Енерготехнологічна установка для термічної переробки твердого палива

1. Енерготехнологічна установка для термічної переробки твердого палива, яка включає газогенератор із вузлом завантаження твердого палива, вузлами підводу кисневмісного газу й відводу синтез-газу, циклон із вузлом виводу золи й неспаленого палива, установлений на лінії відводу синтез-газу від газогенератора, реактор твердофазного відновлення заліза із засобами для вводу відновлювального газу й засобами для виводу відновленого заліза й відхідного газу, установку для одержання електроенергії, яка відрізняється тим, що газогенератор у нижній частині виконаний у ви гляді зрізаного конуса, мала основа якого сполучена з каналом-накопичувачем, у якому з можливістю поздовжнього переміщення установлений штовхач із привідним механізмом, а робоча порожнина каналу-накопичувача через шибер герметично зв'язана похилим випускним каналом із додатково передбаченою піччю для переробки золи, в якій установлені плазмотрони непрямої дії, при C2 2 UA 1 3 78466 4 грітого синтез-газу, відповідно до винаходу, вона редині печі та з'єднаний одним кінцем із турбіною, додатково постачена послідовно встановленими а другим - із компресором, причому турбіна з'єднакоплювачем розплаву для одержання фероспнана з підводом кисневмісного газу газогенератолавів, стабілізуючим реактором і осаджувальною ра й печі для отримання цементного клінкера та колоною для одержання волокнистого матеріалу, додатково установленим електрофільтром для при цьому футерований газифікатор постачений очищення відновлювального газу від пилу [Патент допоміжними плазмотронами і льоткою для випусРосії №2023016, кл. 5С21В 13/00, заявл. 08.04.91, ку окисленого розплаву, сполученою на виході опубл. Бюл. №21, 1994]. через футеровану канаву з накоплювачем розплаНедоліком цього пристрою є громіздкість і ву, в нижній частині якого розміщений заглибний складність апаратурного оформлення та підвищені плазмотрон для продувки розплаву, в якому на вимоги до якості палива. різних рівнях розміщені льотки для випуску отриВ основу винаходу поставлено завдання удоманого феросплаву і збідненого розплаву, відповісконалення енерготехнологічної установки для дно, останні приєднані до постаченого стабілізуютермічної переробки твердого палива, в якій за чим плазмотроном стабілізуючого реактора, який рахунок оптимального конструктивного її о формна виході приєднаний до фідера, виконаного з лення та додаткового вводу в схему обладнання, електрообігрівальними отворами для зливу збідзабезпечити роботу установки із широким асортиненого розплаву, сполученими з осаджувальною ментом виробленого продукту при низьких капітаколоною, у вер хній частині якої діаметрально розльних і експлуатаційних витратах та максимальміщені в кількості не менше двох плазмотронів під ному прибутку від переробки сировини, забезпечуючи при цьому підвищені вимоги до охокутом 15-60° до осі струменя збідненого розплаву, рони довкілля. при цьому патрубок відбору синтез-газу з газифікатора через футерований трубопровід, з устаноПоставлене завдання вирішується тим, що в енерготехнологічній установці для термічної перевленим на ньому зворотним клапаном, сполучений робки твердого палива, яка включає газогенератор з високотемпературним ресивером, постаченим із вузлом завантаження твердого палива, вузлами трубопроводом подачі синтез-газу споживачу, а підводу кисневмісного газу й відводу синтез-газу, дозатор виконано у вигляді двох герметичних конусів, установлених із можливістю утворення міжциклон із вузлом виводу золи й неспаленого палива, установлений на лінії відводу синтез-газу від конусного простору, причому льотки постачені газогенератора, реактор твердофазного відновшиберними затворами, а високотемпературний лення із засобами для вводу відновлювального ресивер додатково підключений до одного або газу й засобами для виводу відновленого заліза й більше плазмових газифікаторів, льотки яких з'єднані через футеровані канави одна з одною та з відхідного газу, установку для отримання електроенергії, згідно з винаходом, газогенератор у нижній накоплювачем розплаву [Україна, патент №22590 частині виконаний у вигляді зрізаного конуса, мала А, кл. С10В 49/00, С10J 3/18, заявл. 04.04.95р., основа якого сполучена з каналом-накоплювачем, опубл. Бюл. №3, 1998]. у якому з можливістю поздовжнього переміщення До причин, що перешкоджають впровадженню установки слід зазначити, що витрати під час ексустановлений штовхач із привідним механізмом, а робоча порожнина каналу-накоплювача через шиплуатації плазмового газифікатора при цій технобер герметично зв'язана похилим випускним каналогічній схемі значні й не можуть бути відшкодовалом з піччю для переробки золи, в якій установлені тільки за рахунок вартості одержуваного ні плазмотрони непрямої дії, при цьому по продукту. Найбільш близьким по технічній сутності та периметру зрізаного конуса газогенератора, оппозитно один одному розміщені плазмотрони, а патдосягаемому результату (прототип) прийнято прирубки вузла підводу кисневмісного газу установстрій для отримання губчатого заліза, цементного лені під кутом до поздовжньої осі кожного клінкера та електроенергії, який містить газогенеплазмотрона, симетрично до яких установлені ратор із вузлом завантаження твердого палива, підводом кисневмісного газу та відводом відновпатрубки подачі пари, а на внутрішній поверхні зрізаного конуса, вище площини установки плазлювального газу, циклон із вузлом виводу золи й мотронів, розміщені розподільні решітки з колекнеспаленого палива, установлений на лінії відводу торами та патрубками, сполученими з вузлом змівідновлювального газу від газогенератора, підігрішування кисневмісного газу й пари, а на ділянці вник газу, установку для отримання губчатого заліза із засобами для подачі подрібненого залізовідводу синтез-газу між газогенератором та циклоном послідовно розміщені зворотний клапан, рудного матеріалу, відновлювального газу та плазмохімічний газогенератор та вузол сіркоочистзасобами для виводу губчатого заліза і відпрацьоки, а циклон очистки через футерований трубованого газу, згідно з винаходом, він постачений провід із установленим зворотним клапаном спопіччю для отримання цементного клінкера з вузлами завантаження твердого палива та вапняку й лучений з високотемпературним ресивером, постаченим трубопроводом подачі синтез-газу в вивантаження цементного клінкера, підводом кисреактор твердофазного відновлення, трубопровід невмісного газу та відводом відпрацьованого газу, відхідного газу з якого через допоміжний циклон змійовиком та комбінованою установкою для одеочистки газу з'єднаний з камерою згоряння устаржання електроенергії, що включає турбіну, компресор і генератор електроенергії, при цьому вузол новки для отримання електроенергії, при цьому ділянка трубопроводу після циклона мае відгалузавантаження печі для отримання цементного кліження, що через фільтр, теплообмінник і компренкера з'єднаний з вузлом відводу золи і неспалесор з'єднано з плазмотронами печі для переробки ного палива циклону, а змійовик розміщений все 5 78466 6 золи та з плазмотронами, розміщеними в плазмофільтр тонкої очистки, теплообмінник і компресор вій плавильній печі, причому трубопровід відхіднона плазмотрони плазмової плавильної печі й плаго газу з плавильної печі зв'язаний з піччю для змотрони печі для переробки золи. переробки золи, трубопровід відхідного газу з якої Установка плазмохімічного газогенератора в з'єднаний з нижньою конусною частиною газогенемагістралі відведення газу із газогенератора обуратора, а патрубки вузла підводу кисневмісного мовлена необхідністю вилучення смоли із складу газу та патрубки подачі пари постачені форсункагазу до подачі його на вузол сіркоочистки. Сіркоми. очистка здійснюється одночасно з вилученням Під час газифікації твердого палива в нижній двоокису вуглецю, що передбачено технологією частині газогенератора залишається зола, яка отримання синтез-газу. У закритому об’ємі газогеосідає в каналі-накоплювачі, і в міру накопичення нератора під впливом високотемпературних плаззоли, її перевантажують за допомогою штовхача в мових струменів смола, яка являє собою суміш піч для наступної її переробки. Даний вузол дорідких продуктів термічного розкладу органічної зволяє полегшити завдання видалення золи із маси палива, розкладається на активні газові комгазогенератора. Робоча порожнина каналупоненти. накоплювача через шибер герметично зв'язана Коксозольний залишок після виходу із цикловипускним каналом з піччю для переробки золи, на, установленого на ділянці відведення газу з що дає можливість не припиняти подачу дуття в газогенератора, а також залишки продуктів очистгазогенератор, так як зміна подачі кисневмісного ки в допоміжних циклонах, направляються в піч газу або пари викликає зміну всіх співвідношень для переробки золи, а відхідний із цієї печі газ - у одержуваного складу газу. У нижній частині бічних газогенератор. стінок печі для переробки золи встановлені плазТаким чином, запропонована конструкція мотрони, які є джерелами тепла й генераторами установки забезпечує максимальне використання плазми. установленої потужності устаткування, екологічно По периметру зрізаного конуса газогенератора вигідний режим його роботи, підвищує питому в одній площині, опозитно один одному, розміщені продуктивність за рахунок інтенсифікації реакції плазмотрони, а симетрично поздовжньої осі кожгазоутворення. ного плазмотрона, під кутом до неї встановлені Установка пояснюється кресленням, на якому патрубки подачі кисневмісного газу й пари. зображена технологічна схема заявляемої енергоДане конструктивне виконання забезпечує технологічної установки для термічної переробки формування зони газифікації або реакційної зони. твердого палива з реактором твердофазного відШвидкість газифікації твердого натурального пановлення, піччю для переробки золи і плавильною лива визначається швидкістю його теплової підгопіччю, а також установкою для отримання електтовки до реакції та швидкістю хімічних реакцій пароенергії. лива з дуттям. За допомогою плазмотронів та Установка містить газогенератор 1, який являє направленого дуття в реакційну юну кисневмісного собою цегельну шахту в залізному корпусі, у верхгазу та пари створюється високотемпературний ній частині якого розміщено завантажувальний осередок горіння, який забезпечує максимальну пристрій 2. Нижня частина газогенератора 1 вигоінтенсифікацію процесу на початковій стадії нагрітовлена у вигляді зрізаного конуса, мала основа вання палива. якого сполучена з вузлом розвантаження золи. На внутрішній поверхні зрізаного конуса газоВузол розвантаження золи містить каналгенератора, вище площини установки плазмотронакоплювач 3, в якому з можливістю поздовжнього нів, розміщені розподільні решітки з колекторами і переміщення розміщений штовхач 4 з привідним патрубками, сполученими з вузлами змішування механізмом 5. Робоча порожнина каналукисневмісного газу й пари. накоплювача 3 через шибер 6 герметично з'єднаЦе дає можливість рівномірно розподілити в на похилим випускним каналом 7 із внутрішньою зоні газифікації кисневмісний газ і пару із заданим порожниною печі 8 для переробки золи. У нижній співвідношенням, з відповідним підбором режиму конусній частині газогенератора 1 рівномірно по дуття, що виключає локальне підвищення темпепериметру корпуса, опозитно один одному розміратури на окремих ділянках шару, що приводить щені плазмотрони 9. Патрубки 10 і 11 підводу кисдо місцевого шлакування. невмісного газу й пари постачені форсунками 12, За умовами технології прямого відновлення розміщеними під кутом до осі кожного плазмотрозалізних руд і виробництва електроенергії, і розуна симетрично одна одній. Вище площини устаноміння охорони навколишнього середовища потрібвки плазмотронів 9, на внутрішній поверхні конуса ні роздільні стадії обробки сирого газу, одержуварозташовані розподільні решітки 13. Трубопроводи ного в газогенераторі до необхідних кондицій. подачі кисневмісного газу й пари через зворотні Внаслідок цього, на ділянці трубопроводу відвеклапани 15 і 16, вузол 17 змішування та патрубок дення газу послідовно розміщені плазмохімічний 14 гідравлічно зв'язані з внутрішньою порожниною газогенератор, вузол сіркоочистки, циклон очистгазогенератора через розподільні решітки 13. Труки, ресивер, із якого очищений синтез-газ направбопровід відхідного з газогенератора 1 газу через ляють у реактор твердофазного відновлення. зворотний клапан 18, плазмохімічний газогенераВідновлений в реакторі залізорудний матеріал тор 19, вузол 20 сіркоочистки, циклон 21 очистки направляють у плазмову плавильну піч, а колошгазу та зворотний клапан 22 сполучений з ресивениковий газ, що відходить із реактора, після очистром 23. Високотемпературний ресивер 23 складаки направляють в установку для отримання електється з герметичного корпуса, футерованого вогроенергії, а по відокремленому контуру - через нетривкою цеглою. Із ресивера 23 синтез-газ 7 78466 8 через зворотний клапан 24 направляється спожиштовхачем 4 золу перепускають через похилий вачу, або в нижню частину реактора 25 твердофавипускний канал 7 у піч 8 для переробки золи. зного відновлення. Трубопровід 26 транспортуНагрітий в газогенераторі 1 до температури вання відхідного колошникового газу з реактора 25 1000-1500°С газ газотранспортним трубопроводом через допоміжний циклон 27 очистки газу сполучерез зворотний клапан 18, плазмохімічний газочений з камерою 28 згоряння установки 29 для генератор 19, вузол сіркоочистки 20 і циклон 21 отримання електроенергії. Ділянка трубопроводу, очистки газу через клапан 22 подасться у високояка розміщена після додаткового циклона 27, має температурний ресивер 23. Прохідний через плавідгалуження, яке через фільтр 30, теплообмінник змохімічний газогенератор 19 газ взаємодіє з пла31 і компресор 32 з'єднано з плазмотронами 33, змовими факелами в безокисному середовищі й установленими в плазмовій плавильній печі 34, а практично повністю звільняється від смоли за ратакож з плазмотронами печі 8 для переробки золи. хунок термічного розкладу циркулюючих вуглевоВідхідний газ з плавильної печі 34 трубопроводом днів. Робота вузла сіркоочистки 20 базується на зв'язаний з піччю 8 для переробки золи, а трубовикористанні твердих реагентів, переважно окисів провід відхідного газу з печі 8 з'єднаний з нижньою металів (вапняк, доломіт, боксит) для забезпеченчастиною газогенератора 1. ня очистки при високих температурах 600-1000°С. Газогенератор 1 постачений футерованим заСинтез-газ із ресивера 23 через зворотний клапан мкнутим газовим контуром, який включає патрубок подають у нижню частину реактора 25 твердофаз35 отбору газу з верхньої частини газогенератора, ного відновлення, заповненого кусковими залізосполучений через зворотний клапан 36 із допоміжрудними матеріалами, наприклад промисловими ним циклоном 37, трубопровід очищеного газу з окатишами. Матеріал після відновлення переванякого через газодувку 38 зв'язаний з нижньою частажують у плазмову плавильну піч 34. Відхідний тиною газогенератора через патрубок 39. Тракт колошниковий газ із реактора 25 твердофазного повернення твердих затишків із футерованих циквідновлення через допоміжний циклон 27 очистки лонів 21, 27 та 37 з'єднаний з піччю 8 для переронаправляють в камеру згоряння 28 установки 29 бки золи, в якій установлені плазмотрони 40 та для отримання електроенергії. На ділянці трубольотка 41 для зливу металу й шлаку, а також запроводу після допоміжного циклона 27 через відвантажувальний пристрій 42 для подачі в піч твервідний трубопровід перепускають частину газу дого вуглецю. через фільтр 30, теплообмінник 31 і компресор 32 Установка працює таким чином. на плазмотрони 33 плазмової плавильної печі та У газогенераторі 1 використовують вугільні плазмотрони 40, які установлені в печі 8 для перебрикети, які надходять у його верхню частину черобки золи. Відхідний газ із плазмової плавильної рез завантажувальний пристрій 2. Паливо у вигляпечі 34 направляють у піч 8 для переробки золи, а ді брикетів дозволяє застосовувати більш високу відхідний газ із печі 8 відводять у нижню частину інтенсивність дуття без побоювання винесення газогенератора 1. З метою підтримання темперапалива газами. Після завантаження палива в газотури в реакційній зоні, відбирають висококалорійгенератор включають плазмотрони 9 і подають у ний газ із верхньої частини газогенератора і через зону плазмового струменя через патрубки 10 і 11 замкнений газовий контур, що включає циклон 37, та форсунки 12 кисневмісний газ і пару. У резульгазодувку 38, вдувають його в нижню конусну частаті цього формується зона газифікації або реактину газогенератора через патрубок 39. ційна зона. Після прогріву матеріалу і досягнення Коксозольні залишки в циклонах 21, 27 і 37 пітемператури 600-700°С у реакційній зоні, відклюсля очистки газу направляють у піч 8 для переробчають плазмотрони 9 і продовжують продувку маки золи. При заповненні печі 8 золою включають теріалу кисневмісним газом і водяною парою. Доплазмотрони 40. які генерують відновлювальний поміжне дуття підводиться через вузли 17 плазмовий струмінь із середньомасовою темперазмішування кисневмісного газу й пари через паттурою 3000-3500°С, і відновлюють наявні в ній рубки 14 під решітки 13 і розподіляється через окиси металів, наприклад окиси заліза і кремнію. щілини по периметру зрізаного конуса газогенераСпочатку відновлюють залізо. Через льотку 41 тора. Кисневмісний газ і пара, піднімаючись догозливають частину заліза. Потім у розплав додають ри, взаємодіють із розжареним вуглецем, унаслівугілля й відновлюють кремній, який випускають док чого утворюється газоподібне паливо. Витрата через льотку 41. тепла на утворення синтез-газу забезпечується Заявлений винахід дозволяє практично без фізичним теплом циркулюючої високонагрітої павідходів отримувати високоякісний метал із руди і рогазовой суміші, яку вводять у реакційну зону. вугілля в одну стадію, підвищити швидкість газиУ результаті термічного розкладу палива в гафікації твердого натурального палива, забезпечизогенераторі утворена зола опускається під дією ти максимальне використання установленої потувласної маси до основи газогенератора і подаєтьжності устаткування та збереження чистоти ся в канал-накоплювач 3 при закритому шибері 6. довкілля. Періодично видаляють золу, при цьому відкривають шибер 6, включають привідний механізм 5 і 9 Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 78466 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601