PL164928B3 - Sposób prowadzenia urzadzenia do zgazowywania paliw stalych PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób prowadzenia urzadzenia do zgazo- wywania paliw stalych, zwlaszcza drobnoziarnistych lub pylistych, zawierajacego reaktor zgazowujacy wy- posazony w palniki zgazowujace, urzadzenia do wy- dzielania lotnych pylów z gazu surowego, zbiornik pylów lotnych i urzadzenie do ponownego wprowa- dzania pylu lotnego do reaktora zgazowujacego, przy czym palniki zgazowujace wnikaja symetrycznym ob- rotowo na wylocie palnika strumieniem paliwo/czyn- nik reagujacy do reaktora gazyfikujacego, gdzie strumien ten tworzy strefe pierwotnej reakcji o wyso- kiej temperaturze, w którym to sposobie lotny pyl wraz z zawartym w nim gazem surowym i resztkami wegla wprowadza sie za pomoca strumienia gazu nos- nego na os co najmniej jednego strumienia pali- wo/czynnik reagujacy, doprowadzony przez ten strumien do strefy reakcji pierwotnej i tamze sie go stapia wedlug patentu glównego nr 161 778, znamien- ny tym, ze stosuje sie proporcje udzialu mas tlenu pierwotnego do tlenu wtórnego od 1:1 do 1:4, korzy- stnie od 1:1 do 1:3. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób prowadzenia urządzenia dc zgazowywania paliw stałych, zwłaszcza drobnoziarnistych lub pylistych, zawierającego reaktor zgazowujący wyposażony w palniki zgazowujące, urządzenie do wydzielania lotnych pyłów z gazu surowego, zbiornik pyłów lotnych i urządzenie do ponownego wprowadzania pyłu lotnego do reaktora zgazowującego, przy czym palniki zgazowujące wnikają symetrycznym obrotowo na wylocie palnika strumieniem paliwo/czynnik reagujący do reaktora gazyfikującego, gdzie strumień ten tworzy strefę pierwotnej reakcji o wysokiej temperaturze, w którym to sposobie lotny pył wraz z zawartym w nim gazem surowym i resztkami węgla wprowadza się za pomocą strumienia gazu nośnego na oś co najmniej jednego strumienia paliwo/czynnik reagujący, doprowadzany przez ten strumień do strefy reakcji pierwotnej i tamże się go stapia według patentu głównego nr 161 778.

Sposób według patentu głównego ma przy tym za zadanie takie poprowadzenie sposobu, aby wydzielany na sucho z gazu surowego pył lotny był bez konieczności specjalnej przeróbki i bez wywierania niekorzystnego wpływu na proces gazyfikacji wiązany w żużlu, przy czym zawarta w pyle lotnym pozostałość węgla powinna być całkowicie spalona. W celu rozwiązania tego zadania w ramach głównego patentu zaproponowano, aby pył lotny był wraz ze swą zawartością gazu surowego i swoją pozostałością węgla wprowadzany przy pomocy strumienia gazu nośnego w oś przynajmniej jednego strumienia paliwa/medium reaktywnego, przy pomocy strumienia paliwa/medium reaktywnego umieszczany w strefie reakcji pierwotnej i w nie stapiany.

164 928

Zgodnie z jednym przykładem wykonania sposobu według patentu głównego można przy tym posłużyć się palnikami gazyfikującymi, które posiadają współosiowy względem osi palnika kanał doprowadzający dla tlenu pierwotnego, otaczający kanał pierścieniowy dla doprowadzania paliwa i otaczający go kanał pierścieniowy dla doprowadzenia tlenu wtórnego. Doprowadzenie pyłu lotnego powinno w tym przypadku następować poprzez specjalny kanał doprowadzający (lancę), która jest umieszczona w osi kanału doprowadzającego dla tlenu pierwotnego. Odnośnie rozdziału obu strumieni tlenu nie podano jednak w patencie głównym żadnych bliższych danych.

Celem wynalazku jest zatem zadanie zoptymalizowania opisanego uprzednio sposobu według patentu głównego odnośnie ich warunków pracy.

W celu rozwiązania tego zadania zaproponowano zgodnie z wynalazkiem, stosuje się stosunek udziału masy tlenu pierwotnego do tlenu wtórnego 1 : 1 do 1 : 4, korzystnie 1 : 1 do 1 : 3.

Tlen pierwotny odpowiada przy tym w pierwszym rzędzie za to, aby dozowane w kanale pierścieniowym przy wysokim natężeniu przepływu, lecz małej prędkości paliwo było wystarczająco przyspieszane i zawirowywane. Dzięki temu zawirowaniu strumienia paliwa cząstki paliwa otrzymują ilość tlenu, wymaganą do reakcji, która przebiega bezpośrednio na wylocie palnika jako spalanie do CO2. Dozowany w centrum palnika zgazowującego, również przy wysokim natężeniu przepływu i małej prędkości, pył lotny dostaje się zatem na wylocie palnika do strefy o wysokiej temperaturze, która warunkuje korzystnie reakcję zawartej w pyle lotnym pozostałości węgla.

Tlen wtórny ma za zadanie rozbijać od zewnątrz i przyspieszać strumień paliwa. Poza tym wytwarzany wcześniej przy pomocy wychodzącego z dużą prędkością z palnika gazyfikującego tlenu wtórnego oraz przy pomocy strumieni innych substancji gaz syntezowy jest z przestrzeni reakcyjnej reaktora gazyfikującego zawracany do wylotu palnika.

Dzięki zgodnej z wynalazkiem proporcji udziałów mas tlenu pierwotnego do tlenu wtórnego dopływ tlenu wtórnego do gazu syntezowego jest jednak ograniczony. W gazie syntezowym, który w 90% składa się z CO + H2, może zatem tylko w bardzo ograniczonym zakresie zachodzić dalsza reakcja spalania do CO2 + H2O. Przy zachowaniu wymaganego stosunku udziałów mas tlenu pierwotnego do tlenu wtórnego zawartość CO2 w wytwarzanym nc drodze gazyfikacji gazie syntezowym może być zatem w większości paliw utrzymana w zakresie między 1 i 3%.

Przy realizacji zgodnego z wynalazkiem sposobu korzystnie jest, jeżeli do strumieni tlenu dodawana jest para wodna, która służy jako moderator temperatury w strefie reakcji, przy czym stosunek masy tlenu (w całości) do pary wodnej powinien leżeć w zakresie od 1: 0,1 do 1 : 0,6. Para wodna powinna być przy tym dodawana głównie do tlenu wtórnego. W niektórych przypadkach jako moderator temperatury zamiast pary wodnej może być również stosowany CO 2, jeżeli na skutek tego nie nastąpi niekorzystna zmiana w żądanym składzie wytwarzanego na drodze utleniania częściowego gazu.

Zamiast czystego technicznie tlenu można podczas gazyfikacji jako nośnik tlenu stosować oczywiście także tlen zanieczyszczony o zawartości przykładowo 15% N2 + Ar lub silnie podgrzane powietrze, przy czym podane wcześniej wartości liczbowe odnoszą się oczywiście zawsze do czystego tlenu.

Podczas prowadzenia zgodnego z wynalazkiem sposobu można również korzystnie posługiwać się palnikiem zgazowującym, w którym w przeciwieństwie do opisanej w patencie głównym konstrukcji palnika doprowadzanie pyłu lotnego następuje nie poprzez umieszczoną w osi kanału doprowadzającego den pierwotny lancę, lecz poprzez odpowiednio umieszczony kanał pierścieniowy. W ten sposób strumień tlenu pierwotnego zostaje podzielony na dwa kanały, a mianowicie na pierwszy kanał w centrum palnika gazyfikującego i na kanał pierścieniowy, który otacza od zewnątrz kanał doprowadzający dla pyłu lotnego. Rozdział tlenu pierwotnego na pierwszy i drugi kanał następuje przy tym z uwagi na straty ciśnienia w stosunku około 1:2. W ten sposób osiągnięte zostaje to, że pył lotny może lepiej reagować z tlenem pierwotnym.

W przypadku doprowadzania pyłu lotnego przez kanał pierścieniowy natężenie przepływu pyłu lotnego musi w większości przypadków być obniżone przez dodatek gazu nośnego. Do tego

164 928 celu może być przykładowo stosowany N2 i/lub CO2, lub także część wytwarzanego gazu syntezowego. W celu uniknięcia zatykania się kanału pierścieniowego wielkość ziarna cząstek pyłu lotnego nie może wynosić więcej niż 1 mm. Ziarna większe muszą zatem być usunięte przy pomocy odpowiednich środków przed wprowadzeniem pyłu lotnego do palnika gazyfikującego.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia głowicę palnika zgazowującego w przekroju osiowym, służącego do realizacji sposobu według wynalazku. Płaszcz palnika 1 jest przy tym wyposażony w obwodowy kanał chłodzący 2 i kanał pierścieniowy 3 do wprowadzenia gazu ochronnego. Kanał pierścieniowy 4 służy doprowadzaniu tlenu wtórnego, a kanał pierścieniowy 5 doprowadzaniu paliwa. Jak widać z rysunku, otwory wylotowe kanałów pierścieniowych 3 do 5 są nachylone do osi palnika. Zgodnie z wynalazkiem doprowadzanie pyłu lotnego następuje tutaj przez kanał pierścieniowy 6, który jest umieszczony w obszarze centralnego doprowadzenia tlenu pierwotnego tak, że jest on wprowadzany przez centralny kanał doprowadzający 7 i kanał pierścieniowy 8. W kanale doprowadzającym 7 i w kanale pierścieniowym 8 mogą przy tym być umieszczone elementy powodujące zawirowania 9, które poprawiają przemieszanie tlenu pierwotnego z pyłem lotnym i paliwem. Efekt ten jest wspierany dodatkowo przez to, że otwory wylotowe kanałów pierścieniowych 3 do 5 są nachylone do osi palnika. Dzięki doprowadzeniu gazu ochronnego przez kanał pierścieniowy 3 obniżone zostaje stężenie tlenu na chłodzonym wylocie palnika.

Centralne doprowadzenie tlenu pierwotnego przez kanał doprowadzający 7 ma poza tym tę zaletę, że w centrum palnika gazyfikującego może być umieszczony światłowód 11 zainstalowanego na zewnątrz palnika gazyfikującego czujnika płomienia.

Opisany uprzednio palnik zgazowujący może być również zastosowany jako palnik zapłonowy, jeżeli przez kanał pierścieniowy 6 zamiast pyłu lotnego wprowadzone zostanie medium zapłonowe, jak np. gaz ziemny lub propan. Ta konstrukcja palnika nadaje się w związku z tym znakomicie do rozruchu reaktora zgazowującego.

1 3

7/7////777//7/7//77////////////// /////////.

S S SS

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób prowadzenia urządzenia do zgazowywania paliw stałych, zwłaszcza drobnoziarnistych lub pylistych, zawierającego reaktor zgazowujący wyposażony w palniki zgazowujące, urządzenia do wydzielania lotnych pyłów z gazu surowego, zbiornik pyłów lotnych i urządzenie do ponownego wprowadzania pyłu lotnego do reaktora zgazowującego, przy czym palniki zgazowujące wnikają symetrycznym obrotowo na wylocie palnika strumieniem paliwo/czynnik reagujący do reaktora gazyfikującego, gdzie strumień ten tworzy strefę pierwotnej reakcji o wysokiej temperaturze, w którym to sposobie lotny pył wraz z zawartym w nim gazem surowym i resztkami węgla wprowadza się za pomocą strumienia gazu nośnego na oś co najmniej jednego strumienia paliwo/czynnik reagujący, doprowadzony przez ten strumień do strefy reakcji pierwotnej i tamże się go stapia według patentu głównego nr 161 778, znamienny tym, że stosuje się proporcję udziału mas tlenu pierwotnego do tlenu wtórnego od 1:1 do 1:4, korzystnie od 1:1 do 1:3.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do strumieni tlenu dodaje się parę wodną jako moderator temperatury, przy czym stosunek masy tlenu do pary wodnej stosuje się w zakresie od 1:0,1 do 1:0,6.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że parę wodną dodaje się głównie do tlenu wtórnego.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pył lotny wprowadza się przez umieszczony wewnątrz strumienia tlenu pierwotnego kanał pierścieniowy.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że przy doprowadzaniu pyłu lotnego przez kanał pierścieniowy natężenie przepływu pyłu lotnego obniża się przez dodatek gazu nośnego, a wielkość jego ziarna jest ograniczona do wartości < 1 mm.