Способ газификации топлива в газогенераторе проточного типа

(5 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ПАТ родного органичеРолов, С.Г.Ружниковродного органиче,3 3/46, 1983.Л 3/08, 1985,-266491. кл, С 10 АЦИИ ТОПЛИВА В ОТОЧНОГО ТИПА ения: пылевидный ю и верхнюю части ми А, Б. В нижнюю ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(71) Институт химии прского сырья СО АН ССС(73) Институт химии прского сырья СО РАН(54) СПОСОБ ГАЗИФИКГАЗОГЕНЕРАТОРЕ ПР(57) Сущность иэобретуголь подают в нижнюреактора двумя потока часть реактора подают газифицирующие агенты В, Г для образования окислительной зоны газификации, В верхней части реактора уголь обрабатывают с образованием восстановительной зоны газовым потоком, поступающим иэ окислительной зоны. Отводят из верхней части реактора полученный в процессе гаэ. Отделяют от газа унесенные мелкие частицы в циклоне 2. Сжигают мелкие частицы в камере 5 с образованием жидкого шлака. Шлак охлаждают и затем измельчают в дробилке 8. Отделяют в вибросепараторе 9 от измельченного шлака фракцию с размером частиц 5-20(1, где б - средний размер частиц угля. Данную фракцию шлака подают в реактор и поддерживают в псевдоожиженном состоянии в зонах газификации. 1 табл 1 ил.Изобретение относится к термической переработке твердого топлива, а именно. к технологии получения горючих газов из угля.Целью изобретения является повышение производительности процесса газификации,На чертеже изображена принципиальная схема установки.На схеме обозначены следующие аппараты: 1 - газогенератор(вертикальная труба из нержавеющей стали с внутренним сечением 0,22 х 0,22 м и с высотой рабочей зоны 1 м, 2 - циклон, 3 - сборник уноса, 4 - эжектор, 5 - камера сгорания, 6 - теплообменник, 7 - гидрозатвор. 8 - дробилка, 9 - вибросепаратор. На схеме также обозначены потоки реагентов; А - первичный уголь, Б - вторичный уголь, В - воздух, Г - пар, Д - воздух для пневмотранспорта, уноса на дожигание, Е - шлак с размером частиц 5-20 д, И - шлак с размером частиц более 200, К - шлак с размером частиц менее 5 д, Л - продуктовый газ, М - отвод избытка шлака.В предварительно разогретый до заданной температуры от внешнего источника газогенератор подавали уголь (потоки А и Б), одновременно включали воздух (поток В). Затем, регулируя расход пара (поток Г), устанавливали необходимую рабочую температуру. В этот период в камере сгорания - 5 для получения пара сжигали дизельное топливо, После того, как бункер - 3 заполнялся уносом, включали воздух на его пневмотранспорт в камеру сгорания (поток Д), Устанавливали номинальную тепловую мощность камеры, уменьшая расход дизельного топлива и увеличивая подачу в нее уноса, до тех пор, пока уровень заполнения бункера - 3 не становился постоянным, Жидкий шлак стекол по стенкам камеры сгорания, охлаждался и застывал в гидроэатворе - 7. Оттуда он удалялся специальным шнеком, дробился и рассеивался на вибросите - 9. Крупная фракция шлака (поток И) возвращалась на доизмельчение, мелкая (поток К) - убиралась в отвал, а средняя (поток Е) поступала в газогенератор, В случае переполнения последнего шлаком (при использовании топлива с высоким содержанием золы), избыток шлака (поток М) выводился в отвал. Тепло, получаемое в камере сгорания 5, использовалось для получения пара (поток Г) и, таким образом, возвращалось в газогенератор. Во всех примерах реализации использовался канско-ачинский бурый уголь с влажностью 8-120, зольностью 7-7,80 выходом летучих веществ 46, 0-48.1, теплотой сгорания 23,6 МДж/кг, средний размерчастиц 0,1 мм,Изобретение иллюстрируется следующими примерами.5 П р и м е р 1, Процесс был реализованпо способу, принятому за прототип. Использовался бурый уголь с влажностью 8-120,содержанием золы - 7-7, 80, выходом летучих веществ 46,0-48.10/ теплотой сгорания -10 23,6 МДж/кг и со средним размером частиц0,1 мм. Расход воздуха - 120 м /ч. пара - 14зкг/ч, угля первичного - 27 кг/ч, вторичного -32 кг/ч, Температура в окислительной зоне -1020 С. В восстановительной зоне, в ее цен 15 тре - 710 С. Суммарная скорость конверсииуглерода - 24 кг/ч. Таким образом, удельнаяпроизводительность при внутреннем обьеме газогенератора 0,05 м и содержанииуглерода в угле 58равна 827 кгl(м ч). В20 этом примере весь шлак выводился в отвал,включая поток Е, и в газогенератор не подавался, Параметры данного экспериментапредставлены в таблице.П р и м е р 2, Проводился по примеру 1,25 на том же угле. но фракция шлака с размером в среднем 1 мм (т,е. при соотношенииразмеров шлак: уголь равном 10) потоком Епоступала в газогенератор, В стационарном(установившемся режиме) расход шлака, ре 30 циркулирующего в газогенератор, составлял около 10 кг/ч. Расход шлака,выводимого из технологического цикла, всумме с летучей золой был равен приходузолы с топливом в газогенератор и был ра 35 вен в этом опыте около 4 кг/ч, Основныепараметры опыта представлены в таблице,Можно конструировать, что благодаря дополнительной передаче тепла псевдоожиженным слоем шлака температура в40 окислительной зоне снизилась по сравнению с прототипом на 130, а в восстановительной зоне повысилась на 110 С.Скорость конверсии углерода возросла примерно на 62, пропорционально этому уве 45 личилась удельная производительностьаппарата,П р и м е р 3. Осуществлялся по примеру2, но размер шлака, возвращаемого в газогенератор, составлял в среднем 0,4 мм. т,е.50 соотношение шлак: уголь было равно 4.Из-за малого размера частиц шлака он практически полностью выносится из газогенератора при изменении расхода потока Е4-100 кг/ч, Стабильный псевдоожиженный55 слой в этом случае создать не удалось. Положительного эффекта в этом случае не наблюдалось,П р и м е р 4, Проводился по примеру 3,но с несколько большим размером частицшлака равным 0,5 мм или 5 диаметрам час1817784 Темпе ат ы,С Средний размер частиц шлака, мм Расход вторичного,угля; кг/ч Скоростьконверсииуглерода,кг/ч Удельная производительность по конвертируемому углероду, кг/(м ч) Примечание окислительная зона восстановительнаязона 24 39 27 32 50 36 1020 890 980 710 820 760 827 1345 931 ПрототипЗаявляемыи способ Шлак из-за малого размера частиц выносится из газогенератораЗаявляемый способТо же 1,0 0,4 0,5 1,5 2,0 2,2 800 810 820 910 910 890 44 46 44 44 36 37 35 1241 1275 1207 Оседание крупныхчастиц шлака на решетку, образование спека тиц угля, В этом случае был достигнут стабильный режим при расходе шлака в газогенератор около 35 кг/ч, суммарный расход шлака и летучей эолы, выводимых из технологического цикла, как и в примере 2 был равен приходу эолы с топливом и составлял 4-5 кг/ч. В этом случае цель изобретения была достигнута, удельная производительность по сравнению с прототипом возросла на 50-,ь. Результаты представлены в таблице. Единственной проблемой в этом случае было то, что заполнение газогенератора шлаком продолжалось весьма длительное время, однако, для непрерывно работающей промышленной установки это обстоятельство малосущественно,П р и м е р 5. Процесс проводили по примерам 2 и 4. Средний размер частиц шлака, возвращаемого в газогенератор, составлял 1;5 мм или 15 диаметров частиц угля. Расход шлака через линию возврата Е составлял около 8 кг/ч, расход выводимого из технологического цикла твердого материала тот же. Результаты опыта представлены в таблице.П р и м е р 6, Процесс проводили по примерам 2, 4, 5. Размер частиц шлака 2 мм. Расход его по линии рециркуляции около 6 кг/ч. Результаты представлены в таблице,П р и м е р 7. Процесс проводили по примеру 6, Размер частиц шлака - 22 размера частиц угля или 2,2 мм, В этом случае наблюдалось шлакование воздухораспределительной решетки. Стабильного температурного режима и расхода шлака по линии его возврата в газогенератор добиться не удалось, По-видимому, крупные куски шлака, упавшие на воэдухораспределитель ную решетку, и оказавшиеся неподвижными в зоне горения, расплавились, что и привело к шлакованию аппарата,Формула изобретения10 Способ газификации топлива в газогенераторе проточного типа, включающийподачу пылевидного угля в верхнюю и нижнюю части реактора, обработку угля в нижней части реактора газифицирующим15 агентом с образованием окислительной зоны газификации, нагрев угля, подаваемого вверхнюю часть реактора за счет тепла, выделяющегося в окислительной зоне газификации, и обработку его газовым потоком,20 поступающим из окислительной зоны с образованием восстановительной зоны газификации, отвод иэ верхней части реакторагаза, полученного в процессе, отделение отполученного газа унесенных мелких частиц25 угля, о т я и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения производительности процесса,отделенные мелкие частицы угля сжигают собразованием жидкого шлака, из которогопосле застывания выделяют фракцию с раз 30 мером частиц от 5 до 20 б, где б - среднийразмер частиц угля, затем данную фракциюшлака подают в реактор и поддерживают впсевдоожиженном состоянии в зонах газификации,