PL154623B1

PL154623B1 - Apparatus for gasifying solid fuels in finely grained to dusty form

Info

Publication number: PL154623B1
Application number: PL1989278185A
Authority: PL
Original assignee: Krupp Koppers Gmbh
Priority date: 1988-04-21
Filing date: 1989-03-13
Publication date: 1991-08-30
Also published as: DE58900846D1; EP0340419B1; CN1037358A; ZA891409B; DE3813357A1; DD283834A5; EP0340419A1; CN1020628C; IN171823B; PL278185A1; CS275725B6; ES2030225T3; TR25267A; US4971600A

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 154 623 POLSKA

URZĄD

PATENTOWY

RP

Patent dodatkowy do patentu nr--Zgłoszono: 89 03 13 (P. 278185)

Pierwszeństwo: 88 04 21 Republika Federalna Niemiec

Int. Cl.⁵ C10J 3/50

Zgłoszenie ogłoszono: 89 12 27

Opis patentowy opublikowano: 1992 01 31

Twórca wynalaaku-Uprawniony z patentu: Krupp Koppers GmbH,

Essen (Republika Federalna Niemiec)

Urządzenie do gazyfikacji paliwa od drobnoziarnistego do pyłowego

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do gazyfikacji paliwa od drobnoziarnistego aż do pyłowego w chmurze pyłu lotnego przy pomocy tlenu i/lub powietrza oraz w danym przypadku pary wodnej w reaktorze gazyfikującym, który posiada przynajmniej dwa umieszczone w jednej płaszczyźnie w ścianie bocznej reaktora palniki.

Autotermiczna gazyfikacja drobnoziarnistych aż do pyłowych paliw o średniej wielkości ziarna około 50μιη w chmurze pyłu lotnego przy użyciu tlenu i/lub powietrza oraz w danym przypadku pary wodnej znana jest od dłuższego czasu pod nazwą Koppers-Totzek-Verfahren. Przeznaczone do gazyfikacji paliwo i media reakcyjne są przy tym przez palniki wdmuchiwane do pustego reaktora gazyfikującego i tam w temperaturach powyżej punktu topnienia żużla przemieniane w wyniku utleniania częściowego w gaz surowy, który może być przerabiany albo na gaz syntezowy, albo na paliwo gazowe. Jeżeli ten sposób jest prowadzony pod normalnym ciśnieniem, dopływ paliwa do palników może następować przy użyciu transportera ślimakowego, który zapewnia odpowiednią regulację ilościową. Paliwo jest przy tym przez transporter ślimakowy doprowadzane najpierw do tzw. głowicy mieszającej i stamtąd przy pomocy strumienia gazowych lub parowych mediów reakcyjnych poprzez głowice palników wdmuchiwane do reaktora gazyfikującego. W ostatnich latach pojawiła się jednak tendencja do tego, aby ten sposób tak udoskonalić, żeby gazyfikacja mogła zachodzić przy podwyższonym ciśnieniu między 1i 10 MPa bar, przeważnie między 2,5 do 4,5 MPa. Wersja ciśnieniowa sposobu Koppers-Totzek jest oznaczona przy tym jako sposób PRENFLO. W tym przypadku transportery ślimakowe nie nadają się zbyt dobrze do transportu paliwa do palników. Zamiast tego stosowany jest często transport pneumatyczny z przeważnie obojętnym gazem nośnym.

Gazyfikacja w chmurze pyłu lotnego wymaga dokładnego dobierania paliwa i mediów reakcyjnych. Reaktory gazyfikujące o dużych przepustowościach wyposażone są zazwyczaj w dwa lub więcej palników. Dla optymalnej eksploatacji należy zatroszczyć się o możliwie równomierny i jednorodny dopływ paliwa do wszystkich palników reaktora gazyfikującego. Zakres wahań przepływu jednostkowego dla dopływu paliwa powinien przy tym w normalnym przypadku wynosić około ±2%.

154 623

Dla rozwiązania tego problemu zaproponowano w rozwiązaniu według opisu DE-OS 3 509221, aby każde dwa palniki reaktora gazyfikującego były zasilane ze wspólnego urządzenia doprowadzającego paliwo poprzez rozmieszczone symetrycznie przewody. Rozwiązanie to wymaga jednak ustawienia urządzenia doprowadzającego paliwa, ewentualnie dla prowadzenia przewodów, określonych warunków symetrii względem reaktora i przy więcej niż dwóch palnikach gazyfikujących, ustawienia dodatkowych urządzeń doprowadzających paliwo. Te warunki pociągają za sobą odpowiednie koszty inwestycyjne i w związku z tym eskploatacyjne i nie stanowią optymalnego rozwiązania powstałego problemu.

Wynalazek ma za zadanie opracowanie urządzenia, w którym byłoby zapewnione równomierne i jednorodne zasilanie wszystkich palników reaktora gazyfikującego. Służące rozwiązaniu niniejszego zadania urządzenie ma się przy tym wyróżniać jednocześnie możliwie niewielkimi nakładami na aparaturę i powinno poza tym zapewniać istnienie możliwie dużej przestrzeni do prowadzenia przewodów dla doprowadzania paliwa do palników.

Urządzenie do gazyfikacji paliw według wynalazku charakteryzuje się tym, że wszystkie palniki reaktora gazyfikującego się w nim zasilane paliwem z jednego podajnika poprzez rozdzielacz, przy czym przewody dla doprowadzania paliwa od rozdzielacza do poszczególnych palników mają różną długość i/lub sposób prowadzenia przewodów.

Oznacza to, że w urządzeniu według wynalazku w odróżnieniu od rozwiązania według DE-OS 3509221 zrezygnowano z symetrycznych przewodów dla doprowadzania paliwa do palników reaktora gazyfikującego. Przewody te mogą częstokrość mieć różną długość i/lub sposób prowadzenia tak, że mogą być uwzględnione w optymalny sposób szczególne warunki eksploatacyjne oraz wymagania odnośnie konserwacji i obsługi.

Występujące przy tym, uwarunkowane długością i/lub sposobem prowadzenia przewodów (liczbą przegięć) straty ciśnienia, które naturalnie w tym przypadku w każdym przewodzie mogą być różne, są neutralizowane poprzez wbudowanie specjalnych dławików. Zamiast tych dławików mogą tu być zastosowane również zawory regulacyjne o znanej konstrukcji. W przewodzie o najwyższych oczekiwanych stratach ciśnienia można przy tym całkowicie zrezygnować ze wstawienia dławika. Poza tym w zgodnym z wynalazkiem urządzeniu przewidziano, że wszystkie palniki reaktora gazyfikującego są zasilane paliwem z jednego podajnika. Jest to korzystne, zwłaszcza wówczas, gdy reaktor gazyfikujący posiada więcej niż dwa palniki. W nowoczesnych odpowiadających dzisiejszemu stanowi techniki dużych urządzeniach przyjmuje się za punkt wyjścia, że reaktor gazyfikujący jest wyposażony w więcej niż dwa palniki, które są przeważnie rozmieszczone parami. Jeżeli liczba palników jest większa, przykładowo >6, wówczas można zrezygnować również z rozmieszczenia palników parami. Mogą one być wówczas równomiernie rozłożone na całym obwodzie reaktora gazyfikującego w jednej płaszczyźnie. We wszystkich wymienionych przypadkach zasilania palników w paliwo z jednego podajnika oznacza wyraźne zmniejszenie nakładów inwestycyjnych i eksploatacyjnych. Należy przy tym uwzględnić to, że każdemu podajnikowi muszą być przyporządkowane wymagane urządzenia przesyłowe i śluzowe, przy pomocy których pochodzące z urządzenia przetwórczego paliwo doprowadzane jest do wymaganego ciśnienia roboczego i kierowane do podajnika.

W urządzeniu według wynalazku przewody dla doprowadzania paliwa do palników są dołączane do rozdzielacza, który jest zasilany paliwem z podajnika. Rozdzielacz ten jest przy tym umieszczony pionowo i możliwie nisko pod wylotem podajnika i połączony z nim sztywnym przewodem przesyłowym, przy czym zrezygnowano z doprowadzenia gazu nośnego do tego przewodu. Z rozdzielacza odchodzą zwykle cztery przewody dla doprowadzania paliwa do palników. Jeżeli natomiast liczba palników w reaktorze jest większa niż cztery, wówczas mogą być przewidziane dwa lub - przy odpowiednio większej liczbie palników - więcej niż dwa rozdzielacze, przy czym drugi i każdy następny rozdzielacz jest umieszczony w przewodzie dla doprowadzania paliwa z pierwszego rozdzielacza do palników. Oczywiście te dodatkowe rozdzielacze posiadają przewody dla doprowadzania paliwa do przyporządkowanych im palników. Dławik dla zrównywania różnicy ciśnień pomiędzy rozdzielaczem i palnikiem reaktora składa się z cylindrycznego płaszcza z wyłożeniem z odpornego na ścieranie materiału. Wewnątrz wyłożenia umieszczony jest przepychacz z odpornego na ścieranie materiału w ten sposób, że pomiędzy wyłożeniem i przepychaczem utworzona jest pierścieniowa szczelina.

154 623 3

Przepychacz ma kształt, przy którym jego oba końce zwężają się stożkowo, podczas gdy w środku znajduje się część cylindryczna.

Przedmiot wynalazku zostanie bliżej przedstawiony w przykładzie wykonania uwidocznionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat przepływów urządzenia z rozdzielaczem, a fig. 2 - przekrój dławika.

Przedstawione na fig. 1 urządzenie składa się z podajnika 1, w którym znajduje się przeznaczone do gazyfikacji paliwo. Podajnik 1 pozostaje pod ciśnieniem takim, że możliwy jest transport pneumatyczny paliwa przez dołączone przewody do palników 3 do 6 w reaktorze gazyfikującym 2. W tym celu paliwo jest odciągane z podajnika 1 przez przewód przesyłowy 7 i przedostaje się do rozdzielacza 8. Jest on umieszczony stosunkowo blisko pod lejowatym wylotem podajnika 1. Jak widać z rysunku, zarówno podajnik 1, jak też rozdzielacz 8 mogą być umieszczone w jednakowym odstępie od reaktora gazyfikującego 2. Z rozdzielacza 8 wychodzą przewody 9, 10, 11 i 12 dla doprowadzenia paliwa do, palników 3, 4, 5 i 6. Przewody te posiadają różną długość i sposób prowadzenia. Wynikające stąd różne straty ciśnienia w przewodach 9, 10, 11 i 12 są zgodnie z wynalazkiem wyrównywane przez wbudowanie dławików 13 w taki sposób, że przy wejściu paliwa do palników 3,4,5 i 6 strata ciśnienia między rozdzielaczem 8 i każdym z palników we wszystkich przypadkach jest taka sama. Oznacza to, że w przewodzie, który na skutek swej długości i sposobu prowadzenia ma najmniejsze straty ciśnienia, działanie dławika 13 musi być najsilniejsze, podczas gdy w przewodzie o największych stratach ciśnienia nie ma w ogóle potrzeby wbudowywania dławika 13. W niniejszym przykładzie ma to miejsce w przewodzie 10. Szczegóły konstrukcyjne dławika 13 zostaną przedstawione poniżej.

Zmiany w wydajności reaktora gazyfikującego 2 mogą następować poprzez odpowiednie zmiany wartości zadanej regulatora różnicy ciśnień 20. Dzięki temu regulatorowi różnicy ciśnień 20 regulowana jest różnica ciśnień między podajnikiem 1 i reaktorem gazyfikującym 2. Alternatywnie dławiki 13 mogą być zastąpione przez odpowiednie zawory regulacyjne o znanej konstrukcji, które umożliwiają ustawienie strumienia paliwa do każdego palnika takie samo lub różne. W tym przypadku różnica ciśnień międży podajnikiem 1 i reaktorem gazyfikującym 2 utrzymuje się na stałym poziomie.

Rysunek na fig. 1 pokazuje jedynie niezbędne do objaśnienia wynalazku elementy urządzenia w sposób schematyczny. Odnośnie konstrukcji tych elementów urządzenia tzn. w szczególności podajnika 1, reaktora gazyfikującego 2, rozdzielacza 8 oraz palników 3,4,5 i 6 nie zamieszczono bliższych opisów, ponieważ nie stanowią one przedmiotu wynalazku. Mogą tu być zastosowane znane, przeznaczone do tego celu konstrukcje. Naturalnie podajnik 1 musi być również wyposażony w odpowiednie urządzenia tak do przesyłania paliwa, jak również do utrzymywania stałego ciśnienia, które to urządzenie nie są przedstawione na rysunku. Również w tym przypadku mogą być stosowane znane do tych celów agregaty, jak np. transporter ciśnieniowy lub zbiornik śluzowy.

Szczegóły konstrukcyjne dławika 13 uwidocznione są na rysunku na fig. 2, która pokazuje przekrój takiego dławika. Dławik składa się z cylindrycznego płaszcza 14, którego zewnętrzna średnica odpowiada w przybliżeniu średnicy kołnierza przewodu rurowego, w którym wbudowany jest dławik. Ponieważ dławik jest osadzony w tym przewodzie rurowym, korzystne jest aby cylindryczny płaszcz 14 był wykonany z takiego samego materiału, co przewód rurowy. Na swym przednim i tylnym końcu płaszcz cylindryczny 14 posiada średnicę wewnętrzną di, która odpowiada wewnętrznej średnicy dołączonego przewodu rurowego. Wewnątrz cylindrycznego płaszcza 14 umieszczone jest wyłożenie 15, które jest wykonane z odpornego na ścieranie materiału, jak np. z ceramiki i może się składać z kilku części. Wyłożenie 15 jest tak ukształtowane, że może zawierać przepychacz 16. Wykonany on jest z odpornego na ścieranie materiału i jest przy pomocy żeber 17 tak zamocowany wewnątrz wyłożenia 15, że między wyłożeniem 15 i przepychaczem 16 utworzona jest pierścieniowa szczelina 18, która odpowiada wysokości żeber 17. Jak widać na rysunku, przepychacz 16 posiada kształt, przy którym jego oba końce zwężają się stożkowo, podczas gdy w środku znajduje się część cylindryczna. Pierścienie uszczelniające 19 służą do uszczelniania wyłożenia 15 wewnątrz cylindrycznego płaszcza 14. Przy pomocy występu 21 na kołnierzu przyłączonego przewodu rurowego wyłożenie 15 jest wciśnięte w płaszcz 14. Strata ciśnienia w dławiku uzależniona jest od szerokości i długości pierścieniowej szczeliny 18 oraz od prędkości paliwa i gazu

154 623 nośnego w przekroju pierścieniowym szczeliny 18, która jest większa niż w wykonanym ze średnicą di przewodzie rurowym.

Obliczenie dławika dla warunków tzw. transportu płynnego jest możliwe na podstawie określonych doświadczalnie danych z dokładnością ±5%. Zastosowanie dławika ma poza żądanymi stratami ciśnienia również tę zaletę, że są tam zatrzymywane większe, prowadzące do zatykania cząstki, jak np. włókna, które nie mogą się przedostać do palników, z których trudno byłoby je usunąć. Oczywiście przy instalowaniu dławika należy pamiętać o tym, aby jego działanie nie było tak silne, żeby dochodziło do zakłóceń w dopływie paliwa do palników w następstwie zatkania przewodu.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do gazyfikacji paliwa od drobnoziarnistego do pyłowego w chmurze pyłu lotnego przy użyciu tlenu i/lub powietrza oraz w danym przypadku pary wodnej w reaktorze gazyfikującym, który posiada przynajmniej dwa umieszczone w płaszczyźnie ściany bocznej reaktora palniki, znamienne tym, wszystkie palniki (3, 4, 5, 6) reaktora gazyfikującego (2) zasilane są poprzez rozdzielacz (8) z pojedynczego palnika (1), przy czym przewody (9, 10, 11, 12) dla doprowadzania paliwa z rozdzielacza (8) do poszczególnych palników (3, 4, 5, 6) mają różną długość i/lub sposób prowadzenia.
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rozdzielacz (8) umieszczony jest pionowo pod podajnikiem (1) i połączony z nim krótkim przewodem przesyłowym (7), przy czym ten przewód przesyłowy (7) nie ma przyłączenia dla dodatkowego doprowadzenia gazu nośnego.
3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że na wejściach do palników (3, 4, 5, 6) wszystkich doprowadzających paliwo przewodów (9,10, 11, 12) ma wstawione dławiki (13) dla zrównywania różnicy ciśnień pomiędzy rozdzielaczem (8) i każdym z palników (3, 4, 5, 6).
4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że na wejściach do palników (3, 4, 5, 6) doprowadzających paliwo przewodów (9, 10, 11, 12) poza co najmniej jednym przewodem (10) posiadającym największe straty ciśnienia ma wstawione dławiki (13) do zrównywania różnicy ciśnień między rozdzielaczem (8) i palnikiem (3, 5, 6).
5. Urządzenie według zastrz. 3 lub 4, znamienne tym, że posiada co najmniej dwa rozdzielacze, z których drugi lub każdy następny jest umieszczony w przewodzie doprowadzającym paliwo z pierwszego rozdzielacza (8) do palników (3,4,5,6) i że od tego dołączonego rozdzielacza odchodzą z kolei przewody dla doprowadzenia paliwa do dalszych palników.
6. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że dławik (13) składa się z cylindrycznego płaszcza (14) z wyłożeniem (15) z odpornego na ścieranie materiału, przy czym wewnątrz wyłożenia (15) umieszczony jest przepychacz (16) z odpornego na ścieranie materiału w ten sposób, że między wyłożeniem (15) i przepychaczem (16) utworzona jest pierścieniowa szczelina (18).
7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że przepychacz (16) ma kształt, przy którym jego oba końce zwężają się stożkowo, podczas gdy w środku znajduje się część cylindryczna.
8. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że zamiast dławików (13) posiada zawory regulacyjne o znanej konstrukcji.

JiigiZ

154 623

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz

Cena 3000 zł