. частей, или каждый участок нижней части имеет проточное днище, которое имеет не менее чем одно присоединение для потокорегулируемого ввода одной газообразной среды, при этом в

его или в их внутреннее пространство через боковую стенку или через проточное днище или шахтообразную верхнюю часть доэатора выступает одна или соответственно несколько служащих транспортирующим трубопрово,дом труб, которые связаны с горелкой или горелками реактора газификации.

9. Устройство по п. 8, о т л ич а ю щ е е с я тем, что нижняя часть доэатора имеет меньшее сечение, чем шахтообразная верхняя часть, подгонка сечения верхней части к сечению нижней части или час-. тей, или к сечению разделенных участков нижней части осуществляется так, .что находящаяся в верхней части дозатора сыпучая масса пылевидного топлива сползает вниз по сечению равномерно и беэ образования воронок в нижнюю часть или части, или в разделенные участки нижней части дозатора.

10. Устройство по пп. 8 и 9,, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что проточное днище при предусмотренных для газа-носителя температурных условиях и напорных скоростях от 0,005 до 0,025 м/с имеет на всем поперечном сечении днища отнесенную потерю давления, одинаковую или большую, чем величина произведения насыпного веса и высоты сыпучей массы пылевидного топлива в дозаторе.

11. Устройство по пп. 8-10, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в линии подвода пылевидного топлива к дозатору для потока пыли установлено известное устройство грубой дозировки или регулируемое дроссельное устройство и подвод над этим . устройством грубой дозировки или над регулируемым дроссельным устройством разветвляется так, что в дозатор могут попеременно разгружаться два или больше шлюзовых сосуда высокого давления, верхняя часть дозатора оснащена известным устройством для замера уровня, которое через соответствующий регулятор связано с устройством грубой дозировки или дроссельным устройством, величина и время циклов для снижения давления, заполнения, набора давления и разгрузки шлюзовых сосудов высокого давления согласованы друг с другом, так что постоянно или, исключая короткие периоды переключения, максимально 10 всего времени по меньшей мере один шлюзовой сосуд высоко1167! 94 го давления через устройство грубой дозировки или регулируемое дроссельное устройство соединен с до затором для обеспечения разгрузки.

12. Устройство по п.11, о т л ич а ю щ е е с я тем, что шлюзовые сосуды высокого давления имеют соответствующие известные приборы замера уровня заполнения., которые воздействуют на регулировку арматур шлюзовых сосудов высокого давления, так что при показании минимального уровня заполнения и нулевого уровня

"Пусто" в одном соединенном для разгрузки с дозатором шлюзовом сосуде высокого давления обеспечивается переключение на другой эаполHeíHûé пылевидным топливом и находящийся под давлением шлюзовой сосуд.

13. Устройство по пп. 8-12, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что в транспортирующем трубопроводе или трубопроводах, идущих от нижней части или нижних частей, или от разделенных участков нижней части. дозатора к горелке или горелкам реаКтора газификации, установлены известные измерительные устройства потока. пыли к горелке, которые через ре1 гулятор воздействуют На установочную арматуру или арматуры в подводе или подводах газа-,носителя к проточному днищу или проточным днищам.

14. Устройство по пн. 8-12, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что измерительный прибор устанавливающейся в реакторе газификации величины, зависящей от потока пыли или от отношения потока пыли к поступающему к горелке эа единицу времени количеству кислорода, предпочтительно температуры в реакционном пространстве реактора, воздействует через регулятор на установочную арматуру или арматуры в.подводе или подводах, для газа-носителя к проточному днищу или проточным- днищам.

Изобретение относится к способам и устройствам для газификации под

2 давлением пылевидных топлив для производства газов, содержащих СО и Н, 1167194 которые непосредственно или после дальнейшей очистки могут быть применены как горючий газ, синтез-газ, восстановительный газ, смесительный компонент для городского газа и т.д, В качестве пылевидного топлива применяют измельченные до тонкой пыли бурый и каменный уголь, а также тонкоизмельченные твердые углеродсодержащие остатки обработки угля и нефти и твердые углеродсодержащие органические материалы другого происхождения, соответственно измельченные,(например, древесные опилки, старые покрышки, отходы синтетических материалов).

Возможность проведения газификации пылевидных топлив с окислительным средством, содержащим свободный кислород, в форме пламенной реакции, позволит больше разнообразить топлива. Особо важное значение при этом имеет обеспечение надежной подачи пылевидного .топлива и систему под давлением и егo равномерной дозировки.

Для получения пульпы.пылевидное топливо необходимо смешать с жидкостью и с помощью насосов подать дозированно в систему под давлением.

Жидкость — жидкий углеводород, например мазут или деготь, которые гаэифицируются вместе с пылевидным топливом. Для обеспечения перекачиваемости и максимального соотношения твердое/жидкость (в зависимости от структуры и теплотворности пылевидного твердого топлива), как правило, только 30-40Х общей подведенной с топливом энергии можно покрыть пылевидным твердым топливом, в то время как большая часть энергии исходит от примененного для получения пульпы жидкого углеводорода. Дпя получения пульпы может быть применена и вода в этом случае с помощью соответствующих насосов доведенная до давления системы газификации смесь пыль — вода проходит через подогреватель, в котором вода испаряется и перегревается так, что в сам реактор газификации подводится смесь пыль — пар. Особенно при пористых, гигроскопических топливах, например мягкий бурый уголь, необходимая для его надежной перекачиваемости доля воды настолько высока, что после испарения и перегре

55 ва части воды соотношение водяной пар — пыль во много раз превосходит необходимое для процесса газификации оптимальное значение. Поэтому необходимо отделить часть водяного пара или воды от суспензии внутри системы под давлением или использовать дополнительные затраты на кислород в процессе газификации для того, чтобы несмотря на высокий избыток водяного пара обеспечить для переработки пыли достаточную температуру в реакторе. Подобные недостатки характерны при смешивании одной части пыли с водой и другой части пыли с жидким углеводородом, как это описано в DE — OS

2536 249.

Известны способы газификации пыпевидных топлив под давлением, согласно которым пыль подается через периодически работающий шлюзовой сосуд высокого давления в находящийся под давлением газификации промежуточный сосуд. Из этого сосуда пылевидное топливо с помощью механического дозировочного устройства, например шнека с регулируемым числом оборотов, подается в поток газа-носителя, который транспортирует пылевидное топливо к горелке реактора. В качестве газообразной среды-носителя используют кислород, водяной пар и/или

СО, азот, горючие газы другого происхождения или обратный охлажденный и очищенный газ, полученный в самом процессе. . Для обеспечения удовлетворительного поступления пыпевидного топлива к горелке необходимы относительно высокие скорости в транспортирующем трубопроводе от механического дозировочного устройства к горелке и при высоком давлении газификации большое количество газообразных сред-носителей. Это ведет в зависимости от вида применяемого для транспортировки газа к повышенным удельному потреблению кислорода и уровню инертных газов (N,) в полученном газе, трудоемкой связанной с потерями рекомпрессии и обратной подаче больших долей производственного газа.

В случае применения в горелке технического кислорода в качестве газа-носителя с нормальным давлением

1167194 возрастают опасность образования взрывоопасных смесей пыль — кисло род в подводе к горелке и в горелке, а также опасность обратного удара пламени с возрастающим технологическим давлением. Поэтому этот вариант в процессах газификации под давлением неприемлем. Эта группа способов характеризуется также неудовлетворительной работой механического дозировочного устройства в системе под давлением, так как высокая точность дозировки зависит от чувствительности к помехам или частых ремонтных работ.

Такие же проблемы характерны в группе способов, согласно которым подвод пыли в систему под давлением происходит через непрерыв. но или квазинепрерывнс работающий пылевой насос по принципу центробежной силы (Патент DE — 2617490) или по принципу вытеснения (Патенты DE — 1252839 и DE — 1262494).

Для подачи и дозировки угольной пыли в реактор газификации используется система кипящего слоя,состоящая из шлюзового сосуда высокого давления, в котором пылевидное топливо в переменном процессе путем ввода инертного газа доводится до давления системы газификации и сосуда под давлением, в который пылевидное топливо перепускается из шлюзового сосуда высокого давления и в котором 1тутем поддувки инертного газа происходит псевдоожижение топлива. Иэ этого сосуда поток пыли вместе с частью инертного газа,применяемого для псевдоожижения, посту-. .пает к горелке реактора газификации.

Величина потока определяется плотностью кипящего слоя и разницей дав лений между указанным сосудом под давлением и реактором газификации.

В таком устройстве системы (Энциклопедия технических газов Ульмана, т. 10. — "Газификация угля") достигается очень большое отношение твердого вещества к газу (около

300 кг/м газа-носителя). Однако подцержание кипящего слоя требует циркуляционной линии псевдоожижающего инертного газа с трудоемкими установками обеспыливания и компрессией, так что известное решение также неприемлемо. (Меуниер, "Газификация и окислительное превращение топлив", Вейнгейм, 1962).

Цель изобретения — создание способа и устройства для газификации пылевидных топлив под более высоким давлением с высокими равномерностью и надежностью и низким расходом газ-носителя в системе для подачи, дозировки и подвода пыли к горелке реактора газификации а

Задача изобретения — создание способа для газификации пылевидных топлив под более высоким давлением, предпочтительно при давлениях 550 бар, при котором подача пылевидного топлива в систему под давлением, его дозировка и подвод к горелке реактора газификации пвоисходит с помощью газа-носителя.

Согласно предлагаемому способу достигаются высокие загрузочные отношения твердого вещества к гаэуносителю (в рабочем состоянии

) 300 кг/м газа-носителя) и высокие удельные мощности подачи в подводе к горелке и, кроме того, высокая точность дозировки потока пьши к горелке, уменьшается расход газа-носителя для поддержания кипящих слоев и обеспечивается высокая "-ксплуатационная надежность.

Способ осуществляется следующим образом.

Используемое для газификации пылевидное топливо из запасного бункера поц атмосферным давлением подается в шлюзовой сосуд высокого давления. Вводом, сжатого инертного газа, например азота или углекислого газа, давление в этом шлюзовом сосуде доводится до давления, которое немного превышает давление в реакторе газификации. Находя4g- щееся под давлением пыпевидное топливо подается в следующий сосуд под давлением — дозатор. В нижней части дозатора путем подачи газообразной среды сыпучая масса пыли разрыхляется так, что пылевидное топливо вместе с газом-носителем подаваемым, через транспортирующий трубопровод, начинающийся в нижней части дозатора и выступающий в нижнюю часть дозатора, поступает к горелке реактора газификации.

Отношение свободного сечения транспортирующего трубопровода к

7 1167194 8 свободному сечению нижней части до- результате этого в затора составляет (1:50)-(1;300)., расположение дозато

Пылевидное топливо в нижней час- Кроме того, в отдел ти дозатора разрыхляется до парциаль- трубопровода можно ного (ограниченного нижней частью) 5 подвести очень малы кипящего слоя. газа-носителя, для

Сыпучая масса пылевидного топлива, прерывности транспо лежащая над нижней частью дозатора, Точность дозиров имеет характер "спокойной массы", топлива, т.е. обрат которая в соответствии с отбором пы- 1О приведенного к сред левидного топлива к реактору гази- ли диапазона колеба фикации медленно сползает вниз и, значений "текучести как правило, омывается только газом чем меньше подверже (относительно небольшим), количест- дозаторе уровень сы во которого соответствует объему 15 . Если дозатор ско твердого вещества в отобранной иэ шлюзовым сосудом вы дозатора пыли. то он должен быть о

40

Поток газа-носителя насыщается пылевидным топливом, например

500 кг пыли на 1.м газа-носителя в рабочем процессе при чистой плотности пыли 1,4 г/см . Изменяя подведенное в нижнюю часть дозатора коли чество газа-носителя, можно регулировать поступающий в реактор поток пьши (кг пылевидного топлива на единицу времени), причем в широком диапазоне соотношение насыщенности пыль — газ-носитель остается постоянным. Поэтому регулировка подвода топлива к реактору газификации производится соответствующим изменением потока газа-носителя в нижнюю часть дозатора.

В качестве регулирующего импульса, например, может применяться непосредственное измерение потока пыли в линии подвода к горелке, дифференциальное измерение заполнения дозатора или зависящая от .подвода пыли или соотношения пыль— кислород измеримая в реакторе газификации величина, например установившаяся в реакционном пространстве реактора температура.

Служащий для отвода потока пыль - газ-носитель выступающий в нижнюю часть дозатора транспортирующий трубопровод может. быть подведен в разрыхленную часть сыпучей .массы горизонтально или вертикально снизу .или сверху. Непрерывность транспорта иэ-за изменений направлений подвода транспортирующего трубопровода к горелке не оказывает отрицательного влияния при достаточно больших радиусах колен. В озможно любое ра и реактора. ьных точках дополнительно е количества обеспечения нертировки. ки пылевидного ное значение нему потоку пыний моментальных пыли тем выше, н колебаниям в лучей массы. мпонован со сокого давления, тносительно большим, в особенности иметь относительно большое сечение в верхней части, с тем, чтобы можно было поддерживать достаточно низкими относительные колебания уровня сыпучей массы в доэаторе во время циклов заполнения, набора давления, отбора и снижения давления в шлюзовом сосуде высокого давления. Поэтому по другому варианту в предлагаемом устройстве предусмотрена компоновка двух или более параллельно работающих шлюзовых сосудов высокого давления, которые заполняются и разгружаются в дозаторе попеременно.

В результате действия силы тяжести разгрузка шлюзового сосуда высокого давления в дозатор происходит "вытеканием" через установленный над дозатором регулируемый дроссельный орган для потока пыли, ynpasляемый с помощью замера уровня сыпучей массы в дозаторе.

Известные измерительные приборы для замера уровня заполнения в шлюзовых сосудах высокого давления после разгрузки первого шлюза обеспечивают приток пыли из второго шлюза, снижение давления, новое заполнение и набор давления первого шлюза и наоборот.

Так как необходимая точность регулировки притока пыли к дозатору меньше на порядки величин, чем при,дозировке потока пыли к горелке, в регулируемом дроссельном органе используются малоизнашивающиеся и не требующие особого ухода устройства, например ячейковые барабаны или шиберы.

9 11671

Предлагаемое устройство наиболее эффективно если количество и размер шлюзовых сосудов высокого давления и также время циклов заполнения для снижения давления, набора давления и разгрузки сосуда и ритм включения отдельных сосудов согла, сованы между собой так, что в каждый момент времени по меньшей мере один сосуд связан с дозатором для 10 разгрузки или имеется только короткая пауза переключения (до около 10 всего времени) между отключением опорожненного сосуда и подключением наполненного и находящего- 15 ся под давлением сосуда. йлюзовой сосуд высокого давления может быть оснащен известными устройствами для замера уровня заполнения, которые сигнализируют 20 минимальный или нулевой уровень сосуда и одновременно переключаются на заполненный находящийся под давлением другой сосуд.

Нижняя часть доэатора, где под- 25 держивается парциальиый кипящий слой, выполнена меньшего диаметра, чем верхняя. Поэтому предусмотрено сужение верхней части до диаметра нижней части, например, с помощью конических промежуточных деталей, причем это сужение в зависимости от текучей способности пылевидного топлива должно обеспечить равномерное понижение уровня сыпучей массы беэ образования воронок.

Для обеспечения очень высоких отношений насыщенности пылевидного топлива к газу-носителю (более

400 кг/м в рабочем состоянии) и 40 высоких потоков количества пыли должен поддерживаться оптимальным диаметр в свету подводящего к горелке трубопровода. Соотношение поперечного сечения транспортирующего трубопровода к сечению нижней части дозатора зависит от.мощности установки и от текучих свойств пыли и находится в диапазоне (1:50)(1:300). 50

Однородность суспензии пыль— газ-носитель, подаваемой к горелке, и точность регулирования потока пьши достигаются, если через все поперечное сечение обеспечивается 55 значительное гомогенное распределение подаваемого газа-носителя в нижней части дозатора. Поэтому

94 10 газ-носитель подается в сыпучую массу пыли через проточные днища из пористого материала, при нормальной работе имеющие потерю давления, которая соответствует весу сыпучей массы на единицу площади поперечного сечения. В качестве материала для проточных днищ могут применяться, например, плиты из металлокерамики, войлочные плиты и др.

Для достижения оптимальной производительности высокой надежности против опасности прорывов кислорода в подключенные после реактора

I холодные участки установки при нарушениях и повреждениях горелки реактор газификации оснащают двумя изп несколькими независимо друг от друга работающими горелками.В таком случае соответственно числу горелок монтируют несколько дозаторов с относящимися к ним шлюзовыми сосудами высокого давления и другими устройствами.

Дозатор может иметь несколько нижних частей или разделенную на несколько отдельных участков нижнюю . часть. Б каждой из этих нижних частей или в каждом отдельном участке нижней части путем подачи сепаратного потока газа-носителя может воспроизводиться парциальный кипящий слой и пыль через погружающийся в соответственную нижнюю часть трубопровода или его участок подводится к одной из сепаратных горелок. При этом пычевидкое топливо из общей верхней части дозатора сползает в отдельные нижние частя или в отдельные участки нижней части.

Для набора давления в одном или нескольких шлюзовых сосудах высокого давления в качестве rasa-носителя может применяться одна и та же газообразная среда, например азот, углекислый газ, обратный и вновь сжатый горючий газ собственного производства, горючие газы другого происхождения или смеси этих газов.

Во избежание образования воспламеняющихся и взрывоопасных смесей угольной пыли, инертного газа и кислорода в шлюзовом сосуде высокого давления в зависимости от вида и подготовки пылевидного топлива необ11671 ходимо ограничить содержание кислорода до значений ниже 6Х.

Можно также использовать водяной пар, однако в этом случае необходим высокий перегрев этого пара и/или высокий подогрев пылевидного топлива для исключения конденсации водяного пара на пылевидном топливе, вследствие чего применение пара нерационально. 1О

Для набора давления в шлюзовом сосуде (сосудах) высокого давления в качестве газа-носителя можно использовать воздух или смесь инертного газа с кислородом с содержанием 15 кислорода до 21Х, так как концентрация пыли смесей пыль — газ-носитель в каждой фазе производственного процесса лежит выше предела взрыва. В этом случае кислород, 20 содержащийся в газе-носителе, используется в процессе газификации, таким образом снижается потребность в кислороде для газификации и одновременно уменьшается уровень 25 инертного газа в неочищенном газе приблизительно на 20Х.

Возможен вариант применения для набора давления в шлюзовом сосуде инертного газа, преимущественно 30 азота и в качестве газа-носителя горючего газа собственного или другого производства. В этом случае горючий газ притекает в полном объеме к реактору газификации так, что имеющаяся в этом газе теплотворность используется в процессе. В то же время этот газ является дешевым инертным газом, который после обеспыливания может беэ значительно- 40 го загрязнения и опасности для окружающей среды выделяться в атмосферу.

На фиг.1 приведена схема реализации способа газификации под давлением пылевидных топлив на.фиг.2 — 45 схема системы подвода и дозировки пылевидного .топлива, вариант исполнения с одним шлюзовым сосудом высокого давления на фиг.3 — то же, вариант исполнения с попеременной 50 работой двух шлюзовых сосудов высокого давления, на фиг.4 — схема дозатора с одной разделенной на три участка нижней частью для снабжения трех сепаратных горелок реактора 55 газификации, на фиг.5 - .система подвода и дозировки пылевидного топлива по варианту с доватором соглас94 t2 но фиг.4 и тремя отдельно регулируемыми горелками, I. Но варианту исполнения способа согласно фиг.1 и 2 буроугольная пыль с гранулометрическим составом около .10Х остатка на сите

0,2 мм и содержанием влаги прибли-" зительно 10Х подается пневматически через трубопровод 1 угольной пыли в запасной бункер 2. После отделения угольной пыли транспортирующий газ через фильтр 3 покидает систему.

При этом подвод угольной пыли к запасному бункеру 2 контролируется устройством 19 для замера уровня.

После снижения давления в шлюзовом сосуде 5 высокого давления и открытия запорного органа 4 буроугольная пыль из запасного бункера

2 поступает в шлюзовой сосуд 5 высокого давления. При этом уровень заполнения шлюзового сосуда высокого давления контролируется уровнемером 18, который дает сигналы при максимальном и минимальном уровнях.

При достижении максимального уровня закрывается эапорный орган 4 и шлюзовой сосуд 5 высокого давления через подвод 28 и регулирующий вентиль 14 доводится инертным газом до давления; равного давлению дозатора 7 (например 30 бар). С помощью уровнемера 17 контролируется уровень буроугольной пыли в дозаторе 7. Если уровень достиг минимума, то находящийся под шлюзовым сосудом 5 высокого давления запорный орган 6 открывается, так что содержание шлюзового сосуда 5 высокого давления одним или несколькими приемами поступает в дозатор 7.

Минимум-сигнал уровнемера 18 закрывает запорный орган 6. В пустом, но еще находящемся под давлением шлюзовом сосуде высокого давления через регулирующий вентиль 15 и линию отвода газа сниженного давления 29 происходит снижение давления до атмосферного, вследствие чего шлюзовой сосуд высокого давления готов для нового цикла заполнения.

Дозатор 7 состоит из шахтообразной верхней части с цилиндрическим поперечным сечением, оснащенной уровнемером 17 и из нижней части

8 с меньшим диаметром, которая соединена с верхней частью конической промежуточной деталью.! й

1167194

13

Днище нижней части 8 двойное, причем внутренняя часть его оформлена в виде пористого проточного днища.

Через регулирующий вентиль !О в промежуточное пространство между внешней частью днища и выполненной в виде проточного днища внутренней частью вводится поток газа-носителя.

В устройстве по варианту изображенному на фиг.2 через трубопровод 10

28 подводится инертный тот же гаэноситель, что и для набора давления в шлюзовом сосуде. На фиг.1 показан случай, когда через трубопроводы 34.и 35 в шлюзовой сосуд высо- 15 кого давления и нижнюю часть дозатора подают разные газы. Через трубопровод 34 в этом примере подводится технический азот, который получают прн производстве необходимо-20 го для газификации кислорода, а через трубопровод 35 и циркуляционный компрессор 37 — газ собственного производства.

Применяемая в качестве газа- 25 носителя газообразная среда проходит сквозь проточное днище в нижнюю часть дозатора и разрыхляет находящуюся в нижней части дозатора буроугольную пыль настолько, что возни- З0 кает местный ограниченный (парциальный) кипящий слой. Разрыхленная буроугольная пыль в очень плотной фазе уносится газом-носителем через погруженную сверху в кипящий слой 35 транспортирующую трубу 9 и этим самым буроугольная пыль и газ-носитель подводятся к горелке 30 реактора 31 газификации.

Поток масс буроугольной пыпи в транспортирующей трубе 9 в широком диапазоне почти пропорционален количеству протекающего газа-носителя. Регулирование потока буроугольной пыли к горелке производится регулированием потока газа-носителя с помощью регулирующего вентиля 10, который получает свой импульс (на примере фиг.2), от устройства 16 замера потока пыли на 50 трубопроводе 9.

Можно использовать в качестве регулирующего импульса регулирующего вентиля 10 установившуюся в зоне реакции реактора 31 и измеряемую 55 в точке 13 замера температуру, которая обычно является функцией потока буроугольной пыли к горелке (фиг.1).

При необходимости имеется возможность через вентиль 11 и одно или несколько параллельных мест 12 подвода ввести в трубопровод 9 небольшие количества дополнительного газа-носителя. Это особенно в период запуска и при плохих текучих свойствах буроугольной пыли (например, из-за большой доли волокнистых древесковидных составных частей) стабилизирует поток пыли с газом-носителем и снижает возможность забивки трубопровода в местах поворотов.

Поток буроугольной пыли через трубопровод,9 попадает в горелку 30 реактора 31. В горелке буроугольная пыль контактирует со смесью технического кислорода и водяного пара, которая подводится через трубопровод 36 к горелке.

Буроугольная пыль и смесь технического-кислорода и водяного пара реагируют между собой в реакционном пространстве реактора 31 в виде пламени при температурах порядка 1500 С и давлении немного меньшем, чем в дозаторе 7 (около 29,5 бар). Полученный неочищенный газ проходит через пс ледующие охладительные, конденсационные и газоочистные установки 32 и подается (отводом 33) для дальнейшего его использования.

В нижнюю часть 8 доэатора 7 подается 65 мз в нормальном состоянии газа-носителя, соответственно около 2,35 м в рабочем состоянии на каждую тонну перерабатываемой буроугольной пыли. Проточное днище выполнено так, что при скорости газа-носителя в 0,025 м/с (нормальная нагрузка) в нижней части дозатора потери давления в днище составляют 0,2 бар.

1 Ю

Трубопроводом транспортируется смесь буроугольной пыли и гаэаносителя (500 кг буроугольной пыли на каждый 1 м газа-носителя в рабочем состоянии или же 15,5 кг/м в нормальном состоянии). Трубопровод рассчитан на скорость смеси пыли с газом-носителем в 3,4 м/с.

II. По варианту изображенному на фиг.1 и 3 для питания доэатора

7 применяется два шлюзовых сосуда э и 21 высокого давленич, работающих попеременно.

Буроугольная пыль (свойства аналогичны пыли по варианту, изображенному на

15 1 с ° ° . фиг. 1 и 2) подводится в запасной бункер 2. Запасной бункер -2 через трубопровод и за:",.орный орган 4 связан со шлюзовым сосудом 5 высокого давления и через другой трубопровод и запорный орган 20 связан со шлюзовым сосудом 21 высокого давления.

При закрытом запорном органе 20 сначала, как и при варианте I производится снижение давления в шлюзовом сосуде 5, последний заполняется буроугольной пылью иэ запасного бункера 2 и через регулирующий вентиль 14 инертным газом через трубопровод 28 доводится до давления, равного давлению в дозаторе 7

Во время этих процессов шлюзовой сосуд 21 высокого давления через открытую запорную арматуру 22 и устройство грубой дозировки 23, находящееся под давлением и выполненное в виде ячейкового барабана с регулируемым числом оборотов, связан с дозатором 7. При этом содержимое шлюзового сосуда 21 высокого давления через устройство 23 грубой дозировки поступает в дозатор 7, причем устройство 23 управляется уровнемером 17 так, что в заданных пределах уровень в дозаторе 7 поддерживается постоянным.

20

Два шлюзовых сосуда высокого давления позволяют уменьшить пределы колебания уровня в дозаторе ?.

Это повышает точность дозировки и уменьшает размер, особе .;но диаметр. доэатора. Поэтому такое исполнение целесообразно особенно при высоких мощностях установки.

III. Вариант устройства (фиг.4 и 5) с применением только одного дозатора, пылевидным топливом снабжаются некоторые отдельные и регул-руемые горелки одного реактора газификации.

Нижняя часть 8 дозатора 7 разделена тремя звездообразно расположенными разделительными перегородками 38 на три одинаковых секторных участка. Эти участки по отношению к верхней части дозатора открыты„ так что пылевидное топливо из верх ней части может свободно поступать в нижнюю. Разделительные перегородки разделяют также проточное дн. -".ще

24 и промежуточное пространство между проточным днищем и наружной стенкой днища нижней части. Каждый образовавшийся за счет разделительной перегородки участок нижней части

З0 под проточным,днищем имеет подвод для сепаратно регулируемого ввода

Если шлюзовой сосуд 21 высокого давления опорожнен, уровнемер 27 дает сигнал, который вызывает открытие запорного органа 6 и закрытие запорного органа 22. Затем буроугольная пыль из шлюзового сосуда

5 высокого давления подается в дозатор 7, в то время как в сосуде

21 высокого давления через регулирующий вентиль 26 снижается давление. После открытия запорного органа 20 сосуд 21 высокого давления заполняется буроугольной пылью.

После получения сигнала максимального значения уровнемера 27 запорный орган 20 закрывается, через регулирующий вентиль 25 инертным газом сосуд высокого давления 21 доводится до давления, равного дав- лению в доэаторе 7, и, следователь-но, уровнемер 18 на сосуде 21 высокого давления готов для следующей разгрузки в дозатор 7. Работа дозатора и подвод потока пыли к реактору газификации по вариантам

I u II аналогичны. газа-носителя„ который поступает через проточное днище сквозь им-:ющуюся сыпучую массу "в соответствую= щем участке нижней части и разрыхляет ее с образованием парциальных кипящих слоев. В каждом из этих участков заканчивается вертикально подведенный сверху трубопровод 9 для отвода газа-носителя и потока пыли к каждой соответственно прикрепленной горелке 30 реактора 31.

Регулирование потока пыли в этом варианте производится преимущественно с помощью точек 16 замера потока пыли в отдельных транспортирующих трубопроводах 9, показания которых воздействуют на установочные вентили 10 в соответственных линиях подвода газа-носителя,Подвод пыли в дозатор идальнейший ходпроцесса в реакторе газификациианалогичны описанным.

Применение предлагаемой установки для газификации буроугольной пыли обеспечивает следующие производственные показатели;.

Топливо-буроугольная пыль

4950

10. 30 газе для сосуде

750 теле

650

3680

1,85

i7

Измельченность, 7. остатка на сите

0,2 мм

Содержание влаги, Ж

Содержание золы,Х

Теплотворность, ккал/кг

Расход топлива, т/ч

Рабочее давление, бар

Потребность в инертном набора давления в шлюзовом высокого давления

Давление,бар

Количество rasa м /ч в нормальном состоянии

Потребность в газе-носи

Давление,бар

Количество газа, м /ч в нормальном состоянии

Потребность в техническом кислороде для газификации (96X О,) м /ч в нормальном состоянии

Потребность в паре для газификации,т/ч

1167194

18

В таблице приведены показатели теплотворности и выхода газа-носителя в нормальном состоянии.

Газ-носитель

Неочищенный газ собственПоказатели ного производ» ства

Теппотворность,ккал/м 2400

2500

14000

13200

Состав неочищенного rasa (сухого), Ж:

СО 52,2 54,5

Н, 31,0 32,3

СО 11,3 11,8

СНФ 0 4 . 094

5,1 1 ° 1

Признано изобретением по резуль" татам экспертизы, осуществленной

39 ведомством по изобретательству.Германской Демократической Республики.

Производство неочищенного газа (нетто),м /ч

1167194

Фиг. Я

1167194

1167194

1167194

Составитель Н. Стрижова

Техред М.Пароцай Корректор Г.Решетиик

Редактор Л. Пчелинская

Заказ 4389/27

Жраа 546 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Способ газификации пылевидных топлив под давлением и устройство для его осуществления Способ газификации пылевидных топлив под давлением и устройство для его осуществления Способ газификации пылевидных топлив под давлением и устройство для его осуществления Способ газификации пылевидных топлив под давлением и устройство для его осуществления Способ газификации пылевидных топлив под давлением и устройство для его осуществления Способ газификации пылевидных топлив под давлением и устройство для его осуществления Способ газификации пылевидных топлив под давлением и устройство для его осуществления Способ газификации пылевидных топлив под давлением и устройство для его осуществления Способ газификации пылевидных топлив под давлением и устройство для его осуществления Способ газификации пылевидных топлив под давлением и устройство для его осуществления Способ газификации пылевидных топлив под давлением и устройство для его осуществления Способ газификации пылевидных топлив под давлением и устройство для его осуществления Способ газификации пылевидных топлив под давлением и устройство для его осуществления Способ газификации пылевидных топлив под давлением и устройство для его осуществления Способ газификации пылевидных топлив под давлением и устройство для его осуществления 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для газификации твердых топлив и может быть использовано для газификации торфа, торфяных брикетов, дров, древесных отходов, растительных остатков, бытового и промышленного мусора, в установках для отопления различных помещений, подогрева воды и воздуха, сушки влажных материалов, зерна топлив и других целей

Изобретение относится к средствам переработки твердого топлива, а точнее касается установок для переработки твердого топлива в горючий газ

В трубе (6) шнекового транспортера расположены два раздельно управляемых шнека. Между первичным, приводимым в действие двигателем (12), и вторичным, приводимым в действие двигателем (11), шнеками происходит уплотнение биомассы под действием высокого давления вследствие разной скорости вращения двигателей таким образом, что образуется практически газонепроницаемая пробка (13). Обеспечивается возможность загрузки биомассы самых разных видов с применением простого транспортера в емкость с избыточным давлением. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности, в частности для получения генераторного газа. Прямоточный газификатор содержит топливный бункер (14) для хранения топлива, подлежащего газификации, верхнее перекрытие (16а), образующее днище топливного бункера, один газификационный отсек (20) для газификации топлива, расположенный под верхним перекрытием, и средства для проведения газифицирующего воздуха в газификационный отсек. Верхнее перекрытие содержит несколько отверстий (30) для подачи топлива из топливного бункера в газификационный отсек. Под верхним перекрытием (16а) имеется нижнее перекрытие (16b). Под нижним перекрытием (16b) находится газификационный отсек (20). В верхнем и нижнем перекрытиях имеется несколько концентрических отверстий (30), ведущих из топливного бункера (14) в указанный газификационный отсек. Изобретение позволяет снизить требования к используемому топливу, снизить потребность в очистке генераторного газа при увеличении его выхода, а также обеспечить надежность газификатора. 5 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способу теплового расщепления высокоуглеродистых веществ в реакторе с подвижным слоем, выполненном с возможностью прохождения сверху вниз сыпучего материала. Вертикальная колонна для подачи сыпучего материала дополнена вертикальной колонной для отвода сыпучего материала. Ширина и высота колонн, а также свойства сыпучего материала выбраны таким образом, что вследствие внутреннего падения давления колонн сыпучего материала осуществляется герметизация внутренней части реактора от атмосферы. При этом обеспечивается непрерывный и порционный поток сыпучего материала. В верхней зоне реактора предусмотрена первая полость, а в нижней зоне реактора предусмотрена вторая полость, между которыми создается разность Δp давлений по меньшей мере в 50 мбар, которая стабилизирована за счет падения давления в столбе сыпучего материала внутри реактора с подвижным слоем. Изобретение обеспечивает безопасный производственный процесс с надежно герметизированной внутренней частью реактора. 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу эксплуатации системы шлюзов сыпучего материала, которые используют для загрузки под избыточным давлением технологического устройства, содержащего технологический газ, причем во время сброса давления в шлюзах газ и энергию давления частично сохраняют посредством компенсации давления с одним или несколькими напорными резервуарами и вновь используют во время нагнетания давления. Способ направлен на то, чтобы получалось меньшее количество газа, подвергаемого сбросу давления, который после компрессии должен подаваться обратно в производственный процесс, и чтобы из производственного процесса отбиралось меньшее количество газа на нагнетание давления. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

Изобретение относится к газовой промышленности. Эксплуатацию шлюза газификатора с неподвижным слоем угля осуществляют путем загрузки угля в шлюз через одно отверстие и выгрузки угля из шлюза через другое отверстие в реактор, находящийся под избыточным давлением технологического газа. Оба отверстия оснащены самоуплотняющимися затворами. Перед заполнением шлюза давление снижают до давления окружающей среды и продувают шлюз инертным газом. После заполнения шлюза углем при механически закрытом отверстии давление в шлюзе повышают с помощью инертного газа до такого значения, что самоуплотняющийся затвор закрывает отверстие герметичным образом. Перед опорожнением давление в шлюзе повышают с помощью технологического газа до значения давления в реакторе. Обеспечивается повышение эффективности и надежности работы при одновременном упрощении эксплуатации шлюза. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ газификации пылевидных топлив под давлением и устройство для его осуществления

Наверх