UA123424C2 - Спосіб газифікації твердого подрібненого палива - Google Patents

Abstract

Винахід належить до теплової енергетики і, зокрема, до газифікації твердого подрібненого палива та може бути використаний в енергетичних установках для виробництва теплової та електричної енергії. Спосіб газифікації твердого подрібненого палива, який здійснюють шляхом попереднього підсушування і напівкоксування з подальшою газифікацією гарячого напівкоксу на паро-кисневому або пароповітряному дутті і очисткою генераторного газу від частинок коксу і золи, а підсушування і напівкоксування палива здійснюють у реакторі напівкоксування за рахунок тепла суміші гарячої золи і коксу, які виділяють з потоку генераторного газу під час його очистки, а гарячі гази і пари смол змішують з потоком гарячого генераторного газу для подальшої газифікації смол; напівкокс, який отримують після напівкоксування палива, газифікують у циркулюючому псевдозрідженому шарі, а частинки золи після газифікації напівкоксу подають на допалювання залишкових горючих і термічного знешкодження шкідливих речовин з надлишком повітря вище стехіометричного. Згідно з винаходом, використовують теплообмінник після циклону грубої очистки отриманого генераторного газу від частинок золи і коксу, в якому здійснюють охолодження генераторного газу та первинний підігрів повітря, яке після підігрівача газифікуючого агента подають в газогенератор циркулюючого псевдозрідженого шару для газифікації напівкоксу. Винахід дозволяє інтенсифікувати процес газифікації.

Description

Винахід належить до термічної переробки і спалювання подрібненого твердого палива та може бути використаний в енергетичних установках для виробництва теплової і електричної енергії.

Винахід направлений на підвищення ефективності та надійності процесу газифікації високозольного вугілля у псевдозрідженому шарі.

Відомий спосіб газифікації вугілля (Шиллинг Г-Д. Газификация угля: пер. с нем. / Г-Д.

Шиллинг, Б. Бонн, У. Краус; пер. С.Р. Исламов. // М.: Недра, 1986. - С. 128-131 в протитоковому багатоступеневому псевдозрідженому шарі з попередньою дегазацією вугілля гарячим неочищеним газом і напівкоксування гарячим неочищеним низькокалорійним генераторним газом, який після обезпилення і відповідної очистки направляється споживачам (в котельну установку або газову турбіну). Спосіб відомий під назвою "Процес Вестінгауз" (прототип).

Використання у "процесі Вестінгауз" попереднього напівкоксування вихідного палива полегшує проведення газифікації кам'яного вугілля, проте використання як теплоносія для напівкоксування гарячого генераторного газу з метою запобігання агломерації частинок потребує використання псевдозрідженого шару з великою масою інертного матеріалу відносно маси палива, що подається (відношення близько 100:1). Застосування газового теплоносія в поєднанні з багатоступінчатим псевдозрідженим шаром для проведення сушки і напівкоксування ускладнює операцію управління процесом і знижує надійність роботи установок.

Найбільш близьким є спосіб газифікації твердого подрібненого палива (Патент України на винахід Мо 120631, МПК С10у 3/54, С1ОВ 53/04, опубл. 10.01.2020., Бюл. Мо 1, 2020 р. "Спосіб газифікації твердого подрібненого палива"!, який здійснюють шляхом попереднього підсушування і напівкоксування з подальшою газифікацією гарячого напівкоксу на парокисневому або пароповітряному дутті і очисткою генераторного газу від частинок коксу і золи, а підсушування і напівкоксування палива здійснюють у реакторі напівкоксування за рахунок тепла суміші гарячої золи і коксу, які виділяють з потоку генераторного газу під час його очистки, а гарячі гази і пари смол змішують з потоком гарячого генераторного газу для подальшої газифікації смол; напівкокс, який отримують після напівкоксування палива,

Зо газифікують у циркулюючому псевдозрідженому шарі, а частинки золи, після газифікації напівкоксу, подають на допалювання залишкових горючих і термічного знешкодження шкідливих речовин з надлишком повітря вище стехіометричного.

Проте відсутність теплообмінника для охолодження генераторного газу, який подається до споживача, та первинного підігріву повітря, яке подається в газогенератор, знижує ефективність процесу газифікації.

В основу винаходу поставлено задачу створити спосіб газифікації твердого подрібненого палива, в якому за рахунок єдності процесу напівкоксування вугілля і газифікації напівкоксу, зв'язаного спільним контуром циркуляції твердого теплоносія, забезпечують простоту управління процесом і його стійкість, а знешкодження шкідливих речовин, які утворюються у процесі напівкоксування і газифікації палива, здійснюють допалюванням залишкових горючих золи з надлишком повітря вище стехіометричного значення, а використання теплообмінника для охолодження генераторного газу та первинного підігріву повітря, яке після підігрівача подається в газогенератор дозволяє інтенсифікувати процес газифікації.

Поставлена задача вирішується тим, що у способі газифікації твердого подрібненого палива, який здійснюють шляхом попереднього підсушування і напівкоксування з подальшою газифікацією гарячого напівкоксу на паро-кисневому або паро-повітряному дутті і очисткою генераторного газу від частинок коксу і золи, а підсушування і напівкоксування палива здійснюють у реакторі напівкоксування за рахунок тепла суміші гарячої золи і коксу, які виділяють з потоку генераторного газу під час його очистки, а гарячі гази і пари смол змішують з потоком гарячого генераторного газу для подальшої газифікації смол; напівкокс, який отримують після напівкоксування палива, газифікують у циркулюючому псевдозрідженому шарі, а частинки золи після газифікації напівкоксу подають на допалювання залишкових горючих і термічного знешкодження шкідливих речовин з надлишком повітря вище стехіометричного, згідно з винаходом, використання теплообмінника після циклону грубої очистки отриманого генераторного газу від частинок золи і коксу призводить до охолодження генераторного газу та первинного підігріву повітря, яке після підігрівача газифікуючого агента подається в газогенератор циркулюючого псевдозрідженого шару для газифікації напівкоксу.

Єдність процесу напівкоксування вугілля і газифікації напівкоксу, зв'язаного спільним контуром циркуляції твердого теплоносія, забезпечує простоту управління процесом і його бо стійкість. Потік золи після газифікації напівкоксу направляють на допалювання залишкових горючих речовин та вогневого знешкодження шкідливих речовин (фенолів, СазоОз, сірковуглецю та ін.). У процесі допалювання знешкоджують шкідливі сполучення, які утворилися на стадії напівкоксування і газифікації палива, захоплені з золою (феноли, сірковуглець та ін.), а також доокислюють СабОз у нешкідливий і стабільний Сазох (гіпс).

На кресленні приведена принципова схема установки для реалізації способу газифікації твердого подрібненого палива.

Установка складається з дозатора подрібненого палива 1, реактора напівкоксування 2, дозатора напівкоксу 3, газогенератора циркулюючого псевдозрідженого шару для газифікації напівкоксу 4, змішувача генераторного газу з газоподібними продуктами напівкоксування палива 5, циклону грубої очистки отриманого горючого газу від частинок золи і коксу 6, дільника потоку коксо-зольної суміші 7, пристрою для допалювання залишкових горючих речовин в золі 8, підігрівача газифікуючого агента, який подається в газогенератор, 9, а також трубопроводу передачі газоподібних продуктів напівкоксування 10 з реактора 2 у змішувач 5, трубопроводу 11 передачі надлишку золи з дільника 7 у пристрій допалювання 8, трубопроводу 12 подачі повітря у пристрій допалювання, трубопроводу 13 подачі газифікуючого агента в газогенератор, трубопроводу 14 для відводу генераторного газу у теплообмінник 16 і до споживача та трубопроводу 15 для відводу продуктів згорання з пристрою допалювання 8 у підігрівач газифікуючого агента 9 і в атмосферу.

Спосіб газифікації твердого подрібненого палива здійснюють шляхом подачі подрібненого палива дозатором 1 у реактор напівкоксування 2, куди надходить потік гарячих частинок коксу і золи - твердий теплоносій, виділений з потоку генераторного газу в циклоні б, який пройшов дільник 7. Залежно від властивостей вугілля, яке подається на газифікацію, співвідношення маси твердого теплоносія і маси палива, що подається, змінюється в межах від 2:1 до 12:1. У процесі напівкоксування без доступу повітря в реакторі 2 проходить спочатку випаровування вологи палива, а потім термодеструкція органічної маси палива з утворенням горючих вуглеводневих газів, парів смол і твердого залишку - напівкоксу. Суміш напівкоксу з твердим теплоносієм дозатором З подають на газифікацію в газогенератор 4 з циркулюючим псевдозрідженим шаром. В нижню частину газогенератора по трубопроводу 13 подають потік газифікуючого агента (пара-кисень або пара-повітря), підігрітого до необхідної температури в

Зо теплообміннику 16 та підігрівачі 9.

Газоподібні і пароподібні продукти термодеструкції органічної частини палива з реактора 2 по трубопроводу 10 направляють у змішувач 5, в якому відбувається їх перемішування з більш гарячим газом, отриманим в результаті газифікації напівкоксу. В зоні більш високих температур відбувається деструкція парів смол з утворенням газоподібних вуглеводнів і твердих вуглецевих частинок. У результаті підвищується теплота згорання газу газифікації напівкоксу. Далі потік гарячого газу проходить через циклон б, в якому з нього виділяють тверді частинки недогазифікованого коксу і золи та направляють через дільник потоку 7 у реактор напівкоксування 2 (основна частина), а надлишок по трубопроводу 11 направляють у пристрій для допалювання 8. Частково обезпилений в циклоні та охолоджений в теплообміннику горючий газ направляють без додаткової очистки на спалювання, якщо споживачем являється енергетичний котел або на пристрій тонкої очистки, якщо споживачем є газова турбіна. У пристрої допалювання 8 допалюють залишкові горючі золи непрогазифіковані у газогенераторі 4. Допалювання відбувається в потоці повітря, яке подають по трубопроводу 12. Газоподібні продукти згорання по трубопроводі 15 направляють у теплообмінник 9. Золу виводять з циклу установки.

Допалювання горючих зол проводять з надлишком повітря вище стехіометричного значення, особливо якщо для зв'язування оксидів сірки використовують вапняк. У процесі допалювання знешкоджують шкідливі сполучення, які утворилися на стадії напівкоксування і газифікації палива, захоплені з золою (феноли, сірковуглець та ін), а також доокислюють СабоОз у нешкідливий і стабільний Сабох (гіпс).

Єдність процесу напівкоксування вугілля і газифікації напівкоксу, зв'язаного спільним контуром циркуляції твердого теплоносія, забезпечує простоту управління процесом і його стійкість. Використання попереднього напівкоксування, як показали досліди, в 2-3 рази збільшує активність напівкоксу під час проведення процесу газифікації порівняно з газифікацією термічно необробленого вугілля. А використання теплообмінника для охолодження генераторного газу та первинного підігріву повітря, яке після підігрівача газифікуючого агента подається в газогенератор циркулюючого псевдозрідженого шару для газифікації напівкоксу дозволяє інтенсифікувати процес газифікації. (510)

Claims (1)

1. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб газифікації твердого подрібненого палива, який здійснюють шляхом попереднього підсушування і напівкоксування з подальшою газифікацією гарячого напівкоксу на паро- кисневому або паро-повітряному дутті і очисткою генераторного газу від частинок коксу і золи, а підсушування і напівкоксування палива здійснюють у реакторі напівкоксування за рахунок тепла суміші гарячої золи і коксу, які виділяють з потоку генераторного газу під час його очистки, а гарячі гази і пари смол змішують з потоком гарячого генераторного газу для подальшої газифікації смол; напівкокс, який отримують після напівкоксування палива, газифікують у циркулюючому псевдозрідженому шарі, а частинки золи після газифікації напівкоксу подають на допалювання залишкових горючих і термічного знешкодження шкідливих речовин з надлишком повітря вище стехіометричного, який відрізняється тим, що використовують теплообмінник після циклону грубої очистки отриманого генераторного газу від частинок золи і коксу, в якому здійснюють охолодження генераторного газу та первинний підігрів повітря, яке після підігрівача газифікуючого агента подають в газогенератор циркулюючого псевдозрідженого шару для газифікації напівкоксу.

   Повітря 14 "дя лі з : 16 Газ до споживача 9 |У атмосферу Паливо 7 | и ' ат р р Повітря -Щ Зола 13 7 Пара