Спосіб газифікації порошкоподібного твердого вуглецевого палива з високим вологовмістом та установка для його здійснення

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ газификации порошкообразного твёрдого углеродистого топлива с высоким влагосодержанием, заключающийся в том, что топливо вводят по меньшей мере в одну сушильную камеру под давлением, снижают влагосодержание топлива в камере до уровня, позволяющего газификацию, направляют топливо с пониженным влагосодержанием из сушильной камеры в газогенератор и газифицируют топливо в газогенераторе, получая генераторный газ, отличающийся тем, что влагосодержание топлива в сушильной камере снижают, пропуская горячий генераторный газ по сушильной камере так, что частицы топлива уносятся потоком газа, посредством чего газ охлаждается и увлажняется, причём по меньшей мере часть горячего генераторного газа вводят в сушильную камеру при температуре, исключающей значительный пиролиз частиц топлива в сушильной камере, затем до направления топлива с пониженным влагосодержанием из сушильной камеры в газогенератор отделяют охлаждённый и увлажнённый газ от топлива.

2. Способ по п. 1, отличающийся  тем, что порошкообразное углеродистое топливо имеет максимальный размер частиц 6 мм.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что порошкообразное углеродистое топливо вводят в сушильную камеру через систему воронок-затворов.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что давление в сушильной камере задают таким, что охлаждённый и увлажнённый газ покидает сушильную камеру под давлением, пригодным для работы газовой турбины.

5. Способ по п. 4, отличающийся  тем, что давление в сушильной камере задают в пределах от 15 до 40 атм.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что давление в сушильной камере задают приблизительно равным 25 атм.

7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что давление в газогенераторе согласуют с давлением в сушильной камере.

8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся  тем, что порошкообразное углеродистое топливо частично осушают в сушильной камере предварительной сушки.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что порошкообразное углеродистое топливо частично осушают, удаляя влагу с поверхности частиц для облегчения ввода топлива в сушильную камеру.

10. Способ по п. 8 или 9, отличающийся тем, что сушильную камеру предварительной сушки обогревают паром, производимым за сушильной камерой.

11. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся  тем, что охлаждённый и увлажнённый газ через газоочистную систему и/или конденсатор подают в газовую турбину для производства энергии.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что отработанные газы из газовой турбины направляют в парогенератор, при этом часть пара, производимого в нём, используют для генерирования энергии, а часть - в сушильную камеру предварительной сушки.

13. Установка для газификации порошкообразного твёрдого углеродистого топлива с высоким влагосодержанием, содержащая газогенератор для получения горячего генераторного газа, по меньшей мере одну сушильную камеру под давлением для снижения влагосодержания топлива до уровня, позволяющего газификацию, средство для направления топлива с пониженным влагосодержанием из сушильной камеры в газогенератор, отличающаяся тем, что сушильная камера своим входом соединена газопроводом с выходом газогенератора, а своим выходом - с топливозагрузочным отверстием газогенератора, и также тем, что содержит средство для подачи по меньшей мере части горячего генераторного газа из газогенератора в сушильную камеру при температуре, исключающей значительный пиролиз частиц топлива в сушильной камере, и средство для отделения охлаждённого и увлажнённого газа от топлива до направления топлива с пониженным влагосодержанием в газогенератор.

14. Установка по п. 13, отличающаяся тем, что содержит от 1 до 6 сушильных камер, работающих под давлением.

15. Установка по п. 13 или 14, отличающаяся тем, что давление в сушильной камере составляет от 15 до 40 атм.

16. Установка по п. 15, отличающаяся тем, что давление в сушильной камере составляет приблизительно 25 атм.

17. Установка по любому из пп. 13-16, отличающаяся тем, что давление в газогенераторе согласовано с давлением в сушильной камере.

18. Установка по любому из пп. 13-17, отличающаяся тем, что содержит сушильную камеру предварительной сушки для частичного осушения порошкообразного углеродистого топлива путём удаления влаги с поверхности частиц для облегчения ввода топлива в сушильную камеру.

19. Установка по п. 18, отличающаяся тем, что сушильная камера предварительной сушки соединена паропроводом с паровым котлом-утилизатором, расположенным за сушильной камерой.

Текст

1. Способ газификации порошкообразного твердого углеродистого топлива с высоким влагосодержанием, заключающийся в том, что топливо вводят по меньшей мере в одну сушильную камеру под давлением, снижают влагосодержание топлива в камере до уровня, позволяющего газификацию, направляют топливо с пониженным влагосодержанием из сушильной камеры в газогенератор и газифицируют топливо в газогенераторе, получая генераторный газ, отличающийся тем, что влагосодержание топлива в сушильной камере снижают, пропуская горячий генераторный газ по сушильной камере так, что частицы топлива уносятся потоком газа, посредством чего газ охлаждается и увлажняется, причем по меньшей мере часть горячего генераторного газа вводят в сушильную камеру при температуре, исключающей значительный пиролиз частиц топлива в сушильной камере, затем до направления топлива с пониженным влагосодержанием из сушильной камеры в газогенератор отделяют охлажденный и увлажненный газ от топлива. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что порошкообразное углеродистое топливо имеет максимальный размер частиц 6 мм. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что порошкообразное углеродистое топливо вводят в сушильную камеру через систему воронок-затворов. C2 (54) СПОСІБ ГАЗИФІКАЦІЇ ПОРОШКОПОДІБНОГО ТВЕРДОГО ВУГЛЕЦ ЕВОГО ПАЛИВА З ВИСОКИМ ВОЛОГОВМІСТОМ ТА УСТАНОВКА ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ 37204 частиц топлива в сушильной камере, и средство для отделения охлажденного и увлажненного газа от топлива до направления топлива с пониженным влагосодержанием в газогенератор. 14. Установка по п. 13, отличающаяся тем, что содержит от 1 до 6 сушильных камер, работающих под давлением. 15. Установка по п. 13 или 14, отличающаяся тем, что давление в сушильной камере составляет от 15 до 40 атм. 16. Установка по п. 15, отличающаяся тем, что давление в сушильной камере составляет приблизительно 25 атм. 17. Установка по любому из пп. 13-16, отличающаяся тем, что давление в газогенераторе согласовано с давлением в сушильной камере. 18. Установка по любому из пп. 13-17, отличающаяся тем, что содержит сушильную камеру предварительной сушки для частичного осушения порошкообразного углеродистого топлива путем удаления влаги с поверхности частиц для облегчения ввода топлива в сушильную камеру. 19. Установка по п. 18, отличающаяся тем, что сушильная камера предварительной сушки соединена паропроводом с паровым котлом-ути лизатором, расположенным за сушильной камерой. _______________________ Изобретение относится к способу и установке для превращения порошкообразного твердого углеродистого топлива с вы соким содержанием влаги в газ для сжигания. Более конкретно, изобретение относится к усовершенствованному способу и установке для газификации влажного твердого порошкообразного углеродистого топлива, которые не предполагают добавление воды перед стадией сушки и в которых сушка топлива объединена с охлаждением генераторного га за. Настоящее изобретение особенно пригодно для превращения влажного угля в каменноугольный газ, причём для удобства изобретение будет описано на примере этого применения. Однако следует понимать, что настоящее изобретение также пригодно для превращения других видов порошкообразного твердого углеродистого топлива в газ. Известно несколько способов, посредством которых уголь можно превращать в каменноугольный газ. Процессы превращения угля в газ обычно происходят при повышенных температурах в пределах 900 и 1500°С в зависимости от применяемого процесса. Эти способы по существу заключаются в частичном сжигании угля с получением моноксида углерода, а не диоксида углерода. Химически связанные углеводороды и водород, содержащие ся в угле, также образуют некоторое количество водорода и метана. Эти способы обычно предусматривают до бавление пара, в результате чего образуется дополнительный водород реакции углерода с водой. Генераторный газ следует о хлаждать до его очистки или прежде, чем расход газа можно будет регулировать посредством клапанов. В большинстве способов охлаждения газа применяют парогенератор и перегреватель, в которых го рячие газы охлаждают путем пропускания их над трубами, в которых кипит вода, образуя пар. Для осуществления большинства известных способов газификации требуется исходный уголь с влагосодержанием обычно ниже 10-20% в зависимости от способа. Для газогенераторов с кислородным дутьем приемлемо топливо с более высоким содержанием влаги. Газифицировать уголь с высоким содержанием влаги возможно, предварительно высушив его до подхо дящего уровня влагосодержания. Ближайший по технической сути к заявленному изобретению способ газификации твёрдого углеродистого топлива с высоким влагосодержанием известен из патента ГДР № 209648. Известный способ касается газификации бурого угля с массовым содержанием влаги 50-60%. Способ по существу заключается в том, что топливо вводят в сушильную камеру под давлением, снижают влагосодержание топлива в камере до уровня, позволяющего газификацию, направляют топливо с пониженным влагосодержанием из сушильной камеры в газогенератор и газифицируют топливо в газогенераторе, получая генераторный газ. Более конкретно, в этом способе применяют га зогенератор с фиксированным слоем. До введения топлива в сушильную камеру его смешивают с водой для сохранения крупности от 5 до 60 мм, что необходимо для обеспечения газовых каналов в слое топлива, находящегося в газогенераторе. Сначала топливо предварительно нагревают в сушильной камере до температуры 90°С и затем предварительно сушат до содержания влаги 50%. Процесс ведут под давлением (пропаривание под давлением). После этого топливо перегружают в газогенератор, где сушку завершают при дви жении топлива вниз, а горячего генераторного газа вверх сквозь слой топлива. Этот способ не пригоден для использования с хрупким топливом (например, бурым углём из штата Виктория), которое разрушается до размера частиц меньше, чем 5 мм. В этом способе также применяют кислород и пар в качестве среды для газификации, поскольку газогенератор с воздушным дутьем произво дит газ с очень низкой теплотворной способностью и непригодный для сжигания в газовой тур бине. Такой способ также имеет недостатки, заключающие ся в том, что требуется сушильная камера для предварительного нагрева топлива и газогенератор большего объёма, чем обычный, для обеспечения достаточного времени сушки поступающего в него топлива. Как первое, так и второе приводит к увеличению капитальных затрат. В основу настоящего изобретения положена задача создать способ и установку для газификации порошкообразного твердого углеродистого топлива с вы соким влагосодержанием, в которых путём совмещения операций и соответственного изменения соединений аппаратов установки, был бы упрощён процесс газификации и снижены ка 2 37204 питальные затраты при получе нии генераторного газа с теплотворной способностью, при которой такой газ пригоден для широкого промышленного использования. Соответственно, поставленная задача решена тем, что в способе газификации порошкообразного твёрдого углеродистого топлива с высоким влагосодержанием, заключающемся в том, что топливо вводят по меньшей мере в одну сушильную камеру под давлением, снижают влагосодержание топлива в камере до уровня, позволяющего газификацию, направляют топливо с пониженным влагосодержанием из сушильной камеры в газогенератор и газифицируют топливо в газогенераторе, получая ге нераторный газ, согласно изобретению влагосодержание топлива в сушильной камере снижают, пропуская горячий генераторный газ по сушильной камере так, что частицы топлива уносятся потоком газа, посредством чего газ охлаждается и увлажняется, причём по меньшей мере часть горячего генераторного газа вводят в сушильную камеру при температуре, исключающей значительный пиролиз частиц топ лива в сушильной камере, затем до направления топлива с пониженным влагосодержанием из сушильной камеры в газогенератор отделяют охлаждённый и увлажнённый газ от топлива. Для осуществления предложенного способа предложено устройство для газификации порошкообразного твёрдого углеродистого топлива с высоким влагосодержанием, содержащее газогенератор для получения горячего генераторного газа, по меньшей мере одну сушильную камеру под давлением для снижения влагосодержания топлива до уровня, позволяющего газификацию, средство для направления топлива с пониженным влагосодержанием из сушильной камеры в газогенератор, в котором согласно изобретению сушильная камера своим входом соединена газопроводом с выходом газогенератора, а своим выходом - с топливозагрузочным отверстием газогенератора, и также тем, что содержит средство для подачи по меньшей мере части горячего генераторного газа из газогенератора в сушильную камеру при температуре, исключающей значительный пиролиз частиц топлива в сушильной камере, и средство для отделения охлаждённого и увлаж нённого га за от топлива до направления топлива с пониженным влагосодержанием в газогенератор. Используемые здесь термины "газифицирование" и "газификация" относятся к превращению твердого углеродисто го топлива в газ для сжигания. Углеродистым топливом может быть любое твердое топливо на основе углерода, например, уголь, торф, отходы древесины, биомасса, багасса, осадок сточных вод и т.п. Некоторые углеродистые материалы возможно потребуется предварительно обрабатывать, например, измельчать, просеивать, сушить и т.п. для получе ния частиц, обладающих текучестью, соответствующей конкретному способу перемещения их в сушилку под давлением, и достаточно малый размер для их уноса потоком газа, пропускаемым через сушилку. Хо тя размер частиц, используемых в способе, зависит от множества факторов, включая плотность материала, способность материала окусковываться, давление, турбулентность и скорость потока горячего газа через сушилку (сушилки) и т.п., было обнаружено, что для этого способа особенно пригодны частицы, имеющие максимальный размер примерно 6 мм. Углеродистое топливо, пригодное для применения в способе согласно изобретению, имеет высокое влагосодержание. Используемое здесь выражение "высокое влагосодержание " означает влагосодержание, которое превышает максимальное влагосодержание материалов, применяемых в процессе га зификации. Большинство способов газификации требуют подачи твердого угля с содержанием влаги обычно меньше 10-20% в зависимости от того, смогут ли газогенераторы с кислородным дутьем работать на материале с более высоким влагосодержанием. Соответственно выражение "высокое влагосодержание " обычно относится к топливу с со держанием влаги вы ше 10 или 20%. Этот способ особенно применим для газификации рядового угля с влагосодержанием выше 50%. Влагосодержание углеродистого топлива уменьшают в одной или нескольких сушилках в пневмопотоке при повышенном давлении, предпочти тельно близком к рабочему давлению газогенератора. Применяют способ сушки, при котором частицы топлива вво дят в поток горячего газа, который их переносит в се паратор, например циклон. Крупные частицы, уносимые потоком газа, которые могут быть все еще влажными, можно при желании отделить в классификаторе и возвратить на досушку. Предусмотрены другие способы сушки, для которых характерны приёмы как способа сушки в пневмопотоке, так и способа с псевдоожиженным слоем, когда слой материала, подвергаемого сушке, псевдоожижают горячим газом, но поток газа выносит значительную часть то го материала, который находится над слоем, и где выносимый материал можно возвращать на досушку. С газогенератором можно применять одну или несколько сушильных камер. Количество сушильных камер, которые фактически необходимы, будет зависеть от множества факто ров, включая такие как влагосодержание топлива, размер газогенератора и т.п., но обычно достаточно 1-6 сушильных камер. Способ ввода влажного топлива в сушильную камеру (камеры) также зависит от типа применяемого устройства для сушки в пневмопотоке. В предпочти тельном способе топливо подают в каждую сушильную камеру че рез систему воронокзатворов, где давление повышают до рабочего давления сушилки. Топливу может быть необходима предварительная обработка для обеспечения прохождения его через воронки-затворы. При достижении этого давления можно применять шнековую систему подачи топлива в сушилки. В способе и устройстве согласно изобретению могут быть использованы любые известные камеры газификации и способ газификации. Предпочти тельны газогенераторы с воздушным дутьем, поскольку они исключают большие капитальные затраты на отдельную кислородную установку. Особенно приемлем высокотемператур ный газогенератор Винклера с псевдоожиженным слоем и воздушным дутьем, однако в отличие от других 3 37204 примеров использования газогенераторов этого типа переносимый полукокс можно подавать в сушилку вместе с генераторным газом, а не отделять и возвращать в га зогенератор. Хо тя более предпочтительны газогенераторы с псевдоожиженым слоем, можно применять другие газогенераторы, например такие, в которых га зификация происходит в потоке, но поскольку они обычно работают при более высоких температурах, то может потребоваться значительное охлаждение генераторного газа до его ввода в сушилку (сушилки). Процесс газификации по существу заключается в превращении углерода, кислорода и воды в водород и моноксид углерода, хотя образуются и другие газы и происхо дят другие реакции. В большинстве процессов газификации тепло для них получают дутьём кислородсодержащего газа в газогенератор, вы зывая частичное сжигание топлива. Кислородсодержащим газом может быть атмосферный воздух, обогащенный кислородом воздух, чистый кислород и т.п. Воздушный насос может быть агрегати рован с газовой или паровой турбиной, расположенной за газогенератором по хо ду технологического процесса. Для регулирования рабочей температуры газогенератора пар или воду можно впрыскивать с воздухом. По меньшей мере часть генераторного газа направляют в сушильную камеру (камеры), где он контактирует с влажным топливом. Предпочти тельно весь горячий генераторный газ направляють в сушильную камеру (камеры). Температуру га за, вводимого в сушильную камеру, можно регули ровать, охлаждая боковой поток газа и снова смешивая его с основным потоком до его ввода в сушилку (сушилки), используя теплообменник, охлаждающий весь поток газа, добавляя пар или воду, либо рециркулируя и частично смешивая охлажденный газ, выходящий из сушильной камеры, с горячим газом, поступающим в камеру. Регули ровать температуру на выходе из сушилки целесообразно для обеспечения общего термического КПД процесса и для согласования температуры на выходе из сушилки с условиями регулирования, очистки и т.п. да лее по ходу те хнологического процесса. Регулировать температуру возможно также будет необхо димо для исключения значительного пиролиза и выделения смол из топлива во время сушки. Предельные температуры зависят от характеристик используемого углеродистого топлива. При прохождении горячего газа через сушильную камеру влагосодержание топлива и температура газа снижаются. Следовательно сушильная камера или каждая сушильная камера работает как сушилка и охладитель, частично или полностью исключая потребность в отдельной охлаждающей камере. При сушке в пневмопотоке охлажденный газ выносит осушенное топливо из сушильной камеры. Осушенное топливо можно отделить от охлажденного газа с помощью любого соответствующего разделяющего устройства, например, циклона. Классификацию и рециркуляцию более крупных частиц угля в сушилку можно предусмотреть, если это продиктовано видом углеродистого материала. За тем осушенное топливо можно направлять из сепаратора непосредственно в камеру газификации, а охлажденный газ - по ходу процесса в уста новку для сжигания газа, которая может быть в виде газовой турбины или иной камеры сгорания. Подачу осушен ного угля из сепаратора в га зогенератор, где давление выше, можно осуществлять любым подхо дящим средством, например, по трубе самотеком, в струе воздуха, элеваторным колесом, шнековым транспорте ром, воронкой-затвором или комбинацией этих устройств. Охлажденный газ, выходя щий из сепаратора, предпочтительно пропускать через систему очистки газа. Она может содержать сепаратор, например, еще один циклон для удаления всех частиц угля. Система очистки газа может также содержать фильтр, например, керамический фильтр для отделения твердых частиц или электростатический пылеуловитель для удаления мелких частиц, включая уносимые: уголь и конденсированный воск, смолы и соли щелочных металлов. Систе ма очистки газа может содержать устройство мокрой очистки и/или включать процесс удаления серы. Устройство мокрой очистки можно применять вместо керамического фильтра или вместе с ним. Такая система может потребоваться, если топливо содержит значительное количество серы или азота. Устройство мокрой очистки также полезно для удаления паров воды из генераторного газа. Любой горячий газ, получен ный в газогенераторе и не подаваемый в сушилку (сушилки), можно смешивать с охлажденным газом после его выхода из сушилки (сушилок), причём делать это предпочтительно до того, как охлажденный газ пройдет через систему очистки. Поскольку способ согласно настоящему изобретению не предусматривает добавление воды в углеродистый материал до его поступ ления в сушилку (сушилки), генераторный газ обладает теплотворной способностью, которая доста точно высока для большинства промышленных потребностей. Однако, если теплотворность генераторного га за необхо димо повысить для удовлетворения конкретных требований, то этого можно достичь различными путями, включая следующие. Теплотворность всего или части охлажденного ге нераторного газа можно повысить в конденсаторе, где его можно охладить до удаления части воды в ви де конденсата. Если охлаждать таким способом не весь газ, то охлаждённый газ можно Особенно удобно эксплуа тировать сушилку или каждую сушилку под давлением, близким к давлению в газогенераторе, поскольку это исключает необхо димость в сжатии или расширении синтез-газа до его входа в сушилку (сушилки). Практически давление в сушилке будет обычно немного ниже давления в газогенераторе из-за потерь давления в газопроводе. Предпочтительно, чтобы сушилка или каждая сушилка (и газогенератор) работали под давлением 15-40 атм. В объединенных способах, предусматривающих подачу охлажденного и увлажненного газа из сушилки (сушилок) в газовую турбину, давление в сушилке (сушилках) также желательно согласовать с давлением, необхо димым газовой тур бине. 4 37204 затем смешать с остальным генераторным газом и тем самым повысить теплотворность всего газа. Удалять воду конденсацией относительно легко и пользоваться конденсацией можно для повышения теплотворности газа. При конденсации воды одновременно будет происходить мокрая очистка газа от вредных примесей, включая аммиак. Можно не удалять воду из генераторного газа, а частично обогащать воздушное дутьё кислородом из воздухоразделительной уста новки. Это позволит получать га зы с более высокой теплотворностью, а в некоторых случаях исключить необходимость в удалении воды из генераторного газа. Генераторный газ можно сжигать в газовой турбине для получе ния электроэнергии, а остаточную теплоту в отработанных газах можно использовать для приведения в действие паровой турбины, также производящей электроэнергию. Его можно также использовать в других промышленных процессах. Далее изобретение будет описано со ссылками на приложенный чертеж, на котором изображен предпочти тельный пример воплощения изобретения. В этом примере топливом служит бурый уголь с вы соким влагосодержанием и с такой текучестью, что применение системы воронок-затворов невозможно. Поэтому применена сушилка для предварительного доведения угля до требуемого влагосодержания. Преимущество предварительной сушки угля заключается в удалении части влаги, содержащейся в угле, в результате чего теплотворность генераторного газа оказывается выше и он пригоден для сжигания в газовой турбине. Возможны другие примеры воплощения изобретения и следовательно конкретность приложенного чертежа не следует понимать как отказ от обще го ха рактера предшествующего описания изобретения. На прилагаемом чертеже изображена схема газификации порошкообразного углеродистого топлива согласно одному примеру воплощения изобретения, которая содержит газогенератор с псевдоожиженным слоем, камеру для предварительной сушки и шахту сушки в пневмопотоке. Рядовой уголь 1 подают в дробилку 2, в которой его измельчают до размера частиц приблизительно 6 мм (верхний продукт) и смешивают с перегретым паром с температурой около 400500°С, подаваемом по паропроводу 3. Уголь и горячий газ проходят по камере 4 предварительной сушки в пневмопотоке, в которой уголь частично осушается, приобретая способность перемещаться по расположенным за ней воронкам-затворам. После выхода предварительно осушенного угля и пара из камеры 4 предварительной сушки, их разделяют в циклоне 5. Пар очищают в фильтре или в электростатическом пылеуловителе 6, который удаляет мелкие твердые частицы, и затем очищенный пар направляют в паровой котелутилизатор 7, а избыточный пар, образовавшийся из воды угля, по трубопроводу 8 направляют в конденсатор 9 для нагревания питательной воды в паровом цикле. Частицы предварительно осушенного угля пропускают сквозь ряд воронок-затворов 10 для осуществления перехода из зоны ат мосферного давления в зону давления примерно 25 атм. Из нижней воронки-затвора уголь поступает на шнековый транспортер 11, который вводит его в нижнюю часть сушильной камеры, или шахты 12, для сушки в пневмопотоке. Сушильная шахта работает под давлением до примерно 25 атм. Поток горячего генераторного газа уносит уголь из газогенератора 13. По газопроводу 14 генераторный газ поступает в нижнюю часть сушильной шахты 12. При входе в сушильную ша хту 12 газ имеет температуру порядка 750-1050°С. В сушильной шахте горячий газ охлаждается, испаряя воду из влажного угля, и выходит из сушильной шахты через выпускное отверстие 15 с температурой 200-250°С. Высушенный уголь и охлажденный газ разделяются в циклоне 16. Частицы сухого угля затем подают в газогенератор 13 по трубопроводу 17. Газ, выходящий из циклона 16 по отводному тр убопроводу 18, можно подавать непосредственно в газоочистную систему 19 для удаления мелких частиц и вредных га зов. Высушен ный уголь направляют из циклона 16 по трубопроводу 17 в га зогенератор 13, где происходит га зификация угля. Загрузку угля в газогенератор регулируют посредством поворотного клапана (элеваторное колесо) 20. Газогенератор 13 - это аппарат с псевдоожиженным воздухом слоем угля. Слой угля в газогенераторе псевдоожижают воздухом под давлением, создаваемым компрессором 21, соединенным с детандером 22 газовой турбины. Атмосферный воздух засасывается в компрессор через впускное отверстие 23, и сжатый воздух по трубопроводу 24 поступает в газогенератор 13. Вторичный компрессор 25 в трубопроводе 24 доводит воздух до требуемого давления. Кислород воздуха вступает в хи мическую реакцию с углем, способствуя получению генераторного газа. Горячий генераторный газ по трубопроводу 14 поступает из газогенератора 13 в шахту 12 сушки в пневмопотоке. Отводной поток 26 генераторного газа охлаждают в теплообменнике 27, в котором вода превращается в пар для парового процесса. Охлажденный газ смешивают с основным потоком газа в газопроводе 14. Полукокс и золу удаляют из газогенератора 13 в виде потока 28, как показано на чертеже. Газ, покидающий газоочистную систему 19, имеет температуру приблизительно 200°С, давление около 24 атм., влагосодержание приблизительно 32% (по объему) и теплотворность приблизительно 4,1 МДж/кг (при 25°С). Такая теплотворность достаточна для дости жения максимальной выходной мощности современной газовой турбины. Газ направляют в камеру 29 сгорания газовой тур бины, где происхо дит сжигание газа для получе ния горячих га зов, необхо димых для привода детандера 22 газовой турбины, при этом электроэнергию вырабатывает ге нератор 30. Затем выхлопные газы из газовой тур бины направляют в паровой котел-утилизатор 7 по трубопроводу 31 для получе ния пара, используемого в паровой установке 32, где генератор 33 производит дополнительную электроэнергию. Паровой котелутилизатор 7 также производит пар, необхо димый 5 37204 для камеры 4 предварительной сушки. Этот пар возвращают на зад в камеру 4 предварительной сушки и дробилку 2 по паропроводу 3. Для различения настоящего способа от известных объединенных способов газификации с комбинированным циклом (ОСГКЦ) новый комбинированный способ назвали "объединенный способ сушки и газификации с комбинированным циклом" (ОССГКЦ). Эффективность предложенного ОССГКЦ по сравнению с ОСГКЦ показана в таблице. Очевидно, что система ОССГКЦ производит больше энергии на той же газовой турбине, поскольку поток газа увеличивается в результате более высокого содержания влаги в го рючем газе, и при подобном общем коэффициенте нейтрализации отработавших га зов. Выбросы в атмосфе ру диоксида углерода в обоих способах незначительно отличаются. Капитальные затраты на осуществление настоящего способа значительно ниже, чем на ОСГКЦ. Настоящий способ можно применять для газификации порошкообразного твердого углеродистого материала, влажного но без свободной воды, например, бурый уголь из штата Виктория, в том виде, как поднят на-гора. Он особенно пригоден для газификации хрупких порошкообразных твердых углеродистых материалов, которые измельчаются до размера частиц 6 мм и меньше. Известные способы, в которых используют теплоту генераторного газа для сушки топлива, как раскрыто в упомянуты х ранее описаниях к патентам, касаются газификации материала, который уже в виде осадка (например, осадка сточных вод) необходимо превратить в суспензию до его газификации или в который необхо димо доРасход угля, кг/с бавить воду, чтобы сохранить приемлемый для газификации размер кусков угля, и/или который необходимо осушать в сушилке с неподвижным слоем. Настоящий способ осуществляют без добавления воды в углеродистый материал, благодаря чему этот способ термически более эффективен и генераторный газ имеет более высокую теплотворную способность, а следовательно, при питании электростанции количество вырабатываемой электроэнергии на данное количество потребляемого топлива значительно больше. Сушку топлива осуществляют в одной или более сушилках в пневмопотоке без добавления воды, причём эти сушилки имеют меньший объём и, следовательно, дешевле в сравнении с сушилками с неподвижным или псевдоожиженным слоем. В предложенном способе сушка объединена с газификацией, так что теплоту ге нераторного газа используют для осушки загружаемого топлива, осуществляя осушку топлива и охлаждение газа в одной объединенной операции. Это позволяет исключить отдельный теплообменник для охлаж дения генераторного газа до его очистки и конечного использования. Кроме того, сушку ведут при давлениях, характерных для промышленных газогенераторов, и также приемлемых для подачи газа непосредственно в газовую турбину. Этот способ не требует соблюдения специальных условий работы при высоких давлениях, которые необхо димо соблюдать в случае гидротермического способа обезвоживания. Кроме того, в результате гидротермической сушки образуется загрязненный сток, который необходимо очищать. Сушка в пневмопотоке не образует та кого стока. Мощность Мощность ВырабатыЭффективгазовой турби- паровой турби- ваемая энер- ность на основе ны, МВт ны, МВт гия, МВт высшей теплоты сгорания, % Предложенный ОССГКЦ 91,1 235 138 339 37,1 Известный ОСГКЦ (па рокомпрессионная сушка в слое, псевдоожиженном паром) 91,7 216 162 331 36,2 6 37204 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 7

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for gasification of powdered solid carbon fuel with a high humidity content and a plant for realizing the same

Автори англійською

Johnson Terence Richard, Campisi Anthony, Anderson Bernard, Wilson David Maclean, Huynh Danh Quan, Pleasance Graeme Eldred

Назва патенту російською

Способ газификации порошкообразного твердого углерородного топлива с высоким влагосодержанием и установка для его осуществления

Автори російською

Джонсон Теренс Ричард, Кампизи Энтони, Андерсон Бернард, Вилсон Дэйвид Маклин, Гуйнг Данг Чуань, Плезенс Грейм Элдред

МПК / Мітки

МПК: C10J 3/46, C10J 3/48

Мітки: установка, порошкоподібного, газифікації, вологовмістом, твердого, вуглецевого, палива, здійснення, високим, спосіб

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-37204-sposib-gazifikaci-poroshkopodibnogo-tverdogo-vuglecevogo-paliva-z-visokim-vologovmistom-ta-ustanovka-dlya-jjogo-zdijjsnennya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб газифікації порошкоподібного твердого вуглецевого палива з високим вологовмістом та установка для його здійснення</a>

Подібні патенти