Спосіб отримання відновного газу з твердих продуктів піролізу вугілля

1. Спосіб отримання відновного газу з твердих продуктів піролізу вугілля, який містить водень й оксид вуглецю, що включає подачу попередньо 3 газу з твердих продуктів піролізу вугілля, в якому подання в якості нагрітої суміші суміш водяної пари та кисню, нагріту до температури 700-850°С, забезпечує підвищення інтенсивності виробництва відновного газу, цим забезпечується зниження собівартості виробництва відновного газу, зменшення витрат палива. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі отримання відновного газу з твердих продуктів піролізу вугілля, який містить водень й оксид вуглецю, що включає подачу попередньо нагрітої суміші для дуття через шар розпеченого коксу, згідно з корисною моделлю передбачені наступні відміни: - в якості попередньо нагрітої суміші для дуття подають суміш водяної пари та кисню; - суміш водяної пари та кисню нагрівають до температури 850°С. Крім того, нагрів суміші водяної пари та кисню виконують гарячим відновним газом, що отримують з колектора пристрою виконання способу, при цьому пристрій для виконання способу містить корпус із засобами завантаження розпеченого коксу, підведення парокисневої суміші та розташований над ним колектор відведення відновного газу, який містить водень та оксид вуглецю. Сутність способу пояснюється кресленням, де на Фіг.1 зображена схема пристрою для виконання способу. Пристрій для виконання способу отримання відновного газу з твердих продуктів піролізу вугілля містить корпус 1 із засобом 2 завантаження коксу, засобом 3 підведення суміші водяної пари та кисню для дуття фурмами 4, колектор 5 для збирання та відведення відновного газу, що розташований над відновною зоною, в корпусі 1 під фурмами 4 встановлене горн для збирання шламових матеріалів, який споряджений льотками для рідкого видалення шлаків з пристрою, пристрій забезпечений рекуператором 6 для утилізації тепла відновного газу та підігріву суміші водяної пари й кисню. Спосіб виконують наступним чином. Розпечений кокс засобом 2 завантаження подають до верхньої частини корпусу 1, суміш водяної пари та кисню попередньо нагріту в рекуператорі 6 подають засобом 3 знизу, під шар розпеченого коксу через фурми 4, твердий кусковий кокс в міру його вигоряння опускається донизу, назустріч гарячому парогазовому потоку. Підігріта суміш для дуття, що складається з водяної пари та кисню піднімається угору, стикається з шаром розпеченого коксу, при цьому газові хімічні реагенти вступають у хімічну взаємодію з вуглецем коксу. 45184 4 У нижній частині шару розпеченого коксу є вільний кисень, тому основною хімічною реакцією буде реакція горіння вуглецю коксу: С+О2→СО2↑ Під час цієї реакції утворюється двоокис вуглецю - продукт повного згоряння вуглецю коксу, який міститься в значній кількості у нижній частині шару розпеченого коксу, ця зона є окислювальною. Двоокис вуглецю, що утворився в окислювальній зоні, прямує уверх та відновлюється розжареним вуглецем коксу за реакцією: СО2+С→СО↑+Н2↑. Окислювальна та відновлювальні зони об'єднані у зону газифікації. Температура, що розвивається у зоні горіння, вища за температуру плавлення зольних компонентів коксу, а тому відбувається рідке золовидалення. Відновний газ, який утворився завдяки цим реакціям збирається в колекторі 5, а потім відводиться до рекуператора 6, де його тепло утилізується для підігріву суміші для дуття, а охолоджений відновний газ надходить для використання. Приклад виконання способу. Розпечений кокс з температурою біля 1000°С подають до верхньої частини пристрою для виконання способу, суміш для дуття, що складається з водяної пари та кисню, попередньо нагріта в рекуператорі до температури 850°С надходить знизу під шар розпеченого коксу, при цьому вміст кисню в суміші складає 30%, твердий кусковий кокс в міру його вигоряння опускається донизу назустріч гарячому парогазовому потоку, який, піднімаючись догори, зустрічає нижній шар розпеченого коксу, де є вільний кисень, газові хімічні реагенти вступають в хімічну взаємодію з вуглецем коксу, утворений при цьому двоокис вуглецю прямує уверх й відновлюється розжареним вуглецем коксу, Вміст відновних газів, що виходять з колектору пристрою складає: оксид вуглецю (СО) - 65%, водень (Н2) 33%, метан (СН4) - 0,3%. Температура газу на виході з пристрою - 950°С. Витрати водяної пари на 1м3 отримуваного відновного газу складають 0,620кг, а технічного кисню (в перерахунку на концентрацію 98%) - 0,150кг. Температура, що розвивається у зоні горіння, досягає 1600°С, тобто вища за температуру плавлення зольних компонентів коксу, яка складає 1300°С, а тому відбувається рідке золовидалення. Середня питома продуктивність пристрою для виконання способу - 1500м3/нм2 годину. Коефіцієнт корисної дії досягає 92%. Показники способу отримання відновного газу з розпеченого коксу наведені в таблиці. 5 45184 6 Таблиця Показники способу отримання відновного газу Концентрація кисню в сухому дутті, % Вміст у газі, % CO Н2 СН4 Теплота згоряння відновного газу (нижня), кДж/м3 ККД газифікації, % Витрати на 1нм3 газу: - кокс, кг/м3 - водяна пара, кг/м3 - технічний кисень (98%), кг/м3 Температура вихідного газу на виході з газогенератора, °С При виконанні запропонованого способу над зоною газифікації відсутня зона підготовки палива, що складається із зон напівкоксування та сушіння, тому що температура коксу, який завантажують, виключає наявність вологи в початковому паливі, а стадію піролізу виконують в коксових печах. Таким чином, з процесу газифікації видаляються другорядні процеси, скорочується час від завантаження до початку газифікації палива, а, отже, процес інтенсифікується, крім того, до газу, що утворився у зоні газифікації, не примішуються продукти сухої перегонки, через їхню відсутність у запропонованому способі, тому практичний склад газу дорівнює теоретичному. Запропонований спосіб газифікації передбачає шлаковидалення з пристрою у рідкому стані, з наступною утилізацією тепла шлаку. Враховуючи рівень температур, який може сягати 1600°С, газифікувати можливо будь-які види коксу, незалежно від плавкості золи та класу крупності коксу, що характерно для валового коксу, при цьому питомі витрати водяної пари для отримання 1нм3 суміші СО+Н2 з рідким шлаковидаленням в 4 рази нижчі, ніж під час газифікації з твердим шлаковидаленням. В якості другорядних продуктів запропонованим способом можливо отримати широкий спектр корисних речовин, таких, як гранульований шлак, сировину для шлакової вати, цементу, різних видів кам'яного лиття та ін. Таким чином, запропонований спосіб отримання відновного газу з твердих продуктів піролізу 70 65 33 0,3 11770 92 0,210 0,620 0,15 950 з використанням в якості палива розпеченого коксу має наступні переваги: - через високі температури у відновлювальній зоні (до 1000°С), створюються сприятливі умови для відновлення вуглекислоти та водяної пари, середня продуктивність досягає 1500м3/нм2 годину, проти способу отримання газу за прототипом 400-500м3/нм2 годину, крім того, внаслідок кращих умов протікання відновних реакцій, теплота згоряння газу підвищується на 1250-2100кДж/м3 при одночасному підвищенні ККД газифікації до 92%; - термодинамічний ККД запропонованого способу значно вищий, тому що не використовується висококалорійний газ для конверсії, а в якості суміші для дуття використовують менш дефіцитну суміш водяної пари та кисню; - високі температури в зоні окислення, що досягаються у процесі отримання відновного газу через те, що суміш для дуття попередньо нагрівається у рекуператорі газогенераторним газом, який відходить з пристрою, при цьому утилізується тепло газового продукту, тим самим підвищуючи ККД способу отримання відновного газу. Як показали дослідження газифікації, підігрів суміші для дуття до 850°С підвисить теплоту згоряння газу на 10001400кДж/м3; - значна інтенсифікація процесу відбувається у зв’язку з безперервним відведенням золи з поверхні реагування при рідкому шлаковидаленні через те, що температура в окислювальній зоні досягає 1250-1700°С, це поліпшує умови дифузії газових реагентів в кисневій зоні. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 45184 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601