Спосіб отримання горючих газів з вугілля та пристрій для його здійснення

Союз Советских Социалистических Республик К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (51) М. (22) Заявлено 23.07,79 (21) 27886*06/23-26 (23) Приоритет Государственный комитет 93^6/78 СССР по делам изобретений Р 2920922.1 и открытий С 10 J 3/,00 С 10 J 3/08 23.05.79 (33) Австрия ФРГ Опубликовано 23.09.82. Бюллетень № Дата опубликования описания 35 25.09,82 (53) УДК 662.78^ (088.8) Иностранец Гернот Штаудингер (Австрия) ; (72) Авторизобретения (71) Заявитель (32) 29.12.78 1( Иностранная фирма Фоест-Альпине А Г И (Австрия) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ ИЗ УГЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к способам газификации угля, при которых пылевидный уголь газифицируется, по меньшей мере, в одной горелке, например циклонной, с помощью кислоро- 5 да или кислородсодержащего газа и пара, а также добавляемого в необходимом случае ZO'L* а образующийся при этом первичный газ направляется через содержащийся в шахтном газифика- \о торе более крупный уголь, например образующую верхнюю и нижнюю свободные поверхности засыпку из кускового угля, предпочтительно во встречном потоке, под давлением снизу вверх i s с получением газа-продукта и образованием жидкого шлака. Под углем в настоящей связи понимаются различные виды топлива, содержащие свободный углерод, например 20 антрацит, битумные угли, бурый уголь, сажа, брикеты. Вместо мелкой фракции могут использоваться также жидкие или газообразные виды топлива. Посредством газификации образуется газ, со держащий окись углерода и водород. ( Такой, газ в зависимости от его состав ва может служить в качестве горючего газа для использования в топливных элементах или же для синтеза, напри- • мер, аммиака, метанола, углеводородов, фосгена и оксоспиртов. ' При автотермичной газификации, та-, ким образом совершается комбинация газификации более крупного угля, преимущественно кускового угля при повышенд ном давлении в неподвижном слое во встречном потоке, причем посредством процесса обеспечивается работа в температурной зоне выше точки размягчения шлака и шлак отводится в жидком '• состоянии. Более крупный уголь в качестве засыпки осуществляет функцию охлаждающего и фильтрующего узла для подводимого' в нижней части шахтного ' газификатора горячего первичного газа. Потребность в тепле для процесса обеспечивается посредством частичного сжигания пылевидного угля с кисло-* родом. і - 96156 * * Для автотермичной газиЛикации угля с кислородом известны три технологических принципа: газификация в летящем потоке, при которой используется мелко размолотая угольная пыль и про- g изводится газ с высокой температурой и малым содержанием метана; газификация в псевдоожиженном слое, при которой используется уголь со средними размерами частиц и достигаются сред- 10 ние температуры; шахтная газификация, при которой используется кусковой уголь и производится газ с низкой температурой, а если не используется Кокс, то с высоким содержанием мета- 15 на. ряется видимое или скрытое теплосодержание жидкого шлака. Известен способ производства смесей горючего газа из мелкозернистых видов топлива, при котором часть угля сжигается с помощью газификационных средств, кислорода и пара в горелках^ которые выполнены как циклонные горелки, а образующийся таким образом первичный газ протекает через псевдоожиженный слой из оставшегося угля, три этом происходят химические реакции с углем и охлаждение первичного газа £3 ]. Этот способ соединяет относительно высокую экономичность в (пространстве и времени прямоточного способа на первой ступени с хорошим использованием тепла противоточного способа на второй ступени. Однако он осуществим на практике только тогда, когда горелки производят сухой шлак, так как в противном случае псевдоржиженный слой йлипается, Известен способ газификации топлива, согласно которому стекающий из Нижней части шахтного газификатора шлак можно тушить внутри шахтного газификатора и гранулировать на водяной бане. При этом жидкий шлак сначала собирается в ванне и от нее течет в установленную под шахтным газификатоНаиболее близким к изобретению по 25 ром водяную баню. Возникающий при технической сущности является способ Поступлении шлака в водяную баню вополучения горючих газов из угля с подяной пар через обходной трубопровод мощью газифицирующих агентов, вклюйагнетается в верхнюю часть шахтночающий газификацию угольной пыли кисго газификатора над зоной плавки шлалородом или кислородсодержащим газом ка. Посредством этого предотвращается 30 и паром и/или углекислым газом в одпопадание водяного пара в нижнюю ной или нескольких горелках, подачу часть шахтного реактора [і]. получающегося первичного газа через Однако при этом способе возможно слой из крупных кусков угля в протиНедостаточное использование теплосовотоке снизу вверх с образованием годержания жидкого шлака, так как обра- 35 рючего газаЛі жидкого шлака, отводи зующийся пар используется в качестве мого из нижней части газификатора технологического пара в неудовлетвоИзвестный способ осуществляют в рительной степени. устройстве для получения горючих гаИзвестен способ газификации, в ко*40 зов из угля с помощью газифицирующих агентов, включающем шахту газификатотором подаваемый от двух боковых гара, снабженную в верхней части средзификаторов пылевидного топлива перством для загрузки угля и в нижней вичный газ направляется через засыпчасти выступом для образований своку в шахтном газификаторе. Угольная Пыль должна быть в значительной сте- 45 бодной поверхности слоя угля, одну или несколько горелок для газификапени преобразована с помощью кислоции угольной пыли с газифицирующим рода, прежде чем она попадает на заагентом и образования сгруи первичносыпку из кускового угля или кокса, го газа, установленных под выступом так как в противном случае слой бы шахты \j*~\* Засорился, При этом способе шлак мо- 50 В известном способе и устройстве жет отводиться жидким или сухим [2JO для его осуществления уголь посредстВыпуск жидкого шлака из шахтных вом просеивания разлагается на кускогазификаторов, которые находятся под вую и пылевидную части и кусковая давлением, требует сложных техничесчасть подается в шахтный газификатор, ких устройств, поэтому названные спо-1 55 в то время как пылевидный уголь газисобы не пригодны для газификации под фицируется в горелке, а возникающий давлением. Кроме того, при этих спопри этом первичный газ направляется собах полностью или значительно тев шахтный газификатор для сушки и га 961564 зификации. Жидкий шлак собирается на снабженную в верхней части средством наклонном дне шахтного газификатора для загрузки угля и в нижней части перед образованной как уступ нижней выступом для образования свободной свободной поверхностью засыпки из поверхности слоя угля, одну или некускового угля и оттуда может выпус- 5 сколько горелок для газификации уголькаться через отвод для шлака. На проной пыли с газифицирующим агентом и цесс можно воздействовать посредстобразования струй первичного газа, вом вдувания водяного пара. При этом, установленных под выступом шахты, способе отвод шлака представляет проб- дополнительно содержит в нижней части лему, в частности, если работа ведет-ю шахты переливной порог для образовася под давлением. Кроме того, изния шлаковой ванны, емкость, заполвестный способ является неэкономичненную охлаждающей водой, и одну или ным, так как для подачи водяного пара несколько форсунок для подачи водяных затрачивается дополнительная энергия. струй, расположенных ниже переливно-1 Целью изобретения является повыше-15 го порога и направленных на свободно ние экономичности процесса за счет ис- падающий шлак. пользования тепла жидкого шлака. Причем переливной порог снабжен охлаждающими трубами. Цель достигается тем, что согласно способу получения горючих газов из Шахта снабжена охлаждающими труугля с помощью газифицирующих агентов^о бами. включающему газификацию угольной пыли Выступ направлен внутрь шахты. кислородом или кислородсодержащим гаКроме того, устройство содержит зом и паром и/или углекислым газом один или несколько водоохлаждаемых в одной или нескольких горелках, пошнеков, расположенных над и/или под дачу получающегося первичного газа 25 выступом. через слой из крупных кусков угля в Кроме того, устройство содержит противотоке снизу вверх с образованием подключенные к емкости для охлаждагорючего газа и жидкого шлака, отводи- ющей воды емкость для сброса давлемого из нижней части газификатора, ния и фильтр для шлаковых гранул, (кидкий шлак собирают в нижней части (з0 труба для отвода охлаждающей воды K O J газификатора в шлаковой ванне и выторого подсоединена к форсунке для водят из шлаковой ванны путем слива подачи водяных струй на гранулироваего через переливной порог при свободние шлака. ном падении в емкость с охлаждающей Жидкий шлак во время свободного водой, одну или несколько струй пер- j j падения между слианым порогом и емвичного газа направляют на свободную костью с охлаждающей водой с помощью поверхность шлаковой ванны в противоодной или нескольких водяных струй токе к жидкому шлаку, жидкий шлак во распыляется с охлаждением шлака и время свободного падения гранулируют образованием пара и, по меньшей мере, с помощью одной или нескольких водя- 4 0 часть пара подается к более крупному ных струй с образованием пара, по углю, предпочтительно к нижней свокрайней мере, часть этого пара подвободной поверхности засыпки в качестве дят к слою угля в качестве газифицитехнологического пара. рующего агента. Тем самым эффективно используется тепло жидкого шлака, а возникающий Причем поддерживают соотношение 45 лри этом водяной пэр может непосредстмежду весовым расходом водяных струй венно смешиваться с подаваемым из гои шлака 2:1 - . 1 0 : 1 . релки, содержащим СО- первичным газом Струи воды имеют скорость истечеперед его поступлен1 2М в более крупния 20-100 м/с. ный уголь, предпочтительно нижнюю Образующуюся в ванне с охлаждающей 50 свободную поверхность засыпки. У виводой смесь гранул шлака и охлаждаюдов угля с содержанием шлака выше щей воды отводят из емкости с охлажда2-10% в зависимости от требуемого соющей водой, снижают давление, гранустава газа вообще не требуется больлы шлака отфильтровывают, а очищенную ше дополнительного пара. Если содерохлахдающую воду возвращают в процесс на стадию гранулирования для об- 55 жание шлака угля составляет 20% и более, то парообразование согласно предразования водяных струй. ложенному способу настолько велико, Устройство для осуществления спочто может быть более экономично не соба, включающее шахту газификатора, использовать весь пар в качестве технологического пара, а отводить частичный поток, например использовать для просушивания угля или производства ме* ханической или электрической энергии. 5 Для образования водяных струй могут использоваться охлаждающая вода для процесса или же конденсат, который осаждается в подключенной газоочист10 ке, а также другие сточные воды под нагрузкой, которые осаждаются в предварительном или дополнительном процессах. На основании этого предложенный способ очень удобен для окружа1S ющей среды, так как не выбрасываются сточные воды процесса, а наоборот, принимаются другие загрязненные сточные поды. Для эффективного гранулирования и парогенерзции целесообразно поддержи- *0 вать поток массы водяных струй суммарно в 2-10 раз большим, чем поток массы сливаемых шлаков. При этом для водяных струй целесообразна скорость потока 20-100 м/с. 2 5 Если поток массы и/или скорость потока водяных струй будут регулироваться, то можно воздействовать на интенсивность гранулирования. По меньшей мере, одна струя первич**0 ного газа направляется из горелок на свободную поверхность шлаковой ванны. Таким образом такие достигается полная газификация еще всплывающего в шлаковой ванне угля и относительно as высокая температура, а тем самым жидкотекучесть шлаковой ванны. Если далее струю первичного газа направить через сливной порог во встречном потоке к жидкому шлаку, то 40 сливной порог простым способом может предохраняться от засорения всплывающими кусками угля. Струя первичного газа направляется таким образом и настолько близко 45 к месту, на которое попадают водяные струи, что возникающий при распылении шлака пар увлекается струей первичного газа в направдении более крупного угля, предпочтительно нижней jo свободной поверхности засыпки. Посредством этого можно достигнуть эффективной подачи возникающего при распылении пара в засыпку угля. ровывать гранулят шлака, а очищенную охландэющую воду, в необходимой случае с добавлением дополнительной воды, возвращать для образования водяных струй, то не возникают загрязняющие окружающие среду сточные воды. В качестве дополнительной воды можно использовать промывочную воду очистки газа-продукта после удаления HCN. Образование сложных цианидов при абсорбции HCN из газа-продукта в охлаждающей воде и последующей реакции HCN со шлаком предотвращается посредством относительно большого наличия кислорода в первичном газе и чистого потока пара из водяной ванны в направлении сливного порога и в направлении нижней свободной поверхности засыпки угля. Перед отфильтровыванием гранулята шлака из смеси охлаждающей воды и гранулята шлака его еще можно разгружать от давления; возникающий при этом пар может подаваться для утилизации. Вследствие того, что струи первичного газа направлены на нижнюю свободную поверхность засыпки, там, несмотря на отфильтровывание капелек шлака из потока первичного газа, происходит эффективная газификация. Это обстоятельство поддерживается еще тем, что если в шахту заходит, по меньшей мере, один подающий механизм, например охлаждаемый водой шнек, для перемещения*кускового угля в направлении к нижней свободной поверхности засыпки, то тогда эта свободная поверхность остается в движении и постоянно обновляется. Слив загрязняющих окружающую среду сточных вод предотвращается тогда, когда у предложенного устройства к ванне с охлаждающей вочой дополнительно подключен, в необходимом случае t промежуточным включением разгрузочного резервуара, фильтр гранулята шлфка, выход для охлаждающей воды которого соединен с трубкой для водяной струи. На фиг. 1 показано устройство для газификации, вертикальный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение 6-Б на фиг. 1; на Если образующуюся в емкости с ох - S5 фиг. h - схема повторного использования охлаждающей воды. лаждающей водой смесь из охлаждающей Резервуар 1 под давлением" снабжен воды и гранулята шлака отводить из внешней изоляцией и образует шахтный емкости с охлаждающей водой, отфильт 9 961 S6