Вивантаження шлаків із реактора для одержання синтез-газу

Реферат: Спосіб добування через шлюзовий пристрій шлаків із водяної ванни реактора для одержання синтез-газу, згідно з яким шлаки за допомогою шлюзового резервуара переводять на більше низький рівень тиску. В області випуску шлаків із водяної ванни газогенератора або ж оточуючого цей газогенератор напірного резервуара у потік шлаків подають потік охолодної води в області більшого поперечного перерізу, ніж поперечний переріз вхідного штуцера шлюзового резервуара, таким чином, що в області випуску стає можливим температурне розшарування. Потік охолодної води формують за допомогою кільцевого зазору або подібного між випускним отвором напірного резервуара й звуженням поперечного перерізу на вході шлюзового резервуара. Пристрій для здійснення зазначеного вище способу містить реактор та трубу, що охолоджує шлаки, яка розміщена на виході реактора у напрямку сили ваги та забезпечена кільцевим простором для плавної кільцевої подачі потоку охолодної води. UA 103902 C2 (12) UA 103902 C2 UA 103902 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до способу добування через шлюзовий пристрій шлаків із водяної ванни реактора для одержання синтез-газу, при цьому шлаки за допомогою шлюзового резервуара переводять на більше низький рівень тиску. Шлаки, що отримують при виробництві синтез-газу з вуглецевмісних видів палива, повинні у вигляді твердих речовин витягати через шлюзовий пристрій з передбаченої у таких випадках ванни. Для цього як приклад необхідно згадати DE 600 31 875 T2 або DE 37 14 915 A1, при цьому остання по суті відповідає EP 0 290 087 A2. Для відповідного відділення, насамперед для термічного відділення, у напрямку сили ваги нижче реактора перед шлюзовим резервуаром, як і у напрямку сили ваги нижче шлюзового резервуара, також передбачена відповідна запірна арматура для того, щоб тут періодично переводити шлаки, що отримують, з водяної ванни реактора у шлюзовий резервуар, а потім із нього - назовні. US 4 487 611 або DE 40 12 085 A1, яка по суті відповідає EP 0 452 653, описують, що температура у водяній ванні повинна бути якнайвище для того, щоб мати можливість використовувати сховане або ж фізичне тепло й запобігти великій витраті охолодної води, при цьому температура водяної ванни не повинна перевищувати температуру випаровування води при відповідних значеннях тиску. Відомий спосіб має ряд недоліків, тому що охолодження відбувається тільки у шлюзовому резервуарі або ж тільки перед процесом добування, так що всі елементи шлакодобувної системи, включаючи наявну шлакодробарку, клапани, трубопроводи й подібне, піддаються впливу високих навантажень внаслідок відповідних більше високих температур. Це означає пред'явлення високих вимог до використовуваних матеріалів, при цьому при кожному добуванні через шлюзовий пристрій також особливо сильні розширення в області шлюзового резервуара за рахунок зміни температури. Крім того, охолодження у шлюзовому резервуарі або ж водообмін лише незадовго до добування через шлюзовий пристрій вимагає більшої кількості часу, що спричиняє більше тривалі за часом цикли. З US 4 465 496 і EP 0 101 005 A2 є відомим перед добуванням через шлюзовий пристрій шлаків введення водного потоку у шлюзовий резервуар для того, щоб охолодити шлаки й також охолодити або ж замінити кількість води, що перебуває у шлюзовому резервуарі. Таким чином, запобігають або сильно зменшують виникаючі при зменшенні тиску у шлюзовому резервуарі випаровування. Недолік цього відомого способу полягає у тому, що для охолодження шлаків і шлюзового резервуара повинна досягатися більше висока пікова охолодна потужність, тому що у шлюзовому резервуарі, як зазначено вище, необхідно забезпечити, що температура < 100˚C, що запобігає пароутворенню, що з міркувань безпеки веде до відповідних збільшень охолодної потужності, при цьому, як уже було згадано, охолодження відбувається не безупинно, і нагріта охолодна вода, яка все ще має температуру значно нижче температури водяної ванни, не може використовуватися для охолодження шлаків. Тому також потрібна значна кількість підживлювальної води, тому що охолодна потужність може бути введена у шлюзовий резервуар тільки за допомогою цієї свіжої підживлювальної води. Задача даного винаходу полягає у тому, що пов'язані з добуванням через шлюзовий пристрій шлаків компоненти підлягають впливу низької температури, при цьому повинно бути можливим негайне добування через шлюзовий пристрій шлаків без водообміну (перемішування води) з мінімальною необхідною охолодною потужністю. За допомогою способу вищезгаданого типу ця задача відповідно до винаходу вирішена за допомогою того, що в області випуску шлаків із водяної ванни газогенератора або ж оточуючого цей газогенератор напірного резервуара у потік шлаків подають потік охолодної води в області більшого поперечного перерізу, ніж поперечний переріз вхідного штуцера наступної частини шлюзового резервуара, таким чином, що в області випуску стає можливим температурне розшарування. При цьому потік охолодної води формують за допомогою кільцевого зазору або подібного між випускним отвором напірного резервуара й звуженням поперечного перерізу на вході шлюзового резервуара. За допомогою винаходу досягають ряд переваг, тому що за рахунок потоку охолодної води, поданого дуже завчасно у потік шлаків, відбувається негайне охолодження цього потоку, так що наступні потім елементи, такі як трубопроводи, запірні арматури, шлюзовий резервуар у цілому й подібне, піддаються впливу значно більше низьких температур, при цьому може бути передбачено, що потік охолодної води подають у потік шлаків перед самим шлюзовим резервуаром або в області шлюзового резервуара. Тим самим, можливо подавати потік охолодної води в область порівняно більшого поперечного перерізу для того, щоб запобігти закупорці шлаків і уможливити температурне 1 UA 103902 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 розшарування з поділом між гарячою водяною ванною й холодним шлюзовим резервуаром і запобігти небажаному охолодженню гарячої води. У винаході підвід холодної води відбувається на іншому місці, на якому на розшарування більше не впливає завихрення водяної ванни. За допомогою цього досягають оптимального температурного розшарування, тому що холодна вода може бути введена рівномірно й відсмоктування відбувається тільки на досить віддаленому місці. За рахунок відсмоктування води утворюється змушений, спрямований донизу потік, при цьому для достатнього охолодження шлаків стає можливою найменша швидкість потоку, але одночасно забезпечується примусовий плин донизу. Приклади для можливих поперечних перерізів звуження поперечних перерізів на практиці становлять від 0,5 до 2 м, переважно 1 м, як розмір діаметра. Крім того, винахід передбачає, що подача потоку охолодної води у транспортуючу трубу потоку шлаків відбувається при незначній швидкості потоку. В одному особливому варіанті винаходу передбачається, що потік охолодної води використовується як гідравлічний транспортний засіб для потоку шлаків для транспортування шлаків також проти напрямку сили ваги щонайменше до одного шлюзового резервуара. За допомогою цієї міри знову пов'язаний ряд значних переваг, тому що, наприклад, шлюзовий резервуар може бути встановлений поруч із реактором. Це приводить до менших конструктивних висот, тобто відсутні обмеження, відносно розмірів резервуара при визначенні параметрів пристрою для виводу шлаків. Також без проблем можуть застосовуватися декілька шлюзових резервуарів, які обробляють відповідний потік шлаків або циклічно, або з розподілом. Особлива перевага полягає у тому, що подовження, яке відбувається від газифікатора, може бути прийняте, наприклад, горизонтальним транспортним трубопроводом. На цьому місці варто помітити, що, зрозуміло, транспортування твердих речовин гідравлічним способом само по собі відоме, наприклад, з DE 10 30 624 для того, щоб назвати тільки один приклад. Як уже коротенько було згадано вище, винахід також передбачає, що потік охолодної води подається у потік шлаків в області більшого поперечного перерізу, ніж поперечний переріз вхідного штуцера шлюзового резервуара. Якщо тут є присутньою зворотна подача потоку охолодної води у напрямку сили ваги перед шлюзовим резервуаром, то винахід передбачає, що частину подаваного назад потоку охолодної води вводять у нижню область шлюзового резервуара, переважно у нижній штуцер шлюзового резервуара, для того, щоб здійснити завихрення, наприклад, дрібних часток шлаків і, таким чином, запобігти можливим блокадам, засмічуванню або подібному при вивантаженні шлаків, при необхідності також для того, щоб досягти подальшого охолодження шлаків. У наступному варіанті винаходу також передбачено, що частина потоку охолодної води в області випуску реактора або ж напірного резервуара, що оточує цей реактор, спрямована проти потоку твердих часток у напрямку водяної ванни таким чином, що запобігається вихід водного потоку з водяної ванни. У такий спосіб забезпечують, що з водяної ванни додатково не йде тепло, при цьому регулювання може бути здійснене таким чином, що водообмін повністю запобігається. Якщо передбачений більше, ніж один шлюзовий резервуар, то наступний варіант винаходу полягає у тому, що потік охолодної води/шлаків розподіляють щонайменше на два шлюзових резервуари й/або поперемінно подають на нього. За допомогою взаємної подачі на різні шлюзові резервуари є можливим порівняно безперервне вилучення шлаків, тобто, у той час як один шлюзовий резервуар спорожняється, другий шлюзовий резервуар може знову наповнюватися шлаками тощо. Винахід також передбачає відповідний пристрій для здійснення способу, який відрізняється тим, що на виході реактора у напрямку сили ваги передбачена труба, що охолоджує шлаки, яка забезпечена кільцевим простором для плавної кільцевої подачі потоку охолодної води. Ця міра уможливлює збереження температурного розшарування за рахунок плавної подачі потоку охолодної води. Відповідний пристрій може відповідно до винаходу відрізнятися також тим, що труба подачі шлаків і труба, що охолоджує шлаки, має поперечний переріз від 0,5 до 2,0 м, переважно 1,0 м, для вирівнювання швидкостей подачі й потоку всередині ділянки охолодження й пов'язаного з цим утворення температурного розшарування. Як уже було виконано вище, ці заходи є особливим, доцільним варіантом винаходу, при цьому винахід не обмежений вищесказаним. Зрозуміло, що з винаходом можуть переважно використовуватися вже наявні компоненти установки, тому що звичайно вже передбачені установки, які відводять воду зі шлюзового резервуара й, тим самим, спричиняють потік шлаків у напрямку шлюзового резервуара. Тому, для досягнення бажаних потреб тут необхідні тільки 2 UA 103902 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 теплообмінник, ділянка труби з більше широким поперечним перерізом і відповідною подачею води через насадки. Тому що холодна вода відповідно до винаходу вводиться нижче розділового шару, це приводить тільки до дуже незначного теплообміну. Тому холодна вода нагрівається тільки за допомогою гарячих шлаків. Тим самим, цей спосіб дій уможливлює поліпшення коефіцієнта корисної дії й одночасно більше низьке теплове навантаження на деталі установки. Інші ознаки, подробиці й переваги винаходу випливають з нижченаведеного опису, а також із креслення. На ньому показані: Фіг. 1 спрощена принципова монтажна схема області добування через шлюзовий пристрій з розташованим у напрямку сили ваги нижче реактора шлюзовим резервуаром, Фіг. 2 схоже з фіг. 1 зображення варіанта з шлюзовим резервуаром, що знаходиться поряд із реактором, а також Фіг. 3 схематичне, збільшене часткове зображення виходу шлюзового резервуара. На схемі з'єднань, позначеною у цілому на фіг. 1 посилальним позначенням 1, спрощено зображений напірний резервуар 2 із водяною ванною 3, при цьому випущені з водяної ванни 3 шлаки подрібнюються у шлакодробарці 4 і подаються на розподільник 5, що, наприклад, поперемінно подає шлаки на шлюзовий резервуар А і шлюзовий резервуар В, при цьому обидва шлюзових резервуара позначені посилальними позиціями 6а й 6b. Для періодичного добування шлаків із відповідного шлюзового резервуара перед шлюзовими резервуарами передбачені клапани 7а або ж 7b і після шлюзових резервуарів клапани 8а й 8b. Для винаходу істотним є зворотна подача (рециркуляція) охолодної води, у цілому позначена посилальною позицією 9, яка забирає воду зі шлюзових резервуарів 6а й 6b через клапани 10а й 10b, при цьому потік охолодної води спрямований через насос 11 і теплообмінник 12 і через ділянку 9а трубопроводу подається в область шлакодробарки 4 і/або через ділянку 9с перед шлакодробаркою 4 - в область 13а трубопроводу з більшим поперечним перерізом. При цьому параметри трубопроводу 13 між шлакодробаркою 4 і розподільником 5, який при необхідності служить для додаткового гідравлічного транспортування, задані таким чином, що потік шлаків за допомогою підведеної охолодної води відповідно охолоджується. Штрихуванням на фіг. 1 зазначений ще один трубопровід для зворотної подачі охолодної води у нижню область напірного резервуара 2. Ця ділянка трубопроводу позначена посилальною позицією 9b, при цьому може бути передбачена ще одна зворотна магістраль, позначена посилальною позицією 9с, для того, щоб направляти воду у нижню область шлюзового резервуара або шлюзових резервуарів, наприклад у нижній штуцер відповідного шлюзового резервуара для того, щоб, при необхідності, створювати протитечію, яка може служити завихренню часток шлаків і подібного. У показаному на фіг. 2 прикладі здійснення всі функціонально однакові деталі позначені однаковими посилальними позиціями, як і в описі фіг. 1, при цьому істотна різниця полягає у тому, що тут обидва шлюзових резервуара 6а й 6b розташовані не у напрямку сили ваги під напірним резервуаром 2, а поруч із ним. Тут трубопровід 13 використовується як гідравлічне транспортування. Установка обох шлюзових резервуарів 6а й 6b в одну область поруч із напірним резервуаром 2 дозволяє здійснити те, що практично або повністю відсутня необхідність приділяти увагу особливим конструктивним заходам або тепловим розширенням. Конструктивна висота всієї установки може бути істотно зменшена. На фіг. 3 схематично представлений випуск напірного резервуара 2, при цьому водяна ванна у вирві 3 на виході напірного резервуара 2 подовжена й оточена кільцевим каналом 14, у який через штуцер 15 може плавно вводитися охолодна вода. Тепловий розділовий шар зазначений пунктиром і позначений посилальною позицією 15. Як приклад, не обмежуючи цим обсяг винаходу, на фіг. 3 зазначені зразкові переважні температури. Зрозуміло, описані приклади здійснення винаходу можуть бути багаторазово змінені без відходу від основної ідеї так, насамперед, також у представленому на фіг. 1 прикладі здійснення може бути передбачений тільки один напірний резервуар у напрямку сили ваги під шлюзовим резервуаром 2, який представлений на фіг. 1, а також на фіг. 2 у прикладі здійснення можуть бути передбачені більше ніж два шлюзових резервуари, якщо це необхідно за технологічними причинами тощо. 55 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 60 1. Спосіб добування через шлюзовий пристрій шлаків із водяної ванни реактора для одержання синтез-газу, при цьому шлаки за допомогою шлюзового резервуара переводять на більш низький рівень тиску, який відрізняється тим, що в області випуску шлаків із водяної ванни 3 UA 103902 C2 5 10 15 20 25 30 газогенератора або ж оточуючого цей газогенератор напірного резервуара у потік шлаків подають потік охолодної води в області більшого поперечного перерізу, ніж поперечний переріз вхідного штуцера шлюзового резервуара, таким чином, що в області випуску стає можливим температурне розшарування, при цьому потік охолодної води формують за допомогою кільцевого зазору або подібного між випускним отвором напірного резервуара й звуженням поперечного перерізу на вході шлюзового резервуара. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що подача потоку охолодної води у транспортуючу трубу потоку шлаків відбувається при незначній швидкості потоку. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що потік охолодної води використовують як гідравлічний транспортний засіб для потоку шлаків для транспортування шлаків також проти напрямку сили ваги щонайменше до одного шлюзового резервуара. 4. Спосіб за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що потік охолодної води підготовлюють за допомогою щонайменше часткової зворотної подачі подаваного на шлюзовий резервуар потоку, при цьому подаваний назад потік направляють через теплообмінник. 5. Спосіб за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що частину подаваного назад потоку охолодної води вводять у нижню область шлюзового резервуара, переважно у нижній штуцер шлюзового резервуара. 6. Спосіб за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що частину потоку охолодної води у вихідній області реактора або ж оточуючого реактор напірного резервуара направляють проти потоку твердих речовин у напрямку водяної ванни таким чином, що запобігається вихід водного потоку з водяної ванни. 7. Спосіб за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що потік охолодної води/шлаків розподіляють щонайменше на два шлюзових резервуари та/або поперемінно подають на нього. 8. Пристрій для здійснення способу за будь-яким із пп. 1-7, який відрізняється тим, що на виході реактора у напрямку сили ваги передбачена труба, що охолоджує шлаки, яка забезпечена кільцевим простором для плавної кільцевої подачі потоку охолодної води. 9. Пристрій за п. 8, який відрізняється тим, що труба подачі шлаків і труба, що охолоджує шлаки, має поперечний переріз від 0,5 до 2,0 м, переважно 1,0 м, для вирівнювання швидкостей подачі й потоку всередині ділянки охолодження й пов'язаного з цим утворення температурного розшарування. 4 UA 103902 C2 5 UA 103902 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6