Способ газификации углеродсодержащего материала Советский патент 1984 года по МПК C10J3/18 

Изобретение относится к газификации мелкозернистого углеродсодержаще го материала, в частности для получения водяного газа, и может быть использовано в энергетической, химической, металлургической, в промьшленности строительных материалов и других областях промьгашенности. Известен способ газификации углеродсодержащего материала, включающий нагрев материала до 1000-1100 С по.груженными в него электродами и подачу пара, образующегося на поверхно сти капиллярно-пористой перегородки, нижняя часть которой погружена в вод а верхняя контактирует с разогретым материалом flj, ; Недостатком известного способа является то, что при повьшенных температурах слоя происходит слияние па ровых пузырей над капиллярно-пористо перегородкой и зависание псевдоозкиженного слоя частиц над ней. В резул тате коэффициент теплообмена меяэду частицами слоя и перегородкой уменьшается, а интенсивность испарения во ды с поверхности капиллярно-пористой пластины падает, что снижает произво дительность. Целью изобретения является повышение производительности. Поставленная цель достигается тем что согласно способу газификации угл роде оде ржаще го материала, включающем нагрев материала до 1000-1 погр женными в него электродами, подачу пара, образующегося на поверхности капиллярно-пористой перегородки, ниж няя часть которой погружена в воду, а верхняя часть контактирует с разогретым материалом, перемешивание материала осуществляют путем вращения электродов со скоростью 1-5 об/мин. На чертеже схематично изображена конструкция газогенератора, в котором реализуется предлагаемлй способ. Газогенератор содержит, жароупорну камеру I, заполненную слоем 2 частиц мелкозернистого углеродсодержащего материала, электроды 3 и средство для подвода водяного пара, выполненное в виде перегородки 4 из капилляр но-пористого материала, укрепленной в нижней части камеры 1 и размещенной в емкости 5 с водой. Емкость -5 снабжена патрубком 6 для подвода воды, а камера 1 - патрубком 7 для отвода газа. Кроме того, газогенератор содержит установленный по центру камеры I приводной вал 8 с коромыслом 9,на котором закреплены электроды 3. Приводной вал 8 выполнен полым, и в полости вала 8 размещены токоподводы 10, подключенные к электродам 3. Для создания развитой поверхности испарения поверхность пористой перегородки 4, граничащая с высокотемпературным слоем 2, может быть выполнена рифленой. .Нагрев слоя 2 может быть осуществлен и дымовыми газами или органическими теплоносителями через нагревательные элементы, например трубы. Способ осуществляют следующим образом. Через слой 2 частиц углеродсодержащего материала, например угля, фракции 0,1-0,5 мм при помопги элек.т- . родов 3 пропускают электрический ток. При непосредственном прохождении электрического тока сквозь слой 2 угля электрическая энергия превращается в тепловую, что приводит к быстрому разогреву слоя 2, благодаря чему вода интенсивно испаряется с поверхности капиллярно-пористой перегородки 4, опущенной в емкость 5 с водой. При этом емкость 5 подпитывают водой через патрубок 6. На поверхность пористой перегородки 4, граничащей с высокотемпературным слоем 2, вода поступает за счет действия капиллярньпс сил. Критическая величина теплового потока наступает за счет действия капиллярных сил. При достижении критической величины теплового потока наступает явление кризиса кипения, так как известно, что при значительном тепловом потоке испаряющаяся жидкость не смачивает твердую.поверхность, и граница слоя и жидкости окажется разделенной паром. Поскольку количество генерируемого на границе пара достаточно, чтобы привести слой частиц в состояние псевдоожижения, то постоянная смена частиц, находящихся на границе с паром, обеспечивает непрерывное псевдоожижение частиц слоя 2, температуру которого MoatHo легко регулировать в щироких пределах за счет регулирования величины тока. При 1100-1300 С водяной пар реагирует с частицами слоя 2 с образованием окиси углерода и водорода.

При осуществлении способа с целью повышения производительности слой 2 частиц угля перемешивают до круговой траектории путем вращения электродов ;3 со скоростью 1-5 об/мин.5

В этом случае предотвращают зави-, сание псевдоожиженного слоя 2 при 1100-1300 С над капиллярно-пористой перегородкой 4 путем уменьшения между Ю ними образовавшейся паровой прослойки, обеспечивают равномерное температурное поле по всему объему камеры 1 и увеличивают теплообмен между частицами слоя и поверхностью перегородки 4. 15 Этим достигают увеличение производительности газогенератора.

При вращении электродов 3 со скоростью менее 1 об/мин паровая прослойка между частицами слоя и перегород- 20 кой 4 не уменьшается, а при вращении со скоростью более 5 об/мин происходит обгорание электродов от электроэрозии и ухудшение гидродинамики псевдоожиженного слоя, что вызывает уве- 25 личение выхода не прореагировавшего с углеродом пара в виде пузырей.

Пример. Газогенератор (кварцевая труба ф - 36 мм) заполняют гра- 30 фитом фракции 100-200 мк и разогревают его электродами, вьтолненньтми из стали марки XI8Н9Т.

Высота неподвижной засыпки частиц графита составляет 60 мм, а расстояние между электродами 24 мм. В момент интенсивного испарения воды с поверхности капиллярно-пористой пластины слой псевдоожижается, а ток падает с 30 до 2-3 А. При 1 100с происходит взаимодействие паров воды с частицами графита с образованием окиси углерода и водорода. Расход воды при неподвижных электродах составляет 3 г/мин. При вращении электродов со скоростью 0,5 об/мин расход испарившейся воды возрастает до 3,3 г/мин, а при вращении электродов со скоростью 1,5 об/мин расход испарившейся воды составляет 6 г/мин. При вращении электродов со скоростью 5,6 об/мин расход испарившейся воды составляет 7,3 г/мин, однако резко ухудшается гидродинамика, в центре слоя наблюдается поршневой режим, поэтому производительность газогенератора (выход СО. и Нд) не увеличивается, так как большое количество паров не успевает прореагировать с углеродом и выходит из слоя в виде пузырей.

Результаты опытов представлены в таблице.

СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА, включающий нагрев материала до 1000-1100 С погруженными в него электродами и подачу пара, образующегося на поверхности капиллярно-пористой перегородки, нижняя часть которой погружена в воду, а верхняя часть контактирует с разогретым материалом, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения производительности, материал перемешивают путем В1защения электродов со скоростью 1-5 об/мин. 8 Q tsS Oi Ol