Способ термической перерабортки твердого топлива и установка для его осуществления

 

Сущность изобретения: топливо сушат и измельчают в молотковой мельнице 3. Нагревают до 600-650°С твердым теплоносителем в реакторе 5 с получением полукокса и парогазовой смеси. Нагревают полукокс до 850-900°С в топке 6. Отделяют нагретый полукокс от газовой фазы в циклоне 7. Затем неуловленный полукокс отделяют от газовой фазы в циклоно 8. В топку 6 дополнительно подают выделенный в циклоне 8 полукокс в количестве 10-30% и водяной пар в количестве 5-10% от вводимого в топку полукокса 2 с п ф-лы, 1 ил , 1 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 10 В 49/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР,; ",, »(.k»» т.вл1

Е;йА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4904392/04 (22) 21.12.90 (46) 07.11.92. Бюл. N. 41 (71) Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г.M.Êðæèæàíîâñêoão (7 ) В.А,Карасев (56) "Химические вещества из угля" под ред.

Фальбе, Москва, "Химия", 1980, с. 47-48.

Андрюшенко A,é., Попов А,И, "Основы проектирования энерготехнологических установок электростанций". Москва, "Высшая школа.". 1980, с. 47-50 (прототип).

Изобретение относится к способам термической переработки твердого топлива и установкам для его осуществления и может быть использовано в энергетической и химической отраслях промышленности.

Известен способ термической переработки твердого топлива, включающий сушку угля, предварительный нагрев его до 1500С и нагрев газообразным теплоносителем до

600-750 С с получением полукокса и парогазовой смеси.

Недостатком известного способа является то, что при термической переработке твердого топлива газообразным теплоносителем парогазовая смесь разбавляется дымовыми газами, что ведет к увеличению объема оборудования для системы конденсации жидких продуктов. Полученный полукокс имеет низкую адсорбционную способность, так как при нагревании кускового топлива частицы прогреваются неравБЫ, 1773928А1 (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА И УСТАНОВКА

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Сущность изобретения: топливо сушат и измельчают в молотковой мельнице 3, Нагревают до 600-650 C твердым теплоносителем в реакторе 5 с получением полукокса и парогазовой смеси. Нагревают полукокс до 850-900 С в топке б. Отделяют нагретый полукокс от газовой фазы в циклоне 7, Затем неуловленный полукокс отделяют от газовой фазы в циклоне 8. В топку 6 дополнительно подают выделенный в циклоне 8 полукокс в количестве 10-30% и водяной пар в количестве 5-10% от вводимого в топку полукокса. 2 с.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.. номерно, парогазовая смесь выделяется не из всего объема, поэтому пористость, которая характеризует адсорбционную способность полукокса, низкая и неоднородна.

Наиболее близким техническим решением является способ термической обработки твердого топлива, включающий сушку топлива дымовыми газами, предварителв1 ный нагрев топлива до 250-350 С, нагрев 1Ы его до 600-650 С твердым теплоносителем в 00 реакторе с получением полукокса и парогазовой смеси, нагрев части полукокса до ббб900 С в топке в режиме пневмотранспорта

0 ) за счет частичного сжигания полукокса, отделение нагретого полукокса от газовой фазы в первом циклон и подача его B реа» тор в качестве теплоносителя на нагрев то»»лива, отделение неуловленного полукокс;» о газовой фазы во втором циклоне, возврат . его в реактор и вывод полукокса из реактора.

1773928

40

Известна установка для термической переработки твердого топлива, содер>кащая последовательно расположенные средства для сушки и измельчения топлива, циклон для отделения сушильного агента, реактор термического разложения твердого топлива с охладителем палукакса, топку, циклон для отделения твердого теплоносителя, который подключен к верхней части реактора, циклон для отделения неуловленного полукокса, соединенного нижним вылодом с реактором, а верхним выходом — с циклоном для отделения сушильного агента.

Недостатком известных способов и установки является то, что они не позволяют получать активированный полукокс, наряду с другими ценными продуктами. Полученный полукокс обладает низкой адсорбционной способностью, Цель предлагаемого способа и установки для его осуществления — повышение качества палукокса за счет увеличения ега адсорбцианной способности.

Указанная цель достигается тем, что топлива сушат, нагревают до 600-650 С твердым теплоносителем в реакторе с получением полукокса и парогазовой смеси, нагревают полукокс до 850-900 С в топке в режиме пневмотранспорта, отделяют нагретый полукокс от газовой фазы в первом циклоне и пода от его в реактор в качестве теплоносителя, отделяют неуловленный полукокс от газовой фазы so втором и третьем циклонах и охлаждают, а в топку дополнительно вводят выделенный полукокс из второго циклона на рециркуляцию в количестве 10-30 мас.% и водяной пар в количестве 5-10 мас.% от вводимого в топку полукокса.

Для дости>кения поставленной цели установка содержит последовательна расположенные средства для сушки и измельчения топлива, циклон для отделения сушильного агента, реактор, термического разложения топлива, -îïêó,,циклон для отделения теплоносителя, подключенный к верхней части реактора, циклоны для отделения неуловленного полукокса, охладитель полукакса, причем топка в нижней части снабжена патрубком для подачи водяного пара и соединена с нижним выходом циклона для отделения неуловленного полукокса.

Предложенный способ предусматривает возможность совмещения в одном процессе производство активированного палукокса и высокоскоростной пиролиз углей. отличительной особенностью которого является получение повышенного количества жидких продуктов.

Исследования показали, чта сарбцианные свойства палукокса могут быть значительно улучшены при его последующей активации, которую проводят в тапке при

850-900 С в среде водяного пара и продуктов сгорания жидкого топлива. Для получения пылевидного сорбента время пребывания полукакса в топке. должно составлять 4-6 с. Высота существующей топки мала и не обеспечивает необходимого времени контакта полукокса с активной средой.

Для повышения активности полукокса осуществля от дополнительную циркуляцию материала из топки через циклон снова в топку, а для вывода балансового количества активированного материала был установлен дополнительный циклон, соединенный с барабанным охладителем.

На чертеже представлена установка для термической переработки твердого топлива. Установка включает в себя бункер 1 сырого угля, подключенный к топке 2 для получения сушильного агента и к молотковой мельнице 3. Циклон 4 для отделения сушильного агента соединен с малоткавой мельницей 3 и с реактором 5 термического разложения, который сообщается с топкой б и с циклонам 7 для отделения нагретого палукокса-теплоносителя. Топка б подключена своей верхней частью к циклону 7, который последовательно соединен с циклонами 8 и 9 для отделения неуловленного полукакса Циклон 8 своим нижним выходом соединен с топкой б, снабженной патрубком для подачи водяного пара, циклон 9 подключен к охладителю 10 активного полукокса.

Способ осуществляется следующим о6разом, Сырой уголь иэ бункера 1 смешивают с сушильным агентом, подаваемым из топки

2. Сушка происходит в молотковой мельнице 3 с одновременным размолом угля до фракций 200 MKM 35-45%, 100 мкм 60-70%.

В циклоне 4 отделяют сухой уголь OT сушильнога агента и подают его в реактор 5.

В реакторе 5 происходит высокоскоростное термическое разложение топлива за счет контакта его с циркулирующим твердым теплоносителем, в качестве которого использу)от нагретый в топке б полукокс. Температуру в реакторе поддерживают

600-650 С. В процессе термического разложения получают парогазовую смесь, состоящую из горючего газа и пэров смолы. После предварительного обеспыливания в циклонах парагазовую смесь направляют в «тделение газоочистки и смолоканденсации.

1773928

Полукокс, полученный в реакторе 5, направляют в топку 6, в камере сгорания которой подают топочный мазут и воздух на его сжигание, а также водяной пар в количестве

5-10 мас,% от вводимого в топку полукокса. 5

Количество тепла, выделяемого при сжигании мазута в камере сгорания топки 6, обеспечивает температуру газовзвеси, выходящей из топки 6, на уровне 850-900 С.

Водяной пар подают в топку 6 для актива- 10 ции полукокса при прохождении его в режиме пневмотранспорта.

Смесь продуктов сгорания мазута, водяного пара и полукокса, поднимаясь по топке 6, поступает в циклон 7 для отделения 15 горячего полукокса и газовой фазы. (агретый полукокс, выделившийся в циклоне 7, подают в качестве твердого теплоносителя для высокоскоростного пиролиза угля в реактор 5. 20

Полукокс,не уловленный в циклоне 7, вместе с газовой фазой пода|от последовательно в циклоны 8и 9, Полукокс, уловленный в циклоне 8, возвращают в топку 6 на рециркуляцию. Регулировка циклона 8 по- 25 зволяет направлять в топку 6 10-30 мас.% полукокса. Активированный полукокс, уловленный в циклоне 9, выводят на охлаждение и склад готовой продукции.

Прлмеры осуществления способа, 30

В качестве исходного сырья используют бурый уголь Ирша-Бородинского месторождения со следующими характеристиками:

Влажность (на рабочую массу), % 25-38 35

Зольность (на сухую массу), % 9,0

Содержание летучих (на горючую массу), % 46,5

Содержание серы (на 40 горючую массу), % 0,46

Гранулометрический состав: средний размер частиц, мкм 0-500

В таблице представлены опытные дан- 45 ные при различных режимах термической переработки угля, В качестве экспресс-ме-тода определения активности полукокса в процессе его получения использовалась методика по ГОСТУ 6217-74 "Определение ад- 50 сорбционнол активности по йоду". При испытаниях полукокса было отмечено, что. активность его существенно зависит от условий его получения.

Как видно из таблицы (примеры 1-3 по 55 предложенному способу), увеличение количества рециркулирующего полукокса в топку при прочих равных условиях ведет к увеличению адсорбционной способности полукокса, но уменьшает его выход. В примере 5 представлены параметры и результаты при отсутствии рециркулята полукокса в топку. В примере 6 отсутствует подача в топку водяного пара, Как видно из примеров

5 и 6 адсорбционная способность — низкая.

В известном способе (пример 7) адсорбционная способность полукокса составляет всего 20% (по йоду).

Увеличение количества подаваемого в топку водяного пара более 10 мас. ведет к дополнительному снижению времени пребывания материала в активной зоне топки.

Как видно из приведенных данных, подача в гопку рециркулята полукокса и водяного пара позволяет заметно улучшить адсорбционную способность активированного полукокса, по сравнению с адсорбцион ной способностью полукокса, полученно о известным способом.

Реализация этого процесса позволяет получить наряду с жидкими и газообразными продуктами дешевый активированный полукокс. что существенно расширяет возможные области применения полукокса в народном хозяйстве, и в частности использование его для очистки нефте- и маслосодержащих стоков до норм сброса в любые водоемы, для очистки воды от железа, фенолов и др.

Формула изобретения

1, Способ термической переработки твердого топлива, включающий сушку и измельчение топлива, нагрев его до 600-650 С твердым теплоносителем в реакторе с получением полукокса и парогазовой смеси, подачу полукокса в топку и нагрев его до

850-900 С в режиме пневмотранспорта, отделение нагретого полукокса от газовой фазы в первом циклоне и подачу его в реактор в качестве теплоносителя, отделение неуловленного полукокса от газовой фазы во второл» циклоне, отвод готового полукокса, о тл и ч г ю щи и с я тем, что, с целью повышения качества полукокса за счет увеличения его адсорбционной способности, B топку дополнительно подают выделенный во втором циклоне полукокс в количестве 10-30 мас. и водяной пар в количестве 5-10 мас. от вводимого в топку полукокса.

2. Установка для термической переработки твердого топлива, содержащая последовательно расположенные средства для сушки и измельчения топлива, циклон для отделения сушильного агентэ, реактор термического разло>кения твердого топлива, топку, циклон для отделения твердого теплоносителя, подключенный» к верхней части реактора, циклон для отделения неуловленного полукокса, отличающаяся тем, 1773928 что, с целью повышения качества полукокса патрубком для подачи водяного пара и соеаа счет увеличения его адсорбционной спо- динена с нижним выходом циклона для отсобности, топка в нижней части снабжена деления неуловленного полукокса.

Показатели

"1 ) 3

Производительность,т/ч 100 100

100

100 100

100

100

17 34

10 20

34

51

30

15

7,7 15

5 10

Расход воздуха в топку, нмз/ч

43,8 43,8 43,8

43,8

43,8

Расход мазута в топку, т/ч 2,2 2,2

Температура в реакторе,оC 600 600

2,2

600

2 2 2 ° 2

600 600

2,2

600

2,2

600

850

850

38

50,4

20 и

Йпрю&

eyaun n

Ыию йтифю

8окньш

nonpros

Расход полукокса из второго циклона в топку, т/ч мас.ь от вводимого в в топку полукокса Расход водяного пара в топку, т/ч мас.Ф от вводимого в топку полукокса

Температура в топке, с

Количество получаемого полукокса, т

Активность полукокса по йоду, Ф

15 15

10 . 10

43,8 43,8

850 850

35 32

45 49

Примеры

850 850 . 850 .

34. 38 34

37 33 1 23.