Способ газификации угля Советский патент 1992 года по МПК C10J3/54 C10J3/86 

Изобретение относится к способу газификации угля, причем получаемый газ в одном или нескольких теплообменниках охлаждается до температуры ниже температуры конденсации содержащегося в нем водяного пара, и выпадающая при этом из газа конденсатная вода отделяется, обогащается и возвращается в процесс.

Цель изобретения - снижение затрат энергии.

На чертеже изображена технологическая схема для осуществления предложенного способа. - путь прохождения получаемого газа обозначен двойной линией, путь прохождения получаемого пара - толстой линией, тонкими линиями показаны трубопроводы для воды или т.п.).

В газогенераторе 1, который с помощью змеевика 2 обогревается внешним источником тепла, из подводимых по подающему

трубопроводу 3 мелкозернистого угля и по трубопроводу 4 водяного пара создается псевдоожиженный слой, причем перегретый водяной пар служит реакционной и ожи- жающей средой.

Генерируемый в газогенераторе 1 газ или неочищенный газ направляется через трубопровод 5 охлаждения неочищенного газа и при этом охлаждается в теплообменнике 6 парогенератора 7 высокого давления. При этом генерируется пар высокого давления, давление которого более 100 бар, а температура перегрева более 450°С.

Охлажденный угольный газ по трубопроводу 8 направляется через газопромыватель 9, снабженный трубой. Вентури, и поступает в резервуарный отделитель 10, где отделяются содержащиеся в газе загрязнения: пыль, соли (например, NH/iCI) и частично органические компоненты.

VJ

ho Ю

ю

ю

ON

СО

Выходящий из отделителя 10 очищенный таким образом угольный газ охлаждается еще в теплообменниках 11 и 12, причем в парогенераторе 13 генерируется пар низкого давления (2-4 бар). Выпадающая при этом в теплообменниках 11 и 12 конденсат- ная вода, которая содержит в основном за- грязнения органической природы, применяется в качестве промывочной воды в газопромывателе 9 и вместе с газом поступает в отделитель 10. Из отделителя 10 кон- денсатная вода через вентиль 14 отводится и подается в колонну 15 для отгонки. В этой колонне при подаче пара низкого давления удаляются содержащиеся в конденсатной воде газообразные компоненты, например NHa, H2S и также летучие органические компоненты, и подаются после охлаждения в теплообменнике 16 по трубопроводу 17 на ступень сжигания.

Выходящая из колонны 15 конденсат- ная вода через насос подается к одному или нескольким фильтрам 18 с коксовой мелочью, в которых происходит отделение еще содержащихся в конденсатной воде растворимых и нерастворимых углеводородов.

В фильтрах 18 в качестве абсорбционных вспомогательных средств и вспомогательного фильтровального слоя можно использовать остаточный кокс и/или летучую пыль, которая выпадает при газификации в газогенераторе 1 и там в качестве остатка выгружается через шлюзовую систему. Применение фильтров с коксовой мелочью для отделения углеводородов из сточной воды известно.

После прохождения через фильтр 18 конденсатная вода по трубопроводу 19 направляется к испарителю 20 и там выпаривается. В качестве источника тепла для частичного выпаривания конденсата применяется генерируемый в парогенераторе 7 перегретый пар высокого давления, который прежде направляется через паровую турбину 21 (паровая турбина обратного давления) для выполнения работы, в частности и для привода генератора 22 с целью получения электроэнергии. Отработанный пар паровой турбины направляется через трубчатый теплообменник 23 испарителя 20 и там охлаждается до температуры ниже точки конденсации, так что теплота конденсации отработанного пара служит для выпаривания поступающей с фильтров 18 конденсатной воды.

Пар, получаемый в испарителе 20 посредством выпаривания конденсатной воды, подается по трубопроводам 24 и А в качестве технологического пара в газогенератор 1. Если давление и температура отработанного пара паровой турбины 21 являются достаточно высокими для того, чтобы образующийся в испарителе 20 пар имел более высокое давление, чем давление в

газогенераторе 1, тогда пар можно подавать по трубопроводу 4 непосредственно в газогенератор 1. Если давление и температура отработанного пара из паровой турбины 21 являются настолько низкими, что давление

0 получаемого в испарителе20 пара ниже, чем давление в газогенераторе 1, тогда может возникнуть необходимость в том, чтобы пар из испарителя 20 с помощью компрессора 25 сжимать до давления, необходимого для

5 подачи в газогенератор, причем компрессор 2.5 может приводиться в действие от паровой турбины.

Вода, конденсируемая в теплообменнике 23 испарителя 20 из отработанного пара

0 турбины 21, через насос 26 и теплообменники 27 и 28 возвращается к парогенератору 7 высокого давления.

Если же количество выпаренного в испарителе 20 конденсата является недоста5 точным для того, чтобы покрыть потребность в технологическом паре в газогенераторе 1, то дополнительную воду для питания испарителя 20 можно подавать снаружи по трубопроводу 29. Это питание по0 сторонней водой может осуществляться также в другом месте, например выше фильтра 18.

Остающийся в испарителе 20 остаток воды отводится по трубопроводу 30, в филь5 тре 31 очищается от твердых частиц и затем через насос 32 возвращается к испарителю 20. Отделяемые в фильтре 31 твердые частицы могут высушиваться и в качестве фильтровального осадка отводиться.

0 Содержащаяся в отработанном паре из паровой турбины 21 конденсационная теплота может быть использована для выпари- вания конденсатной воды, т.е. для получения технологического пара, тем са5 мым она не пропадает. Затем благодаря процессу выпаривания в испарителе 20 отпадает необходимость в использовании внешней охлаждающей мощности. Весь процесс газификации может осуществлять0 ся почти без получения сточной воды, что является особенно важным для сопряжения процесса газификации с процессами эксплуатации газовых и паровых турбин, следо- вательно, в области эксплуатации

5 электростанций.

Обогрев газогенератора 1 с помощью трубчатого змеевика 2 осуществляется посредством горячей теплоносящей среды, подаваемой по трубопроводу 33. Эта тепло- носящая среда может быть предоставлена.

например, от атомного реактора. Замкнутый и независимый от внешних источников тепла процесс получают тогда, когда по меньшей мере часть отводимого по трубопроводу 34 продуктового газа сжигают, и получаемый таким образом дымовой газ с температурой, например, 850 С или выше подают по трубопроводу 33 в змеевик 2. Перед входом в змеевик 2 дымовой газ может направляться еще через теплообменник 35 для того, чтобы полученный в испарителе 20 технологический пар нагреть до температур свыше 800 С. Выходящий из змеевика 2 дымовой газ можно еще использовать в теплообменнике 36 для перегрева пара, подаваемого в паровую турбину 21.

Теплообменники 16, 27 и 28 служат для подогрева котельной воды, применяемой в парогенераторах 7 и 13.

Для нагревания испарителя 20 можно использовать получаемый в парогенераторе 13 пар низкого давления. В этом случае отводимый по трубопроводу 24 пар находится только под давлением и должен с помощью компрессора 25 сжиматься до высокого давления, например 35 бар, необходимого для подачи в газогенератор 1. Колонна 15 для отгонки и/или фильтр 18, предусмотренный для предварительной очистки конденсата перед его выпариванием, теоретически могут быть также исключе- ны, причем тогда соответствующие загрязнения остаются в конденсатной воде и вместе с получаемым в испарителе 20 паром снова возвращаются в газогенератор 1. При этом существует опасность того, что определенные загрязняющие примеси, например аммиак, удаляемый в колонне 15 для отгонки, или отделяемые в фильтрах 18 фенолы и т.п., обогащают перемещающуюся циркулирующую .конденсатную воду и при определенных условиях могут достигнуть концентрации, критической для эксплуатации установки и/или для применяемых материалов. Поэтому включение колонны 15 для отгонки и фильтра 18 является предуп- редительным мероприятием.

Формула изобретения

1.Способ газификации угля, включающий нагрев угля путем косвенного теплообмена в присутствии водяного пара,

охлаждение полученного газа в теплообменниках до температуры ниже точки конденсации содержащегося в газе водяного пара с получением пара высокого и/или низкого давления, подаваемого в паровую

турбину, отделение из-газа конденсатной воды, обработку ее и возврате процесс, о т- личающийся тем, что, с целью снижения затрат энергии, конденсатную воду подвергают испарению путем теплообмена с паром высокого и/или низкого давления и полученный из конденсатной воды пар в качестве технологического пара подают на стадию нагрева угля.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что конденсатную воду перед ее испарением в ступени отгонки освобождают от газообразных или летучих загрязнений и/или в ступени фильтрации фильтрования освобождают от растворимых и нерастворимых углеводородов.. .

3.Способ по пп.1 или 2, отличающийся тем, что отработанный пар паровой турбины используют для испарения конденсатной воды.

4. Способ по п.З, отличающийся тем, что получаемый в результате испарения конденсатной воды технологический пар сжигают в ступени сжатия, приводимой от паровой турбины. :

5. Способ по п. 1,отличающийся тем, что на стадию испарения дополнительно к конденсатной воде подают воду.

Изобретение, относится к газификации угля с получением пара высокого и низкого давлений и позволяет снизить затраты энергии при газифицировании угля. В преимущественно с внешним обогревом газогенераторе применяется отводимый из газогенератора горячий продуктовый газ в качестве теплоносящей среды для. получения пара высокого и/или низкого давления. Выпадающая при охлаждении из продуктового газа конденсатная вода отделяется соответственно от содержащихся в ней летучих или органических загрязнений, затем выпаривается в испарителе и в качестве технологического пара возвращается в газогенератор. В качестве нагревающей среды для испарителя служит пар высокого и/или низкого давления соответственно после предварительного использования в паровой турбине. Таким образом, конденсатная вода продуктового газа рециркулирует, не причиняя ущерба окружающей среде. 4 з.п. ф-лы, 1 ил. СП С