СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ШЛЮЗА СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2017 года по МПК C10J3/30 

Область изобретения

Изобретение относится к способу эксплуатации шлюза сыпучего материала, отверстие для загрузки которого сыпучим материалом оснащено самоуплотняющимся затвором, этот шлюз служит для заполнения технологического оборудования, которое находится под давлением технологического газа, причем прежде чем быть опорожненным, в шлюзе создается давление с помощью технологического газа до существующего в оборудовании давления, а перед заполнением давление в нем снижается до давления окружающей среды.

Изобретение также относится к применению этого способа во время эксплуатации шлюза сыпучего материала газификатора угля с неподвижным слоем.

Уровень техники

Самоуплотняющиеся затворы издавна используются в данной области техники для закрывания отверстий, таких как отверстия контейнера, непроницаемым для газа или жидкости образом. Обычно они оснащены механизмом, с помощью которого затвор помещается перед отверстием, так что уплотняющие поверхности затвора и отверстия находятся одна на другой или слегка прижаты друг к другу. Принцип самоуплотнения заключается в том, что существенная часть силы, которая необходима для прижатия уплотняющих поверхностей друг к другу непроницаемым для газа или жидкости образом обеспечивается не механизмом затвора, а давлением газа или жидкости, существующим в соответствующем технологическом оборудовании.

Например, шлюзы сыпучего материала для заполнения газификатора угля с неподвижным слоем часто оснащаются самоуплотняющимися отверстиями, причем круглое отверстие, оснащенное уплотняющей поверхностью, закрывается коническим или конусообразным затвором, см. также Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth Edition, Vol. 15, Gas Production, Chap. 4.4.

Для заполнения газогенератора углем в пустом шлюзе сыпучего материала давление снижается до давления окружающей среды, затем открывается загрузочное отверстие и уголь загружается в шлюз. Затем загрузочное отверстие шлюза закрывается путем механического вдавливания затвора в круглое загрузочное отверстие. Затем давление в затворе повышается с помощью технологического газа до тех пор, пока не будет достигнуто давление, соответствующее технологическому давлению газогенератора.

Является недостатком то, что в начальной фазе повышения давления, в которой еще не достигнуто достаточное давление для полного уплотнения самоуплотняющегося загрузочного отверстия, технологический газ выходит из шлюза через загрузочное отверстие. Этот выход технологического газа является проблематичным в случае газификации угля в неподвижном слое, поскольку выходящий синтез-газ является токсичным и, когда он смешивается с атмосферным кислородом, также взрывоопасным.

До сих пор эта проблема обычно решалась посредством попытки сбора выходящего технологического газа, насколько это возможно, и безопасной его утилизации, например, в системе сжигания.

Это может быть, например, достигнуто тем, что лоток, который для загрузки шлюза вставляется в загрузочное отверстие, оснащен кожухом, который сформован так, что он полностью закрывает загрузочное отверстие шлюза и собирает выходящий газ. Кожух соединен с вытяжной системой, которая безопасно удаляет газ.

DD 239000 А1 описывает другой способ безопасного удаления этого газа. Вверх по течению шлюза сыпучего материала предусмотрен надежно установленный дозирующий резервуар, называемый загрузочной корзиной. Газ, выходящий из шлюза, собирается загрузочной корзиной. Путем продувки инертным газом опасный технологический газ вытесняется из загрузочной корзины и удаляется через трубопровод, соединенный с загрузочной корзиной.

Недостаток этих способов заключается в том, что они требуют относительно дорогостоящего оборудования. Поэтому целью была разработка способа эксплуатации шлюза сыпучего материала, который устраняет эти недостатки.

Описание изобретения

Эта цель решена способом согласно всем признакам п. 1 формулы изобретения. После того как шлюз был заполнен сыпучим материалом и отверстие было механически закрыто, в шлюзе сначала с помощью инертного газа повышается давление до тех пор, пока не будет достигнуто необходимое внутреннее давление, которое требуется самоуплотняющемуся затвору для достижения герметичности. Выход газа, происходящий в этот момент, не опасен, поскольку газ является инертным газом. Только когда герметичность самоуплотняющегося затвора достигнута, для дальнейшего повышения давления в шлюзе используется технологический газ, обычно до технологического давления, существующего в подсоединенном оборудовании.

В одном предпочтительном варианте изобретения в качестве инертного газа используется азот. Азот является не токсичным и обычно доступным по низкой цене.

В другом предпочтительном варианте изобретения шлюз, освобожденный от сыпучего материала, продувается инертным газом после того, как давление в нем было снижено до давления окружающей среды, и прежде чем он снова заполнен сыпучим материалом. В процессе, то есть во время снижения давления и во время продувки, выход газа из шлюза производится через специальный трубопровод, подсоединенный к шлюзу, а не через отверстие для заполнения шлюза сыпучим материалом. Продувкой шлюза инертным газом предотвращается то, что при заполнении шлюза сыпучим материалом технологический газ выходит через загрузочное отверстие шлюза в окружающую среду.

В еще одном предпочтительном варианте изобретения давление газа в шлюзе после того, как самоуплотняющийся затвор был закрыт герметичным образом введенным инертным газом, снижается путем выпуска газа в такой степени, которая возможна для поддержания герметичности затвора, прежде чем давление в шлюзе далее повышается с помощью технологического газа. Закрывание самоуплотняющегося затвора обычно требует давления, более высокого, чем необходимое затем для поддержания плотности затвора, поскольку для закрывания корпус затвора должен вжиматься в оптимальное положение в седле затвора с большой силой. Когда это положение достигнуто, давление может быть снижено, поскольку затвор должен только поддерживаться в этом положении. Путем выпуска инертного газа из шлюза, насколько это возможно для поддержания плотности, достигнуто, что при передаче сыпучего материала из шлюза в реактор меньше инертного газа поступает в реактор и загрязняет технологический газ.

В какой степени давление в шлюзе может быть снижено без ухудшения плотности затвора, может быть легко определено специалистом путем проведения повседневных экспериментов.

Особо предпочтительно способ согласно изобретению может быть использован при работе газификатора угля с неподвижным слоем. Вырабатываемый таким образом технологический газ является особенно токсичным и взрывоопасным из-за содержания в нем монооксида углерода и водорода, так что утечка этого газа особенно угрожает безопасности обслуживающего персонала и установки. Вследствие больших общих размеров, преобладающих в этой технологии, герметичность затвора обычно достигается только при давлениях выше 4 бар. Это означает, что до достижения этого давления из шлюза выходят большие количества технологического газа.

Применение способа согласно изобретению предотвращает выход этих опасных газов простым образом, и устройства, которые спроектированы для сбора и выгрузки технологического газа, выходящего из загрузочного отверстия, становятся ненужными.

Пример осуществления

Дополнительные усовершенствования, преимущества и возможные применения изобретения могут быть взяты из нижеследующего описания примеров осуществления и чертежей. Все описанные и/или проиллюстрированные признаки образуют изобретение сами по себе или в любой комбинации, независимо от их включения в пункты формулы изобретения или их обратные ссылки.

На чертеже показан шлюз сыпучего материала для газификатора угля с неподвижным слоем, эксплуатируемый способом согласно изобретению.

На чертеже показана верхняя часть реактора 1, который заполнен сыпучим материалом, например углем, через шлюз 2 сыпучего материала. Сыпучий материал 3 загружается в шлюз 2 сыпучего материала посредством бункера 4. Реактор 1 может быть уплотнен относительно шлюза 2 посредством самоуплотняющегося затвора 5, а шлюз, в свою очередь, может быть уплотнен относительно атмосферы через самоуплотняющийся затвор 6. Затворы 5, 6 оснащены механическим приводным механизмом 5а, 6а затвора.

Шлюз 2 заполняется сыпучим материалом 3 через бункер 4 и открытый затвор 6. Затвор 5 открыт. Затвор 6 затем механически закрывается посредством устройства 6а. Корпус затвора 6b помещен перед седлом 6с затвора. Затем давление в шлюзе 2 повышается с помощью инертного газа через трубопровод 7, причем газ сначала выходит из шлюза через затвор 6 до тех пор, пока увеличение давления в шлюзе не прижмет корпус 6b затвора к седлу 6с затвора так плотно, что между ними не останется открытого зазора. Через трубопровод 8 инертный газ затем может быть выпущен из шлюза так, что при последующем опорожнении шлюза 2 в реактор 1 в газовую атмосферу реактора не будет добавлен инертный газ в недопустимой степени. Путем выпуска инертного газа из шлюза давление в шлюзе должно быть снижено только в такой степени, что плотность затвора 6 не ухудшается. Через трубопроводы 7 и 8 шлюз 2 может быть также продут инертным газом, прежде чем затвор 6 открыт, с выпуском технологического или продувочного газа через трубопровод 8.

После того как затвор 6 герметично закрыт, давление в шлюзе 2 далее повышается через трубопровод 9 посредством технологического газа из реактора 1. После того как таким образом была достигнута компенсация давления между шлюзом 2 и реактором 1, затвор 5 механически открывается и сыпучий материал вытекает из шлюза в реактор.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 - верхняя часть реактора

2 - шлюз сыпучего материала

3 - сыпучий материал

4 - бункер

5, 6 - самоуплотняющийся затвор

5а, 6а - механический приводной механизм затвора

6b - корпус затвора

6с - седло затвора

7 - трубопровод инертного газа

8 - трубопровод для выпуска газа

9 - трубопровод для повышения давления в шлюзе технологическим газом

Изобретение относится к газовой промышленности. Эксплуатацию шлюза газификатора с неподвижным слоем угля осуществляют путем загрузки угля в шлюз через одно отверстие и выгрузки угля из шлюза через другое отверстие в реактор, находящийся под избыточным давлением технологического газа. Оба отверстия оснащены самоуплотняющимися затворами. Перед заполнением шлюза давление снижают до давления окружающей среды и продувают шлюз инертным газом. После заполнения шлюза углем при механически закрытом отверстии давление в шлюзе повышают с помощью инертного газа до такого значения, что самоуплотняющийся затвор закрывает отверстие герметичным образом. Перед опорожнением давление в шлюзе повышают с помощью технологического газа до значения давления в реакторе. Обеспечивается повышение эффективности и надежности работы при одновременном упрощении эксплуатации шлюза. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ эксплуатации шлюза газификатора с неподвижным слоем угля, включающий загрузку угля в шлюз через одно отверстие, оснащенное самоуплотняющимся затвором, выгрузку угля из шлюза через другое отверстие, оснащенное самоуплотняющимся затвором, в реактор, находящийся под избыточным давлением технологического газа, причем перед опорожнением давление в шлюзе повышают с помощью технологического газа до давления, существующего в реакторе, а перед заполнением давление снижают до давления окружающей среды и продувают шлюз инертным газом, прежде чем его снова заполняют углем, а после заполнения шлюза углем и после механического закрывания отверстия давление в шлюзе повышают с помощью инертного газа до такого давления, пока самоуплотняющийся затвор не закроет отверстие герметичным образом, и только после достижения этого состояния давление в шлюзе далее повышают с помощью технологического газа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что инертный газ состоит по существу из азота.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что после того как самоуплотняющийся затвор закрыт герметичным образом, давление в шлюзе снижают до такой степени, что является возможным поддержание герметичности затвора, и затем давление в шлюзе повышают с помощью технологического газа.