СПОСОБ НАГРЕВА БАРАБАНА ДЛЯ ПОЛУКОКСОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C10B47/30 C10B53/00 

Изобретение относится к способу нагрева барабана для полукоксования путем подачи нагретого в теплообменнике газа по контуру циркуляции от теплообменника к барабану и от барабана к теплообменнику, причем в контуре циркуляции газ охлаждают путем пропускания через поглотитель тепла. Изобретение относится также к устройству для нагрева барабана для полукоксования, включающему теплообменник, контур циркуляции газа, содержащий подводящий нагретый газ трубопровод от теплообменника к барабану, отводящий газ трубопровод от барабана к теплообменнику, поглотитель тепла для охлаждения газа.

Известны способ и устройство для термического удаления отходов [1] Описанная там установка содержит барабан для полукоксования, обозначенный как "пиролизный реактор". Известна также подобная установка [2] Для нагрева барабана для полукоксования к нему подводится греющий газ. Греющий газ направляется в барабане для полукоксования в трубах. Там он отдает тепловую энергию материалу, подлежащему коксованию. Контур, в котором направляется греющий газ, содержит теплообменник, посредством которого греющему газу сообщается тепловая энергия. В установке для полукоксования-сжигания этот теплообменник может быть, например, расположен в камере сжигания. В таком случае греющий газ принимает тепловую энергию от горячего дымового газа.

Известное нагревательное устройство рассчитано на обычную потребность в тепле в барабане для полукоксования. При этом исходят из теплоты сгорания материала, подлежащего полукоксованию, которая обычно составляет величину, например, в диапазоне между 6500 и 15000 кфс/кг.

Если время от времени для полукоксования должен применяться материал с большой теплотой сгорания, которая явно превышает обычно имеющуюся теплоту сгорания, то в барабане для полукоксования от греющего газа может отбираться только мало тепловой энергии или совсем нисколько. Это, в частности, имеет место если барабан для полукоксования работает с полной нагрузкой.

Известно также использование в контуре греющего газа на прямом пути между теплообменником и барабаном для полукоксования дополнительного теплообменника в качестве поглотителя тепла, в котором охлаждают весь греющий газ [2] Этот теплообменник регулируется с вторичной стороны, что, как правило, является весьма дорогостоящим. А именно, требуются специальные теплообменники, которые могут регулироваться с вторичной стороны. Кроме того, греющий газ, который уже прошел через барабан для полукоксования и поэтому охлажден, может быть непосредственно подан обратно в трубопровод греющего газа барабана для полукоксования, чтобы снизить там температуру греющего газа.

В основе изобретения лежит задача, создать способ и устройство названного вначале типа для нагрева барабана для полукоксования, с помощью которых можно избежать перегрева греющего газа, если барабан для полукоксования требует меньше тепловой энергии. При этом нужно обойтись без управления вторичным контуром поглотителя тепла.

Задача в отношении способа согласно первой принципиальной форме выполнения решается тем, что для управления подводом энергии в барабан нагретый (греющий) газ, подаваемый от теплообменника к барабану, по меньшей мере, частично и управляемо отводят, минуя барабан для полукоксования, через обводной трубопровод, причем охлаждение газа в контуре циркуляции осуществляют в обводном трубопроводе. Если весь греющий газ направляется через обводной трубопровод, то в барабан для полукоксования не попадает никакой греющий газ. Этот путь является целесообразным, если подлежащий полукоксованию материал не требует некоторое время подвода тепла, так как он уже является очень горячим.

Греющий газ может направляться через обводной трубопровод лишь частично. Тогда частичный поток греющего газа направляется через барабан для полукоксования. Этот частичный поток может достигать барабан для полукоксования или непосредственно или направляться предварительно через поглотитель тепла и там охлаждаться.

Задача в отношении способа согласно второй принципиальной форме выполнения решается тем, что для управления подводом энергии в барабан нагретый газ (греющий газ), подаваемый от теплообменника к барабану, по меньшей мере, частично и управляемо отводят минуя барабан для полукоксования через обводной трубопровод, причем охлаждение газа в контуре циркуляции осуществляют в обводном трубопроводе, затем охлажденный газ, по меньшей мере, частично и управляемо подводят в барабан, а другую часть, не подведенную в барабан, отводят в теплообменник.

При этом решении можно обойтись без обводного трубопровода. Избыточная тепловая энергия греющего газа отводится только через поглотитель тепла. Весь греющий газ после охлаждения в поглотителе тепла может быть подведен к барабану для полукоксования.

Согласно изобретению частичный поток греющего газа непосредственно достигает барабана для полукоксования, а другой частичный поток попадает к барабану для полукоксования через поглотитель тепла. Частичный поток однако может попадать через поглотитель тепла непосредственно к барабану для полукоксования, а другой частичный поток протекает по уже упомянутому обводному трубопроводу. Наконец, греющий газ может быть разделен на три частичных потока, один из которых течет непосредственно к барабану для полукоксования, другой течет к барабану для полукоксования через поглотитель тепла, а третий направляется через поглотитель тепла и обводной трубопровод.

Способом согласно изобретению достигается преимущество, что, с одной стороны, можно управлять количеством греющего газа, которое поступает к барабану для полукоксования, а с другой стороны, можно уменьшать температуру греющего газа с помощью поглотителя тепла. Посредством этих двух механизмов, которые могут использоваться комбинированно, в барабане для полукоксования имеет место избыточное управление отдачи тепла греющего газа материалу, подлежащему коксованию. Перегрев греющего газа и тем самым материала, подлежащего полукоксованию, исключается, хотя поглощение тепла греющего газа в теплообменнике не может быть уменьшено, так как дымовой газ в качестве теплоносителя имеет постоянно высокую температуру. Кроме того, достигается преимущество, заключающееся в том, что нет необходимости в регулировании теплопоглощения поглотителя тепла. Вследствие этого поглотитель тепла может быть непосредственно соединен с вторичной стороны, например, с имеющимся утилизационным парогенератором.

Задача по созданию устройства для нагрева барабана для полукоксования решается согласно первому варианту выполнения изобретения тем, что контур циркуляции газа дополнительно содержит обводной трубопровод, снабженный средством управления расходом газа и соединенный одним концом с подводящим трубопроводом, а другим концом с отводящим трубопроводом, причем подводящий трубопровод снабжен средством управления расходом газа, расположенным в направлении течения газа после точки соединения подводящего трубопровода с обводным трубопроводом, а средство управления расходом газа в обводном трубопроводе расположено перед поглотителем тепла.

С помощью этого устройства возможно по выбору подводить все количество тепла непосредственно к барабану для полукоксования или направлять его, минуя барабан для полукоксования, по обводному трубопроводу. Кроме того, возможно с помощью органов управления направлять по обводному трубопроводу частичный поток любой величины, в то время как остаток греющего газа попадает в барабан для полукоксования. Тем самым достигается преимущество, что к барабану для полукоксования направляется уменьшенное количество греющего газа, если в барабане для полукоксования требуется меньшее количество тепла. Направляемый по обводному трубопроводу частичный поток греющего газа охлаждают в поглотителе тепла. Это необходимо для того, чтобы в отводящем греющем газ трубопроводе не было слишком высокой температуры, которая могла бы оказать отрицательное влияние на контур греющего газа.

Задача по созданию устройства для нагрева барабана для полукоксования решается согласно второму варианту выполнения изобретения тем, что контур циркуляции газа дополнительно содержит ответвленный трубопровод, снабженный средством управления расходом газа и соединенный одним концом с подводящим трубопроводом, другим с поглотителем тепла, и дополнительным трубопроводом, снабженным средством управления расходом газа и соединенным одним концом с поглотителем тепла, другим концом с подводящим трубопроводом в точке, расположенной за средством управления расходом газа, причем подводящий трубопровод снабжен этим средством управления расходом газа, расположенным в направлении течения газа после точки соединения подводящего трубопровода и ответвленного трубопровода, а средство управления расходом газа расположено в ответвленном трубопроводе перед поглотителем тепла.

С помощью этого устройства возможно подводить весь греющий газ или непосредственно к барабану для полукоксования или подводить весь греющий газ к барабану для полукоксования через поглотитель тепла. С помощью органов управления также возможно любой частичный поток греющего газа подводить непосредственно к барабану для полукоксования, а остальной частичный поток подводить к барабану для полукоксования через поглотитель тепла. При этом постоянно весь греющий газ попадает к барабану для полукоксования. Однако он полностью или частично охлаждается предварительно в поглотителе тепла. К барабану для полукоксования таким образом может подводиться охлажденный, менее горячий греющий газ, если в барабане для полукоксования требуется меньше тепловой энергии. Температура греющего газа в барабане для полукоксования может управляться согласно изобретению.

Например, предусмотрено, что обводной трубопровод содержит дополнительный трубопровод, соединенный одним концом с обводным трубопроводом в точке, расположенной за поглотителем тепла, а другим концом с подводящим трубопроводом в точке, расположенной за средством управления расходом газа, при этом обводной трубопровод снабжен дополнительным средством управления расходом газа, расположенным в направлении течения газа после точки соединения обводного и дополнительного трубопроводов.

С помощью комбинации обоих вышеназванных устройств возможно направлять частичный поток греющего газа через поглотитель тепла и обводной трубопровод, минуя барабан для полукоксования, в то время как остальной греющий газ вначале протекает через поглотитель тепла, а затем подводится к барабану для полукоксования.

Кроме того, возможно разделять греющий газ на три частичных потока, из которых первый частичный поток направляется через поглотитель тепла и обводной трубопровод, второй частичный поток попадает через поглотитель тепла к барабану для полукоксования, а третий частичный поток течет непосредственно к барабану для полукоксования.

С помощью названного устройства регулирование количества греющего газа, которое достигает барабана для полукоксования, и регулирование температуры греющего газа в барабане для полукоксования может производиться раздельно или комбинироваться. За счет этого может быть улучшено управление подводом энергии к барабану для полукоксования.

Например, дополнительный трубопровод может быть снабжен воздуходувкой. За счет этого может быть повышена скорость течения в дополнительном трубопроводе.

Поглотитель тепла выполнен, например, в виде дополнительного теплообменника или парогенератора. Конструкция парогенератора является общеизвестной. Парогенератор может по выбору работать при принудительной циркуляции с насосом или при естественной циркуляции без насоса.

Пример, поглотитель тепла, выполненный в виде дополнительного теплообменника или парогенератора, на выходе соединен с входом утилизационного парогенератора. Такой утилизационный парогенератор может иметься в установке для полукоксования-сжигания. Вторичная среда парогенератора, которая принимает тепло, при этом направляется через утилизационный парогенератор. Вторичной средой в большинстве случаев является вода. Она поступает в виде пара в утилизационный парогенератор, существенной составной частью которого является резервуар, частично наполненный водой. Оттуда отдается пар. Резервуар подпитывается водой. Часть этой воды поступает в парогенератор, где он испаряется.

Использованием имеющегося утилизационного парогенератора во вторичном контуре циркуляции дополнительного теплообменника или парогенератора достигается преимущество, что для отвода тепла из дополнительного теплообменника не требуется никаких дополнительных устройств.

Согласно другому примеру поглотитель тепла выполнен в виде охладителя, в который подается термомасло, вода или воздух в качестве охлаждающей среды.

С помощью способов и устройств для нагрева барабана для полукоксования согласно изобретению, в частности, достигается преимущество, заключающееся в том, что подвод тепла к барабану для полукоксования является очень хорошо управляемым через греющий газ. Для этого в распряжении имеются различные управляющие механизмы. Можно управлять количеством греющего газа, которое достигает барабан для полукоксования, и тем самым температурой греющего газа, подводимого к барабану для полукоксования.

На чертеже показана установка для полукоксования-сжигания с устройствами для управления подводом энергии к барабану для полукоксования.

Представленная установка для полукоксования-сжигания содержит барабан 1 для полукоксования с подводящим устройством 2 для отходов, отводящее устройство 3 для остаточного материала пиролиза и штуцер 4 для отвода газа полукоксования. В барабане 1 для полукоксования расположены нагревательные трубы 5, по которым подводится греющий газ. Штуцер 4 для отвода газа полукоксования соединен с камерой сжигания 6, которая содержит трубопровод для удаления шлака. Нагревательные трубы 5 в барабане 1 для полукоксования являются частью контура 9 греющего газа, который содержит теплообменник 10, находящийся в контакте с камерой сжигания 6. Через контур 9 греющего газа тепловая энергия от горячей камеры сжигания 6 поступает в барабан для полукоксования для поддержания процесса полукоксования. В контуре 9 греющего газа также находится компрессор 22.

Для установки, управления или регулирования подвода энергии в барабан 1 для полукоксования от трубопровода 9а, подводящего греющий газ, барабана 41 для полукоксования в первой точке А разветвления ответвляется обводной трубопровод 11, который во второй точке B разветвления входит в трубопровод 9b, отводящий греющий газ, барабана 1 для полукоксования. В обводном трубопроводе 11 расположен дополнительный теплообменник в качестве поглотителя 12 тепла. Вместо него может быть также предусмотрен парогенератор. При этом первый участок обводного трубопровода 11 между точкой разветвления А и поглотителем 12 тепла служит в качестве подводящего трубопровода 21 к поглотителю 12 тепла. В качестве поглотителя 12 можно также использовать охладитель. Обводной трубопровод 11 соединен с трубопроводом первичного контура поглотителя 12 тепла. Трубопровод вторичного контура поглотителя 12 тепла соединен с утилизационным парогенератором 13. Если во вторичном контуре предусмотрена принудительная циркуляция, то там имеется циркуляционный насос 14. При естественной циркуляции во вторичном контуре такой циркуляционный насос 14 не требуется. Утилизационным парогенератором 13 может быть утилизационный парогенератор, который имеется в установке для полукоксования-сжигания для охлаждения горячего дымового газа. Утилизационный парогенератор 13 главным образом состоит из резервуара, который частично наполнен водой. Через вторичный контур поглотителя 12 тепла вода попадает из утилизационного парогенератора 13 в поглотитель 12 тепла, а пар попадает из поглотителя 12 тепла в утилизационный парогенератор 13. Там избыточный пар отдается, в то время как осуществляется поступление воды.

Для управления подводом тепла в барабан 1 для полукоксования в направлении течения позади первой точки А разветвления в трубопроводе 9а, подводящем греющий газ, и в обводном трубопроводе 11 расположены управляющие органы 15, 16. Вследствие этого поток греющего газа может быть полностью подведен в барабан 1 для полукоксования, весь направлен по обводному трубопроводу 11 или в любом отношении разделен между барабаном 1 для полукоксования и обводным трубопроводом 11.

В направлении течения позади поглотителя 12 тепла от третьей точки C разветвления от обводного трубопровода 11 отходит отводящий трубопровод 17, который в четвертой точке D разветвления в направлении течения позади управляющего органа 15 входит в трубопровод 9a, подводящий греющий газ. Для управления потоком греющего газа через отводящий трубопровод 17 в отводящем трубопроводе 17 и в направлении течения позади третьей точки C разветвления в обводном трубопроводе 11 расположены управляющие органы 18, 19. Кроме того, в отводящем трубопроводе 17 расположена воздуходувка 20.

При закрытом управляющем органе 18 и открытом управляющем органе 19 управление расходом греющего газа через нагревательные трубы 5 барабана 1 для полукоксования осуществляется с помощью управляющих органов 15, 16.

При закрытом управляющем органе 19 и открытом управляющем органе 18 в зависимости от положения управляющих органов 15 и 16 греющий газ может либо полностью подводиться непосредственно в барабан для полукоксования, либо полностью подводиться через поглотитель 12 тепла, в котором он охлаждается, в барабан 1 для полукоксования. Греющий газ может также в любом отношении поступать непосредственно или через поглотитель 12 тепла в нагревательные трубы 5. Вследствие этого можно управлять температурой греющего газа, поступающего в нагревательные трубы 5.

Если закрыт только управляющий орган 15, то греющий газ может частично направляться через обводной трубопровод 11 и частично после охлаждения в поглотителе 12 тепла через отводящий трубопровод 17 попадать в барабан 1 для полукоксования.

Если все управляющие органы 15, 16, 18 и 19 являются открытыми, то греющий газ, поступающий из теплообменника 10, может быть разделен на три пути. Первая составляющая поступает непосредственно в нагревательные трубы 5 барабана 1 для полукоксования. Вторая составляющая поступает через поглотитель 12 тепла и отводящий трубопровод 17 в охлажденном состоянии в нагревательные трубы 5. Третья составляющая поступает через поглотитель 12 тепла и обводной трубопровод 11 в обход барабана 1 для полукоксования обратно в теплообменник 10. Количественное распределение греющего газа на три указанных пути осуществляется с помощью управляющих органов 15, 16, 18 и 19. Они могут быть клапанами.

С помощью описанного устройства можно осуществить установку, управление или регулирование подвода тепла в барабан 1 для полукоксования в соответствии с потребностями.

Сущность изобретения: греющий газ, нагретый в теплообменнике 10, направляют в контур циркуляции греющего газа от теплообменника 10 через барабан 1 для полукоксования. Для охлаждения греющего газа установка снабжена поглотителем 12 тепла. Предусмотрено, что для управления подводом тепла в барабан 1 для полукоксования нагретый газ направляют по меньшей мере частично и управляемо через обводной трубопровод 11, в котором расположен поглотитель 12 тепла, мимо барабана 1 для полукоксования снова в теплообменник 10. Нагретый газ может частично и управляемо подводиться через поглотитель 12 тепла в барабан 1 для полукоксования. Распределение нагретого газа обеспечивают расположением трубопроводов и регулирующих органов 15, 16, и 19. 4 с. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ нагрева барабана для полукоксования путем подачи нагретого в теплообменнике газа по контуру циркуляции от теплообменника к барабану и от барабана к теплообменнику, причем в контуре циркуляции газ охлаждают путем пропускания через поглотитель тепла, отличающийся тем, что для управления подводом энергии в барабан нагретый газ, подаваемый от теплообменника к барабану, по меньшей мере частично и управляемо отводят, минуя барабан для полукоксования, через обводной трубопровод, причем охлаждение газа в контуре циркуляции осуществляют в обводном трубопроводе. 2. Способ нагрева барабана для полукоксования путем подачи нагретого в теплообменнике газа по контуру циркуляции от теплообменника к барабану и от барабана к теплообменнику, причем в контуре циркуляции газ охлаждают путем пропускания через поглотитель тепла, отличающийся тем, что для управления подводом энергии в барабан нагретый газ, подаваемый от теплообменника к барабану, по меньшей мере частично и управляемо отводят, минуя барабан для полукоксования, через обводной трубопровод, причем охлаждение газа в контуре циркуляции осуществляют в обводном трубопроводе, затем охлажденный газ, по меньшей мере частично и управляемо подводят в барабан, а другую часть, не подведенную в барабан, отводят в теплообменник. 3. Устройство для нагрева барабана для полукоксования, включающее теплообменник, контур циркуляции газа, содержащий подводящий нагретый газ трубопровод от теплообменника к барабану, отводящий газ трубопровод от барабана к теплообменнику, поглотитель тепла для охлаждения газа, отличающееся тем, что контур циркуляции газа дополнительно содержит обводной трубопровод, снабженный средством управления расходом газа и соединенный одним концом с подводящим трубопроводом, а другим концом с отводящим трубопроводом, поглотитель тепла расположен в обводном трубопроводе, при этом подводящий трубопровод снабжен средством управления расходом газа, расположенным в направлении течения газа после точки соединения подводящего трубопровода с обводным трубопроводом, а средство управления расходом газа на обводном трубопроводе расположено перед поглотителем тепла. 4. Устройство для нагрева барабана для полукоксования, включающее теплообменник, контур циркуляции газа, содержащий подводящий нагретый газ трубопровод от теплообменника к барабану, отводящий газ трубопровод от барабана к теплообменнику, поглотитель тепла, отличающееся тем, что контур циркуляции газа дополнительно содержит ответвленный трубопровод, снабженный средством управления расходом газа и соединенный одним концом с подводящим трубопроводом, другим с поглотителем тепла, и дополнительным трубопроводом, снабженным средством управления расхода газа и соединенным одним концом с поглотителем тепла, другим концом с подводящим трубопроводом в точке, расположенной за средством управления расходом газа, причем подводящий трубопровод снабжен средством управления расходом газа, расположенным в направлении течения газа после точки соединения подводящего трубопровода и ответвленного трубопровода, а средство управления расходом газа в ответвленном трубопроводе расположено перед поглотителем тепла. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что обводной трубопровод содержит дополнительный трубопровод, соединенный одним концом с обводным трубопроводом в точке, расположенной за поглотителем, другим концом с подводящим трубопроводом в точке, расположенной за средством управления расходом газа, при этом обводной трубопровод снабжен дополнительным средством управления расходом газа, расположенным в направлении течения газа после точки соединения обводного и дополнительного трубопроводов. 6. Устройство по пп.4 5, отличающееся тем, что дополнительный трубопровод снабжен воздуходувкой. 7. Устройство по пп.3 6, отличающееся тем, что поглотитель тепла выполнен в виде парогенератора или дополнительного теплообменника. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что поглотитель тепла, выполненный в виде парогенератора или дополнительного теплообменника, на выходе соединен с входом утилизационного парогенератора. 9. Устройство по пп.3 6, отличающееся тем, что поглотитель тепла выполнен в виде охладителя, в который подается термомасло, вода или воздух в качестве охлаждающей среды.