Способ газификации кускового твердого топлива и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к газификации кускового твердого топлива. Цель - повышение эффективности процесса. Топливо загружают в газогенератор и газифицируют с подачей парокислородного дутья и ворошением слоя топлива. Ворошение осуществляется импульсами ударных волн, которые создает импульсная система по команде с блока управления. Для создания импульса ударных волн используется часть (0,25%) получаемого продукта газификации и кислорода. 2 с.п. ф-лы, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) 01) (504С10J348

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 3450 ——

P ккал и кг

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4162327/29-26 (22) 16.12.86 (46) 23.04.89. Бюл. ¹ 15 (71) Научно-исследовательский и проектный институт по газоочистнЫм сооружениям, технике безопас- . ности и охране труда в промьппленности строительных материалов (72) О,Д. Ткач и В.В. Синявский (53) 662.74(088.8) (56) Химические вещества из угля/Под ред. N.Ôàëüáå. — M. Химия, 1980, с. 172, 173.

Изобретение относится к химичес- кой технологии и может найти применение для производства горючих газов, содержащих окись углерода, из твердого углеродсодержащего топлива.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса.

Процесс проводят со слабоспекающимся углем с содержанием летучих — 38-40Х на ОМУ. Усредненный химический состав угля, мас.Х: С 65,9;

Н 4,1; N 1; А„,„„= 15; вода 14, Медленное нагревание угля в кварцевом тигле при 900 С дает частично о спекшийся пористый легкоразрупаемый полукокс. (54) СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ КУСКОВОГО

ТВЕРДОГО ТОПЛИВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к газификации кускового твердого топлива.

Цель — повышение эффективности процесса. Топливо загружают в газогенератор и газифицируют с подачей парокислородного дутья и ворошением слоя топлива. Ворошение осуществляется импульсами ударных волн, которые создает импульсная система по команде с блока управления. Для создания импульса ударных волн используется часть (0,25Х) получаемого продукта газификации и кислорода. 2 е.п. и

-Ч з.п. ф-лы, 1 ил,, 2 табл.

В реакторе находится электрический нагревательный элемент, что позволяет проводить процесс в автотермическом и в аллотермическом режимах.

Для поддержания температуры слоя процесс проводят с внешним обогревом и с частичной подачей кислорода.

Линейная скорость потока газов в верхней части реактора составляет порядка 50 см/с, !

Параметры импульсов, создаваемых импульсной камерой, определяют с помощью пьезодатчиков и регистрируют запоминающим осциллографом. Расшифровка осциллографом показала, что на расстоянии 20 диаметров сопла от его среза амплитуда давления в ударной волне 0,75 атм (75 кПа), а непосредственно перед соплом 1,5 атм

1474170 (1500 кПа). Длительность импульса около 0,01 с, Причем развертка по времени показывает,. что импульс состоит из двух компонентов. Сначала идет крутой фронт нарастания давления в ударной волне, а затем через

0,002 с — более пологий фронт нарастания давления суруи горячих газов.

Второй период нарастания давления примерно в 4-5 раз продолжительнее первого. В слое угля происходит затухание импульсов, и их энергия идет на,разрыхление слоя. При размере зерен 3-6 мм наблюдается рыхление на 15, длину слоя 0 5 — 1,5 м при варьиро,вании заряда импульсной камеры (0,51 л взрывчатой смеси, имеющей энергию

4-8 кДж).

Установлено, что скорость ударной волны в зернистом слое изменяется незначительно, т.е. ударная волна в слое почти не поглощается. Основную роль в рыхлении слоя передает струя газов. 25

Скорость струи горячих газов на выходе из сопла пушки (импульсной камеры) диаметром 0,03 м и длиной 1 м составляет 650-700 м/с. Скорость определяется пьезодатчиками и осциллографом. Эта струя была направлена на слой угля снизу вверх. Импульсная струя натекает на поверхность нижнего слоя угля, тормозится, что приводит к росту давления на ближней поверхности. Внутри слоя возникают нестационарные гидродинамические процессы, которые протекают в режиме фильтрации. В слое устанавливается такое распределение давления, которое приводит к. появлению градиентов давления, переменных по времени и направлению. Все это приводит к дви. жению волны рыхления по слою.

Скорость струи и импульсное давление в слое угля без нагрева уменьшается по высоте (табл. 1)..

При значениях удельной энергии не более 12 кДж/м слоя выноса мелких фракций угля из слоя не наблю- 50 дают °

Состав газа газификации приведен в табл. 2.

Состав газа определяют с помощью хроматографа. Предварительно хромато- граф калибруют по чистым газам.

На чертеже представлено устройство, реализующее предлагаемый способ газификации кускового твердого топлива, общий вид.

Устройство содержит газогенератор

1 с патрубком 2, оснащенным шибером

3 для подачи в газогенератор 1 куско- вого твердого топлива 4, патрубками

5 и 6 соответственно для подачи пара и кислорода, патрубком 7 и трубопроводом 8 для отвода продукта газификации (синтез-газа). К нижней части газогенератора 1 через колосниковую решетку 9 присоединена зольная камера 10 с шибером 11.

Импульсный генератор 12 для ворошения слоя 4 топлива размещен вне газогенератора 1 и состоит из импульсной камеры 13 с рубашкой водяного охлаждения (не показана), сопло 14 которой введено в верхнюю часть зольной камеры 10. Импульсная камера 13 сообщается со смесителем 15 кислоро-, да и части синтез- газа. Клапаны 16 и 17 служат для подачи в смеситель

15 кислорода и части синтез-газа соответственно. Свеча 18 зажигания предназначена для подачи искры и поджига горючей смеси. Перед смесителем 15 со свечой 18 зажигания установлен пламегаситель 19. . Импульсный генератор 12 имеет блок 20, который соединен сигнальными цепями 21 с клапанами 16 и 17, свечой 18 зажигания и датчиком 22 давления, установленным На патрубке

6 и передающим на блок 20 управления сигнал о необходимости подачи ударной волны для ворошения слоя топлива 4.

Ф

Устройство работает следующим образом.

В газогенератор 1 через патрубок

2 и шибер 3 на колосниковую решетку

9 подается твердое кусковое топливо

4. Перегретый водяной пар и кислород подаются в нижнюю часть газогенератора 1 непосредственно над решеткой 9 через патрубки 5 и 6 .соответственно. В процессе экзотермической реакции горения и эндотермической реакции восстановления образуются синтез-газ и зола. Синтез-газ выводится через патрубок 7 по трубопро.— воду 8 в рекуператор тепла (не показан) для охлаждения, Зола через колосниковую решетку 9 попадает в зольную камеру 10, откуда ее периодически удаляют через шибер 11.

В процессе горения происходит спекание, образование застойных зон и

Таблица .1

0,8

0 05 0,2 0,4 0,6

Высота слоя, м О

Скорость импульсной струи, м/с

Импульсное давление,ИПа

570 300 200 120

0,15

1,55 1,5 1,05 0,75 0,45 0,3

5 14741 устойчивых каналов, ухудшается тепло- и массообмен, из-за чего повы- шается давление в патрубках кислорода и пара в нижнем слое топлива 4.

Это повышение. давления выше заданного регистрируется датчиком 22 давления, который запускает блок 20 управления.

Ворошение слоя 4 происходит имт, пульсами ударных, волн, для создания которых по команде с блока 20 управления открываются клапаны 16 и 17, н в смеситель 15 поступают соответственно незначительные части кислоро- 15 да и охлажденного синтез-газа. Одновременно клапан 16 прекращает на время создания импульса подачу кислорода в газогенератор 1.

После заполнения объемов смесителя 15 и импульсной камеры 13 горю20 чей смесью по команде с блока 20 управления клапан 17 закрывается, а клапан 16 переключается на подачу кислорода в газогенератор 1.

Одновременно поступает команда на зажигание свечи 18. Вследствие тепловой инерции свечи 18 зажигания клапаны 16 и 17 закрываются на 3-4 с раньше выхлопа из импульсной камеры

13. Это предотвращает обратный удар импульса в линии кислорода и синтезгаза. Одновременно в блоке 20 управления блокируется сигнал от датчика давления ложного срабатывания. При этом ударная волна, проникая внутрь

4 твердого топлива, рыхлит его. Этим предотвращается спекание угля в слое, улучшаются тепло- и массообмен, исключается возможность образования

:.застойных зон и устойчивых каналов.

70 6

Процесс ворошения слоя топлива импульсами ударных волн автоматически повторяется при повышении давления в слое, что характеризует процесс .спекании угля.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Способ газификации кускового твердого топлива путем подачи парокислородного дутья с одновременным ворошением слоя, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, ворошение топлива осуществляют импульсами ударных волн.

2. Устройство для газификации кускового твердого топлива, включающее газогенератор с патрубками подачи твердого кускового топлива, парокислородного дутья и отвода продукта газификации, зольную камеру и приспособление для ворошения слоя, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности, при= способление для ворошения слоя выпол- нено в виде импульсного генератора ударных волн с блоком управления.

3. Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что импульсный генератор ударных волн включает импульсную камеру, нижняя часть которой подсоединена к верхней части зольной камеры, смеситель кислорода, сообщающийся с верхней частью импульс-. ной камеры, свечу зажигания и клапаны подачи кислорода и синтез-газа, при этом клапаны и свеча зажигания. соединены с блоком управления.

1474170

Таблица 2

Аллотермический ваАвтотермический вариант

Компонент риант

56

9 (2

Составитель Л.Лазаренко

Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар

Редактор Н.Гунько

Заказ 1841/23 Тираж 446 Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101

СО

Н1

Со

С„Н

Сн