УСТАНОВКА ДЛЯ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ Российский патент 2012 года по МПК C10J3/48 

Область техники

{0001} Настоящее изобретение относится к газогенераторной установке, содержащей, например, химический газогенератор, который из угольной пыли вырабатывает генераторный газ для химического синтеза.

Уровень техники

{0002} Известно, что помимо химических газогенераторов, вырабатывающих генераторный газ для химического синтеза, газогенераторные установки, в которых сырьем для производства газа служит угольная пыль, могут также содержать, например, газогенераторы, которые вырабатывают топливный газ для газовых турбин, входящих в состав электростанций комбинированного цикла с внутрицикловой газификацией (например, Патентный документ 1).

В известной из уровня техники газогенераторной установке G, показанной на фиг.3, сырье, в частности уголь, подают в пылеугольную мельницу 1, где его измельчают, получая, в результате, угольную пыль, которую затем направляют в газогенератор 2. В газогенераторе 2, добавляя к угольной пыли азот и кислород из воздушного сепаратора 3, производят генераторный газ, представляющий собой газифицированную угольную пыль.

Следует отметить, что для получения угольной пыли в пылеугольной мельнице 1 требуется сушильный газ. Например, в газогенераторной установке G, показанной на фиг.3, для получения сушильного газа, необходимого для приготовления угольной пыли, используют печь 4 или другое подобное устройство.

Список источников

Патентная литература

{0003} Патентный документ 1: японская нерассмотренная патентная заявка, публикация № Sho 61-175241.

Сущность изобретения

Техническая задача

{0004} Следует отметить, что когда в известной газогенераторной установке G в качестве сырья используют низкосортный уголь, обладающий, как правило, высокой способностью к самовоспламенению, например полубитуминозный уголь, бурый уголь или другие виды угля, для исключения возможности его самовозгорания содержание кислорода в сушильном газе регулируют на уровне не более 13 об.%.

В электрогенераторах комбинированного цикла с внутрицикловой газификацией с воздушной продувкой в качестве сушильного газа используют отработанные газы газовой турбины, содержание кислорода в которых составляет 12 об.%. В данном случае температуру отработанных газов турбины, используемых в качестве сушильного газа, регулируют на уровне оптимальной за счет их смешения с уходящими газами на входе/выходе котла-утилизатора.

{0005} Кроме того, в газогенераторной установке с кислородным дутьем, вырабатывающей генераторный газ для химического синтеза, не обеспечен подходящий источник газа с низким содержанием кислорода для использования в качестве сушильного газа. Для этого, например, можно предусмотреть печь 4, показанную на фиг.3, в которой при сжигании природного газа, дизельного топлива или другого вида топлива выделяются дымовые газы. Таким образом, химический газогенератор требует наличия печи 4, дымовые газы которой служат источником горячего сушильного газа с низким содержанием кислорода. Однако, поскольку для получения дымовых газов в печи 4 требуется топливо, данный способ получения сушильного газа с низким содержанием кислорода невыгоден с точки зрения эксплуатационных расходов.

Таким образом, в газогенераторной установке, содержащей пылеугольную мельницу, размалывающую низкосортный уголь в угольную пыль, целесообразно предусмотреть источник сушильного газа с низким содержанием кислорода, не требующий топлива.

Настоящее изобретение разработано с учетом описанных выше недостатков известных технических решений. При этом задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить газогенераторную установку, содержащую источник сушильного газа с низким содержанием кислорода, не требующий топлива.

Техническое решение

{0006} Для решения указанных выше задач в рамках настоящего изобретения предложены следующие технические решения.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения газогенераторная установка содержит: пылеугольную мельницу, размалывающую уголь в угольную пыль; воздушный сепаратор, разделяющий воздух на газообразный кислород и газообразный азот; и газогенератор, в который для производства генераторного газа вводят угольную пыль и газообразный кислород, причем источником сушильного газа с низким содержанием кислорода, который необходим для сушки угольной пыли, служит воздух, разбавленный избыточным газообразным азотом, поступившим из воздушного сепаратора, причем предусмотрен нагреватель воздуха, который нагревает указанный источник газа с низким содержанием кислорода до температуры, при которой происходит сушка угольной пыли.

{0007} В описанной выше газогенераторной установке предусмотрены: пылеугольная мельница, размалывающая уголь в угольную пыль, воздушный сепаратор, разделяющий воздух на газообразный кислород и газообразный азот, и газогенератор, в который для производства генераторного газа вводят угольную пыль и газообразный кислород; причем источником сушильного газа с низким содержанием кислорода, который необходим для сушки угольной пыли, служит воздух, разбавленный избыточным газообразным азотом, поступившим из воздушного сепаратора; причем предусмотрен нагреватель воздуха, который нагревает указанный источник газа с низким содержанием кислорода до температуры, при которой происходит сушка угольной пыли. Таким образом, за счет эффективного использования уже имеющихся в составе установки устройств можно получать газ с низким содержанием кислорода для сушки угольной пыли, не расходуя топливо.

{0008} В описанной выше газогенераторной установке нагреватель предпочтительно осуществляет передачу тепла между паром, нагретым при прохождении через газогенератор, и источником газа с низким содержанием кислорода, нагревая указанный газ до температуры, при которой возможна сушка угольной пыли. Таким образом, за счет эффективного использования тепла, выделяющегося в газогенераторе, обеспечена возможность нагревания газа с низким содержанием кислорода до температуры, при которой возможна сушка угольной пыли.

{0009} В описанной выше газогенераторной установке нагревателем предпочтительно является газогенератор, повышающий температуру проходящего через него избыточного газообразного азота, после чего нагретый газообразный азот используют для разбавления атмосферного воздуха. Таким образом, за счет эффективного использования тепла, выделяющегося в газогенераторе, обеспечена возможность нагревания газа с низким содержанием кислорода до температуры, при которой возможна сушка угольной пыли.

Преимущества настоящего изобретения

{0010} Таким образом, за счет эффективного использования избытка газообразного азота, образующегося в воздушном сепараторе, а также тепла, выделяющегося в самом газогенераторе, обеспечена возможность получения газа с низким содержанием кислорода, который необходим для сушки угольной пыли, без сжигания топлива для выделения дымовых газов. В результате, в газогенераторной установке, например химической газогенераторной установке, содержащей пылеугольную мельницу, предназначенную для получения угольной пыли путем измельчения низкосортных углей с высокой способностью к самовоспламенению, можно получать газ с низким содержанием кислорода, необходимый при изготовлении угольной пыли, без использования пламенной печи, вырабатывающей дымовые газы при сжигании топлива.

Краткое описание чертежей

{0011}

На фиг.1 показана схема газогенераторной установки в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2 показана схема, иллюстрирующая модифицированный вариант газогенераторной установки, представленной на фиг.1.

На фиг.3 показана схема газогенераторной установки, известной из уровня техники.

Варианты осуществления изобретения

{0012} Далее представлено описание газогенераторной установки в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

Газогенераторная установка G_a, показанная на фиг.1, представляет собой химическую газогенераторную установку с кислородным дутьем, предназначенную для получения генераторного газа для химического синтеза, причем сырьем, как правило, служит низкосортный уголь с высокой способностью к самовоспламенению, например полубитуминозный уголь, бурый уголь или другие виды угля.

Показанная газогенераторная установка G_a содержит пылеугольную мельницу 1, размалывающую уголь, в частности низкосортный уголь или другой вид угля, в угольную пыль; воздушный сепаратор 3, разделяющий воздух на газообразный кислород (O₂) и газообразный азот (N₂); и газогенератор 2, вырабатывающий генераторный газ за счет введения в него угольной пыли, полученной в пылеугольной мельнице 1, газообразного кислорода и газообразного азота, поступающих из воздушного сепаратора 3.

{0013} Пылеугольная мельница 1 представляет собой устройство, предназначенное для приготовления угольной пыли путем размалывания сырья в присутствии сушильного газа с низким содержанием кислорода, причем сырьем служит низкосортный уголь с высокой способностью к самовоспламенению. Содержание кислорода в используемом в данном случае сушильном газе составляет не более 13 об.%, а температура указанного газа равна примерно от 200 до 350°С.

Газогенератор 2 представляет собой печь с кислородным дутьем, в которую подают угольную пыль, газообразный кислород и газообразный азот, причем газогенератор вырабатывает генераторный газ путем сжигания угольной пыли. Следует отметить, что газообразный азот подводят в газогенератор 2 только при необходимости.

Воздушный сепаратор 3 представляет собой устройство, которое забирает воздух из атмосферы, разделяет поступивший атмосферный воздух на газообразный кислород и газообразный азот и затем направляет их в газогенератор 2.

{0014} Для сушки угольной пыли в описанной выше пылеугольной мельнице 1 требуется газ с низким содержанием кислорода. В качестве газа с низким содержанием кислорода используют воздух, разбавленный азотом, причем указанный азот представляет собой избыточный газообразный азот, поступающий из воздушного сепаратора 2. Поскольку используемый в данном случае воздух отбирают из атмосферы, он имеет низкую температуру, что исключает возможность его использования в качестве сушильного газа. Более того, избыточный газообразный азот также имеет низкую температуру. В результате, сушильный газ с низким содержанием кислорода, то есть разбавленный избыточным газообразным азотом воздух, необходимо нагреть до заданной температуры, при которой возможна сушка угольной пыли.

Для повышения температуры сушильного газа в газогенераторной установке G_a предусмотрен нагреватель 5 воздуха. Указанный нагреватель 5 представляет собой теплообменник, осуществляющий передачу тепла между газом с низким содержанием кислорода, источником которого является воздух, смешанный в необходимой пропорции с избыточным газообразным азотом, и паром, нагретым при прохождении через газогенератор 2, и обеспечивающий, тем самым, повышение температуры сушильного газа. Как показано на фиг.1, в теплообменной части 2а газогенератора 2 происходит поглощение тепла, а в теплообменной части 5а нагревателя 5 - его выделение. В частности, следует отметить, что выбор источника пара, используемого в нагревателе 5 для нагревания сушильного газа, не ограничен.

{0015} Таким образом, в рассматриваемой газогенераторной установке G_a источником газа с низким содержанием кислорода, который необходим для сушки угольной пыли, является воздух, разбавленный избыточным газообразным азотом, поступающим из воздушного сепаратора 3. При этом предусмотренный нагреватель 5 воздуха повышает температуру указанного сушильного газа посредством пара, нагретого за счет выделяющегося в газогенераторе 2 тепла. Из этого следует, что за счет эффективного использования уже имеющихся в газогенераторной установке устройств, а именно газогенератора 2 и воздушного сепаратора 3, можно получать сушильный газ с низким содержанием кислорода без затрат топлива.

Другими словами, благодаря тому, что нагреватель 5 воздуха разогревает сушильный газ до температуры, при которой возможна сушка угольной пыли, без сжигания топлива, а просто за счет теплообмена между сушильным газом, имеющим низкую температуру, и паром, нагретым при прохождении через газогенератор 2, горячий сушильный газ можно получить за счет эффективного использования тепла, выделяющегося в газогенераторе 2. То есть эффективное использование избыточного газообразного азота, поступающего из воздушного сепаратора 3, для разбавления кислорода воздуха, а также эффективное использование тепла, выделяющегося в газогенераторе 2 в процессе производства генераторного газа, для нагревания сушильного газа, обеспечивает возможность использования нагревателя 5, представляющего собой простой теплообменник, не потребляющий топливо, вместо пламенной печи 4, в которой при сгорании топлива выделяются дымовые газы, выполняющие функцию горячего сушильного газа с низким содержанием кислорода.

{0016} Далее, на основании фиг.2 рассмотрен модифицированный вариант раскрытой выше газогенераторной установки G_a. Следует отметить, что одинаковые узлы обозначены одними и теми же номерами позиций, и их подробное описание опускается.

В отличие от газогенераторной установки G_a, в которой для нагревания сушильного газа до требуемой температуры, позволяющей осуществить сушку угольной пыли, использован нагреватель 5 воздуха, в котором теплоносителем является пар, в газогенераторной установке G_b, изображенной на фиг.2, избыточный газообразный азот, поступающий из воздушного сепаратора 3, направляют в газогенератор 2, где он непосредственно нагревается за счет выделяющегося в газогенераторе 2 тепла. Таким образом, нагревателем в данном случае является сам газогенератор 2, повышающий температуру проходящего через него избыточного газообразного азота. Причем кислород атмосферного воздуха разбавляют азотом путем перемешивания нагретого избыточного газообразного азота и атмосферного воздуха, имеющего низкую температуру. То есть, за счет эффективного использования тепла, выделяющегося в газогенераторе 2, можно нагреть газ с низким содержанием кислорода до температуры, при которой возможна сушка угольной пыли. Для нагревания избыточного газообразного азота в газогенераторе 2 предусмотрена теплообменная часть 2b.

{0017} В скомпонованной таким образом газогенераторной установке G_b избыточный газообразный азот, поступающий из воздушного сепаратора 3, используют для разбавления кислорода атмосферного воздуха. При этом для нагревания избыточного газообразного азота непосредственно используют тепло, выделяющееся в газогенераторе 2 в процессе производства генераторного газа. Причем сушильный газ нагревают до необходимой температуры путем смешения избыточного газообразного азота с воздухом. В результате, горячий сушильный газ с низким содержанием кислорода получают без расхода топлива.

{0018} Таким образом, за счет эффективного использование в предлагаемых газогенераторных установках G_a и G_b избытка газообразного азота, получаемого в воздушном сепараторе 3 для производства генераторного газа в газогенераторе 2, а также за счет эффективного использования тепла, выделяющегося в газогенераторе 2, можно получать газ с низким содержанием кислорода, который необходим для сушки угольной пыли, без расхода топлива. В результате, газогенераторные установки G_a и G_b, содержащие пылеугольную мельницу 1, размалывающую низкосортный уголь с высокой степенью воспламенения в угольную пыль, обеспечивают возможность получения сушильного газа с низким содержанием кислорода, который необходим при изготовлении угольной пыли, без использования пламенной печи 4, в которой дымовые газы выделяются при сжигании топлива.

{0019} Следует подчеркнуть, что хотя в описанном выше предпочтительном варианте изобретения газогенераторные установки G_a и G_b представляют собой химические газогенераторные установки, настоящее изобретение этим не ограничивается. Напротив, подразумевается, что возможно использование других видов газогенераторных установок, не имеющих источника сушильного газа с низким содержанием кислорода.

Кроме того, настоящее изобретение не ограничено описанным выше предпочтительным вариантом и может включать в себя различные модификации и изменения, не выходящие за рамки сущности и объема изобретения.

Номера позиций

{0020}

1 - пылеугольная мельница

2 - газогенератор

3 - воздушный сепаратор

5 - нагреватель воздуха

G_a, G_b - газогенераторные установки

Настоящее изобретение относится к установке для газификации угля. Установка содержит пылеугольную мельницу для размола угля в угольную пыль, воздушный сепаратор для разделения воздуха на газообразный кислород и газообразный азот и газификатор, в который для производства продуктового газа вводят угольную пыль и газообразный кислород, источник сушильного газа с низким содержанием кислорода, полученного путем разбавления атмосферного воздуха азотом, который представляет собой избыточный газообразный азот, поступающий из воздушного сепаратора, нагреватель воздуха, нагревающий указанный газ с низким содержанием кислорода до температуры, при которой происходит сушка угольной пыли. Обеспечивается возможность получения сушильного газа с низким содержанием кислорода, без использования топлива и пламенной печи. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка для газификации угля, содержащая пылеугольную мельницу для размалывания угля в угольную пыль, воздушный сепаратор для разделения воздуха на газообразный кислород и газообразный азот, и газификатор, в который для производства продуктового газа вводят угольную пыль и газообразный кислород, при этом в качестве источника газа с низким содержанием кислорода для сушки угольной пыли служит воздух, разбавленный избыточным газообразным азотом, поступающим из воздушного сепаратора, причем предусмотрен нагреватель источника газа с низким содержанием кислорода до температуры, при которой происходит сушка угольной пыли.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый нагреватель осуществляет теплообмен между паром, нагретым при прохождении через газификатор, и источником газа с низким содержанием кислорода для нагрева газа до температуры, при которой происходит сушка угольной пыли.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что нагревателем является газификатор, повышающий температуру проходящего через него избыточного газообразного азота.