Реактор с кипящим слоем

(56) Химия тврлогос 119 122. схническпй титу4. Светлков оплива, 1)83,;Й 3,(54) РЕАКТОР С К (57) Изобретни отно реактора, используется из различных твердых лив в кипяпсм слое и ИП Я 1 Ц ИМ С,О ЕМ сится к конструкциям для получения газв углеволоролныах топ.позволяет повысить Изооретениеческого машиностаппаратам с кипгазов из различных топлив.Цль изобретьнос тносится роения, а щим сло ых твер к о бол блас;и кимие конкретно к пя полхцнияуглволороддых нияти сост ение качестотового провьа ва и стабпллхкта.На чртеж редставле хема реакГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИ тора.Реактор содержит устройство 1 для полачи сырого топлива, патрубок 2 для отвода продуктов сгорания, газоотборную трубку 3, патрубок 4 лля отвода синтез-газа, паровой котел 5, центральную трубу 6, кипяпий слой 7 угля, кипящий слой 8 полукокса и золы, окна 9, лополнительное газораспреллительнс у" рой во 10, плотный слой 11 полу- кокса, заслонку 12, колпачки 13, газораспределительную решетку 14. трубу 15 лля слива золы, трубу 16 для подвода пара, теплоизоляцию 17, реторту 18, внешнюю трубу 19, шелевые отверстия 20 для выхода возлуха в слой, возлухоподводяпую грубу 21, пагрубок 22 для отвода летучих, уплотнекачество и стабильность конечного продукта. Реактор содержит цилиндрическук камеру, газораспрелелительную решетку и лве концтрические погруженные в слой трубы. Центральная труба располагается на расстоянии =0,2 Н от газораспределительной репетки и имеет заслонку и собственное Лпол и п тельногазо распреЛел ител ьное устртво, которые монтируются с расстоянием межл) собой к)0,29 на полой вертикальной тяге с возможностью ее вертикального прхпня. Внешняя труба опирается на газор;спреде.итльную решстку и имеет окна высоой /)0,2 Л. Окна размешаются на растоянии 250 - 300 мм ниже уровня кипяпего с. ня 1 з.п.ф -л ы, 1 ил. ния 23, полую вертикально перемещаемую С тягу 24.Реактор работает следующим образомГри работе реактора на готовом полукоксс функция центральной трубы 6 - камеры полукоксования - сводится только к нагре- ь ву полукокса ло рабочей температуры, при (д этом заслонка 12 и дополнительное газораспрелелительное устройство 10 опушены на тяге 24 в крайне нижнее положение и реактор работает при расчетной оптималь-ной производительности. Открытый зазор межлу заслонкой 12 и торцом центральной трубы 6 больше или равен 0,2 Н высоты слоя. Это значит, что перемешивание частиц лвух смежных слоев в центральной 6 и внешней 19 трубах при условии непрерывного подвода исходного материала происхолит с максимальной интенсивностью, т. е. дальнейшее увеличение указанного зазора уже не увеличит эту интенсивность.На этом же основании выбираем размер окон во внешней трубе и расстояние между заслонкой 12 и дополнительным газораспрелелительным устройством 10.При замене полукокса каменным или урым углем, антрацитом или сланцами возникает необходимость предварительного по,учения полукокса из этого топлива с тем, чтобы конечный продукт синтез-газ - был того же качества, что и при использова- НИИ ПОЛКОКСД.Зля этого в центральной трубе 6 должен произойти процесс полукоксования как можно более полно. Это обеспечивается лополнительным подводом тепла и увеличением времени пребывания частиц в зоне 1(О.(укоксования. Опасность представляет во(можнсть полмешивания газообразных 1(ролуктов полукоксования - летучих в .ингез-гдз В основном такое подмешивдние ироисхлит при попадании в зону газифи.;1 ни и 11 сч иц топли вд, не по Г Иост ью от.(,ни(их летучие в калере полукоксования.При уменьшении выходного зазора из камеры 6 полукоксования путем подъема делнки 12 возрдстет сопротивление вы;о. лу частиц из зоны полукоксовдния, вслелствис чего в начальный момент поток частиц из камеры 6 полукоксования уменьшается, ччо при неизменном питании исходным топливом вызовет поднятие уровня слоя 7 в этой камсре (вводить угля будут больше, чем вынолить). Ддв.ение столба материала нд выходе его из камерь( 6 полукоксовдния возрастает за счет увеличения выы столба, что в свок очередь ускоряеч 1,регок материала в смежную внешнюю трубу 19.11 ри некоторой высоте уровня слоя исходного ти(линд 7 в центральной трубе 6 подвод сырог топ.чивд и вывод твердого продукта 1(О, Х КОК.ОВДН И 51 ВЫРД В НИ Ва ЮТСЯ И НДСТ П ИТ снова стдционарный режил( работы реактора при той же его производительности, но уже с более высоким уровнем кипящего слоя 7 н центральной трубе 6. Увеличение нысоть( кипящего слоя 7 Х БС, И(ИТ ПОЛВО,( К НСМУ ТСи;1 Д, Г 10 КОЛЬ- ку увеличится Гюнс рхность теплообмена меж;( лоем 7 и гзовй полостью смежной внешнсй трубы 19 за счет вовлечении в теплообмен дополнительной поверхности це(ггрдльной трубы 6, эквивалентнойприращению высоты уровня слоя 7. 3 лн интенсификации теплообмена ндружн (о стен ку центральной трубы 6 можно оребрить. Увеличение объема слоя 7 частиц при постоянном расходе через него материала снизиг концентрацию сырого материала в этом слое и, если считать кипящий слой камерой илеального смешения по твердой фазе, то концентрация сырых часгиц на вь(ходе из него будет ниже, чем при полностью открытой заслонке 12. Ндд лополнительным газораспределительным устройством 10, не препятствующим просыпанию материала дальше, находится кипящий с.чой 7, ниже него находится слой частиц, сполздю(цих в плотном слое 11 к выходу, неперемешиваясь. Поскольку в подрешеточную зону (плотный слой 11) попадает материал, нагретый до рабочей температуры, то неоткоксовав шиеся частицы угля, попавшие в эту область, будут продолжать выделять летучие, т. е. процесс полукоксования будет про- )0 лолжаться.Мало того, если процесс полукоксованияне полностью завершился в центральной трубе 6, то в смежной внешней трубе 19 этот процесс может продолжаться, пока 5частица не выйдет из этой трбы во внешнюк камеру (камеру газификации), расположеннук между внешней трубой 19 и ре.гор(й 8, черсз Окна 9 во внсаней трубе 19.Летучие, образовавшиеся во внешней трубе 19, нс выходят из нее в камеру газифи кации и не подмешиваются к получаемомусинтез-газу, а сгорают. Сжигание части получаемого синтез-газа и летучих, образовавшихся во внешней трубе 19, протекает в кольцевом зазоре между центральной 6 и внешней 19 трубами в струе воздуха, подаваемого по трубе 21 и выходящего в зону всплесков кипящего слоя 8 через отверстия 20. Продукты сгорания отводятся из в:ешней трубы 19 через патрубок 2.,1 ля того, чтобы поливаемый на сгорание вторичный воздух не попадал в камеру (азификации через окна 9 и не сжигал газ, окна располагают на расстоянии 250 - ЗОО мм от уровня ввода воздуха в слой, т. е. от уровня кипящего слоя. Это объясняется тем, что при подаче струи воздуха в плотную фазу кипящего слоя, ее дальнобойность не превыша=т 0,25 -0.3 м. Тепло вглубь слоя персносится перемешиваюшимися части нами.Чистый синтез-газ из камеры газификации через пдтрубок 4 поступает к потреби телю. Это происходит потому, что движение газа в сплошной фазе кипящего с,чоя имеет стержневой характер, а пузыри формируктся из псевдоожижаюшего агента, т. е. пара. Следовательно, по сравнению с 45 прототипом траектория движения сыройастицы намноо удлинилась и, кроме того, дополнительно увеличилось время полукоксования за счет пребывания частицы в плотном слос 11 под дополнительным газорас.прелелительным устройством 10 в центральной трубе 6. Чем хуже, с точки зрения прогрева и выхода летучих (крупное, влдж(ое, бол ьшое содержание летучих), топливо, тем выше поднимается на тяге 24 заслонка 12, а с ней и дополнительное газорасиределительное устройство 10. Возрастает 55 поверхность теплообмена и зона плотногосля 11, т. е. подводится больше тепла, уменьшается концентрация сырых частиц в слое и увеличивается располдгаемое времядля полукоксования при постоянной производительности.Производительность практически ограничивается высотой центральной трубы 6 над уровнем кипящего слоя 8 в камере газификации. При заполнении центральной трубы 6 кипящим слоем 7 дальнейшее поднятие заслонки 12 вызовет необходимость снижения производительности реактора, поскольку заслонка 12 может быть поднята настолько, что центральная труба 6 заполнится до конца и питатель начнет работать вхолостую. По сути дела производительность устанавливается автоматически и определяется скоростью истечения цастиц из центральной трубы 6. Сигналом для поднятия заслонки 12 может служить повышение содержания метана или водорода в синтез-газе 1 Г 1Р+ Р,( относи(ьно стехиометрицеских. Газовый анализ можно производить на ИК-спектрометре, подавая туда газ из газозаборной трубки. Пар на ожижение слоя 7 в центральной трубе 6 подводится в полость тяги 24 и выходит через колпачки дополнительного газораспределительного устройства 1 О. При прохождении пара к устройству 1 О происходит его прогрев и охлаждение тяги 24, препятствуюьцее ее перегреву и поломке. Для предотвра цен и я выброса п ььли и летучих из центральной трубы 6 при движении тяги 24 вверх-вниз нрелусмотрсны уплотнения 2 Л. Редактор 0 (:нивы 1(д к ив 653(Ь,1 ТирИИ 1 И Голддрственного к(ми(етд113035, Мгкв. ж1 рои вот твнно.из,ьвте.н,кий ком 1. Реактор с кипящим слоем лля газификации твердых топлив, вклюцаюьций цилиндрическую вертикальную камеру с газораспрелелительной решеткой и лве концентрические погруженные в слой трубы, устройства для подвола твердого телина, псевдоожижающего агента, вторыцноп воз. лука и вывода газообразных пролуктов и золы, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и стабильности состава конечного продукта, центральная труба снабжена заслонкой и газораспределительным устройством, закрепленными на полой вертикальной тяге с возможностью ее вертикального перемещения, при этом смежная концснтричная труба установлена на газо распределительной решетке,2. Реактор по и. 1, отличающиисн тем, 20 что нижний конец центральной трубы размещен на расстоянии г )0,2 Н от газьр;ьспрслелитсльной решетки, расстоянн межлу заслонкой и газорасгьредечььтельььым устройством, размещенными в центральной трубе и монтироваь(ными на полой вор.тикальной тяге кЕ, а высота окна в смежной концентричной камере0,2 Н, гле Н - расстояние от газораспрелелитсльной решетки ло отверстий ввода вторнцноп ЬЬ)зл Х;Ь.