Устройство для газификации угля Советский патент 1978 года по МПК C10J3/48 F23J9/00 

Изобретение относится к устройствам для газификации угля путем частич ного сжигания его с кислородом или с кислородсодержащим газом. в себя целый ряд топлив, содержащих свободный углерод , например, антрацит битуминозный уголь, бурый уголь, лигнит, сажа/ кокс. При газификации угля образуется гаэ, содержащий окись угле рода и водород. Без очистки или после очистки от .нежелательных примесей, на пример серусодержащих соединений, сажи, частиц золы, этот газ можно испол зовать в качестве топлив, содержащих окись углерода и водород. Газы также являются важными исходными материалами для химического .синтеза, например для получения аммиака и углеводородов. Известно устройство для газификации угля/ содержащее вертикальный реактор, снабженный вертикальными полыми стенками и трубами для ввода пыпевоздушной смеси, установленными под сужениями, образованными между вертикальными стенками и стенками реактора, и коническим днем с трубой для от вода залы i . Недостаток известного устройства состоит в том, что образующийся в процессе газификации шлак находится при температурах газификации в жидком состоянии, и при пбступлении шлака в нижнюю часть реактора, где температура значительно ниже температуры газификации, шлак затвердевает и образует отложения на дне реактора, что сокращает срок его непр ерывной работы. Указанная проблема частично решена в известном устройстве для газификации угля, которое содержит вертиkaльный реактор с коническим днищем tj средствами для ввода угля и кислорода или кислородсодержащего газа и Камеру для сбора шлака, подсоединенную к коническому днищу реактора и снабженную трубами для ввода воды и отвода шлака ia вода pj . В процессе газификации образующиеся в реакторе шлаки стекают по его коническому Днищу в камеру для сбора шлака, заполненную водой, шлак при контакте с водой охлаждается и затверцевает. Однако в указанном устройстве возможно охлаждение .шлака в выходном отверстии конического днища реактоpa (в сужении/, температура в этой зоне может снижаться ниже температуры затвердевания расплавленного шлака. В предлагаемом устройстве с целью увеличения срока непрерывной работы устройства за счет предотвращения отложений шлака на стенках реактора сре ство для ввода угля и кислородсодержащего газа в реактор выполнено в виде коаксиальных вертикальных труб, расположенных в камере для сбора шлака под сужением в днище реактора. Дополнительные отличия состоят в том-, что диаметр сужения равен 3-10 диаметрам наружной трубы из набора коаксиальных труб, а в боковой стенке камеры для сбора шлака выполнены отверстия для ввода кислородсодержащего газа. За счет размещения труб для ввода угля и кислорода под сужением в камере для сбора шлака в сужении в коническом днище поддерживается температура, которая выше температуры расплавления шлака, шлак в этой зоне под держивается в жидком состоянии и стекает из днища реактора в камеру для сбора шлака, заполненную охлаждающей водой, где затвердевает в виде тверды частиц. На чертеже схематически представлено предложенное устройство. Устройство содержит реактор 1 с к ническим днищем 2 и сужением 3, подсоединенную к реактору камеру 4 для сбора шлака, снабженную трубами 5 и 6 для ввода поды и отвода воды и шлака. Вертикальные трубы 7 и 8 для ввода угля и кислородсодержащего газа установлены коаксиально в камере 4 для сбора шлака под сужением реактора. В боковой стенке камеры 4 выполнены отверстия 9 дополнительного ввода кисло родсодержащего газа. Устройство работает следующим образом. Порошкообразный уголь и кислородсодержащий газ подают в трубы 7 и Смесь угольного порошка, кислорода и пара, если он требуется, выходя из труб 7 и 8, поступает через сужение 3 в реактор 1 и поджигается. В камеру 4 для сбора шлака подают по трубе 5 воду, и поддерисивают в ней постоянный уровень воды. При сжигании угля образуются горячие газы, которые покидают реактор через трубу для отвода газов (на чертеже не показана). Шлак, образующийся при сжигании угля, в реакторе 1 находится в расплавленном состоянии и стекает по коническому днищу 2 через сужение 3 в камеру 4, заполненную водой. При контакте с водой шлак охлаждается и затвердевает в вид твердых частиц. Температура по. всему реактору нас только высока, что зола находится в жидком виде и спускается вдоль стен реактора в виде жидкого шлака. Рециркуляция газов ускоряет стекание шлака. Днище реактора и стенки сужения находятся при высоко температуре, что вызывается рециркулирующим , газом, увлекаемым затем вверх струей горячих газов, образующихся при сжигании угля. Тепловая радиация пламени также подводит тепло к сужению. В этой критической точке реактора, где в противном случае шлак мог бы накапливаться, он остается в жидком виде благодаря высокой температуре. Жидкий шлак падает- вниз и достигает воды в камере для сбора шлака. Здесь шлак затвердевает и удаляется из камеры через трубу и затвор под давлением. Трубы для ввода угля и газа, размещенные в камере для сбора шлака, охлаждаются водой, поэтому они могут быть изготовлены из прочного, но менее термостойкого материала по сравнению с известными решениями, в которых трубы для подвода угля и газа не охлаждаются. Таким образом, в известном устройстве решена проблема перегрева питающих труб в результате радиации от пламени. Тепло, выделяющееся при падении горячего шлака в воду, превращает ее в пар, который струей увлекается в реактор. Если газификацию проводят с добавкой пара, подаваемого через набор коаксиальных труб, то это количество пара принимается в расчет. Давление в камере для сбора шлака равно давлению в реакторе, так что образовавшийся пар может сразу же использоваться, что приведет к снижению расхода пара, подаваемого от внешнего источника и снижению энергозатрат. Диаметр сужения выполняется ббльшим диаметра наружной трубы из набора коаксиальных трубы в 3-10 раз, чтобы облегчить выгрузку шлака из реактора. Через отверстия, выполненные в боковой стенке камеры для сбора шлака, вводят, например 5% общего количества кислорода. Наибольшое количество рециркулирующего газа поджигается этим кислородом, что способствует поддержанию стенки сужения при высокой температуре. С целью увеличения производительности реактор и камера могут быть выполнены с удлиненным поперечным сечением, что позволит установить ряд концентричных труб, расположенных на продольной оси сужения. Формула изобретения Устройство для газификации угля, преимущественно высокозольного порошкообразного угля, содержащее вертикальный реактор с коническим днищем и средством для ввода угля и кислорода

или кислородсодержащего газа и трубой для отвода газа, камеру для сбора шлака, подсоединенную к коническому днищу реактора через сужение и снабженную трубами для ввода воды и отвода шлака и воды, отличающееся тем, что, с целью увеличения срока непрерывной работы за счет предотвращения отложений шлака на стеках реактора, средство для ввода угля и кислородсодержащего газа в реактор выполнено в виде вертикальных коаксиальных труб, расположенных в камере для сбора шлака под сужением в днище реактора.

2,Устройство по П.1, о т л ичающееся тем, что диаметр сужения равен 3-10 диаметрам наружной трубы из набора коаксиальных труб.

3.Устройство по пп.-2, о т л ичающееся тем, что в боковой стенке камеры для сбора шлака вблизи сужения выполнены отверстия для ввода кислородсодержащего газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1 . Авторское свидетельство СССР М. 75243,1947, кл. С 10 J 3/18.

2. Патент США № 3235313, 1966. л. 302-14.