CS203314B1

CS203314B1 - Method for the gasification of fuels in the generator

Info

Publication number: CS203314B1
Application number: CS118478A
Authority: CS
Inventors: Jiri Zufnicek; Milan Netik; Frantisek Konrad; Stanislav Zidek
Original assignee: Jiri Zufnicek; Milan Netik; Frantisek Konrad; Stanislav Zidek
Priority date: 1978-02-24
Filing date: 1978-02-24
Publication date: 1981-02-27

Description

Vynález se týká způsobu zplyňování paliv při libovolném tlaku ve stacionárním i nestacionárním loži.The invention relates to a method for gasification of fuels at any pressure in a stationary and non-stationary bed.

Při stávajícím způsobu zplyňování paliv v generátorech se stacionárních ložem je výkon omezován především skutečností, že je velmi obtížné až nemožné udržet oxidační pásmo generátoru ve stanovené výši vrstvy paliva. Dalším omezujícím faktorem je bod tání popela, který má vliv na tvorbu spečené strusky v oxidační části generátoru a tím na rychlost zplyňování. Proto je nutno často zplyňovat s přebytkem vodní páry, aby teplota oxidačního pásma byla udržena na únosné výši. Množství vodní páry ovšem zvyšuje objem kondenzátů z plynu a zvyšuje náklady na jejich čištění.In the present method of gasification of fuels in stationary bed generators, power is limited primarily by the fact that it is very difficult or impossible to maintain the oxidation zone of the generator at a specified level of fuel layer. Another limiting factor is the ash melting point, which affects the formation of sintered slag in the oxidation portion of the generator and hence the gasification rate. Therefore, it is often necessary to gasify with an excess of water vapor to maintain the temperature of the oxidation zone at an acceptable level. The amount of water vapor, however, increases the volume of gas condensates and increases the cost of cleaning them.

Uvedené nevýhody s řadou dalších odstraňuje způsob zplyňování paliv podle vynálezu dále popsaný. Jeho podstata spočívá v tom, Že oxidační fáze zplyňovacího pochodu je prováděna odděleně od vlastního zplyňování paliva, přičemž do vrstvy zplyňovaného paliva Jsou přiváděny horké spaliny s teplotou a/nebo složením regulovatelným přídavkem vodní páry a/nebo vody a/nebo vzduchu a/nebo kysličníku uhličitého a/nebo kapalných, a/nebo plynných hořlavých látek od výhřevnosti 1500 kj/m³ výše a to bud samostatně, nebo ve směsi těch2 to látek nebo některých z nich při libovolném tlaku plynů v generátoru.These disadvantages with a number of others are overcome by the fuel gasification method of the invention described below. It is based on the fact that the oxidation phase of the gasification process is carried out separately from the actual gasification of the fuel, wherein hot gas with temperature and / or composition controllable by the addition of water vapor and / or water and / or air and / or oxide is supplied to the gasified fuel layer. carbon dioxide and / or liquid, and / or gaseous combustible materials from a calorific value of 1500 kj / m ³ and above, either alone or in a mixture of these or some of them at any gas pressure in the generator.

Tímto. způsobem je ze zplyňovacího pochodu vyňata nejobtížněji zvládnutelná fáze a postavena pod bezprostřední kontrolu s možností automatizace procesu a přesné regulace teploty i složení reakčních zplodin, přecházejících do vrstvy paliva, a to v podstatě metodami a přístroji obecně známými z jiných technologických pochodů. Tím jsou na vstupu do zplyňovací části generátoru dány přesně definované a kontrolovatelné podmínky výroby plynu umožňující dalekosáhle až úplně zautomatizovanou výrobu plynu.Hereby. In this way, the most difficult phase is removed from the gasification process and placed under immediate control with the possibility of automating the process and precisely controlling the temperature and composition of the reaction products passing into the fuel layer, essentially by methods and apparatus generally known from other technological processes. Thereby, precisely defined and controllable gas production conditions are provided at the inlet of the gasifier part of the generator, allowing for far-reaching and fully automated gas production.

Předností způsobu podle vynálezu je, že pro přípravu zplyňovacího média (v podstatě směs spalin s regulovatelným množstvím kyslíku a/nebo redukčního prostředků), je možno použít libovolného druhu paliva. Tedy nejen pevné palivo, např. v práškové formě, ale i nejrůznější druhy paliv kapalných, např. i vlastní dehet, různé odpady dehtů, olejů rozpouštědel apod., stejně tak jako různé druhy paliv plynných až po různé zbytkové a odpadní hořlavé plyny, mající výhřevnost od např. 1500 kj/m^{1 * 3} výše, jakož i směsi paliv pevných a/nebo kapalných a/nebo plynných.An advantage of the process according to the invention is that any kind of fuel can be used to prepare the gasification medium (essentially a mixture of flue gas with a controlled amount of oxygen and / or reducing agents). Thus, not only solid fuel, eg in powder form, but also various kinds of liquid fuels, eg also own tar, various tar, solvent oil and the like, as well as various types of gaseous fuels up to various residual and waste combustible gases having a calorific value from, for example, 1500 kJ / m ^{< 3 >} above, as well as mixtures of solid and / or liquid and / or gaseous fuels.

Další předností tohoto způsobu je, že zply203314Another advantage of this method is that zply203314

0 3314 ňovací médium lze před vstupem do zplyňovaného paliva kontrolovat a upravovat pokud se týká teploty a/nebo složení. Je to dosažitelné např. tím, že se do horkého zplyňovacího média před vstupem do paliva uvádí pára, voda (se zvláštní výhodou vodní kondenzáty z plynu), kysličník uhličitý, plynné či kapalné uhlovodíky (se zvláštní výhodou dehet a dehtové kaly odpadající při čištění a úpravě plynu), ale i vzduch, obecně vzato, uvedené látky a/nebo jejich směsi v libovolném či požadovaném vzájemném poměru. Kontrola teploty je kromě toho možná i jinými a známými způsoby, jako je nepřímé chlazení apod.The fueling medium can be checked and adjusted for temperature and / or composition prior to entering the gasified fuel. This can be achieved, for example, by introducing steam, water (with particular advantage water condensates from the gas), carbon dioxide, gaseous or liquid hydrocarbons (with the particular advantage of tar and tar sludge falling off during cleaning) into the hot gasification medium before entering the fuel. gas, but also air, generally, said substances and / or mixtures thereof in any desired or desired ratio. In addition, temperature control is also possible by other known methods such as indirect cooling and the like.

Významnou předností způsobu podle vynálezu je zvýšení výkonu zplyňovacího generátoru tím, že je způsobem podle vynálezu zabráněno nekontrolovatelnému pohybu oxidačního pásma ve vrstvě zplyňovaného paliva, což vede případně i k proniknutí nezreagovaného zplyňovacího prostředku s nebezpečím koncentrací < kyslíku do prostoru nad vrstvu paliva v generátoru. To má svůj mimořádný význam zejména pro tlakové generátory, kde průnik zplyňovacího média do plynu má zpravidla za následek havárii. Tím, že způsbem podle vynálezu je místně oddělena oxidace paliva jako exotermní a podle popisovaného způsobu snadno ovladatelný chemický pochod od zplyňování paliva, což je proces endotermní, je dosaženo praktické stability těchto dvou základních zplyňovacích pochodů. Tím lze urychlit zplyňovací pochody a zvyšovat prosazení generátoru a výrobu plynu, aniž by se vrstva zplyňovaného paliva podstatněji zahřívala a teplota plynu na výstupu stoupala nad únosnou hranici. Tímto způsobem lze zvýšit výkon generátoru prakticky až na hranici úletu paliva, případně zplyňovat palivo v pohybu.An important advantage of the process according to the invention is an increase in the gasification generator power by preventing the uncontrolled movement of the oxidation zone in the gasified fuel layer by the method according to the invention, possibly leading to unreacted gasification agent with danger of oxygen concentration. This is of particular importance for pressure generators, where gasification medium penetration into the gas generally results in an accident. By separating the oxidation of the fuel locally as an exothermic and easy to operate chemical process from the gasification endothermic process of the present invention, the practical stability of the two basic gasification processes is achieved. This can accelerate gasification processes and increase generator throughput and gas production without substantially heating the gasified fuel layer and leaving the outlet gas temperature above the carrying limit. In this way it is possible to increase the power of the generator practically to the limit of fuel drift or gasify the fuel in motion.

Způsob podle vynálezu umožňuje zplyňovat libovolné palivo za nízkého či vysokého · tlaku, ve stacionárním i nestacionárním loži, s různým obsahem vody i popela a v s podstatě nezávisle na bodu tání popela proto, že teplota v oxidační části generátoru je samostatně ovladatelná a regulovatelná. Příklad provedení:The process according to the invention makes it possible to gasify any fuel at low or high pressure, in a stationary and non-stationary bed, with different water and ash content, and essentially independent of the ash melting point, because the temperature in the oxidation portion of the generator is separately controllable and adjustable. Example:

V generátoru, zplyňujícím hnědé uhlí s výhřevností 19,3 MJ/kg při zatížení šachty 154,6 kg/m²/h a jejím tepelném zatížení 2980 MJ/m²/h (0,71 X 10θ kcal/m²/h) se v přídavném hořáku podle vynálezu spaluje lehký dehet v množství 48 kg/m²/h. Pro rozprášení oleje se spotřebuje 52 kilogramů páry a pro spálení 290 m³ vzduchu. Spaliny, obsahující 5 θ/o volného kyslíku vstupují s teplotou 1400 °C do vrstvy paliva. Zplyňovací pásmo je stabilní a umožňuje zvýšení prosazení paliva na 340 kg hnědého uhlí při nedopalu cca 12 %. Odcházející plyn o složéní 7,5 % CO2, 27,1 °/o CO, 15,9 % Hz, 2,8 % CH4, 46,7 ^o/o'N2'má odpovídající výhřevnost 6,7 MJ/m⁵ (1590 kcal/m³).In a brown coal gasifier with a calorific value of 19.3 MJ / kg at a shaft load of 154.6 kg / m ² / h and a heat load of 2980 MJ / m ² / h (0.71 X 10θ kcal / m ² / h) in a supplementary burner according to the invention, it burns a light tar of 48 kg / m ² / h. 52 kilograms of steam are used to atomize the oil and 290 m ^{3 of} air are burnt. Combustion gases containing 5 θ / o of free oxygen enter the fuel layer at a temperature of 1400 ° C. The gasification zone is stable and allows the fuel throughput to be increased to 340 kg of lignite with a butt of about 12%. Effluent gas composition of 7.5% CO2 and 27.1 ° / o of CO, 15.9% H, 2.8% CH4, 46.7 ^o / o'N2'má corresponding calorific value of 6.7 MJ / m ⁵ ( 1590 kcal / m ³ ).

Způsob podle vynálezu je ve své schematické podstatě uveden jako příklad na vyobrazení. Palivo pro oxidační část zplyňovacího zařízení 1, generátoru 2, vstupuje zařízení o sobě známým 3, spalovací médium pak vstupuje hrdlem 4. Produkty spalování, případně upravené přívodem dalších látek podle popisu hrdlem 8 vstupují do zplyňovacího prostoru 2 a v protiproudu se zplyňovaným palivem přicházejícím zařízením S palivo zplyňují, případně karbonizují a suší. Produkty zplynění, karbonizace a sušení odcházejí hrdlem 6. Popel odvádí zařízením 7.The method according to the invention is, by its schematic nature, shown by way of example in the drawing. The fuel for the oxidation portion of the gasifier 1, the generator 2, enters the apparatus known per se 3, the combustion medium then enters the orifice 4. Combustion products, optionally treated with the addition of other substances as described by the orifice 8, enter the gasification chamber 2 and They gasify, carbonize and dry with fuel. The products of gasification, carbonization and drying are discharged through the orifice 6.

Claims

SUBJECT

1. A method of gasification of fuels, characterized in that the oxidation phase of the gasification process is carried out separately from the actual gasification of the fuel, the hot gasification fuels having a temperature and / or composition controlled by the addition of water vapor and / or water and / or air and or carbon dioxide and / or liquid and / or gaseous combustible materials from a calorific value of 1500 kj / m ^{3 and} above, either alone or in a mixture of these or some of them at any gas pressure in the generator.

2. A process according to claim 1, wherein the oxidation phase is ¹

OF THE INVENTION is performed in a separate zone located outside the generator.

3. The method for gasification of fuels according to claim 1, characterized in that the controlled course of the oxidation phase takes place in a zone common to at least two generators.

4. A method according to claim 1, wherein the controlled course of the oxidation process is carried out in a separate zone located within the generator.

5. A method according to claim 1, wherein solid and / or liquid and / or gaseous fuel is used for the oxidation phase of the gasification process.