Способ пирогенетического разложения твердых и жидких горючих материалов в дисперсном состоянии

Класс 10 а, 23 Я 42030 ф"4" ЮФ ФммйаасаФ ффФи оч я 1 мицф Зф 7.31ь 1 ам.9а 1935 года. свидетель грузки и выгрузки м передвижения его мето- нутри ОП И способа пирогенетического гор 1 очих материаловКак известно,ниями при осущч еского разложеявляются;1, Крайне неблагоприятные условия теплопередачи, особенно в печах с внешнии обогревом.2. Трудность заатериала, а также в печи.3. Низкая производительность печей в одном агрегате при значительных габаритных размерах их.4, Низкие качества полукокса, по весу основного продукта разложения, и отсутствие как сбыта для него, так и дов рационального использования в самого производства,5. Неравномерность обогрева материала вследствие неблагоприятных условий теплопередачи, вызывающая местные перегревы и ухудшение качества продукции.б. Постепенные засорения, засмоления и закоксования отдельных элементов печей, вызывающих необходимость частых остановок печей на чистку, и ряд других трудностей.Надежность и качество работы различных систем печей для пирогенети ческого разложения топлива в основном определяется влиянием отмеченных факосновными затрудне. ествлении пирогенетиния твердого топлива я твердых и жидкином состоянии,торов и главной задачей многочисленных авторов разнообразнейших конструкций было сконструировать печь, свободную от перечисленных основных затруднений в работе.Достаточно удовлетворительной конструкции печи для пирогенетического разложения топлива до сего времени не предложено. Одним из наиболее заманчивых и обещающих методов разложения является метод разложения топлива в дисперсном состоянии (по ряду достаточно известных причин технического и экономического порядка) и поэтому за последнее время появилось много систем, основанных на этом методе. Однако, основное затруднение способа разложе. нич топлива в пылевидном состоянии (наиболее неблагоприятные условия тепло-передачи) ни одной из предлагавшихся конструкций не решается.Что же касается процессов пирогенетического разложения жидкого топлива с целью получения легкого моторного топлива или ароматических углеводородов, то последние сопровождаются, как известно, крайне неблатоприятным явлением - обильны и коксооб разо ванием, причем образующийся кокс в короткий срок засоряет аппаратуру, что вынуждает к частым остановкам для очистки от кокса.Некоторые сорта тяжелого жидкоготоплива, например, первичные смолысланца, бурых углей, торфяная смола ит, д. вообще невозможно в промышленном масштабе подвергать крэкированиювследствие чрезмерных выделений кокса.Коксообразование является неизбежным злом крэкинг-процессе и основнойцелью авторов различных конструкцийкрэкинг-установок является, главньм образом, уменьшение отложения кокса ваппаратуре и увеличение продолжительности работы установки без чистки,Кроме того, зачастую при пирогенетическом разложении и газификациитвердого топлива получается смола, силь-но загрязненная пылью исходного топлива, (например, в генераторах с мощным дутьем, в шахтных печах внутреннего обогрева и т. д,), с большим содержанием воды, причем разделение водных эмульсий смолы и выделение пылииз смолы крайне затруднительно, чтосильно обесценивает смолы этого рода,Предлагаемый способ пирогенети.ческого разложения топлива в применении к тяжелым жидким горючим материалом преследует цель непрерывногоотделения кокса от легких дестиллатов,а также возможность рациональной переработки всякого рода низкосортногожидкого топлива путем пирогенетиче-ского разложения.Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Термическуюпереработку горючих материалов ведутв камере дестилляции, отделенной откамеры горения, не с помощью кирпичных, железных и тому подобных стенок,а посредством паровой завесы, образуемой перегретым водяным паром, вытекающим с большей скоростью (порядка500 - 700 л/сек) из труб со специаль.ными насадками, расположенных по нижней и верхней границе раздела обеихкамер,Для осуществления предлагаемогоспособа применяют камеры горения идестилляции в виде узких, плоских, вертикально расположенных каналов с большой боковой поверхностью, причем дляподачи горючего как для обогрева, тактак и для дестилляции применяют узкиещелевые форсунки, Отвод твердых и жидких продуктов дестилляции и горения производится череа лонусообразное сужение в нижней части камеры. Ряд указанных камер дестилляции и гоюаия объединяют в батарею: наподобиекоксовых печей с поперечным чередованием камер разложения с камерами горения, Количество печей в батарее определяется, главным образом, удобством транспорта топлива.На чертеже фиг. 1 изображает разрез вдоль камеры горения (дающий представление и о камере разложения, так как особой разницы в очертании обеих камер нет): фиг. 2 - поперечный разрез камер; фиг, 3 - план установки.Пирогенетическое разложение горючих материалов в дисперсном состоянии производится следующим образом, Топ. ливо подводится по пылепроводу а после сушки и размола к горелке б, а затем последней подастся в камеру разложения Ы, где нагревается за счет луче- испускания горящего факела из соседней камеры до соответствующей температуры, претерпевая при этом пирогенетическое разложение, причем температура процесса и глубина разложения регулируются подачей топлива. Образующиеся в результате разложения газо- и парообразные продукты разложения отводятся по газопроводу з в конденсационную систему, проходя предварительно через установку для выделения пыли по какому-либо из известных способов (например, циклон). Полукокс (или другие твердые остатки разложения) выпадает вниз в приемный бункер р и удаляется из последнего одним из обычных способов (например, шнеком).Смесь из полукокса (или какого-либо другого твердого остатка разложения) со свежим топливом в той или иной пропорции с добавкой соответствующих флючсов для улучшения гидравлических своиствзолы по пылепроводу а подводится к го. релке О и последней подается в камеру сгорания. Воздух для горения, нагретый за счет тепла отходящих газов, подается вентилятором по возцухопроводу . Продукты горения, нагретые до температуры порядка 1000, отводятся по газопроводу Г к паровому котлу с пароперегревателем, а затем к воздухонагревателю ив дымовую трубу; зола выпадает в бункер о и удаляется из последнего одним из известных способов (например, шнеком),Перегретый пар подается к верхнему и нижнему паропроводам 1 и 1, и, вытекая из мелких щелевых отверстий, расположенных вдоль паропровода, со скоростью порядка 500-700 люсек, образует верхнюю и нижнюю паровые завесы, разграничивающие камеры сгорания и разложения,Направления движения пара в верхней и нижней паровых завесах даны не точно по вертикальному направлению, а несколько смещены по отношению друг к другу, причем из всех верхних труб отклонения струй пара даны в одну сторону, а из нижних - в другую. Этим избегается, во-первых, удар верхней завесы о нижнюю с сильными возможными завихрениями в этом месте как самих паровых струй, так, возможно, и факелов пыли, что опасно в отношении разрыва паровой завесы, во-вторых, вследствие отделения верхних и нижних струй пара одна от другой можно регулировать количество пара, попадающее в камеру сгорания и в камеру перегонки, и в-третьих, выпадение пыли из факела и оседание ее несколько задерживается вследствие круговой циркуляции па ра, чем обеспечивается полнота сгорания в камере сгорания и завершение процесса перегонки топлива в камере разложения.С той же целью возможного снижения всякого рода завихрений и предупреждений турбулентного движения газов по обеим камерам, во избежание разрыва паровой завесы, подача пыли вкамеры производится следующим образом:1. Направление осей горелок и, следовательно, движение факелов и газов в камерах производится обязательно параллельно.2. Начальные скорости пылевых струй при вылете из горелок, а также воздуха для горения должны быть взяты минимально допустимыми - порядка 10 - 15 я в секунду.3. Подача топлива производится снизу вверх из соображений замедления выпада пыли из факела. Статическое давление в камерах разложения и сгорания равняется атмосферному или немного больше и точно уравновешивается с помощью автоматических регуляторов давления, устанавливаемых в газопроводах для продуктов разложения и для дымовых газов. Уравновешивание давления в обеих камерах имеет существенное значение для правильного направления паровой завесы и предупреждения разрыва ее.Количество тепла, передаваемое лучеиспусканием, является как известно, функцией 4.й степени абсолютной температуры и достигает весьма больших значений при высоких температурах, Как показали последние чисто теоретические исследования условий теплопередачи, а также и практические результаты работы котельных установок на пыле- видном топливе (особенно в СШИ), лучеиспускание горящего факела является главным способом передачи тепла в топке, значительно превосходящим оба остальных способа теплопередачи.Схема процесса пиро генетическогоразложения жидких горючих материалов в дисперсном состоянии сходна с описанной выше схемой процесса для твердого топливаТяжелое жидкое топливо подается вкамеру разложения в хорошо распыленном, дисперсном состоянии через щелевую горелку, нагревается до необходимой температуры за счет пучеиспускания тепла горящим факелом из соседней камеры сгорания через разделяющую обе камеры паровую завесу, переходит при этом (частично) в парообразное состояние и одновременно подвергается пирогенетическому разложению, причем глубина крэкинга совершенно свободно регулируется как подачей жидкого топлива на разложение, так и топливом на обогрев. Образующиеся в результате крэкинга легкие продукты в перо- и газообразном состоянии отводятся в конденсационную систему, а кокс выпадает вниз в приемный бункер и удаляется из него одним из обычных способов (например, шнеком),Содержание в исходном топливе воды,пыли и прочих примесей не представляет в этом случае никаких трудностей для осуществления процесса пирогенетиче ского разложения и не требует предварительного отделения, так как пыль выпадает вместе с коксом в приемный бункер, а вода испаряется и удаляется вместе с легкими дестиллатами в конденсационную систему, причем разделение конденсата на легкие дестиллаты и воду не представляет, как известно, никаких затруднений вследствие большой разности удельных весов.Таким образом, при предлагаемом способе крэкинга разделение кокса и легких продуктов разложения происходит в самой печи и никаких отложений кокса в последующей аппаратуре не происходит,Система поэтому не требует остановок для чистки от кокса и может работать непрерывно. Обогрев печи производится сжиганием в камере сгорания всякого рода отбросного топлива, причем будет более рационально вести отопление твердым топливом в пылевидном состоянии, так как известно, что горение пыли происходит значительно устойчи вее, нежели горение мазута, особенно при низких температурах, причем и коэфициенты лучеиспускания пылевого факела значительно выше нефтяного, а следовательно выше и теплоотдача.С другой стороны отопление твердым топливом более рационально и в смысле экономии жидкого горючего.Все вышеприведенные соображения при применении предлагаемого способа для разложения твердого топлива, а именно: направление подачи топлива, скорости движения факелов, уравновешивание давлений в камере сгорания и разложения, направление движения паровых завес и т. д, должны быть приняты во внимание также при разложении жидкого топлива.В заключение следует отметить, что в предлагаемом способе крэкинг ведется при атмосферном давлении, что значительно упрощает аппаратуру и дает солидную экономию на расходе энергии как для создания высоких давлений, так и для проталкивания продукта с большими скоростями по трубам,Сырьем для пирогенетического разложения может служить любое топливо с достаточными выходами продуктов разложения, причем основным преимуществом предлагаемого способа я вляетсявозможность использования и весьмарационального использования) топливной мелочи, не находящей себе, как известно, достаточного сбыта и являющейсятяжелым бременем для топливодобываю.щей промышленности, особенно в техслучаях, когда процент мелочи при добыче топлива велик для сланца например, количество мелочи достигает 50всей добычи),Применение полукокса и тому подобных твердых остатков основного процесса внутри самого производства дляцелей отопления само по себе уже является решающим фактором экономического значения, а возможность действительного получения цемента из золыполукокса может вообще изменить самар название производства. Следует отметить, что зола может дать цемент высокого качества, так как гидравлическиесвойства золы могут быть улучшеныприсадкой к полукоксу соответствующихфлюсов, достаточно хорошо смешанныхс пылью полукокса и совместно с нимобожженных во время процесса горенияв камере сгорания.П р и м е р 1. В применении к процессу пирогенетического разложениятоплива лучеиспускание горящего факеладает коэфициенты теплопередачи в несколько раз больше обычно принимаемых для печей этого рода,Принимая для расчета температурув камере сгорания равной температуреотходяших газов, т. е. 1, = 1000 иУ; =1273 К, температуру в камере разложения равной температуре отсасываемых продуктов перегонки, т. е. применительно к процессам швелевания1, = 450 и Тг -- 723 К. Коэфициентылучеиспускания обоих факелов принимаем одинаковыми и равными:с,=с=05 стогда=70 кал/мЯ час ОС,Если принять во внимание, что средниетемпературы в камере швелевания будутниже конечной 1=450, а в камере сгорания, наоборот, выше температурыотходящих газов 1, =1000 и коэфициентлучеиспускания факелов будет, вероятно,выше минимально принятых с, = с, ==0,5 сто теплопередача будет ещебольше,П р и м е р 2, Например, при следующих исходных данных8, =1100 ,=400; с,=с., = 0,5 с,теплопередача составит:Я = 70400 кал/мв часК=101 калм 2, часС,Таким образом очевидно, что припредлагаемом способе пирогенетическогоразложения можно добиться в несколькораз больших коэфициентов теплопередачи по сравнению с известными печами этого рода и, вероятнее всего, чтолимитом для производительности камерв этом случае будут не условия теплоперехода, а тепловые нагрузки топочного объема, т. е. объема камеры сгорания и какие то соответствующие коэфициенты нагрузки объема камеры разложения.Если принять, что производительностьпечи будет определяться условиями теплопередачи, то в печах небольших сравнительно размеров могут быть достигнутыколоссальные производительности (см.пример 3),П р и м е р 3, Если взять за исходные данные условия тепло передачипримера 1 и принять поверхность разделения камер сгорания и швелеванияравной 5 Х 5, т. е. 25 м, то с обеихповерхностей в камеру сгорания можетбыть подведено тепла в час:38500 25 2 = 1925000 кал/час,Принимая расход тепла на швелевание (без потерь) равным, как максимум, 300 калкг, имеем производительность одной камеры-- = 6400 кг/час,1925000300Не настаивая на достоверности этого результата, можно все же считать, что в печах данного способа могут быть достигнуты проИВводительности, в несколько раз большие, чем в обычно применяемых печах, а при достаточно большой батарее вообще не поддающиеся сравнению,Предмет изобретения.1, Способ пирогенетического разложения твердых и жидких горючих материалов в дисперсном состоянии, отличающийся тем, что термическую переработку горючих ведут в камере дестилляции, отделенной от камеры горения посредством паровой завесы, образуемой водяным паром, вытекающим с большой скоростью из труб, расположенных по границам раздела обеих камер,2. В означенном в и. 1 способе применение камеры горения и дестилляции в виде узких, плоских, вертикально расположенных каналов с большой боковой поверхностью.3, В означенном в и. 1 способе применение для подачи горючего как для обогрева, так и на дестилляцию узких щелевых форсунок.4, В означенном в и. 1 способе применение для вывода твердых и жидких продуктов дестилляции и горения конусообразных сужений в нижней части камеры,5. В означенном в пп. 1 - 4 способе соединение ряда указанных камер дестилляции и горения в батарею наподобие коксовальных печей.сриг 1 э Д;Г с с Л ГГT ксперт А. Г. Рембашевснийелзктор Ю. Б, вахрамееворректор Н. Е:. Ременно Тчп Печвтк г Т 1 чт" Зак с" с) ."0 И авторскому свидетельству А. К,. Митюрева М 42 ОЗО