Способ газификации топлива в газогенераторе проточного типа Советский патент 1993 года по МПК C10J3/46 

Изобретение относится к термической переработке твердого топлива, а именно, к технологии получения горючих газов из угля.

Целью изобретения является повышение производительности процесса газификации,

На чертеже изображена принципиальная схема установки.

На схеме обозначены следующие аппараты: 1 -газогенератор (вертикальная труба из нержавеющей стали с внутренним сечением 0,22x0.22 м и с высотой рабочей зоны 1 м, 2 - циклон, 3 - сборник уноса, 4 - эжектор, 5 - камера сгорания, 6 - теплообменник, 7 - гидрозатвор, 8 - дробилка, 9 - вибросепаратор. На схеме также обозначены потоки реагентов: А - первичный уголь, Б - вторичный уголь, В - воздух, Г - пар, Д - воздух для пневмотранспорта, уноса на дожигание, Е - шлак с размером частиц 5-20d, И - шлак с размером частиц более 20d, К - шлак с размером частиц менее 5d, Л - продуктовый газ, М - отвод избытка шлака.

В предварительно разогретый до заданной температуры от внешнего источника газогенератор подавали уголь (потоки А и Б), одновременно включали воздух (поток В). Затем, регулируя расход пара (поток Г), устанавливали необходимую рабочую температуру. В этот период в камере сгорания - 5 для получения пара сжигали дизельное топливо, После того, как бункер - 3 заполнялся уносом, включали воздух на его пневмотранспорт в камеру сгорания (поток Д). Уста- навливали номинальную тепловую мощность камеры, уменьшая расход дизельного топлива и увеличивая подачу в нее уноса, до тех пор, пока уровень заполнения бункера - 3 не становился постоянным. Жидкий шлак стекол по стенкам камеры сгорания, охлаждался и застывал в гидрозатворе - 7. Оттуда он удалялся специальным шнеком, дробился и рассеивался на вибросите - 9. Крупная фракция шлака (поток И) возвращалась на доизмельчение, мелкая (поток К) - убиралась в отвал, а средняя (поток Е) поступала в газогенератор. В случае переполнения последнего шлаком (при использовании топлива с высоким содержанием золы), избыток шлака (поток М) выводился в отвал. Тепло, получаемое в камере сгорания 5, использовалось для получения пара (поток Г) и, таким образом, возвращалось в газогенератор.

Во всех примерах реализации использовался канско-ачинский бурый уголь с влажностью 8-12%, зольностью 7-7,8% выходом летучих веществ 46, 0-48.1%, теплотой сгорания 23,6 МДж/кг, средний размер частиц 0,1 мм.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Процесс был реализован по способу, принятому за прототип. Использовался бурый уголь с влажностью 8-12%, содержанием золы - 7-7,8%, выходом летучих веществ 46,0-48,1 %, теплотой сгорания 23,6 МДж/кг и со средним размером частиц 0,1 мм. Расход воздуха - 120 м3/ч, пара - 14 кг/ч, угля первичного - 27 кг/ч, вторичного - 32 кг/ч. Температура в окислительной зоне - 1020°С. В восстановительной зоне, в ее центре - 710°С. Суммарная скорость конверсии углерода - 24 кг/ч. Таким образом, удельная производительность при внутреннем обье- ме газогенератора 6,05 м и содержании углерода в угле 58 % равна 827 кг/(мЭ ч). В

этом примере весь шлак выводился в отвал, включая поток Е, и в газогенератор не подавался. Параметры данного эксперимента представлены в таблице.

П р и м е р 2. Проводился по примеру 1,

на том же угле, но фракция шлака с размером в среднем 1 мм (т.е. при соотношении размеров шлак : уголь равном 10) потоком Е поступала в газогенератор. В стационарном (установившемся режиме) расход шлака, рециркулирующего в газогенератор, составлял около 10 кг/ч. Расход шлака, выводимого из технологического цикла, в сумме с летучей золой был равен приходу золы с топливом в газогенератор и был равен в этом опыте около 4 кг/ч. Основные параметры опыта представлены в таблице. Можно конструировать, что благодаря дополнительной передаче тепла псевдоожи- женным слоем шлака температура в

окислительной зоне снизилась по сравнению с прототипом на 130 . а в восстановительной зоне повысилась на 110°С. Скорость конверсии углерода возросла примерно на 62%, пропорционально этому уве5 личилась удельная производительность аппарата.

Пример 3. Осуществлялся по примеру 2, но размер шлака, возвращаемого в газогенератор, составлял в среднем 0,4 мм, т.е.

0 соотношение шлак : уголь было равно 4. Из-за малого размера частиц шлака он практически полностью выносится из газогенератора при изменении расхода потока Е 4-100 кг/ч. Стабильный псевдоожиженный

5 слой в этом случае создать не удалось. Положительного эффекта в этом случае не наблюдалось.

Пример 4, Проводился по примеру 3, но с несколько большим размером частиц шлака равным 0,5 мм или 5 диаметрам частиц угля. В этом случае был достигнут стабильный режим при расходе шлака в газогенератор около 35 кг/ч, суммарный расход шлака и летучей золы, выводимых из технологического цикла, как и в примере 2 был равен приходу золы с топливом и составлял 4-5 кг/ч. В этом случае цель изобретения была достигнута, удельная производительность по сравнению с прототипом возросла на 50%. Результаты представлены в табли- це. Единственной проблемой в этом случае было то, что заполнение газогенератора шлаком продолжалось весьма длительное время, однако, для непрерывно работающей промышленной установки это обстоя- тельство малосущественно.

Пример 5. Процесс проводили по примерам 2 и 4. Средний размер частиц шлака, возвращаемого в газогенератор, составлял 1;5 мм или 15 диаметров частиц угля. Расход шлака через линию возврата Е составлял около 8 кг/ч, расход выводимого из технологического цикла твердого материала тот же. Результаты опыта представлены в таблице.

Пример 6. Процесс проводили по примерам 2, 4,5. Размер частиц шлака 2 мм. Расход его по линии рециркуляции около 6 кг/ч. Результаты представлены в таблице.

Пример 7. Процесс проводили по примеру 6. Размер частиц шлака - 22 размера частиц угля или 2,2 мм. В этом случае наблюдалось шлакование воздухораспределительной решетки. Стабильного температурного режима и расхода шлака по линии его возврата в газогенератор добиться не удалось. По-видимому, крупные куски шлака, упавшие на воздухораспределительную решетку, и оказавшиеся неподвижными в зоне горения, расплавились, что и привело к шлакованию аппарата.

Формула изобретения Способ газификации топлива в газогенераторе проточного типа, включающий подачу пылевидного угля в верхнюю и нижнюю части реактора, обработку угля в нижней части реактора газифицирующим агентом с образованием окислительной зоны газификации, нагрев угля, подаваемого в верхнюю часть реактора за счет тепла, выделяющегося в окислительной зоне газификации, и обработку его газовым потоком, поступающим из окислительной зоны с образованием восстановительной зоны газификации, отвод из верхней части реактора газа, полученного в процессе, отделение от полученного газа унесенных мелких частиц угля, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, отделенные мелкие частицы угля сжигают с образованием жидкого шлака, из которого после застывания выделяют фракцию с размером частиц от 5 до 20 d, где d - средний размер частиц угля, затем данную фракцию шлака подают в реактор и поддерживают в псевдоожиженном состоянии в зонах газификации.

Сущность изобретения: пылевидный уголь подают в нижнюю и верхнюю части реактора двумя потоками А, Б. В нижнюю часть реактора подают газифицирующие агенты В, Г для образования окислительной зоны газификации, В верхней части реактора уголь обрабатывают с образованием восстановительной зоны газовым потоком, поступающим из окислительной зоны. Отводят из верхней части реактора полученный в процессе газ. Отделяют от газа унесенные мелкие частицы в циклоне 2. Сжигают мелкие частицы в камере 5 с образованием жидкого шлака. Шлак охлаждают и затем измельчают в дробилке 8. Отделяют в вибросепараторе 9 от измельченного шлака фракцию с размером частиц 5-20d, где d - средний размер частиц угля. Данную фракцию шлака подают в реактор и поддерживают в псевдоожиженном состоянии в зонах газификации. 1 табл., 1 ил. fe 00 VI 00 Ы