Способ совместной газификации суспендированного в текучей среде твердого пылевидного топлива и зольного жидкого топлива Советский патент 1991 года по МПК C10J3/46 

Изобретение касается способа совместной газификации суспендированного в текучей среде твердого пылевидного топлива и

зольного жидкого топлива в реакторе для газификации, рассчитанного на парциальное окисление твердых пылевидных гоплив

с техническим кислородом и при необходимости водяным паром при повышенном давлении в пламенной реакции.

Известные способы производства сырых газов с высоким содержанием водорода и окиси углерода с помощью автотермического парциального окисления жидких топ- лив с кислородом в пламенной реакции описаны в Хемикер-Цейтунг 3 (1972) с. 123-134, Хемикал Экономи знд Энджене- ринг Ревью 5 (1973), с. 22-28, Ульманн, Энциклопедия технической химии, т. 14 (1977), с. 395-396 и в описании изобретения к патенту ФРГ № OS 3242699.

Общим во всех этих способах является то, что жидкое топливо и необходимый для автотермического парциального окисления топлива технический кислород подводится по одной или нескольким горелкам к ограниченному огнеупорной кладкой свободному реакционному пространству внутри корпуса реактора, также тогда, когда в реакторе газифицируются два различных по качеству топлива, как например, угольная пыль и мазут или природный газ и мазут (ФРГ OS 3534015).

Превращение происходит в виде пламенной реакции, при этом накаленная огнеупорная кладка действует как постоянный источник зажигания.

На заводах по обогащению угля и переработке нефти получаются жидкие остатки углеводородов с высоким содержанием пыли и минеральных составных частей (зола), как пылесодержащие смоляные остатки или остатки гидрирования. Применение названных способов для утилизации такого рода зольных остатков проблематично, во многих случаях даже невозможно, так как образующийся при пламенной реакции жидкий шлак проникает в огнеупорную кладку реакторов и разрушает ее.

Известны, например, реакторы для газификации твердых пылевидных топлив с техническим кислородом по принципу парциального окисления, контур реакционной камеры которых охлаждается и состоит, например, из расположенных по спирали, наполненных водой под давлением труб, которые снабжены со стороны реакционной камеры штифтами и покрыты тонким слоем набивочной массы. Такие реакторы противостоят действию жидких шлаков. Однако сильно охлажденный контур реакционной камеры не выполняет функции постоянного источника зажигания, который после кратковременных нарушений в подводе топлива должен обеспечить вновь немедленное воспламенение и тем самым безопасную дальнейшую работу. Жидкие остатки от

обогащения угля и переработки нефти имеются в колеблющемся количестве и качестве. Также не исключается, что в результате расслоения кратковременно в подающем

трубопроводе к устройству утилизации транспортируется водяная пробка. Использование реактора с охлаждаемым контуром реакционной камеры требовало бы поэтому оснащения очень затратоемкой предохра0 нительной системой, в особенности для контроля качества и расхода жидкого зольного остатка, которая с целью избежания опасных прорывов кислорода из-за, например, ухудшения качества жидкого зольного осг5 татка уже при сравнительно кратковременных отклонениях от нормы должна была приводить к отключению установки.

В другом способе (Ф РГ OS 2743865) для утилизации остатков от сжижения угля из

0 этих остатков в присутствии щелочноземельных соединений производится сначала кокс, который затем подвергается газификации с водяным паром. Такого рода переработка жидких остатков, если это вообще

5 возможно, связана со значительными затратами.

Целью изобретения является выгодная в экономическом отношении и гибкая в отношении объединенных производств гази0 фикация горючих, но зольных жидких остатков при полном обеспечении технической безопасности.

В основу изобретения положена задача - разработать простой в отношении техники

5 безопасности, регулирования и технологии способ для газификации горючих, но зольных остатков, преимущественно высокозольных смоляных остатков от обогащения угля.

0 Задача согласно изобретению решается тем, что жидкое высокозольное топливо подается в реактор газификации, реакцией ная камера которого имеет охлаждаемый контур и к которому подаются одновремен5 но через по крайней мере одну пылеуголь- ную горелку суспендированное в текучей среде пылевидное топливо вместе с техническим кислородом и по необходимости водяным паром, и что зольное жидкое топливо

0 вместе с пылевидным топливом газифицируется по принципу автотермического парциального окисления, преимущественно при повышенном давлении, например 3,0 МПа.

5 Согласно изобретению подача зольного жидкого топлива к реактору газификации осуществляется через отдельное, независимое от пылеугольной горелки (пылеугольных горелок) для подвода пылевидного топлияа и технического кислорода подающее ус гройство таким образом, что зольное жидкое топливо распыляется водяным паром в реакторе газификации и водяной пар используется далее как промывочная среда для подающего устройства для зольного жидко- го топлива, когда реактор газификации вводится в эксплуатацию или когда следует подвергнуть газификации хотя и суспендированное в текучей среде-носителе твердое пылевидное топливо, а не зольное жидкое топливо.

Согласно изобретению к подающему устройству для зольного жидкого топлива подается лишь только водяной пар, а не технический кислород. Требуемый для пар- циального окисления зольного жидкого топлива технический кислород подводится к реактору газификации по одной или нескольким пылеугольным горелкам вместе с необходимым для газификации твердого пылевидного топлива техническим кислородом с помощью совместного устройства для измерения и регулирования количества кислорода.

Согласно изобретению при совместной газификации суспендированного в текучей среде-носителе твердого пылевидного топлива и зольного жидкого топлива следует по причинам техники безопасности соблюдать следующие условия:

Мр LS / Ямакс 1

М

U

треб

Мс /

макс

Ямакс L s i

V0

Ятреб LS-MS+IF-MF 0,30 Ятреб 0,50; Ятреб Я«акс 1,0 ,

при этом соотношение (/о/М8)макс контролируется вышестоящей предохранительной системой;

Мр - массовый поток зольного жидкого топлива, кг/ч;

MS - массовый поток пылевидного топлива, кг/ч;

LF, Lo теоретический расход кислорода при стехиометрическом (полном) сжигании топлива, нм3/кг;

V0 - максимально допустимый объемный расход чистого кислорода к пылеуголь- ной горелке (горелкам), нм3/ч;

Ятреб - требуемый коэффициент избытка кислорода;

5 10

15 20 2530

35

40

45

50

55

Дмакс - максимально допустимый коэффициент избытка кислорода.

При соблюдении этих условий возможна утилизация зольных жидких остатков с помощью газификации при полной гарантии технической безопасности без того, что мгновенные измеренные значения качества и количественного потока зольного жидкого топлива, должны быть включены в предохранительную систему. Пригодный для предохранительной системы способ контроля качества зольного жидкого топлива должен работать с запаздыванием максимально 1 с, что достижимо лишь с очень высокими затратами.

При кратковременном отказе в подаче зольного жидкого топлива (например, в результате транспортировки водяной пробки) предназначенный для газификации зольного жидкого остатка кислород связывается полностью пылевидным топливом (с образованием Н20 и СОа) без того, что кислород может попасть в подключенные за реактором газификации установки.

На чертеже представлена схема установки для осуществления способа.

В реакторе 1 газификации, контур реакционной камеры которого исполнен в виде обтекаемой водой под давлением трубчатой конструкции 2, которая со стороны реакционного пространства защищена тонким слоем набивочной массы, осуществляется газификация буроугольной пыли с техническим кислородом (хо2 0,95) и водяным паром в пламенной реакции в условиях автотермического парциального окисления при температурах реакционной камеры 1400-1800°С и давлении 2,5-3,0 МПа(изб) в сырой газ с высоким содержанием водорода и окиси углерода. Флюидизированная азотом буроугольная пыль, имеющая среднюю теоретическую потребность в кислороде ,2 нм -кг, технический кислород и водяной пар подаются в реакционную камеру по пылеугольной горелке 3. Пылеугольная горелка 3 рассчитана на производительность 15-30 т буроугольной пыли в час, 800-16000 нм технического кислорода в час и 1-3 т водяного пара в час.

По причинам объединенных производств требуется газифицировать высокозольные остатки смоляного масла следующего состава: вес.%:

С70-78

Н8-10

О4-6

S0,5-1

N0.5-1

Н201-2

Зола5-15

со средней теоретической , отребностью в кислороде ,9 нм/кг изменяющегося колчества вместе с угольной пылью.

Подача приведенного с помощью предварительного нагрева в текучее состояние смоляного масла к реактору газификации производится вместе с водяным паром по подающему устройству 4.

Условия реакции следует так отрегулировать с помощью количества технического кислорода V02 (Fe), количества буроуголь- ной пыли Ms(Fy) и количества смоляного масла Мр(Рв), чтобы значение Ятреб в реакционной камере находилось в диапазоне ЯТреб 0,40. Для обеспечения технической безопасности максимально допускаемое значение Я уста на вливается Ямакс 0,80.

Из-за качества используемых топлив (буроугольная пыль и смоляное масло) и технического кислорода и при соблюдении требований реакции и технической безопасности соотношение количества технического кислорода V02(F6) к количеству угольной пыли MS(F) должно быть макси- мально

V,

V°2 MQ /

макс

Ямакс Is 1i01(HM3/lcr). АО 2

Это максимально допустимое значение соотношения контролируется с помощью Ft9 от вышестоящей предохранительной системы 10.

Для эксплуатационного режима реакто- ра газификации устанавливается количест- венное соотношение технического кислорода и буроугольной пыли 80% от допустимого с точки зрения технической безопасности максимального зна- чения (Vo 2 /М5)макс, т.е. 0,80 нм3/кг, из чего при соблюдении требования

чения промывается лишь водяным паром с количеством Fn.

Формула изобретения

1.Способ совместной газификации суспендированного в текучей среде твердого пылевидного топлива и зольного жидкого топлива по принципу автотермического парциального окисления при повышенном давлении в реакционной камере, с охлаждаемым контуром, включающий подачу в реакционную камеру пылевидного топлива и технического кислорода по горелке (горелкам), подачу зольного жидкого топлива через подающее устройство, отличающий- .с я тем, что, с целью повышения техники безопасности за счет предотвращения взрыва, зольное жидкое топливо распыляют водяным паром, подаваемым в подающее устройство, кислород, требуемый для окисления зольного жидкого топлива и пылевидного топлива, подают в пылеугольную горелку (горелки) с помощью устройства для измерения и регулирования расхода кислорода.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что газификацию проводят при следующих условиях:

М

М

Ј tjL / макс -I . Is L р V Ятреб/

(М7)макс-Дмакс LS:

яУО

Ятреб LS-MS + LF-MP

0,30 Ятреб 0,50;

Ямакс :г;- 0,80

LSMS

Изобретение касается способа совместной газификации суспендированного в текучей среде твердого пылевидного топлива и зольного жидкого топлива в реакторе газификации, рассчитанного на парциальное окисление твердых пылевидных топлив с техническим кислородом и при необходимости водяным паром при повышенном давлении в пламенной реакции. Целью изобретения является выгодная в экономическом отношении и гибкая в отношении объединенных производств газификация горючих зольных жидких остатков при полном Обеспечении технической безопасности. В основу изобретения положена задача - разработать простой в отношении техники безопасности, регулирования и технологии способ для газификации горючих зольных остатков, преимущественно высокозольных смоляных остатков от обогащения угля. Согласно изобретению зольное жидкое топливо отдельно и независимо от горелки (горелок) вместе с водяным паром по подающему устройству таким образом подается в реакционную камеру, что водяной пар вызывает распыление зольного жидкого топлива и одновременно служит в качестве промывочной среды для подающего устройства и что требуемый для автотермического парциального окисления зольного жидкого топлива технический кислород вместе с предназначенным для газификации пылевидного топлива кислородом с помощью совместного устройства для измерения и регулирования расхода кислорода подается по пылеугольной горелке (пылеугольным горелкам) в реактор газификации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. ё О О 4 О N3

Ls

LF

/

Ятреб

-1

получается максимально возможное соотношение смоляного масла к буроугольной пыли 0,39 кг/кг.

В таблице представлены некоторые примеры для вариантов эксплуатации реактора газификации с учетом производительности пылеугольной горелки.

В примерах 1 и 6 подающее устройство для смоляного масла 4 для обеспечения технологически правильного направления тегде Мр, Ms - массовые расходы зольного жидкого и твердого пылевидного топлива, кг/ч;

LF, U-теоретический расход кислорода при стехиометрическом сжигании жидкого и твердого топлива, нм3/кг; Vo - максимально допустимый объемный расход чистого кислорода в пылеугольной горелке (горелкам), нм3/ч;

Ятреб - требуемый коэффициент избытка кислорода;

Ямакс максимально допустимый коэффициент избытка кислорода.

Угольная пыль

Кислород

/

10

HF

Жидкое топлибо

Водяной 4 пар