Способ газификации твердого топлива

 

Использование: в топливной промышленности, коммунальном хозяйстве, химической и металлургической промышленности в способах газификации твердого топлива. Сущность: газификацию проводят в присутствии нагретого автономно теплоносителя. В качестве теплоносителя используют порошки или гранулы или расплавы меди, ее сплавов или оксидов. 1 табл.

Изобретение относится к способам термической переработки твердого топлива и может быть использовано в топливной, химической, металлургической промышленности.

Известны два способа термической переработки твердого топлива с получением горючего газа с подводом тепла извне и с получением тепла в процессе газификации за счет сжигания части топлива. Последний способ имеет преимущественное применение, однако от 40 до 50% топлива затрачивается в этом процессе на поддержание температуры процесса. В последние годы разработаны проекты использования тепла атомных реакторов для газификации углей, в основном, за счет исполнения перегретого пара; имеются предложения по использованию различных твердых тел (шаров, гранул и т.д.), нагретых вне газогенератора, для газификации.

Так, в способе Lurgi-Ruhrgas тепло в газогенератор вводится нагретыми шариками Al2O3, движущимися противотоками к угольной пыли. Гранулы Al2O3 выводятся снизу газогенератора. В способе Coalcon горячая зола из первого газогенератора является теплоносителем во втором газификаторе. В способе Cogas (США) теплоносителем является горячий осадок от сжигания кокса или керамика.

Имеется много патентов по использованию оксидов металлов для обессеривания углей как в процессе сжигания, так и газификации. Однако все эти способы являются сравнительно низкотемпературными (850oC, теплоноситель является либо трудногенерируемым (в случае CaO), либо легко спекающимся с золой (AL2O3, керамика).

Наиболее близок по технической сущности к достигаемому результату способ CO2 акцептор (США) [2] В способе потребность в тепле при газификации угля покрывается за счет реакций CaO+CO2-CaCO3, идущей с выделением тепла (Н=-176,8 кДж/моль). Горячий доломит или оксид кальция после обжига (1000-1050oС) поступает в печь кипящего слоя, где идет газификация. После газификации доломит (оксид кальция) идет вниз печи, а уголь идет кверху и газифицируется. Далее доломит (оксид кальция) идет на регенерацию в печь обжига. К недостаткам способа относится ограничение по температуре процесса, так как уровень термической стабильности доломита 850oC Кроме того, вместе с доломитом (оксидом кальция), попадает часть золы, что снижает его реакционную способность и может привести к спеканию. В этом способе применяется только реакционноспособный уголь. Процесс разработан фирмой Consolidation Coal Development, США.

Отмеченные выше недостатки ограничивают область применения способа.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи создания высокопроизводительного экологически чистого способа газификации твердого топлива.

Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемого изобретения, заключается в повышении экологической надежности процесса за счет создания условий и применения реагента, обеспечивающего более глубокое обессеривание топлива, его легкой регенерации с получением высококонцентрированного по сере продукта, а также за счет повышения температуры процесса газификации.

Отмеченный выше технический результат достигается тем, что в качестве реагента газифицирующего и обессеривающегося в известном способе с газификацией с подводом тепла извне используется распыленный расплав меди, перегретой выше температуры плавления. Перегрев меди может быть до 1600-1800oC и выше. Это будет зависеть от требуемых условий газификации различных сортов угля. Уголь в пылевидном состоянии подается в агрегат газификации снизу, а капли медного "дождя" сверху. При этом для высокозольного реакционноспособного угля процесс можно организовать в печи кипящего слоя и при температуре 800-850oC, для антрацитов, а также малозольного угля при 1600-1700oC в печи с расплавом. Процесс можно организовать при высоких давлениях, так как аппаратурное оформление его отработано и используется в промышленности при применении других теплонесущих, реагирующих агентов (CaO и т.п.). Отработанная полусернистая медь в смеси с золой направляется в конвертер, где регенерируется. Образующийся сернистый ангидрид используется для производства серы, серной кислоты, либо как реагент в различных химических производствах. Содержащиеся в золе драгоценные платиновые, а также тяжелые металлы перейдут в медь и смогут быть извлечены. Зольная часть перейдет в шлаки, которые могут быть использованы в строительной индустрии. Наиболее приемлем предлагаемый способ на медеплавильных заводах или в местности вблизи них. Здесь можно использовать и черновую медь. Однако в связи с высокой очисткой углей от серы (см. таблицу) свыше 90% процесс может быть использован и экологически оправданы и вблизи крупных городов, где возможно применение серы для нужд каких-либо производств.

Применение расплава меди для газификации и обессеривания углей обеспечивают получение генераторного газа с минимумом азота (а при применении оксида меди без азота), не необходимости применять кислород, что значительно удешевляет процесс. По теплу процесс замыкается, так как окисление Cu2S в конвертере идет с большим выделением тепла. Потери меди будут минимальными, меньшими, чем в металлургическом переделе ее получения (99,6%). При газификации по второму варианту при 1600-1700oC уголь измельчать не надо, так как он при этих температурах декрептирует, легко рассыпаясь в порошок и почти нацело газифицируется. Оставшийся в золе углерод при регенерации меди в конвертере полезно сгорает, сообщая тепло ванне расплава меди. Кроме меди можно использовать ее сплавы, отходы, черновую медь, окисную медь.

Таким образом, предлагаемый способ, как показаны исследования, обеспечивает комплексное использование составляющих угля, экологические требования к процессу, позволяет получать чистый по сере горючий газ, обладает высоким термическим КПД, имеет гибкость в режимах при переработке углей различного состава и зольности, не зависит от состава зольной части.

Пример осуществления заявляемого способа.

Проверку способа проводили на укрупненной лабораторной установке, состоящей из селитовой печи с тиглем для расплавления и регенерации меди и газификатора кварцевой емкости с тиглем, снабженным трубкой с поведенными через нее сжатым воздухом. Анализировали состав угля на содержание серы, газы газификации на содержание CO, а также содержание углерода в зольном остатке в зависимости от температуры. Исследование проводили с одной пробой угля Донбасса состава: wp= 6,6-7,9, Ap 32-40, S 6,6, Cp 55-65, Hp 1,15, Np 0,4, Op 1,62 и пробой угля Подмосковного бассейна состава: Wp 4,5, Ap 50,1, Cp 30,5, Hp 2,2, Np 0,1, Op 8,7, Cp 30,5, S 3,4.

Данные экспериментов приведены в таблице. Можно видеть высокое извлечение серы медью, особенно, расплавленной и низкое содержание углерода в оставшейся золе и расплаве шлака.

Формула изобретения

Способ газификации твердого топлива, включающий автономный нагрев теплоносителя и подачу его в газификатор, отличающийся тем, что в качестве теплоносителя используют нагретые порошки или гранулы или расплавы меди, ее сплавов или оксидов.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Группа изобретений может быть использована в области переработки конденсированных и твердых топлив для выработки энергии. Способ получения свободного от пиролизных смол горючего газа при газификации конденсированного топлива включает подачу топлива через устройство загрузки (1), которое расположено в верхней части газогенератора, и загрузку твердого негорючего материала через отдельное загрузочное устройство (4), которое обеспечивает пребывание материала в противотоке газообразных продуктов. В нижнюю часть газогенератора подают кислородсодержащий газ и проводят пиролиз и горение топлива в противотоке газа. Из нижней части газогенератора осуществляют выгрузку твердого остатка горения. Вывод газообразных продуктов из верхней части газогенератора проводят из слоя твердого негорючего материала, не смешанного с топливом. Из слоя топлива отбирают газообразные продукты пиролиза и сушки и подают их в зону горения (9), расположенную ниже зоны смешения топлива и твердого негорючего материала (8). Используют газогенераторы в виде многоподовой печи, шахтного реактора, вращающегося барабана. Группа изобретений позволяет получить горючий газ без пиролизных смол при низкой температуре и с высокой энергетической эффективностью. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 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 газификации биомассы и может быть использовано в химической промышленности и в энергетике. Устройство газификации содержит зону пиролиза А биомассы для нагревания биомассы в неокислительной атмосфере или в атмосфере газовой смеси из неокислительного газа и пара; зону риформинга В газа для нагревания газа, образованного в зоне пиролиза биомассы, в присутствии пара; и множество предварительно нагретых гранул и/или комков 3, последовательно перемещаемых из зоны риформинга В газа в зону пиролиза А биомассы. Зоны пиролиза А биомассы и риформинга В газа размещены в одном резервуаре 1. Зона риформинга В газа расположена над зоной пиролиза А биомассы. Между зоной пиролиза А биомассы и зоной риформинга В газа дополнительно размещена по меньшей мере одна разделительная пластина 7. Изобретение позволяет производить водородсодержащий газ из биомассы с высоким тепловым КПД при низких затратах и интенсифицировать газификацию. 10 з.п. ф-лы, 4 табл., 6 ил.

Изобретение относится к способу получения синтез-газа, включающему термическое разложение древесного сырья, характеризующемуся тем, что термическое разложение древесного сырья осуществляют в жидком теплоносителе в течение 0,5-10 секунд при температуре 1620-1800°С

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для генерирования водородного газа из воды

Изобретения могут быть использованы в химической промышленности. Способ деполимеризации пластмассовых отходов включает нагрев исходного твердого материала и получение в резервуаре или реакторе (311) с индукционным нагревателем (23) жидкой ванны легкоплавких металлов или металлических сплавов. Исходный твердый материал дозированно подают подающим устройством (11) в жидкую ванну легкоплавких металлов или металлических сплавов (3) с температурой от 50 °С до 550 °С. Изобретения позволяют проводить деполимеризацию пластмассовых отходов без их дополнительной обработки, без возникновения перегрева и отложений. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к технологии комплексной переработки различных видов углеводородсодержащего сырья в расплаве металлов с получением в качестве промежуточного продукта смеси водорода и монооксида углерода (синтез-газа). Способ заключается в процессе газификации, где получают поток синтез-газа и поток оксида углерода с заданным соотношением Н2:СО путем ввода в расплав металла вместе с сырьем окислителя в качестве которого используют смесь водяного пара и кислородсодержащего газа. Соотношение вводимого в расплав металла сырья и окислителя и соотношение водяного пара и кислородсодержащего газа в окислителе выбирают в зависимости от соотношения Н:С в составе сырья. Поддержание в получаемом синтез-газе заданного соотношения Н2:СО обеспечивают путем регулировки расхода водяного пара, подаваемого в составе окислителя. Технический результат заключается в возможности переработки отходов, в том числе влажных, с целенаправленным получением двух раздельных потоков газообразных продуктов: потока синтез-газа и потока оксида углерода, которые используют, без коррекции состава, для синтеза химических продуктов с высокой добавленной стоимостью. 9 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 пр.

Изобретение относится к комплексной переработке углеродсодержащих материалов, таких как угли, торф, горючие сланцы, углеродсодержащих техногенных материалов, таких как отходы углеобогащения, отходы деревообработки, твердые коммунальные отходы, и может найти применение в энергетике, химической промышленности, черной металлургии. Способ извлечения металлов при газификации твердого топлива в политопливном газогенераторе барботажного типа включает подачу твердого топлива в ванну оксидного расплава, подачу в ванну сбоку газообразного окислителя струями, отвод конденсированных реакционных продуктов в жидком виде, отвод и охлаждение газообразных реакционных продуктов. Твердое топливо подают в оксидный расплав в виде брикетов, содержащих твердое топливо и железосодержащий материал, в качестве которого используют гематитовую руду, при этом железосодержащий материал вводят в количестве, обеспечивающем весовое отношение количества вводимого и присутствующего в золе твердого топлива железа к суммарному количеству основных шлакообразующих оксидов кремния, алюминия, титана, кальция и магния, присутствующих в золе твердого топлива, связующем и железосодержащем материале, в пределах 0,10-0,75. Технический результат – снижение выноса пыли, повышение степени извлечения металлов в сплав. 1 табл., 1 пр.
Наверх