Трубчатий реактор для газифікації вугільної пульпи

Реферат: Трубчатий реактор газифікації вугільної пульпи містить корпус з фланцями, облаштований всередині корпусу двозахідним спіральним трубчатим елементом для введення сировини і відведення продуктів реакції та який поміщений в теплопровідний масив, нагрівач температури з давачем, а простір всередині реактора між нагрівачем і трубчатим елементом заповнений ущільненим теплоізолюючим матеріалом. Крім цього до реактора вмонтовано вузол гартування газів, газовідвідний трубчатий спіральний елемент якого виведено з реакційної зони поза корпус реактора, спірально навколо нього, з можливістю різкого охолодження у вигляді теплообмінника, що розміщений після нагрівача та навколо корпусу реактора. UA 122929 U (12) UA 122929 U UA 122929 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить переважно до вугільної промисловості та може бути використана для утилізації вугільних шламів, перероблення вуглецевмісних некондиційних горючих копалин при виробництві синтетичного газу. Відомими є пристрої для газифікації твердого палива, що мають вертикальну шахтну пічку з введенням у реакційну зону вуглецевмісних сполук для їх газифікації [1, 2]. Недоліком цих пристроїв є низька ефективність утилізації вугільних шламів/пульпи. Найбільш близьким до пропонованого є описаний пристрій - наземний протиточний енергозберігаючий реактор [3], який вибрано за прототип та який має наступні ознаки, спільні з ознаками пропонованого технічного рішення, а саме: корпус з фланцями; облаштований всередині корпусу двозахідний спіральний трубчатий елемент для введення сировини і відведення продуктів реакції та який заключений в теплопровідний масив; нагрівач / теплокомпенсуючий елемент з давачем; простір всередині реактора між нагрівачем і трубчатим елементом заповнений ущільненим теплоізолюючим матеріалом. Недоліком даного пристрою є мала ефективність процесу виробництва синтетичного газу внаслідок деструкції компонентів та низької стабілізації складу газу. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищити ефективність трубчатого реактора для газифікації вугільної пульпи за рахунок запобіганню процесів деструкції компонентів газу та більш високої стабілізації його складу. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому та найбільш близькому за технічною суттю до пропонованого пристрою [3], що містить корпус з фланцями, облаштований всередині корпусу двозахідним спіральним трубчатим елементом для введення сировини і відведення продуктів реакції та який поміщений в теплопровідний масив, нагрівач температури з давачем, а простір всередині реактора між нагрівачем і трубчатим елементом заповнений ущільненим теплоізолюючим матеріалом, згідно з корисною моделлю, до реактора вмонтовано вузол гартування газів, газовідвідний трубчатий спіральний елемент якого виведено з реакційної зони поза корпус реактора, спірально навколо нього, з можливістю різкого охолодження у вигляді теплообмінника, що розміщений після зони реакції, яка окреслена розмірами нагрівача по висоті, та навколо корпусу реактора. В джерелах патентної і науково-технічної інформації не виявлено нові признаки способу, що заявляється. Причинно-наслідковий зв'язок між ознаками, що відрізняють та характеризують корисну модель, і технічним результатом, який буде досягнуто, полягає в тому, що: до реактора вмонтовано вузол гартування газів, що дозволяє запобігти процесам деструкції компонентів газу та якісно стабілізувати його склад у процесі синтезу; газовідвідний трубчатий спіральний елемент вузла гартування газів виведено з реакційної зони поза корпус реактора та спірально навколо нього - дане технічне рішення направлене на відведення продуктів реакції з зони високих температур у зони з більш низькою температурою з метою їх охолодження та "гартування"; облаштування теплообмінника дозволяє проводити різке охолодження синтезованих газів для стабілізації їх складу; розміщення теплообмінника після нагрівача / зони синтезу та навколо корпусу реактора сприяє тому, щоб досягти різкого пониження температур отриманого газу та провести ефективне його охолодження для запобігання деструкції. Отже, можна стверджувати, що трубчатий реактор для газифікації вугільної пульпи, що заявляється, відповідає критерію "новизна". Крім цього, відмінні ознаки пропонованого пристрою, що надають йому нових властивостей, а саме: високу енергопродуктивність та ефективність завдяки запобіганню процесів деструкції продуктів реакції та стабілізації їх складу - відповідають критерію "суттєві відзнаки". Таким чином, пропоновані ознаки нового пристрою та послідовне їх розміщення є характерними та суттєвими для ефективного проведення процесів газифікації пульповидних вуглецевмісних некондиційних горючих копалин. Техніко-економічними перевагами нового пристрою є його надійність, а також й те, що при використанні пропонованого реактора отримують енергоносії з максимально оптимальними енергетичними характеристиками. Крім цього, для народно-господарських потреб будуть ефективно введені в розробку вугільні шлами, що утворилися після шахтного видобутку вугілля та отримано енергетичний продукт. На кресленні схематично зображений трубчатий реактор (розріз) для газифікації вугільної пульпи, який містить рекуператор 1, в теплопровідний масив 2 якого поміщений двозахідний 1 UA 122929 U 5 10 15 20 25 30 35 40 спіральний трубчатий елемент 3. Рекуператор оточений ущільненим теплоізолюючим матеріалом 4, що має властивість сприймати тиск та який впресований в корпус 5. У верхній частині рекуператора розміщений нагрівач 6 з давачем, або теплокомпенсуючий елемент 6, який являє собою у випадку протікання ендотермічної реакції - регулюючий теплогенератор, а у разі екзотермічної реакції - теплопоглинач. До реактора нижче нагрівача 4 та навколо корпусу 5 вмонтовано вузол 7 "гартування" (різкого охолодження) газів, який виконаний у вигляді водяного теплообмінника, всередині якого проходить газовідвідна спіраль (змієвик) 8. На виході з теплообмінника газовідвідний змієвик 8 знову підключений до трубчатого елемента 3 у рекуператорі 1. Трубчатий реактор для газифікації вугільної пульпи працює наступним чином. Вугільна пульпа (шлам дрібного вугілля з водою тощо) при заданому високому тиску подають в зону рекуперації рекуператора 1, у якій у двозахідному спіральному трубчатому елементі 3 проходить хімічна реакція (2С+2Н2О=СН4+СО2-93 кДж/моль), наприклад при температурі 1000 °C та тиску 40 МПа. Температура в зоні реакції підтримується за допомогою теплокомпенсуючого елемента 6. Після виходу газів із зони реакції їх подають через газовідвідний змієвик 3 у вузол 7 гартування, який вмонтований навколо корпусу 5. У теплообміннику 7 водою різко охолоджують змієвик 3 з отриманими газами. При реалізації іншого процесу газифікації вугільної пульпи, коли цільовим продуктом буде синтетичний газ CO+Н2 для запобігання процесів деструкції та стабілізації складу газу останній різко охолоджують до температури 320 °C, проти 1000 °C-1200 °C у зоні реакції навколо нагрівача 6. Змієвик 6 на виході з теплообмінника 5 знову підключений до трубчатого елемента 3 у рекуператорі 1. Утворені продукти реакції відводять з реактора в противотоці до руху вугільної пульпи, що вводиться. При цьому одночасно проводять попередній підогрів вугільної пульпи та охолодження продуктів реакції, що дозволяє зекономити теплову енергію для реакції. Міцно ущільнений та теплоізолюючий матеріал 2, наприклад, пірофіліт, забезпечує як якісну теплоізоляцію, так і передачу (прийняття) тиску на несучий корпус 5. Тиск всередині спірального трубчатого елемента 3 у прямому потоці рівний тискові продуктів реакції у трубчатому елементі 3 у зворотному потоці. Завдяки цьому трубчатий елемент 3, а також корпус 5 можуть бути виконані без особливих підвищених вимог до міцності матеріалів, що підвищує також надійність проведення процесів при високих тисках та температурах. Крім цього, облаштування трубчатого реактора вузлом 7 "гартування" (різкого охолодження) синтетичних газів СО+Н 2 підвищує ефективність реактора за рахунок запобіганню процесів деструкції компонентів газу та більш високої стабілізації його складу. Джерела інформації: 1. Деклараційний патент України № 68613 А, 7 F23B1/36. Спосіб газифікації високозольного твердого палива, бюл. № 8, 2004. 2. А. с. 1460072, С10В49/02. Способ термической переработки высокозольного топлива, бюл. № 7, 23.02.89. 3. Энергосберегающий противоточный реактор с высокими термобарическими параметрами. / Гвоздевич О.В., Брык Д.В. // Методы извлечения и использования энергетических ресурсов Земли: Сб. науч. тр. - Киев: Наук. думка. 1987. - С. 20-26. - Прототип. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Трубчатий реактор газифікації вугільної пульпи, що містить корпус з фланцями, облаштований всередині корпусу двозахідним спіральним трубчатим елементом для введення сировини і відведення продуктів реакції та який поміщений в теплопровідний масив, нагрівач температури з давачем, а простір всередині реактора між нагрівачем і трубчатим елементом заповнений ущільненим теплоізолюючим матеріалом, який відрізняється тим, що до реактора вмонтовано вузол гартування газів, газовідвідний трубчатий спіральний елемент якого виведено з реакційної зони поза корпус реактора, спірально навколо нього, з можливістю різкого охолодження у вигляді теплообмінника, що розміщений після нагрівача та навколо корпусу реактора. 2 UA 122929 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3