UA129738C2 - Спосіб газифікації твердого подрібненого палива - Google Patents

Abstract

Винахід належить до термічної переробки і спалювання подрібненого твердого палива та може бути використаний в енергетичних установках для виробництва теплової і електричної енергії. Запропоновано спосіб, який здійснюють шляхом попереднього підсушування і напівкоксування палива у реакторі напівкоксування за рахунок тепла суміші гарячої золи і коксу, які виділяють з потоку генераторного газу під час його очистки з подальшою газифікацією гарячого напівкоксу на паро-кисневому або паро-повітряному дутті і очисткою генераторного газу від частинок коксу і золи. Гарячі гази і пари смол змішують з потоком гарячого генераторного газу для подальшої газифікації смол. Напівкокс, який отримують після напівкоксування палива, газифікують у циркулюючому псевдозрідженому шарі, а частинки золи після газифікації напівкоксу подають на допалювання залишкових горючих і термічного знешкодження шкідливих речовин з надлишком повітря вище стехіометричного. Генераторний газ, який подають до споживача, охолоджують у теплообміннику за рахунок здійснення первинного підігріву повітря, яке після підігрівача газифікуючого агента подають в газогенератор циркулюючого псевдорозрідженого шару для газифікації напівкоксу. Додатково у способі використовують парогенератор, який працює за рахунок тепла від продуктів згорання з пристрою допалювання залишкових горючих речовин в золі, для подавання пари по трубопроводу подачі газифікуючого агента в газогенератор циркулюючого псевдорозрідженого шару для газифікації напівкоксу. Технічний результат: підвищення ефективності процесу газифікації і інтенсифікація процесу газифікації твердого подрібненого палива

Description

Повітря -у- споживача

Вода

І -- У атмосферу

Паливо т а, 11 ух -А-ОЗ3 1 -

І?

Повітря " Зола

Винахід належить до термічної переробки і спалювання подрібненого твердого палива та може бути використаний в енергетичних установках для виробництва теплової і електричної енергії.

Винахід направлений на підвищення ефективності та надійності процесу газифікації високозольного вугілля у псевдозрідженому шарі.

Відомий спосіб газифікації вугілля ІШиллинг Г-Д. Газификация »угля: пер. с нем./

Г-Д. Шиллинг, Б. Бонн, У. Краус; пер. С. Р. Исламов. / М.: Недра, 1986. - С. 128-131 в протитоковому багатоступеневому псевдозрідженому шарі з попередньою дегазацією вугілля гарячим неочищеним газом і напівкоксування гарячим неочищеним низькокалорійним генераторним газом, який після обезпилення і відповідної очистки направляється споживачам (в котельну установку, або газову турбіну). Спосіб відомий під назвою "Процес Вестінгауз" (прототип).

Використання у "процесі Вестінгауз" попереднього напівкоксування вихідного палива полегшує проведення газифікації кам'яного вугілля, проте використання як теплоносія для напівкоксування гарячого генераторного газу з метою запобігання агломерації частинок потребує використання псевдорозрідженого шару з великою масою інертного матеріалу відносно маси палива, що подається (відношення близько 100:1). Застосування газового теплоносія в поєднанні з багатоступінчатим псевдозрідженим шаром для проведення сушки і напівкоксування ускладнює операцію управління процесом і знижує надійність роботи установок.

Найбільш близьким є спосіб газифікації твердого подрібненого палива (Патент України на винахід Мо 123424, МПК С10) 3/54, С10ОВ 53/04, опубл. 31.03.2021., Бюл. Мо 13, 2021 р. "Спосіб газифікації твердого подрібненого палива", який здійснюють шляхом попереднього підсушування і напівкоксування з подальшою газифікацією гарячого напівкоксу на паро- кисневому або паро-повітряному дутті і очисткою генераторного газу від частинок коксу і золи, а підсушування і напівкоксування палива здійснюють у реакторі напівкоксування за рахунок тепла суміші гарячої золи і коксу, які виділяють з потоку генераторного газу під час його очистки, а гарячі гази і пари смол змішують з потоком гарячого генераторного газу для подальшої газифікації смол; напівкокс, який отримують після напівкоксування палива, газифікують у о циркулюючому псевдозрідженому шарі, а частинки золи, після газифікації напівкоксу, подають на допалювання залишкових горючих і термічного знешкодження шкідливих речовин з надлишком повітря вище стехіометричного; генераторний газ, який подають до споживача, охолоджують у теплообміннику за рахунок здійснення первинного підігріву повітря, яке після підігрівача газифікуючого агента подають в газогенератор циркулюючого псевдорозрідженого шару для газифікації напівкоксу.

Проте відсутність парогенератора і подача пари в камеру газифікації за допомогою зовнішнього пристрою знижує ефективність процесу газифікації.

В основу винаходу поставлена задача створити спосіб газифікації твердого подрібненого палива, в якому за рахунок єдності процесу напівкоксування вугілля і газифікації напівкоксу, зв'язаного спільним контуром циркуляції теплоносія, забезпечують простоту управління процесом і його стійкість, а знешкодження шкідливих речовин, які утворюються у процесі напівкоксування і газифікації палива, здійснюють допалюванням залишкових горючих золи з надлишком повітря вище стехіометричного значення, а використання парогенератора, який працює за рахунок тепла від продуктів згорання з пристрою допалювання залишкових горючих речовин в золі, підвищує ефективність процесу газифікації і як наслідок дозволяє інтенсифікувати процес газифікації твердого подрібненого палива.

Поставлена задача вирішується тим, що спосіб газифікації твердого подрібненого палива, який здійснюють шляхом попереднього підсушування і напівкоксування з подальшою газифікацією гарячого напівкоксу на паро-кисневому або паро-повітряному дутті і очисткою 5О генераторного газу від частинок коксу і золи, а підсушування і напівкоксування палива здійснюють у реакторі напівкоксування за рахунок тепла суміші гарячої золи і коксу, які виділяють з потоку генераторного газу під час його очистки, а гарячі гази і пари смол змішують з потоком гарячого генераторного газу для подальшої газифікації смол; напівкокс, який отримують після напівкоксування палива, газифікують у циркулюючому псевдозрідженому шарі, а частинки золи після газифікації напівкоксу подають на допалювання залишкових горючих і термічного знешкодження шкідливих речовин з надлишком повітря вище стехіометричного; генераторний газ, який подають до споживача, охолоджують у теплообміннику за рахунок здійснення первинного підігріву повітря, яке після підігрівача газифікуючого агента подають в газогенератор циркулюючого псевдорозрідженого шару для газифікації напівкоксу, згідно з бо винаходом, додатково використовують парогенератор для подавання пари по трубопроводу подачі газифікуючого агента в газогенератор циркулюючого псевдорозрідженого шару для газифікації напівкоксу.

Єдність процесу напівкоксування вугілля і газифікації напівкоксу, зв'язаного спільним контуром циркуляції твердого теплоносія, забезпечує простоту управління процесом і його стійкість. Потік золи після газифікації напівкоксу направляють на допалювання залишкових горючих речовин та вогневого знешкодження шкідливих речовин (фенолів, СазоОз, сірковуглецю та ін.). У процесі допалювання знешкоджують шкідливі сполучення, які утворилися на стадії напівкоксування і газифікації палива, захоплені з золою (феноли, сірковуглець та ін.), а також доокислюють СабоОз у нешкідливий і стабільний Сабо (гіпс).

На фіг. 1 приведена принципова схема установки для реалізації способу газифікації твердого подрібненого палива.

Установка складається з дозатора подрібненого палива 1, реактора напівкоксування 2, дозатора напівкоксу З, газогенератора циркулюючого псевдорозрідженого шару для газифікації напівкоксу 4, змішувача генераторного газу з газоподібними продуктами напівкоксування палива 5, циклону грубої очистки отриманого горючого газу від частинок золи і коксу 6, дільника потоку коксо-зольної суміші 7, пристрою для допалювання залишкових горючих речовин в золі 8, підігрівача газифікуючого агента, який подається в газогенератор, 9, а також трубопроводу передачі газоподібних продуктів напівкоксування 10 з реактора 2 у змішувач 5, трубопроводу 11 передачі надлишку золи з дільника 7 у пристрій допалювання 8, трубопроводу 12 - подачі повітря у пристрій допалювання 8 з теплообмінника 16 та підігрівача газифікуючого агента 9, трубопроводу 13 подачі газифікуючого агента в газогенератор, трубопроводу 14 для відводу генераторного газу у теплообмінник 16 і до споживача та трубопроводу 15 для відводу продуктів згорання з пристрою допалювання 8 у підігрівач газифікуючого агента 9 ів атмосферу, парогенератора 17 для подачі пари по трубопроводу 13 подачі газифікуючого агента в газогенератор.

Спосіб газифікації твердого подрібненого палива здійснюють шляхом подачі подрібненого палива дозатором 1 у реактор напівкоксування 2, куди надходить потік гарячих частинок коксу і золи - твердий теплоносій, виділений з потоку генераторного газу в циклоні 6, який пройшов дільник 7. Залежно від властивостей вугілля, яке подається на газифікацію, співвідношення о) маси твердого теплоносія і маси палива, що подається, змінюється в межах від 271 до 12:1.

У процесі напівкоксування без доступу повітря в реакторі 2 проходить спочатку випаровування вологи палива, а потім термодеструкція органічної маси палива з утворенням горючих вуглеводневих газів, парів смол і твердого залишку - напівкоксу. Суміш напівкоксу з твердим теплоносієм дозатором З подають на газифікацію в газогенератор 4 з циркулюючим псевдозрідженим шаром. В нижню частину газогенератора по трубопроводу 13 подають потік газифікуючого агента (пара-кисень або пара-повітря), насиченого парою з парогенератора 17 та підігрітого до необхідної температури в теплообміннику 16 та підігрівачі газифікуючого агента 9.

Газоподібні і пароподібні продукти термодеструкції органічної частини палива з реактора 2 по трубопроводу 10 направляють у змішувач 5, в якому відбувається їх перемішування з більш гарячим газом, отриманим в результаті газифікації напівкоксу. В зоні більш високих температур відбувається деструкція парів смол з утворенням газоподібних вуглеводнів і твердих вуглецевих частинок. У результаті підвищується теплота згорання газу газифікації напівкоксу. Далі потік гарячого газу проходить через циклон б, в якому з нього виділяють тверді частинки недогазифікованого коксу і золи та направляють через дільник потоку 7 у реактор напівкоксування 2 (основна частина), а надлишок по трубопроводу 11 направляють у пристрій для допалювання 8. Частково обезпилений в циклоні та охолоджений в теплообміннику горючий газ направляють без додаткової очистки на спалювання, якщо споживачем являється енергетичний котел або на пристрій тонкої очистки, якщо споживачем є газова турбіна.

У пристрої допалювання 8 допалюють залишкові горючі золи непрогазифіковані у газогенераторі 4. Газоподібні продукти згорання по трубопроводі 15 направляють у парогенератор 17 після чого в теплообмінник 9. Золу виводять з циклу установки.

Допалювання горючих золи проводять з надлишком повітря вище стехіометричного значення, особливо якщо для зв'язування оксидів сірки використовують вапняк. У процесі допалювання знешкоджують шкідливі сполучення, які утворилися на стадії напівкоксування і газифікації палива, захоплені з золою (феноли, сірковуглець та ін.;), а також доокислюють

Сазозу нешкідливий і стабільний Сабо (гіпс).

Єдність процесу напівкоксування вугілля і газифікації напівкоксу, зв'язаного спільним контуром циркуляції твердого теплоносія, забезпечує простоту управління процесом і його стійкість. Використання попереднього напівкоксування, як показали досліди, в 2-3 рази збільшує 60 активність напівкоксу під час проведення процесу газифікації порівняно з газифікацією термічно необробленого вугілля.

А додаткове використання парогенератора, який працює за рахунок тепла від продуктів згорання з пристрою допалювання залишкових горючих речовин в золі, підвищує ефективність процесу газифікації і як наслідок дозволяє інтенсифікувати процес газифікації твердого подрібненого палива.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб газифікації твердого подрібненого палива, який здійснюють шляхом попереднього підсушування і напівкоксування з подальшою газифікацією гарячого напівкоксу на паро- кисневому або паро-повітряному дутті і очисткою генераторного газу від частинок коксу і золи, а підсушування і напівкоксування палива здійснюють у реакторі напівкоксування за рахунок тепла суміші гарячої золи і коксу, які виділяють з потоку генераторного газу під час його очистки, а гарячі гази і пари смол змішують з потоком гарячого генераторного газу для подальшої газифікації смол; напівкокс, який отримують після напівкоксування палива, газифікують у циркулюючому псевдозрідженому шарі, а частинки золи після газифікації напівкоксу подають на допалювання залишкових горючих і термічного знешкодження шкідливих речовин з надлишком повітря вище стехіометричного; генераторний газ, який подають до споживача, охолоджують у теплообміннику за рахунок здійснення первинного підігріву повітря, яке після підігрівача газифікуючого агента подають в газогенератор циркулюючого псевдорозрідженого шару для газифікації напівкоксу, який відрізняється тим, що додатково використовують парогенератор, який працює за рахунок тепла від продуктів згорання з пристрою допалювання залишкових горючих речовин в золі, для подавання пари по трубопроводу подачі газифікуючого агента в газогенератор циркулюючого псевдорозрідженого шару для газифікації напівкоксу.

   Повітря 14 " Газ до 5 и споживача Вода і у У атмосферу 1 4 ,;15 в 12 / Зола ІЗ