КОМПЛЕКС ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ БУРЫХ УГЛЕЙ Российский патент 2011 года по МПК C10B49/00 F22B33/18 

Изобретение относится к области переработки угля и производства продуктов, получаемых в результате этой переработки.

Известен способ получения металлургического среднетемпературного кокса по патенту RU 2288937 от 24.10.2005 г. Способ включает термоокислительную обработку угля при температуре 750-900°С в аппарате шахтного типа с использованием эффекта обратной тепловой волны, а уголь используется фракции 0-70 мм. Удельная подача воздуха составляет 60-150 м³ (м² час) в зависимости от марки угля. Охлаждение кокса осуществляется посредством принудительной циркуляции газа по контуру «аппарат-теплообменник» с полезным отбором тепловой энергии, чем достигается увеличение энергоэффективности процесса.

Однако этот способ не предусматривает получения многих продуктов газификации.

Известен по заявке RU 2008133111 по кл. С10В 49/00 от 11.08.2008 г. способ переработки угля преимущественно в среднетемпературный кокс и попутный горючий газ путем частичной газификации в слоевых газификаторах с обращенным дутьем. Переработка угля осуществляется по схеме энерготехнологического кластера. Способ включает набор блоков частичной газификации на произвольной территории, а также центральный перерабатывающий завод, а каждый блок кластера совмещен с котельной коммунального сектора.

Недостатком такого способа является частичная газификация угля.

Задача изобретения - улучшение экономических и экологических показателей при переработке бурых углей.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в получении многих продуктов газификации угля.

Указанный технический результат достигается тем, что комплекс энерготехнологический для переработки бурых углей включает газификатор, предназначенный для производства кокса и генераторного газа, котел, предназначенный для получения тепловой энергии, фреоновый энергоблок, предназначенный для производства электроэнергии на основе избыточной энергии низкотемпературного источника тепла. Он представляет собой турбоустановку с низкокипящим рабочим телом (фреонат), которая приводит в действие электрогенератор. Комплекс также включает водородный сепаратор для выделения водорода из генераторного газа и газопоршневой энергоблок, предназначенный для производства электрической энергии. Комплекс дополнительно снабжен программатором, предназначенным для управления режимом газификации и работой всех энергоблоков с возможностью получения от одного до нескольких продуктов газификации, таких как кокс, электроэнергия, тепло и водород, одновременно в различных пропорциях путем изменения режима сжигания угля и режимов работы энергоблоков. Котел, водородный сепаратор и газопоршневой энергоблок установлены вблизи газификатора, а фреоновый энергоблок размещен между котлом и потребителями горячей воды с возможностью его работы на обратном потоке этой воды. Программатор в качестве исполнительных механизмов включает компьютер, соединенный с исполнительными устройствами всех составляющих блоков комплекса с измерительной аппаратурой и предусматривающий ввод оператором приоритетных количественных и качественных параметров конечной продукции, расчет энергетического баланса комплекса и соответствующих режимов, управление в соответствии с заданными параметрами и расчетом включением, отключением, выводом на режим, остановкой, аварийными режимами, получение и обработку сигналов измерительной аппаратуры, подачу управляющих сигналов, индикацию, контроль и документирование параметров всего процесса.

На чертеже представлена схема комплекса энерготехнологического для переработки бурых углей.

Комплекс включает газификатор 1, котел 2, фреоновый энергоблок 3, газопоршневой энергоблок 4, водородный сепаратор 5 и программатор 6.

Работает энерготехнологический комплекс следующим образом.

Бурый уголь в качестве энергетического сырья поступает в газификатор 1 циклического действия, где по принципу обратной тепловой волны происходит процесс газификации сырья и разделение на две фракции - кокс и генераторный газ. По завершению цикла кокс выгружается и поступает потребителю.

Генераторный газ в процессе газификации подается в водородный сепаратор 5, где происходит процесс разделения газа, например, мембранным методом на водород Н₂ и закись углерода СО. Водород поступает потребителю, а СО и оставшаяся неотделенная часть водорода поступают в газопоршневой энергоблок 4 и в котел 2.

В газопоршневом энергоблоке 4 посредством двигателя внутреннего сгорания энергия генераторного газа преобразуется в электрическую энергию.

В котле 2 происходит окисление (сгорание) закиси углерода и остатков водорода с выделением тепловой энергии и подачей ее посредством горячей воды потребителю.

В случае избытка тепловой энергии (повышенная температура обратной горячей воды) фреоновый энергоблок 3 дополнительно вырабатывает электрическую энергию и подает ее потребителю.

При этом, в зависимости от необходимого результата, посредством программатора 6 устанавливается соответствующий режим работы энерготехнологического комплекса и его блоков.

Например:

1. При максимальной тепловой нагрузке (в зимний период) газификатор 1 запускается в режиме полной газификации, сырье газифицируется до зольного остатка, водородный сепаратор 5 и газопоршневой блок 4 отключаются, генерируемый газ в полном объеме поступает в котел 2, который выдает максимальную тепловую мощность. При этом фреоновый энергоблок 3 в зависимости от температуры обратной воды дополнительной вырабатывает электрическую энергию.

2. При максимальной электрической нагрузке на полную мощность включаются газопоршневой 4 и фреоновый 3 энергоблоки.

3. При минимальных тепловых и электрических нагрузках (летний период) газификатор 1 запускается в режиме производства кокса, водородный сепаратор 5 запускается в режиме максимального отбора водорода, котел 2 работает в режиме минимальной подачи тепла, газопоршневой 4 и фреоновый 3 энергоблоки работают в зависимости от требуемой нагрузки. В этом случае энерготехнологический комплекс в основном производит дорогостоящую товарную продукцию - кокс и водород.

Таким образом достигаются максимальные технико-экономические показатели комплекса. Описанные выше пограничные режимы работы комплекса показывают возможность эксплуатации комплекса в самых разнообразных комбинациях работы составляющих его блоков. Дополнительный экологический и экономический эффект работы комплекса по предлагаемой схеме с предварительной газификацией по технологии «Термококс» заключается в существенном снижении загрязняющих выбросов (см. табл. 1).

Таблица 1. Содержание вредных веществ в дымовых газах.   Концентрация, мг/нм³ Технология SO_x NO_x твердые частицы 1. Традиционное сжигание жидкого топлива и природного       газа. Норматив для котлоагрегатов до 250 МВт. 1200 250 (125 для природного газа) не нормируется 2. Традиционное сжигание угля. Российский стандарт для котлоагрегатов до 250 МВт. 1200   150 3. Технология «Термококс» <100
10 (с сероочисткой)   <5

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Комплекс энерготехнологический для переработки бурых углей включает газификатор 1, предназначенный для производства кокса и генераторного газа, газопоршневой энергоблок 4, предназначенный для производства электрической энергии, котел 2, предназначенный для получения тепловой энергии, фреоновый энергоблок 3, предназначенный для производства электроэнергии на основе избыточной энергии низкотемпературного источника тепла, водородный сепаратор 5 для выделения водорода из генераторного газа и программатор 6. Программатор 6 предназначен для управления режимом газификации и работой всех энергоблоков с возможностью получения от одного до нескольких продуктов газификации, таких как кокс, электроэнергия, тепло и водород, одновременно в различных пропорциях. Котел 2, водородный сепаратор 5 и газопоршневой энергоблок 4 установлены вблизи газификатора 1. Фреоновый энергоблок 3 размещен между котлом 2 и потребителями горячей воды с возможностью его работы на обратном потоке этой воды. Изобретение позволяет улучшить экономические и экологические показатели при переработке бурых углей. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

1. Комплекс энерготехнологический для переработки бурых углей, включающий газификатор, предназначенный для производства кокса и генераторного газа, и энергоблок, предназначенный для производства электрической энергии, отличающийся тем, что энергоблок является поршневым, а энерготехнологический комплекс дополнительно снабжен котлом, предназначенным для получения тепловой энергии, фреоновым энергоблоком, предназначенным для производства электроэнергии на основе избыточной энергии низкотемпературного источника тепла, водородным сепаратором для выделения водорода из генераторного газа, программатором, предназначенным для управления режимом газификации и работой всех энергоблоков с возможностью получения от одного до нескольких продуктов газификации, таких как кокс, электроэнергия, тепло и водород одновременно в различных пропорциях путем изменения режима сжигания угля и режимов работы энергоблоков, причем котел, водородный сепаратор и газопоршневой энергоблок установлены вблизи газификатора, а фреоновый энергоблок размещен между котлом и потребителями горячей воды с возможностью его работы на обратном потоке этой воды.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что программатор в качестве исполнительного механизма включает компьютер, соединенный с исполнительными устройствами всех составляющих комплекса с измерительной аппаратурой.