Способ газификации углеродсодержащего материала

СОЮЗ СОВЕТСНИХйаманРЕСПУБЛИК 0% 01) ЗОэ С 1023 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМ союзно- следоваорского ности тельство СССР18, 1976. Ж Ю ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 21) 2437878/23-26(71) Белорусское отделение Всего государственного научно-истельского и проектно-конструктинститута энергетики промышлен(54) (57) СПОСОБ ГАЗИИКАЦИИ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА, включающий нагрев материала до 1000-1100 С погруженными в него электродами и подачупара, образующегося на поверхностикапиллярно-пористой перегородки, нижняя часть которой погружена в воду,а верхняя часть контактирует с разогретым материалом, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повыше-.ния производительности, материал пере.мешивают путем вращения электродов соскоростью 1-5 об/мин.Изобретение относится к газификации мелкозернистого углеродсодержащего материала, в частности для получения водяного газа, и может бытьиспользовано в энергетической, химической, металлургической, в промышленности строительных материалов и.других областях промышленности,Известен способ газификации углеродсодержащего материала, включающий 10нагрев материала до 1000-1100 ф С по;груженными в него электродами и подачу пара, образующегося на поверхности капиллярно-пористой перегородки,нижняя часть которой погружена в воду 15а верхняя контактирует с разогретымматериалом 111 .Недостатком известного способаявляется то, что при повышенных температурах слоя происходит слияние па ровых пузырей над капиллярно-пористойперегородкой и зависание псевдоожиженного слоя частиц над ней, В результате коэффициент теплообмена междучастицами слоя и перегородкой уменьшается, а интенсивность испарения воды с поверхности капиллярно-пористойпластины падает, что снижает производительность,30Целью изобретения является ловышение производительности.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу газификации углеродсодержащего материала, включающемунагрев материала до 1000-1100 С погруО 35женными в него электродами, подачу. пара, образующегося на поверхностикапиллярно-пористой перегородки, нижняя часть которой погружена в воду,а верхняя часть контактирует с разогретым материалом, перемешивание материала осуществляют путем вращенияэлектродов со скоростью 1-5 об/мин.На чертеже схематично изображена45конструкция газогенератора, в котором реализуется предлагаемый способ.Газогенератор содержитжароупорнуюкамеру 1, заполненную слоем 2 частицмелкозернистого углеродсодержащегоматериалаэлектроды 3 и средство50для подвода водяного пара, выполненное в виде перегородки 4 из капиллярно-пористого материала, укрепленнойв нижней части камеры 1 и размещенной в емкости 5 с водой. Емкость 555снабжена патрубком 6 для подвода воды, а камера 1 - патрубком 7 для отвода газа. Кроме того, газогенератор содержит установленный по центру камеры 1 приводной вал 8 с коромыслом 9,на котором закреплены электроды 3. Приводной вал 8 выполнен полым, и в полости вала 8 размещены токоподводы 10, подключенные к электродам 3.Для создания развитой поверхности испарения поверхность пористой перегородки 4, граничащая с высокотемпературным слоем 2, может быть выполнена рифленой.,Нагрев слоя 2 может быть осуществлен и дымовыми газами или органическими теплоносителями через нагревательные элементы, например трубы,Способ осуществляют следующим образом.Через слой 2 частиц углеродсодержащего материала, например угля,фракции 0,.1-0,5 мм при помощи электродов 3 пропускают электрический ток.При непосредственном прохожденииэлектрического тока сквозь слой 2угля электрическая энергия превращается в тепловую, что приводит к быстрому разогреву слоя 2, благодаря чему вода интенсивно испаряется с по"верхности капиллярно-пористой перегородки 4, опущенной в емкость 5 с водой. При этом емкость 5 подпитываютводой через патрубок 6. На поверхностьпористой перегородки 4, граничащейс высокотемпературным слоем 2, водапоступает за счет действия капиллярных сил. Критическая величина теплового потока наступает за счет действия капиллярных сил. При достижениикритической величины теплового потока наступает явление "кризиса кипения , так как известно, что при значительном тепловом потоке испаряющаяся жидкость не смачивает твердую поверхность, и граница слоя и жидкостиокажется разделенной паром. Поскольку количество генерируемого на границе пара достаточно, чтобы привестислой частиц в состояние псевдоожижения, то постоянная смена частиц, находящихся на границе с паром, обеспечивает непрерывное псевдоожижениечастиц слоя 2, температуру которогоможно легко регулировать в широкихпределах за счет регулирования величины тока. При 1100-1300 С водянойпар реагирует с частицами слоя 2 собразованием окиси углерода и водорода,1092165 При осуществлении способа с целью повышения производительности слой 2 частиц угля перемешивают до круговой траектории путем вращения электродов 3 со скоростью 1-5 об/мин. 1 Скорость вращения электродов, об/мин Параметры Количество воды, испарившейся с поверхности капиллярно-пористой перегородки, кг/м.ч (Расход ожижающего агента) Выход газа (СО+Н), 7. 177 194 369 л 85 90430 80 86 Выход непрореагировавших паровводы, 7 15 20 14 10 Таким образом, предложенный спо- ме камеры и предотвращения зависаниясоб значительно интенсифицирует про- псевдоожиженного слоя частиц путемцесс парообразования за счет создания разрушения пограничного парового слояинтенсивного теплового потока в объе над капиллярно-пористой перегородкой.1Составитель Н. Агеенко,Редактор Т. Колб Техред А.Ач Корректор С,Шекмарюев э ещв ав а е ме в )ВЗаказ 3205/16 Тираж 489 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, ЖРаушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 В этом случае предотвращают зави-, сание псевдоожиженного слоя 2 при .о1100-1300 С над капиллярно-пористой перегородкой 4 путем уменьшения между 10 ними образовавшейся паровой прослойки, обеспечивают равномерное температурное поле по всему объему камеры 1 и увеличивают теплообмен между частицами слоя и поверхностью перегородки 4. 15 Этим достигают увеличение производительности газогенератора.При вращении электродов 3 со скоростью менее 1 об/мин паровая прослойка между частицами слоя и перегород кой 4 не уменьшается, а при вращении со скоростью более 5 об/мин происходит обгорание электродов от электро эрозии и ухудшение гидродинамики псевдоожиженного слоя, что вызывает уве личение выхода не прореагировавшего с углеродом пара в виде пузырей. П р и м е р. Газогенератор (кварцевая труба ф = 36 мм) заполняют гра- ЗО фитом фракции 100-200 мк и разогревают его электродами, выполненными изстапи марки Х 18 Н 9 Т,Высота неподвижной засыпки частицграфита составляет 60 мм, а расстояние между электродами 24 мм. В момент интенсивного испарения воды споверхности капиллярно-пористой пластины слой псевдоожижается, а ток падает с 30 до 2-3 А, При 1100 С происходит взаимодействие паров воды счастицами графита с образованием окиси углерода и водорода, Расход водыпри неподвижных электродах составляет3 г/мин. При вращении электродов соскоростью 0,5 об/мин расход испарившейся воды возрастает до 3,3 г/мин,а при вращении электродов со скоростью 1,5 об/мин расход испарившейсяводы составляет 6 г/мин. При вращенииэлектродов со скоростью 5,6 об/минрасход испарившейся воды составляет7,3 г/мин, однако резко ухудшаетсягидродинамика, в центре слоя наблюдается поршневой режим, поэтому производительность газогенератора (выход СО.и Н) не увеличивается, таккак большое количество паров не успевает прореагировать с углеродом и выходит из слоя в виде пузырей,Результаты опытов представлены втаблице,