Способ термической переработкитвердого топлива

 

Союз Советскик

Социапистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 25.11.74 (21) 2078019/23-26 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

<111798159

<51) м. Kn.

С 10 В 49/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 230181. Бюллетень Но 3

Дата опубликования описания 230181 (53) УДК 662. 74 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Б.Ф.Братченко, З.Ф,Чуханов, С.А,Цупров и И.В.Ляшенко

Государственный научно-исследователacKHQ энергетический институт им.Г.М.Кржижановского (71) Заявитель (МЙ(Д-.Г ."л,", (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДОГ

ТОПЛИВА (3).

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к способам комплексной энерготехнологической переработки бурых углей и некотоДЦх других твердых топлив с целью получения высококалорийных транспортабельных топливных суспензий, газа, а также химического и технического сырья.

Известен способ получения водноугольных пульп и угленефтяных суспензий для транспорта их по трубопроводам, заключающийся в измельчении высококалорийных натуральных твердых топлив и смешении их с соответствую- 15 щими жидкостями (1).

Однако этот способ непригоден для получения транспортабельных суспензий из высоковлажных углей, например бурых углей Канско-Ачинского 20 б асс ейна.

Известен способ термической переработки твердого топлива, заключающийся в том, что сухое подогретое измельченное топливо, например бурый 25 уголь, пологревают за счет дымовых газов в реакторе первой ступени до

2 5 0-45 Оо С, догрев ают в реакторе в торой ступени до заданной температуры пиролиза — термического разложения 30

460-780оС и разделяют газовзвесь на твердые (пылевидный коксик) и газопаровые целевые продукты. Для производства водотопливной суспензии (пульпы) коксик смешивается с водой в отношении один к одному и транспортируется в виде такой пульпы в трубопроводе под давлением специальными углесос ами (2 j.

Известен способ термической переработки твердого топлива, например . бурого угля, включающий двухступенчатый пиролиз исходного угля в вихревых камерах с образованием газовзвеси, состоящей из коксика и парогазовых продуктов, охлаждение газовзвеси до 140-360 С путем непосредственного контакта с охлаждающим агентом

Недостатками известных способов являются невысокая теплотворная способность полученной пульпы, сложность производства высококалорийного пылевидного коксика и обезвреживания получаемых при пиролизе фенольных (токсичных) вод, а также значительный расход воды примерно равный по весу всему транспортируемому коксику, 798159

Цель изобретения — упрощение технологии, повышение теплотворности и снижение стоимости транспорта получаемых.продуктов.

Указанная цель достигается тем, что твердое топливо, например бурый уголь подвергают двухступенчатому пиролизу в вихревых камерах с образованием газовэвеси, состоящей иэ коксика и парогазовых продуктов, охлаждают газовзвесь до 140-360 С при непосредственном контакте с охлаждаю щим агентом, затем дополнительно охлаждают до 20-80 С с образованием коксико-смоло-водной суспенэии и отбор части готового коксика.

Кроме того, иэ гаэовзвеси перед 15 охлаждением отбирают 15-60 вес .Ъ от содержания,коксика в газовзвеси (с целью регулирования теплотворности суспензии) . о

При охлаждении до 20-80 С газовэве-, си, содержащей частицы коксика, пары воды и смол, происходит конденсация паров воды, тяжелых и средних смол . и образуется суспензия, состоящая иэ указанных компонентов. В качестве охлаждающего агента используют токсичные фенольные воды, которые впрыскивают в газовзвесь. При этом отпадает необходимость обезвреживать вредные воды, упрощается система конденсации и очистки газопаровой смеси, сле-. ЗО довательно, упрощается технология получения и уменьшается стоимость получаемых продуктов.

Теплотворность суспензии эа счет содержания в ней смолы выше тепло- З5 творности пульпы (смеси воды с коксиком) на 800ккал/кг,и на 500ккал/кг выше теплотворности натурального угля .

Стоимость получаемых продуктов 4р уменьшается еще и за счет того, что не нужно расходовать дополнительную воду для образования суспензии, так как используется вода, образующаяся в самом процессе пиролиза.

Стоимость. транспорта уменьшается 4 за счет того, что транспортируют топливо с более высокой теплотворностью.

На чертеже представлена схема ус- 5Q тановки для осуществления способа.

Установка состоит из камеры 1 первой ступени, последовательно соединенной с камерой 2 второй ступени, бункера.3 сухого подогретого измельченного исходного топлива, газовых горелок 4 и 5, охладителя б газовэвеси, осадителя 7 суспенэии, приемника 8 суспензии, линии 9 пирогаза, сепаратора 10 пульпы и линии 11 пирогаза, аппарата 12 для очистки пирогаза, патрубков 13, 14,15,16 и

17, линии .18 для вывода коксико-смо ло-водяной суспенэии в транспортный трубопровод, трубопроводов-дымоходов

19 и 20,. сепаратора 21, котлоагре- 45 гата 22, доваторов 23, системы 24, 25,26,27,28 и 29 подвода охлажденной воды с регулятором подвода 30.

Термическая переработка твердого топлива осуществляется следующим образом.

Сухое подогретое измельченное топливо, например канско-ачинский бурый уголь, подают в камеру-пиролизер первой ступени 1 иэ бункера 3. Туда же из газовой горелки 4 подают тангенциально дымовые газы, которые в закручиваемом потоке нагревают частицы «топлИва в i зависимости от сорта топлива, размера частиц и времени пребывания их в реакторе до 200-450 С. дымовые газы вместе с уносом пыли выводят из реактора 1 через трубопровод 19 в сепаратор 21, где отделяют основную массу уноса, возвращаемого в установку, а дымовые газы снаиболее мелкими частицами подают в котел котлоагрегата 22 или фильтр.

Основную массу сухого подогретого топлива через дозатор 23 подают в камеру 2 второй ступени, куда вводят тангенциально из газовой горелки 5 горящий газовый теплоноситель. В камере 2 второй ступени циклонного типа уголь подогревают в закрученном о потоке до 450-750 С, производят процесс пиролиза угля, а часть (1560 вес. 3) получаемого сухого горячего коксика выводят через патрубок

14 с целью повышения теплотворности основного продукта — товарной синтетической коксико-смоло-водной cóñïåíэии.

Газовзвесь коксика вместе с парами смолы, воды и пирогаза через соединительный патрубок 13 вводят в охладитель газовэвеси б циклонного типа, в который по системе 27,28,29 и 24 через форсунки 25 тангенциально подают подсмольную, а также техническую загрязненную воду в другие

I в том числе и органические жидкости.

Гаэовзесь охлаждают в охладителе б до 140-360 С, в результате чего коко сик осмоляется, поглощая часть смолы.

Часть осмоленного горячего коксика при необходимости отбирают через патрубок 15, основную же массу газовзвеси с парами добавляемой в охладитель б воды передают через патрубок 16 в циклонного типа осадитель

7 суспенэии, в который через форсунки

25 тангенциально подают холодную воду, охлаждающую газовзвесь до 2080 С. В осадителе из газовэвеси отделяют твердые частицы коксика, а также конденсируют смолу и воду и отделяют капли ее, превращая в суспензию, стекающую в приемник 8. Охлажден ный пирогаз по линии 9 направляют в мокрый сепаратор 10 циклонного типа, в котором пирогаэ очищают от механических твердых и жидких примесей, а затем последовательно отбирают цен798159 ные продукты и газовый остаток сжигают в котле котлоагрегатора 22 или используют для других целей.

Суспензию иэ приемника 8 и сепаратора 10 через дозатор 23, регулирующий уровень суспенэии, подают в трубопровод 18, в который иэ патрубка

17 вводят специальную добавку, а также при необходимости добавляют до требуемой концентрации воду или коксик, отбираемый через патрубки 14, 15, а если необходимо,и подогретое в камере 1 первой ступени и отпеленное в сепараторе 21 топливо, обычно возвращаемое в установку.

Синтетическая коксико-смоло- водная суспензия представляет собой но- 15 вый вид жидкого топлива, теплотворность которого, например для канско-ачинских бурых углей, даже без отделения воды в два-три раза превышает теплотворность углеводяной пульпы из натурального угля.

Транспорт такой синтетической пульпы значительно дешевле железнодорожного транспорта угля и даже коксика, получаемого при пироли=: угля. коксико-смоло-водная суспензия мо- 25 жет с высокой эффективностью непосредственно сжигаться в топках котлов электростанций в некоторых промышленных печах. Важной положительной технико-экономической и экологической 30 особенностью прямого сжигания синтетической пульпы является резкое, примерно на порядок (6 — 10 раз) снижение образования очень вредной окиси азота и уменьшение в несколько раз об- 35 щего количества вредных энерговыбросов.

Применение настоящего способа позволяет резко упростить пиролизную установку, снизить расход воды для про- 4О изводства суспензии, использовать для повМШения теплотворности синтетической суспензии низкокачественные смолы, подсмольную воду пиролиза.

Пример . Высушенный и нагретый до 110ОС пылевидный канско-ачинс- 45 кий уголь (зольностью 9,6%, крупностью-остаток на сите 100 микрон . — 20%) на установке производительностью

50 млн. т в год из бункера 3 подают в в камеру 1 первой ступени, где за до- 50 ли секунды прогревают до 330 С дымовы ми газами, не содержащими свободный кислород, поступающими из горелки 4 в количестве 200 кг на 1 т угля. Охлажденные дымовые газы из камеры 1 55 с температурой 350ОС выводят через трубопровод 19 и после улавливания уноса передают в топку котла энергоблока.

Уголь при быстром нагреве (доли секунды) до 330 С в камере 1 практически не изменяется в составе, так как из него удаляется всего 20 кг пирогенетической воды, газа, и уноса. Иэ камеры 1 уголь подают дозатором в поток горячих дымовых газов, также не содержащих свободного кислорода, поступающих из горелки 5 в количестве 310 кг на 1 т горючей массы. Уголь смешивают с потоком газа и перемещают в камеру второй ступени 2, где эа 0,3 с завершается проо грев угля до 640 С и его термосбработка (пиролиз), при котором образуются на 1 т органического вещества угля 120 кг смолы с температурой кипения 240 С и газового бензина, 530кг йоксика, 260 кг пиролизного газа и

70 кг .пирогенетической воды, содержащей 4,5% водорастворимых фенолов и других органических соединений.

Состав пиролиэного газа:СО + Н S

27%; СО 12, 2%; Н 22, 3% СН4 29, 2%;

С Н4 5,6%; М 3,5%.

Для получения коксико-смоло-водной суспензии из 530 кг коксика перед охлаждением газовзвеси отбирают

180 кг горячего.коксика, а 350 кг коксика вместе с парогазовой смесью охлаждают до 160 С, а затем дополнио тельно охлаждают до 40 С. В результате получают . коксико-смоло-водную суспенэию, содержащую 350 кг коксика, 70 кг пирогенетической воды, 72 кг смолы и 278 кг охлаждающей воды.

Общее количество суспензии 700 кг, из них 40% воды, Теплотворность полученной суспензии 4000 ккал/кг.

Полученная теплотворность выше,чем теплотворность .пульпы на 800 ккал/кг (25%) и на 500 ккал/кг выше теплотворности натурального угля (14%). г

При отборе большего количества коксика можно получить теплотворность суспензии 5000 ккал/кг и выше.

Формула изобретения

1. Способ термической переработки твердого топлива, например,,бурого угля, включающий двухступенчатый пиролиз исходного угля в вихревых камерах с образованием гаэовэвеси,,состоящей из коксика и парогаэовых продуктов, охлаждение газовзвеси до 140360 С при непосредственном контакте с охлаждающим агентом и отбор части готового коксика, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрошения технологии, повышения теплотворности и снижения стоимости и транспорта получаемых продуктов, гаэовзвесь дополнительно охлаждают до 20-80 С с образованием коксико-смоло-водной суспенэии.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью регулирования теплотворности суспензии, иэ газовзвеси перед охлаждением отбирают 15-60 вес.% от содержания коксика в газовзвеси.

798159

Составитель Т. Ильинская

Редактор В,Жиленко Техред T. Маточка Корректор М.Пароши

Заказ 9948/30 Тираж 559

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Moc> ва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

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

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ушаков С.С. Технико-экономические проблемы транспорта топлива, М., 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 335267, кл, С 10 В 49/02, 17.07.68.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2074331, кл. С 10 В 49/02, 12.11.74 (прототип).