Способ газификации угля

 

Изобретение, относится к газификации угля с получением пара высокого и низкого давлений и позволяет снизить затраты энергии при газифицировании угля. В преимущественно с внешним обогревом газогенераторе применяется отводимый из газогенератора горячий продуктовый газ в качестве теплоносящей среды для. получения пара высокого и/или низкого давления. Выпадающая при охлаждении из продуктового газа конденсатная вода отделяется соответственно от содержащихся в ней летучих или органических загрязнений, затем выпаривается в испарителе и в качестве технологического пара возвращается в газогенератор. В качестве нагревающей среды для испарителя служит пар высокого и/или низкого давления соответственно после предварительного использования в паровой турбине . Таким образом, конденсатная вода продуктового газа рециркулирует, не причиняя ущерба окружающей среде. 4 з.п. ф-лы, 1 ил. СП С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИ Ч Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 10 J 3/54, 3/86

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4614860/26 (22) 30.08.89 (31) 881142202 (32) 31.08.88 (33) ЕР (46) 23.04.92. Бюл. ¹ 15 (71) Ман Гутехоффнунгсхютте АГ (DE) (72) Клаус Кноп, Ахим Дюеркоп и Гюнтер

Вольтерс (DE) (53) 662.76 (088.8) (56) Европейский патент

N 0202428, кл, С 10 J 3/54, 1986. (54) СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ (57) Изобретение относится к газификации угля с получением пара высокого и низкого давлений и позволяет снизить затраты энергии при газифицировании угля, В преимущественно с внешним обогревом газоИзобретение относится к способу газификации угля, причем получаемый газ в одном или нескольких теплообменниках охлаждается до температуры ниже температуры конденсации содержащегося в нем водяного пара, и выпадающая при этом из газа конденсатная вода отделяется, обогащается и возвращается в процесс.

Цель изобретения — снижение затрат энергии.

На чертеже изображена технологическая схема для осуществления предложенного способа. — путь прохождения получаемого газа обозначен двойной линией, путь прохождения получаемого пара— толстой линией, тонкими линиями показаны трубоп ро воды для воды или т. и,), В газогенераторе 1, который с помощью змеевика 2 обогревается внешним источником тепла, из подводимых по подающему,, Ы,, 1729296 АЗ генераторе применяется отводимый из газогенератора горячий продуктовый газ в качестве теплоносящей среды для. получения пара высокого и/или низкого давления. Выпадающая при охлаждении из продуктового газа конденсатная вода отделяется соответственно от содержащихся в ней летучих или органических загрязнений, затем выпаривается в испарителе и в качестве технологического пара возвращается в газогенератор.

В качестве нагревающей среды для испарителя служит пар высокого и/или низкого давления соответственно после предварительного использования в паровой турбине. Таким образом, конденсатная вода продуктового газа рециркулирует, не причиняя ущерба окружающей среде. 4 з.п. ф-лы, 1 ил. трубопроводу 3 мелкозернистого угля и по трубопроводу 4 водяного пара создается псевдоожиженный слой, причем перегретый водяной пар служит реакционной и ожижающей средой.

Генерируемый в газогенераторе 1 газ или неочищенный газ направляется через трубопровод 5 охлаждения неочищенного газа и при этом охлаждается в теплообменнике 6 парогенератора 7 высокого давления. При этом генерируется пар высокого давления, давление которого более 100 бар, а температура перегрева более 450 С.

Охлажденный угольный газ по трубопроводу 8 направляется через газопромыватель 9, снабженный трубой. Вентури, и поступает в резервуарный отделитель 10, где отделяются содержащиеся в газе загрязнения; пыль, соли (например, NH

1729296

Выходящий из отделителя 10 очищенный таким образом угольный газ охлаждается еще в теплообменниках 11 и 12, причем в парогенераторе 13 генерируется пар низкого давления (2-4 бар). Выпадающая при этом в теплообменниках 11 и 12 конденсатная вода, которая содержит в основном загрязнения органической природы, применяется в качестве промывочной воды в газопромывателе 9 и вместе с газом поступает в отделитель 10. Из атделителя 10 конденсатная вода через вентиль 14 отводится и подается в колонну 15 для отгонки, B этой колонне при подаче пара низкого давления удаляются содержащиеся в конденсатной воде газообразные компоненты, например

МНз, HzS и также летучие органические компоненты, и подаются после охлаждения в теплообменнике 16 по трубопроводу 17 на ступень сжигания.

Выходящая из колонны 15 конденсатная вода через насос подается к одному или нескольким фильтрам 18 с коксовой мелочью, в которых происходит отделение еще содержащихся в конденсатной воде растворимых и нерастворимых углеводородов.

В фильтрах 18 в качестве абсорбционных вспомогательных средств и вспомогательного фильтровального слоя можно использовать остаточный кокс и/или летучую пыль, которая выпадает при газификации в газогенераторе 1 и там в качестве остатка выгружается через шлюзовую систему. Применение фильтров с коксовой мелочью для отделения углеводородов из сточной воды известно, После прохождения через фильтр 18 конденсатная вода по трубопроводу 19 направляется к испарителю 20 и там выпаривается. В качестве источника тепла для частичного выпаривания конденсата применяется генерируемый в парогенераторе 7 перегретый пар высокого давления, который прежде направляется через паровую турбину 21 (паровая турбина обратного давления) для выполнения работы, в частности и для привода генератора 22 с целью получения электроэнергии. Отработанный пар паровой турбины направляется через трубчатый теплообменник 23 испарителя 20 и там охлаждается до температуры ниже точки конденсации, так что теплота конденсации отработанного пара служит для выпаривания поступающей с фильтров 18 конденсатной воды.

Пар, получаемый в испарителе 20 посредством выпаривания конденсатной воды, подается по трубопроводам 24 и 4 в качестве технологического пара в газогенератор 1. Если давление и температура отра5

25 сжимать до давления, необходимого для

15 подачи в газогенератор, причем компрессор

55 ботанного пара паровой турбины 21 являются достаточно высокими для того, чтобы образующийся в испарителе 20 пар имел более высокое давление, чем давление в газогенераторе 1, тогда пар можно подавать по трубопроводу 4 непосредственно в газогенератор 1. Если давление и температура отработанного пара из паровой турбины 21 являются настолько низкими, что давление получаемого в испарителе 20 пара ниже, чем давление в газогенераторе 1, тогда может возникнуть необходимость в том, чтобы пар из испарителя 20 с помощью компрессора

25 может приводиться в действие от паровой турбины.

Вода, конденсируемая в теплообменнике 23 испарителя 20 из отработанного пара турбины 21, через насос 26 и теплообменники 27 и 28 возвращается к парогенератору 7 высокого давления.

Если же количество выпаренного в испарителе 20 конденсата является недостаточным для того, чтобы покрыть потребность в технологическом паре в газогенераторе 1, то дополнительную воду для питания испарителя 20 можно подавать снаружи по трубопроводу 29. Это питание посторонней водой может осуществляться также в другом месте, например выше фильтра 18.

Остающийся в испарителе 20 остаток воды отводится по трубопроводу 30, в фильтре 31 очищается от твердых частиц и затем через насос 32 возвращается к испарителю

20. Отделяемые в фильтре 31 твердые частицы могут высушиваться и в качестве фильтровального осадка отводиться, Содержащаяся в отработанном паре из паровой турбины 21 конденсационная теплота может быть исг ользована для выпаривания конденсатной воды, т.е. для получения технологического пара, тем самым она не пропадает. Затем благодаря процессу выпаривания в испарителе 20 отпадает необходимость в использовании внешней охлаждающей мощности. Весь процесс газификации может осуществляться почти без получения сточной воды, что является особенно важным для сопряжения процесса газификации с процессами эксплуатации газовых и паровых турбин, следовательно, в области эксплуатации электростанций.

Обогрев газогенератора 1 с помощью трубчатого змеевика 2 осуществляется посредством горячей теплоносящей среды, подаваемой по трубопроводу 33. Эта теплоносящая среда может быть предоставлена, 1729296

50

55 например, от атомного реактора. Замкнутый и независимый от внешних источников тепла процесс получают тогда, когда по меньшей мере часть отводимого по трубопроводу 34 продуктового газа сжигают, и получаемый таким образом дымовой газ с температурой, например, 850 С или выше

4 подают по трубопроводу 33 в змеевик 2.

Перед входом в змеевик 2 дымовой газ может направляться еще через теплообменник 35 для того, чтобы полученный в испарителе 20 технологический пар нагреть до температур свыше 800 С. Выходящий из змеевика 2 дымовой газ можно еще использовать в теплообменнике 36 для перегрева пара, подаваемого в паровую турбину 21.

Теплообменники 16, 27 и 28 служат для подогрева котельной воды, применяемой в парогенераторах 7 и 13.

Для нагревания испарителя 20 можно использовать получаемый в парогенераторе 13 пар низкого давления. В этом случае отводимый по трубопроводу 24 пар находится только под давлением и должен с помощью компрессора 25 сжиматься до высокого давления, например 35 бар, необходимого для подачи в газогенератор 1, Колонна 15 для отгонки и/или фильтр 18, предусмотренный для предварительной очистки конденсата перед его выпариванием, теоретически могут быть также исключены, причем тогда соответствующие загрязнения остаются в конденсатной воде и вместе с получаемым в испарителе 20 паром снова возвращаются в газогенератор 1.

При этом существует опасность того, что определенные загрязняющие примеси, например аммиак, удаляемый в колонне 15 для отгонки, или отделяемые в фильтрах 18 фенолы и т,п., обогащают перемещающуюся циркулирующую конденсатную воду и при определенных условиях могут достигнуть концентрации, критическойдля эксплуатации установки и/или для применяемых материалов. Поэтому включение колонны 15 для отгонки и фильтра 18 является предуп5 редительным мероприятием.

Формула изобретения

1. Способ газификации угля, включающий нагрев угля путем косвенного теплообмена в присутствии водяного пара, 10 охлаждение полученного газа в теплообменниках до температуры ниже точки конденсации содержащегося в газе водяного пара с получением пара высокого и/или низкого давления, подаваемого в паровую

15 турбину, отделение из газа конденсатной воды, обработку ее и возврат в процесс, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения затрат энергии, конденсатную воду подвергают испарению путем теплообмена с па20 ром высокого и/или низкого давления и полученный из конденсатной воды пар в качестве технологического пара подают на стадию нагрева угля.

2. Способ поп1,отличающийся

25 тем, что конденсатную воду перед ее испарением в ступени отгонки освобождают от газообразных или летучих загрязнений и/или в ступени фильтрации фильтрования освобождают от растворимых и нераствори30 мых углеводородов.

3. Способ по пп.1 или 2, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что отработанный пар паровой турбины используют для испарения конденсатной воды, 35 4.Способпоп3,отличающийся тем, что получаемый в результате испарения конденсатной воды технологический пар сжигают в ступени сжатия, приводимой от паровой турбины.

40 5.Способпоп1,отличающийся тем, что на стадию испарения дополнительно к конденсатной воде подают воду, 1729296

Составитель P.Ãoðÿèíîâà

Редактор О,Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид

Заказ 1416 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101