СПОСОБ И РЕАКТОРЫ ДЛЯ ГАЗИФИКАЦИИ ПЫЛЕВИДНЫХ, ТВЁРДЫХ ИЛИ ЖИДКИХ ВИДОВ ТОПЛИВА Российский патент 2014 года по МПК B01J19/00 

Изобретение относится к способу охлаждения подвергающихся воздействию высокой температуры агрегатов в охлаждаемых реакторах для газификации углеродосодержащих видов топлива с помощью кислородосодержащих газифицирующих агентов, при этом стенки ректора охлаждаются посредством циркуляционного контура охлаждающего вещества.

Процессы газификации в соответствующих реакторах протекают при высоких температурах. Для того чтобы защитить окружающую среду от утечки тепловых потоков, является известным охлаждать стенки реактора посредством соответствующей главной системы охлаждения. Так как в реакторах предусмотрены встроенные элементы, необходимо также и их охлаждать соответствующим образом и устанавливать на определенный уровень температуры, за счет чего достигается длительный срок службы этих частей. При этом речь может идти, например, о газификаторах, горелках или подобном.

Из ЕР 0986662 В1 является известным охлаждать выступающую в газификатор за счет собственного контура охлаждения горелку, при этом отбираемое из приемного резервуара охлаждающее вещество после охлаждения горелки и соответствующей теплоотдачи снова подается через теплообменник в приемный резервуар. На приемном резервуаре также имеется подводящий трубопровод для азота, как и выпускное отверстие для факела, которое через регулирование давления соединено с газификатором. Состояние в приемном резервуаре также регистрируется и регулируется. Недостаток известного способа состоит в том, что при утечке в контур охлаждения может поступать не только CO или H₂, но также и другие компоненты, которые присутствуют в выработанном газе, такие как, например, соли, сероводород и другие элементы, которые могут привести к большим проблемам в контуре охлаждения. Так, например, частицы могут блокировать трубопроводы или приводить к абразивным действиям, хлориды могут способствовать коррозии и т.п.

Здесь вступает в действие изобретение, цель которого состоит в разработке соответствующего способа охлаждения, который надежно предотвращает проникновение подобных субстанций в контур охлаждения.

Согласно изобретению эта задача решена за счет того, что подлежащие охлаждению агрегаты, такие как, например, газификационные горелки, муфели горелок или подобные, оснащены собственным контуром охлаждения, при этом контур охлаждения непосредственно соединен с главным контуром охлаждения.

Объектом изобретения является способ охлаждения подвергающихся воздействию высокой температуры горелок в охлаждаемых реакторах для газификации углеродосодержащих видов топлива с помощью кислородосодержащих газифицирующих агентов, при этом стенки ректора охлаждают посредством главного циркуляционного контура охлаждающего вещества. В соответствии с изобретением подлежащие охлаждению горелки оснащены собственным контуром охлаждения, непосредственно соединенным с главным циркуляционным контуром охлаждения.

С помощью изобретения достигается ряд преимуществ, прежде всего возможно перенести уровень давления главного контура охлаждения непосредственно на вторичный или вторичные контуры охлаждения, при этом изобретение предусматривает, что соответствующий контур охлаждения агрегата эксплуатируют на уровне давления главного контура охлаждения.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в том, что для контроля герметичности общего контура охлаждения, включающего в себя контуры охлаждения нескольких горелок, можно контролировать пополнение главного циркуляционного контура охлаждения только в одном месте, что уменьшает сложность и стоимость оборудования.

При этом в следующем варианте осуществления может быть предусмотрено, что контур охлаждения агрегата эффективно соединен с компенсационным резервуаром (паровой барабан) главной системы охлаждения.

Особый вариант осуществления изобретения заключается в том, что при потере жидкости в контуре охлаждения агрегата осуществляется подпитка из главного контура охлаждения. Если в контуре охлаждения агрегата появляется утечка, используемая подпитка из главного контура охлаждения может затем оцениваться как сигнал, который приводит к появлению сообщения об утечке.

Установка температуры охлаждающей среды в контуре охлаждения агрегата может происходить за счет того, что происходит косвенный теплообмен с питательной водой и котловой водой и/или посредством смесей с питательной и котловой водой, как это также предусматривает изобретение.

Для осуществления способа согласно изобретению и для решения сформулированной выше задачи изобретение также предусматривает установку с главным контуром охлаждения для реактора для газификации углеродосодержащих видов топлива и с интегрированным в контур охлаждения паровым барабаном, которая отличается одним или несколькими контурами охлаждения агрегата для охлаждения приданных реактору агрегатов, таких как газификационные горелки или подобное, при этом контур охлаждения агрегата эффективно соединен с паровым барабаном главного контура охлаждения таким образом, что уровень давления в главном контуре охлаждения также присутствует и в контуре охлаждения агрегата.

При этом в варианте осуществления может быть предусмотрено, что в соединительном трубопроводе между контуром охлаждения агрегата и главным контуром охлаждения предусмотрено устройство контроля утечек.

Другие признаки, подробности и преимущества изобретения следуют из нижеследующего описания, а также из чертежей. На чертежах показаны:

Фиг.1 - принципиальная схема установки согласно изобретению, а также

Фиг.2 - вариант подключения установки согласно изобретению.

Прежде всего, следует отметить, что изображенная на фигурах установка относится к системе для охлаждения или же поддержания равномерной температуры подвергающихся воздействию высокой температуры поверхностей, например горелок охлаждаемого реактора для газификации тонкодисперсных, жидких или твердых типов топлива с помощью кислородосодержащих газифицирующих агентов, которые работают при температурах выше точки плавления шлака в диапазонах от 1200 до 2000°С, при этом давление составляет от 0,3 до 8 МПа с одной или несколькими горелками и одним или несколькими уровнями расположения горелки, при этом на фигурах соответствующий реактор не изображен подробно, а только вход и выход к охлаждаемым мембранным поверхностям.

На изображенном на фиг.1 примере окружен штрихпунктирной рамкой и обозначен ссылочным обозначением «А» контур охлаждения агрегата, например для охлаждения обозначенной ссылочным обозначением 1 газификационной горелки с головкой 3 горелки через соответствующую поверхность 2 охлаждения, при этом могут быть предусмотрены другие подлежащие охлаждению агрегаты, соответствующие поверхности охлаждения обозначены на чертежах позициями 2а и 2b. Охлаждающее средство контура охлаждения агрегата направляется по контуру через трубопровод 4, от поверхности 2 охлаждения с помощью насоса 5 снова возвращается назад в поверхность 2 охлаждения через обозначенный позицией 6 теплообменник.

Через соединительный трубопровод 7 контур охлаждения агрегата соединен с паровым барабаном 8 обозначенного ссылочной позицией «В» главного контура охлаждения, при этом вход в поверхность охлаждения главного контура охлаждения обозначен позицией 9, обратная магистраль в паровой барабан 8 - позицией 10, циркуляционный насос котельной воды главного контура охлаждения В имеет ссылочную позицию 11. В контуре охлаждения от соединительного трубопровода 7 к паровому барабану 8 предусмотрено устройство контроля утечек, обозначенное позицией 12. Если, например, давление в контуре «А» охлаждения агрегата отсутствует, охлаждающее вещество автоматически подается из главного контура охлаждения и срабатывает сигнал тревоги об утечке.

На фиг.1 изображены две системы контроля температуры «С» и «D», которые могут использоваться отдельно или комбинированно. Система «С» контроля состоит из элемента 13 регулировки температуры, а также смесительного клапана 14.

Для предотвращения кипения в обратной магистрали из поверхностей нагрева или же охлаждения системы охлаждения агрегата может быть предусмотрена регулировка «D», которая также состоит из элемента 15 регулировки температуры и клапана 16.

На фиг.2 показан вариант подключения, при этом все идентичные части установки имеют те же ссылочные обозначения, как и на фиг.1, при необходимости с добавлением буквы «а».

Иначе, чем показано на фиг.1, здесь введена новая система «Е» контроля температуры с соответствующим элементом 13а регулировки температуры и смесительным клапаном 14а, который питает обходящий теплообменник 6 обводной трубопровод 17. Понятно, что за счет этого обводного трубопровода может быть осуществлена соответствующая регулировка температуры.

Разумеется, описанные примеры осуществления изобретения могут быть многократно видоизменены без отхода от основной идеи.

Изобретение относится к способу и устройству для охлаждения подвергающихся воздействию высокой температуры агрегатов в охлаждаемых реакторах для газификации углеродосодержащих видов топлива с помощью кислородосодержащих газифицирующих агентов, при этом стенки ректора охлаждаются посредством циркуляционного контура охлаждающего вещества. При помощи способа должно быть надежно предотвращено проникновение субстанций из реактора в контур охлаждения при возможных утечках. Это достигнуто за счет того, что подлежащие охлаждению агрегаты, такие как, например, газификационные горелки, муфели горелок или подобные, оснащены собственным контуром охлаждения, при этом контур охлаждения непосредственно соединен с главным контуром охлаждения. Изобретение позволяет уменьшить сложность и стоимость оборудования. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ охлаждения подвергающихся воздействию высокой температуры горелок в охлаждаемых реакторах для газификации углеродосодержащих видов топлива с помощью кислородосодержащих газифицирующих агентов, при этом стенки ректора охлаждают посредством главного циркуляционного контура охлаждающего вещества, отличающийся тем, что подлежащие охлаждению горелки оснащены собственным контуром охлаждения, непосредственно соединенным с главным циркуляционным контуром охлаждения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что контур охлаждения горелки эксплуатируют на уровне давления главного циркуляционного контура охлаждения.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что контур охлаждения горелки эффективно соединен с компенсационным резервуаром (паровым барабаном) главной системы охлаждения.

4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что при потере жидкости в контуре охлаждения горелки осуществляют подпитку из главного циркуляционного контура охлаждения.

5. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что при подпитке охлаждающей среды в контур охлаждения горелки выдается сообщение об утечке.

6. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что температуру охлаждающей среды в контуре охлаждения горелки устанавливают посредством косвенного теплообмена с питательной водой и котловой водой и/или посредством смесей с питательной и котловой водой.

7. Установка для осуществления способа по одному из предшествующих пунктов с главным контуром охлаждения для реактора для газификации углеродосодержащих видов топлива и с интегрированным в контур охлаждения паровым барабаном, отличающаяся наличием одного или нескольких контуров (A) охлаждения горелки для охлаждения приданных реактору газификационных горелок (2), при этом контур (А) охлаждения горелки эффективно соединен с паровым барабаном (8) главного контура (В) охлаждения таким образом, что уровень давления в главном контуре (В) охлаждения также присутствует и в контуре (А) охлаждения горелки.

8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что в соединительном трубопроводе (7) между контуром (А) охлаждения горелки и главным контуром (B) охлаждения предусмотрено устройство (12) контроля утечек.

9. Установка по п.7 или 8, отличающаяся тем, что в контуре (А) охлаждения горелки предусмотрен теплообменник (6) для поглощения тепла из контура (А) горелки с подачей на паровой барабан (8).