Энерготехнологическая установка с плазменной переработкой низкосортного твердого топлива Советский патент 1992 года по МПК C10J3/18 C10J3/20 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на энерготехнологических установках тепловых электростанций.

Известна схема энерготехнологичес- кой установки с плазменной переработкой низкосортного бурого канско-ачин- ского угля.

Установка, включающая реактор плазменной переработки бурого угля, парогенератор, турбогенератор, сероочистку, систему потребителей электроэнергии, синтез-газа, серосодержащего продукта и ряд других узлов и аппаратов, служит для производства электрической энергии, синтез-газа, серосодержащего продукта (серы). В этой схеме з качестве топлива в парогенераторе используется получаемый в реакторе плазменной переработке бурого угля синтез- газ. Для осуществления технологического процесса в плазмохимическом реакторе в него подается кислород, а также пар из турбогенератора.

Недостатком известной установки является то, что процесс в плазмохимическом реакторе организован таким образом, что потребителю могут отпускаться лишь сравнительно дешевые химические продукты синтез-газ и серосодержащий продукт (сера). Это определяет недостаточную эффективность (указанной установки.

Цель изобретения - повышение эффективности энерготехнологической установки.

Указанная цель достигается тем, что энерготехнологическая установка с плазменной переработкой низкосортного твердого топлива дополнительно снабжена плазмохимическим реактором переработки метана в ацетилен, подклю317

менным к плазмохимическому реактору низкосортного топлива, и последовательно соединенным с ним закалочным аппаратом кипящего слоя со встроенными поверхностями нагрева и турбоге-4 мератором.

На чертеже представлена принципиальная схема установки.

Энерготехнологическая установка

с плазменной переработкой низкосортного твердого топлива включает в себя плаэмохимический реактор 1 переработки низкосортного твердого топлива; плазмохимический реактор 2 переработки метана в ацетилен; закалочный аппарат 3 кипящего слоя со встроенными поверхностями нагрева, турбогенера-i тор k для выработки дополнительной электроэнергии, парогенератор 5 для сжигания синтез-газа, турбогенератор 6, вырабатывающий электроэнергию и отпускающий пар, для осуществления- плазмохимического процесса в реакторе 1.

На принципиальной схеме энерготехнологической установки показаны следующие технологические потоки трубопровод 7 сланца, трубопровод 8 кислорода, паропровод 9, трубопровод 10 се- росодержащего продукта .(серы); трубопровод 11 синтез-газа; трубопровод 12 метана, трубопровод 13 ацетилена, паропровод 14 пара, генерируемого в поверхностях нагрева закалочного аппарата; трубопровод 15 синтез-газа, от- водимого потребителю.

Работа заявляемой энерготехнологической установки с плазменной переработкой низкосортного твердого топлива например сланца,- происходит следующим обра зом.

Предварительно измельченный сланец по трубопроводу 7, подают в плазмохимический реактор 1, туда же по трубопроводам 9 и 8 соответственно подают парокислородную смесь (0,15 кг кислорода и 0,1/ кг водяного пара на 1 кг сланца) при давлении пара, равном 2 ИПа и температуре 600 К, а от турбогенератора 6 направляют электроэнер- гию, В реакторе 1 происходит процесс плазменной переработки сланца с образованием синтез-газа (0,6 кг СО на 1 кг сланца и 0,05 кг Нг на 1 кг сланца), часть которого по трубопроводу 1 направляют на сжигание в парогенерато 5, пар из которого направляют в турбогенератор 6, а оставщуюся часть по

трубопроводу 15 отводят потребителю.В ре кторе 1 также получают метан (0,022 кг СН- нз 1 кг сланца), которы затем по трубопроводу 12 направляют в реактор 2, и серосодержащий продукт (серу), который по трубопроводу 10 отводят потребителю. В реакторе 1 процесс осуществляют пои 1 100-1500 К. В плазмохимическом реакторе 2 метан разлагают при 1900 К с получением аце типена С2Н2, что существенно повышает эффективность процесса переработки сланца, при этом концентрация ацетилена в конечных продуктах составляет 0,8 от максимальной, а степень превращения метана в ацетилен достигает 70%.

Для обеспечения указанных условий производят закалку продуктов плазмо- химической переработки метана в аппарате 3 с кипящем слоем твердых частиц куда для интенсификации закалки помещают охлаждаемый трубный пучок, в котором происходит генерация пара, который затем по паропроводу 1 направляют в турбогенератор k для выработки электроэнергии.

Сжигание получаемого в реакторе

1синтез-газа в парогенераторе 5 обеспечивает уменьшение примерно на .порядок количество окислов серы и азота, поступающих в окружающую среду, яо сравнению с прямым сжиганием сланца.

8 этом случае отсутствует даже теоретическая возможность образования канцерогенных ароматических углеводородов типа бензапирена.

Теплота сгорания, полученного в плазмохимическом реакторе 1, синтез- газа составляет 9000-10300 кДж/нм3 газа и слабо зависит от температуры и давления процесса. Поэтому регулирование работы предлагаемой установки с плазменной переработкой низкосортного твердого топлива осуществляют изменением теплоты сгорания получаемого синтез-газа и выхода метана за счет изменения подачи пара и электроэнергии в плазмохимический реактор 1 от турбогенератора 6. Регулирование работы и, следовательно, экономических показателей предлагаемой новки производят также воздействием на выход в плазмохимическом реакторе

2основного целевого продукта - ацетилена, являющегося ценным химическим сырьем. Поскольку время процесса в плазмохимическом реакторе 2 практи