Спосіб газифікації вугілля

Спосіб газифікації вугілля, що включає подачу вугілля у верхню частину газогенератора, дуття з боку нижньої частини газогенератора агентами, що газифікують, ВІДВІД генераторного газу у верхній частині газогенератора, видалення золи в нижній частині газогенератора, який відрізняється тим, що попередньо задають температуру генераторного газу на виході газогенератора, яку підтримують, змінюючи КІЛЬКІСТЬ золи, що видаляється, у прямо пропорційній залежності від величини зміни температури генераторного газу ВІДПОВІДНО заданої температури Винахід відноситься до теплотехніки, більш конкретно до технології одержання генераторного газу шляхом газифікації твердих горючих копалин, зокрема газифікації різних видів вугілля У промисловій технології давно ВІДОМІ способи газифікації твердих горючих копалин, у яких застосовують газогенератори, що виконані у вигляді вертикальної шахти з верхнім завантаженням вугілля, з видаленням золи через колосникову решггку, розташовану в нижній частині зазначеної вертикальної шахти, і організацією дуття знизу через колосникову решггку агентами, що газифікують Характерні для цих генераторів труднощі з золовидаленням часто приводять до порушень експлуатаційного режиму і простоям Впровадження генераторів з обертовою колосниковою решггкою чи з іншими пристосуваннями, які забезпечують золовидалення, підвищило надійність безупинного виробництва і поліпшило умови технічної експлуатації, що сприяло широкому поширенню таких технологій В даний час відроджується інтерес до використання газогенераторів такого типу для виробництва генераторного газу, особливо втих районах, де мається в розпорядженні дешеве вугілля нки шахти охолоджують водою або футерують вогнетривом У верхній частині шахта має перекриття, на якому розміщені завантажувальні пристрої і пристрій для відводу генераторного газу Нижня частина генератора, виконана з пристроєм видалення золи, і пристроєм для організації дуття агентами, що газифікують Описана вище конструкція є найбільш розповсюдженою Інші конструктивні особливості при різному виконанні газогенераторів забезпечують, як правило, вирішення питань автоматизації, механічної надійності, поводження під навантаженням, а також здатність переробляти вугілля різної якості Практично всі газогенератори з колосниковими решггками мають у принципі однакову конструкцію і відрізняються тільки деякими конструкційними особливостями Газогенератор складається із шахти, яка у деяких конструкціях звужується в нижній частині Діаметр шахти в більшості випадків коливається від 1,5 до Зм, але може досягати і 5м Сті Газогенератор завантажують вугіллям зверху через завантажувальний пристрій Агент, що газифікує, повггря з водяним паром чи з водою вдувають знизу При цьому забезпечують рівномірний розподіл агента, що газифікує, по перерізу шахти Сприятливе з погляду теплового режиму протилежне переміщення вугілля і агента, що газифікує, утворює по висоті шахти газогенератора декілька зон з температурою, яка знижується в напрямку знизу вверх, у кожній з який переважають певні процеси У верхній зоні шахти свіже вугілля, що завантажується, підсушується зустрічним потоком гарячого газу У нижній зоні відбувається напівкоксування сухого вугілля гарячим газом з утворенням продуктів піролізу До цієї зони примикає зона газифікації У ній попередньо нагргге вугілля вступає в ендотермічну реакцію з перегрітим агентом, що газифікує Реакційний кокс спалюється в зоні о> 47912 горіння, поставляючи тепло, необхідне для газифікації Безпосередньо на колосниковій решгтці гарячий шар золи попередньо нагріває агент, що газифікує Вивід ЗОЛИ ЗДІЙСНЮЮТЬ безупинно за допомогою спеціальних пристроїв Іноді передбачаються додаткові пристрої для здрібнювання габаритних кусків золи (Шиллинг Г Д , Газификация угля, Москва, «Недра», 1986, с 35 - 37) Являється відомим спосіб газифікації вугілля за назвою процес «Лурп» (Шиллинг Г Д , Газификация угля, Москва, «Недра», 1986, с 43 - 49) В основу способу покладена автотермічна газифікація під тиском у шаровому реакторі з протилежним рухом вугілля і парокисневої суміші Сире вугілля спочатку піддають попередній ПІДГОТОВЦІ (відмивають, дроблять, класифікують і при необхідності сушать) Потім ЙОГО подають в газогенератор у верхній його частині через періодично працюючий шлюз, механічно розподіляючи вугілля по перерізу шахти Газифікацію здійснюють при тиску близько ЗО бар з використанням парокисневої суміші, яку вдувають у нижній частині реактора через обертову колосникову решітку Шар золи, що розташований на колосниковій решітці забезпечує рівномірний розподіл і підігрівання агента, що газифікує В зоні горіння агент, що газифікує, нагрівається до реакційної температури (близько 600 - 700°С) Потім іде зона, у якій переважно проходить газифікація водяним паром, у наступній зоні здійснюються дегазація і пдрогазифікація вугілля (при 500 600°С) Далі, у верхній зоні шахти газ проходить через шар вугілля, що повільно рухається вниз У цій зоні вугілля підсушується зустрічним потоком гарячого газу Після цього генераторний газ виводять у верхній частині газогенератора Золу видаляють через шлюзовий бункер у нижній частині газогенератора Загальними ознаками аналога і рішення, що заявляється, являються подача вугілля у верхню частину газогенератора, дуття агентами, що газифікують, з боку нижньої частини газогенератора, ВІДВІД генераторного газу у верхній частині газогенератора, видалення золи в нижній частині газогенератора Зазначений процес газифікації не дозволяє контролювати і керувати термодинамікою функціонально різних зон газифікації вугілля в газогенераторі, що у свою чергу не дозволяє контролювати і керувати складом генераторного газу, стабілізувати оптимальний склад генераторного газу і тим самим підвищити його енергетичні характеристики Як прототип прийнято спосіб газифікації вугілля, що називають процесом «Веллман-Галуша» (Шиллинг Г Д , Газификация угля, Москва, «Недра», 1986, с 39 - 43) Цей спосіб являє приклад технології газифікації вугілля на базі газогенератора з обертовою колосниковою решггкою В основу процесу покладена автотермічна газифікація вугілля в шаровому реакторі з протилежним рухом вугілля і паро-повітряної суміші Спосіб був розроблений у США компанією «Мак Доувелл Веллман Інжінірінг» і реалізований на двох промислових установках для виробництва генераторного газу з кам'яного вугілля Продуктивність газогенератора з внутрішнім діаметром Зм і перерізом 7,3м3 з витратою вугілля 3,2т/годину становить 12100м3/го дину генераторного газу Вугілля подають у верхню частину газогенератора з накопичувального бункера через систему шлюзів Мішалкою рівномірно розподіляють вугілля по перерізу шахти Від піду газогенератора назустріч руху вугілля направляють потік агента, що газифікує - насичене паром повітря Гарячий шар золи, який находиться на колосниковій решгтці, забезпечує рівномірний розподіл і підігрівання агента, що газифікує У зоні горіння агент, що газифікує, нагрівається до реакційної температури Потім іде зона, в якій переважно проходить газифікація водяним паром, у наступній зоні здійснюються дегазація і пдрогазифікація вугілля У верхній зоні шахти вугілля підсушується зустрічним потоком гарячого газу Генераторний газ відводять з верхньої частини газогенератора Золу безупинно видаляють через обертову колосникову решітку в збірник золи Газогенератор охолоджують водою Вироблений при цьому водяний пар служить агентом, що газифікує Неочищений газ по розглянутому способу на виході з газогенератора має наступний склад, у % Н2 15 СН 4 2,7 СО 28,6 N2 50,3 СО2 3,4 H2S Немає даних Теплота згоряння неочищеного газу складає 6,587МДж/м3 (1573ккал/м3) Загальними ознаками аналога і рішення, що заявляється, є подача вугілля у верхню частину газогенератора, дуття з боку нижньої частини газогенератора агентами, що газифікують, ВІДВІД генераторного газу у верхній частині газогенератора, видалення золи в нижній частині газогенератора Зазначений процес газифікації, як і вище приведений аналог, не дозволяє контролювати і керувати термодинамікою функціонально різних зон газифікації вугілля в газогенераторі, що у свою чергу не дозволяє контролювати і керувати складом генераторного газу, стабілізувати оптимальний склад генераторного газу і тим самим підвищити його енергетичні характеристики В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу газифікації вугілля, в якому за рахунок технологічних особливостей забезпечується можливість контрольованого управління складом генераторного газу і, тим самим, підвищення його енергетичних характеристик Поставлена задача вирішується тим, що в способі газифікації вугілля, що включає подачу вугілля у верхню частину газогенератора, дуття з боку нижньої частини газогенератора агентами, що газифікують, ВІДВІД генераторного газу у верхній частині газогенератора, видалення золи в нижній частині газогенератора, згідно винаходу, попередньо задають температуру генераторного газу на виході газогенератора, яку підтримують, змінюючи КІЛЬКІСТЬ золи, що видаляється, у прямо пропорційній залежності від величини зміни температури генераторного газу стосовно заданої температури Зазначені ознаки складають сутність винахоДУ Причинно-наслідковий зв'язок істотних ознак 47912 рішення, що заявляється, і технічного результату, що досягається, виражається в наступному Експериментально встановлено, що термодинаміка функціонально різних зон газифікації вугілля в газогенераторі, температура генераторного газу на виході газогенератора, склад генераторного газу, що визначає його енергетичні характеристики, однозначно взаємозалежні і представляють єдину керовану систему Установлено також, що критерієм стану цієї системи є температура генераторного газу на виході газогенератора Можливим засобом управління цією системою може бути зміна витрати золи з нижньої частини газогенератора Тобто, управління витратою золи з нижньої частини газогенератора в залежності від температури генераторного газу на виході газогенератора, дозволяє привести систему «процеси газифікації вугілля в газогенераторі - температура генераторного газу на виході газогенератора - склад генераторного газу» в оптимальний стан з погляду одержання максимальних енергетичних характеристик генераторного газу Таким чином, ознаки, що включають подачу вугілля у верхню частину газогенератора, дуття з боку нижньої частини газогенератора агентами, що газифікують, ВІДВІД генераторного газу у верхній частині газогенератора, видалення золи в нижній частині газогенератора, попереднє завдання оптимальної температури генераторного газу на виході газогенератора, підтримка цієї температури шляхом зміни витрати золи, що видаляється, у прямо пропорційній залежності від величини зміни температури генераторного газу знаходяться в причинно-наслідковому зв'язку з технічним результатом, що досягається Спосіб, що заявляється, виконують таким чином Вугілля подають у верхню частину газогенератора з накопичувального бункера Рівномірно розподіляють вугілля по перерізу шахти У верхній частині газогенератора назустріч руху вугілля напра вляють потік агента, що газифікує - насичене водяним паром повітря Гарячий шар золи в нижній частині газогенератора забезпечує рівномірний розподіл і підігрівання агента, що газифікує В зоні горіння агент, що газифікує, нагрівається до реакційної температури Потім іде зона, у якій переважно проходить газифікація водяним паром, у наступній зоні здійснюються дегазація і пдрогазифікація вугілля У верхній зоні шахти вугілля підсушується зустрічним потоком гарячого газу Генераторний газ відводять з верхньої частини газогенератора Золу в нижній частині газогенератора безупинно виводять за допомогою шнека в золозбірник Попередньо задають температуру генераторного газу на виході газогенератора, яка визначає оптимальну термодинаміку зон газифікації вугілля в газогенераторі і оптимальний склад генераторного газу з точки зору його енергетичних характеристик Указану температуру визначають експериментально для конкретного газогенератора і в залежності від характеристик вугілля, що підлягає дегазації Постійно вимірюють температуру генераторного газу на виході газогенератора, відомими засобами автоматики зрівнюють цю температуру з попередньо заданою оггтимальною температурою генераторного газу і виробляють керуючий сигнал, який управляє приводом механізму виводу золи, наприклад, приводом шнека, змінюючи його продуктивність у прямо пропорційній залежності від величини зміни температури генераторного газу відносно попередньо заданої температури Змінюючи таким чином КІЛЬКІСТЬ золи, що видаляється, постійно підтримують температуру генераторного газу на виході газогенератора на рівні оптимальної попередньо заданої температури, поліпшуючи тим самим енергетичні характеристики генераторного газу Нижче, у таблиці наводяться результати реалізації способу для різних вупль, антрацит і пісне вугілля Таблиця. Jfe Калопр рійність як вугілда,' ла- МДж/кг ДУ І 29,64 Витрата вугілля, т/год ину 0,845 Середня витрата золи, і/годин Продуктивність по генераторному газу. м3/годину 0,064 Витрата мару, кг/кг вугілля 0,4 486S Теплотворна здатність генераторного газу, МДж/м3 6,73 0,845 0,232 0,02 412? 5,18 Вугілля шрки AM 2 22,86 Вугілля марки Т Склад горючих у генераторному газі, % CO: • 32,39 Н2: 11,0 CBU: 4,5 CO: 26,32 Н2: 8,0 СВЦ: 2,9 Температура генераторного газу, °С 426 350 47912 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71