Установка газифікації з безперервним вивантаженням твердих речовин

Реферат: Спосіб вивантаження твердих речовин з установки газифікації для одержання синтез-газу, в якому тверді речовини з установки газифікації спрямовують у водяну ванну, розташовану під установкою газифікації, де вказана установка газифікації має спуск в донній частині для твердих речовин і знаходиться всередині камери тиску. Потік твердих речовин або суспензія твердих речовин з водяної ванни, вміщеної всередину камери тиску, спрямовують в два або більше шлюзових бункерів одночасно або послідовно за допомогою пристрою розділення потоку. Потік твердих речовин або суспензія твердих речовин з водяної ванни для збирання твердих речовин, що утворилися в газифікаторі, подають в шлюзовий бункер або в шлюзові бункери, де послідовно знижується його тиск. Безперервний потік суспензії твердих речовин зберігають в щонайменше одному шлюзовому бункері поверненням збідненого твердими речовинами потоку води з шлюзового бункера, приєднаного до камери тиску, в камеру тиску за допомогою транспортуючого обладнання. Винаходом також передбачено установку для вивантажування твердих речовин з реактора газифікації. UA 104726 C2 (12) UA 104726 C2 UA 104726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується способу і установки для вивантажування тонко диспергованих твердих речовин, які утворюються під час газифікації, особливо твердих палив, зокрема, під час газифікації вугілля, де діючий реактор для одержання синтез-газу має спуск для шлаку в даній частині та розміщений в корпусі камери тиску, і де водяна ванна встановлена під реактором для збирання твердих речовин, що утворилися, які знаходяться у вигляді попелу, шлаку і леткого попелу. Установка сконструйована так, щоб тверді речовини, зібрані у водяній ванні, безперервно віддалялися і прямували в щонайменше два різних шлюзових бункери, і вказані тверді речовини накопичувалися в щонайменше одному шлюзовому бункері за будь-який один період часу. Одержання синтез-газу з вуглецевмісних палив звичайно спричиняє за собою утворення твердих речовин, які повинні бути виведені з процесу. Приклади включають попіл або шлак. DE 3144266 A1 і ЕР 800569 В1 описують спосіб, в якому попіл і шлак, що утворилася в системі газифікації, працюючої під тиском, збирають у водяній ванні, тобто зоні загартування. Частинки попелу і шлаку вивантажують періодично з системи газифікації в низхідному напрямку через шлюзовий бункер під системою газифікації. Для цього є запірні пристрої вище і нижче шлюзового бункера для того, щоб відділити шлюзовий бункер від системи газифікації на боці текучого середовища. У той час, коли шлюзовий бункер заповнюється шлаком, він приєднаний до установки газифікації. Щоб спорожнити шлюзовий бункер, коли він повний шлаку, шлюзовий бункер відділяють від водяної ванни закриванням верхніх запірних пристроїв і знижують тиск перед тим, як вивантажити шлак відкриванням нижніх запірних пристроїв. Після спорожнення шлюзовий бункер повторно заповнюють водою і приєднують до водяної ванни. Під час вивантаження шлаку він накопичується у водяній ванні. ЕР 290087 В1 описує спосіб видалення шлаку з установки для газифікації вугілля. В описаній установці також є шлюзовий бункер під камерою тиску, який може бути відділений від камери тиску клапанами. Шлак також вивантажують періодично. Під час вивантаження шлак збирають у водяній ванні, відомій також як резервуар загартування шлаку. ЕР 290087 В1 розкриває, що відділення за допомогою клапана і накопичення шлаку вище клапана може приводити до його затвердження прямо від входу до виходу клапана. Це затвердження шлаку викликає ускладнення під час роботи, коли шлюзовий бункер знову приєднують до камери тиску. У ЕР 290087 В1 цю пробку усувають за допомогою барботажу газу всередину шлюзового бункера, причому цей барботуючий газ має нижчий тиск, ніж в камері тиску. US 6755980 B1 описує установку для видалення шлаку, яка має додатковий проміжний резервуар між камерою тиску і шлюзовим бункером. Шлак, як звичайно, періодично вивантажують у ванну за допомогою клапанів вище і нижче шлюзового бункера. Під час вивантаження шлаку, зібраного в шлюзовому бункері, шлак, що накопичується у водяній ванні, збирається в проміжному резервуарі. Також має місце затвердження шлаку на закритому клапані, яке може подібним чином привести до ускладнень. Тут небезпека затвердження шлаку зменшується шляхом скидання потоку води через шлюзовий бункер. Описані способи характеризуються суттєвими недоліками. Періодична організація вивантаження твердих речовин через шлюзовий бункер вимагає проміжного резервуара або додаткового об'єму в камері тиску для того, щоб утримати тверді речовини, які накопичуються під час вивантаження. Періодичне спорожнення шлюзового бункера призводить до великого навантаження на приєднану до нього установку. Приєднана до нього установка повинна бути розрахована на великі кількості твердих речовин, що вивантажуються періодично, а не на набагато менший середній технологічний потік твердих речовин. Більш того відділення шлюзового бункера за допомогою клапанів призводить до затвердження шлаку на клапанах і, відповідно, до проблем вивантаження твердих речовин після наступного приєднання шлюзового бункера. Тому метою є забезпечити спосіб та установку для вивантажування твердих речовин, що утворилися під час газифікації, особливо під час газифікації вугілля, які усунуть необхідність в проміжному резервуарі або в додатковій ємності камери тиску для утримання твердих речовин, що накопичуються при вивантаженні. Метою є також підвищити кількість твердих речовин, що вивантажуються за годину, без зміни розмірів шлюзових бункерів і допоміжного обладнання. У той же час метою також є уникнути забивання клапанів шлюзового бункера і, отже, порушень роботи. Винахід досягає цієї мети організацією способу вивантаження шлаку і попелу з установки для газифікації палив, де діючий газогенератор має випускний патрубок для твердих речовин в данній частині та розміщений всередині речовин камери тиску з водяною ванною під газогенератором для збирання твердих речовин, що утворилися в газогенераторі, і тверді 1 UA 104726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 речовини з водяної ванни спрямовують через елемент розділення потоку і подальші запірні пристрої в щонайменше два різних шлюзових бункери, де знижується тиск. Заявлений, зокрема, спосіб вивантаження твердих речовин з установки газифікації для одержання синтез-газу, в якому тверді речовини спрямовують у водяну ванну, розташовану під установкою газифікації, який має в данній частині спуск для твердих речовин і знаходиться всередині камери тиску, який відрізняється тим, що потік твердих речовин або суспензія твердих речовин з водяної ванни, вміщеної всередині камери тиску, спрямовують в два або більше шлюзових бункери одночасно або послідовно за допомогою пристрою розділення потоку, складеного з елемента розділення потоку і двох або більше послідовних запірних пристроїв, де шлюзові бункери приєднані безпосередньо або непрямо до камери тиску через елемент розділення потоку, і потік твердих речовин або суспензія твердих з водяної ванни для збирання твердих речовин, що утворилися в газифікаторі, подають в шлюзовий бункер або в шлюзові бункери, де послідовно знижується його тиск. Синтез-газ може бути одержаний, наприклад, за допомогою процесу газифікації вугілля. Реакція газифікації вугілля відбувається в камері тиску, яка містить реактор газифікації вугілля, а також пристрій для подачі вихідної сировини і пристрій для вивантажування синтез-газу і твердих речовин, які утворилися. Традиційно тверді речовини видаляють з реактора в низхідному напрямку, де першою є установка, приєднана до кубової частини реактора газифікації, для того щоб відділити тверді речовини від синтез-газу і охолодити і вивести синтез-газ, а також установка для збирання гарячих частинок твердих речовин і попелу. Звичайно це водяна ванна. Водяна ванна звичайно приєднана до двох шлюзовим бункерів нижче неї. Пристрої для зскрібання, сушіння і видалення твердих речовин приєднані до нижньої частини шлюзових бункерів. Два шлюзових бункери почергово приєднують і відділяють від водяної ванни за допомогою запірних пристроїв вище шлюзових бункерів. Коли один шлюзовий бункер знаходиться в контакті з рідиною у водяній ванні та заповнюється твердими речовинами, другий шлюзовий бункер спорожняється. Твердим речовинам допомагають осідати в шлюзовому бункері шляхом зливання потоку рідини з шлюзового бункера, який приєднаний. Як тільки другий шлюзовий бункер спорожняється, його заповнюють водою і потім знову приєднують до камери тиск. Як тільки перший шлюзовий бункер заповнюється до свого максимального рівня, потік рідини для стимуляції осадження твердих речовин більше не зливають з першого шлюзового бункера, а зливають з другого. При такій схемі дій потік твердих речовин прямує у другий шлюзовий бункер, і перший шлюзовий бункер може бути відділений від камери тиску закриванням клапана без того, щоб він був пошкоджений твердими речовинами, таким чином значною мірою запобігаючи осадженню твердих речовин на клапані. Ця робота шлюзових бункерів, що постійно чергується, дозволяє досягнути більш високої пропускної здатності по твердих речовинах без необхідності модифікувати допоміжні компоненти установки, оскільки кількість твердих речовин, що вивантажуються при випорожненні шлюзового бункера, не збільшується. Переважне здійснення способу передбачає також утримання потоку твердих речовин/води з водяної ванни в щонайменше одному шлюзовому бункері вивантаженням потоку збідненої твердими речовинами води з шлюзового бункера, приєднаного до камери тиску, в той час як тверді речовини осаджуються всередині шлюзового бункера. Потік води виводять, наприклад, за допомогою відповідного транспортуючого обладнання, наприклад, насосів, або вивантажують зниженням тиску. Виведена рідина може бути також, наприклад, повернена в камеру тиску в точку вище або нижче рівня води у водяній ванні. Для цієї мети в будь-якому місці трубопроводу можуть бути використані фільтруючі пристрої. Переважно, щоб другий бункер був приєднаний до камери тиску до того, як бункер, заповнений твердими речовинами, буде від'єднаний від нього. Звичайно другий шлюзовий бункер заповнюють водою і приєднують до камери тиску безпосередньо перед тим, як відділити від неї перший шлюзовий бункер, заповнений твердими речовинами. Є також вигідним, щоб під час роботи з двома шлюзовими бункерами заповнення шлюзового бункера, що знаходиться в контакті з водяною ванною, продовжувалося щонайменше доти, доки другий бункер не зможе бути спорожнений і не зможуть бути здійснені необхідні для цього кроки. Необхідні кроки включають, наприклад, підйом і зниження тиску в шлюзовому бункері, охолоджування вмісту шлюзового бункера, відкривання і закривання запірних пристроїв і заповнення шлюзового бункера водою. Для того, щоб полегшити роботу, можна також вводити потік рідини в данну секцію або в патрубок шлюзового бункера, розташований в данній частині під час його заповнення. Це може 2 UA 104726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 запобігти відкладенню в данній секції шлюзового бункера або в патрубках, або в приєднаних до нього трубопроводах. Спосіб можна організувати таким чином, щоб розділення потоку керувалося спеціально розрахованим проміжним резервуаром з щонайменше двома різними вихідними патрубками, до яких приєднані шлюзові бункери. Для кращого вивантаження твердих речовин резервуар може бути звужений у напрямку до випускних патрубків з внутрішнього боку. Шлюзові бункери вибирають за допомогою введених в проміжки клапанів. Даний винахід також стосується установки для вивантажування твердих речовин з реактора газифікації для газифікації вуглецевмісних палив, що включає реактор газифікації, вміщений в камеру тиску, і водяну ванну під реактором газифікації, яка розміщена всередині камери тиску; пристрій розподілу потоків, що складається з елемента розділення потоку і щонайменше двох запірних пристроїв; і щонайменше два шлюзових бункери, яка відрізняється тим, що водяна ванна приєднана до елемента розділення потоку за допомогою з'єднувального пристрою, і шлюзові бункери приєднані до елемента розділення потоку двома або більше окремим з'єднувальним пристроєм, і є запірні пристрої між елементом розділення потоку і шлюзовими бункерами, якими шлюзові бункери можуть бути відключені від елемента розділення потоку. Елемент розділення потоку може бути, наприклад, в формі роздільника-перемикача. Він також може бути в формі плоскої тарілки півсферичного корпусу або горизонтального циліндра з вихідними патрубками. У випадку запірних пристроїв і запірних елементів можливий будь-який тип виконання. З'єднувальний пристрій переважно знаходиться в формі трубопроводів, однак вони можуть бути також сконструйовані як фланцеві з'єднання і, в принципі, можуть бути будьякого типу. Елемент розділення потоку переважно конструюється у вигляді простого перемикача труб, але може також бути простим з'єднанням труб, і, в принципі, може бути будьякого типу. Запірними пристроями переважно є кульові клапани. Замість елемента дільника потоку можна використовувати також проміжний резервуар, який має два або більше вихідних патрубка і звужується з внутрішнього боку у напрямку до цих вихідних патрубків. Між проміжним резервуаром і шлюзовими бункерами є запірні пристрої, якими шлюзові бункери можуть бути відключені від проміжного резервуара. Даний винахід також стосується пристрою для вивантажування твердих речовин з реактора газифікації вуглецевмісних палив, який відрізняється тим, що пристрій розділення потоку складається з проміжного резервуара із з'єднувальним пристроєм для вивантажування, причому проміжний резервуар приєднаний до шлюзових бункерів через ці з'єднувальні пристрої, а також тим, що між проміжним резервуаром і шлюзовим бункером знаходяться відсічні пристрої, за допомогою яких може відсікатися потік, і тим, що є запірні пристрої між проміжним резервуаром і шлюзовими бункерами, якими шлюзові бункери можуть бути відділені по потоку від елемента розділення потоку. Нарешті, можна також сконструювати установку так, щоб пристрій розділення потоку був суміщений з водяною ванною. Додатково це досягається наявністю у водяній ванні щонайменше двох різних з'єднувальних пристроїв для вивантажування, кожен з яких зливає в шлюзові бункери, і з'єднувальний пристрій для вивантажування з водяної ванни обладнаний запірними пристроями, якими шлюзові бункери можуть бути відділені від водяної ванни. Це дає можливість потоку твердих речовин або суспензії твердих речовин бути спрямованим в шлюзові бункери через запірні пристрої. Потік твердих речовин або суспензії твердих речовин ділиться навпіл у водяній ванні, в переважному варіанті здійснення винаходу водяна ванна звужується у напрямку до патрубків вивантаження з внутрішнього боку. Винахід пояснюється більш детально на основі схеми, хоча спосіб відповідно до винаходу не обмежується даним втіленням. Креслення показує здійснення системи шлюзових бункерів установки газифікації вугілля, яка складається з камери тиску (1) з водяною ванною (2) для збирання шлаку і попелу, які накопичуються під час газифікації, а також шлюзового бункера А (3) і шлюзового бункера В (4), які приєднані до камери тиску через елемент розділення потоку (5). Тверді речовини виводяться з водяної ванни (2) і прямують в шлюзовий бункер А через трубопровід (6) і елемент розділення потоку (5). У цей момент часу клапан (7) вище шлюзового бункера А відкритий, а клапан (8) нижче шлюзового бункера А закритий. Насос (9) вивантажує потік води з посудини А, сприяючи таким чином потоку твердих речовин в напрямку до шлюзового бункера А. Воду вводять в 3 UA 104726 C2 5 10 15 патрубок в данній частині шлюзового бункера А через трубопровід (10), щоб запобігти відкладенню в патрубку або в данній звуженій секції. Шлюзовий бункер В відділений від камери тиску шляхом закривання клапана (11) вище шлюзового бункера В і клапана (12) між шлюзовим бункером В і насосом (9). Тверді речовини з шлюзового бункера В спрямовують в подальшу систему шляхом відкривання клапана (13) нижче шлюзового бункера В. Клапан (13) потім закривають знову, і шлюзовий бункер В заповнюють водою через додатковий пристрій. Услід за тим шлюзовий бункер В знову з'єднують з камерою тиск шляхом відкривання верхнього клапана (11). Як тільки шлюзовий бункер А заповнюється до максимального рівня твердими речовинами, що накопичилися, потік води, що виводиться насосом (9), виводять далі не з шлюзового бункера А, а з шлюзового бункера В, закриваючи клапан (15) між шлюзовим бункером А і насосом (9) і відкриваючи клапан (12) між шлюзовим бункером В і насосом (9). Це зупиняє потік твердих речовин в шлюзовий бункер А і переводить його в шлюзовий бункер В. Поки шлюзовий бункер В заповнюється, воду аналогічним чином закачують в патрубок в данній частині шлюзового бункера В через трубопровід (14). Потім клапан (8) вище шлюзового бункера А може бути закритий без пошкодження твердими речовинами, і у вказаному шлюзовому бункері може починатися промивання. Це робиться шляхом відкривання клапана (8) нижче шлюзового бункера. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 20 25 30 35 40 45 Камера тиску Водяна ванна Шлюзовий бункер А Шлюзовий бункер В Елемент розділення потоку Трубопровід Клапан Клапан Насос Трубопровід подачі води Клапан Клапан Клапан Трубопровід подачі води Клапан ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб вивантаження твердих речовин з установки газифікації для одержання синтез-газу, в якому тверді речовини з установки газифікації спрямовують у водяну ванну, розташовану під установкою газифікації, де вказана установка газифікації має спуск в донній частині для твердих речовин і знаходиться всередині камери тиску, в якому потік твердих речовин або суспензія твердих речовин з водяної ванни, вміщеної всередину камери тиску, спрямовують в два або більше шлюзових бункерів одночасно або послідовно за допомогою пристрою розділення потоку, складеного з елемента розділення потоку і двох або більше послідовних запірних пристроїв, де шлюзові бункери приєднані безпосередньо або непрямо до камери тиску через елемент розділення потоку, потік твердих речовин або суспензія твердих речовин з водяної ванни для збирання твердих речовин, що утворилися в газифікаторі, подають в шлюзовий бункер або в шлюзові бункери, де послідовно знижується його тиск, шлюзові бункери є відділеними від рідини або приєднаними до рідини у водяній ванні за допомогою запірних пристроїв, який відрізняється тим, що безперервний потік суспензії твердих речовин зберігають в щонайменше одному шлюзовому бункері поверненням збідненого твердими речовинами потоку води з шлюзового бункера, приєднаного до камери тиску, в камеру тиску за допомогою транспортуючого обладнання. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що другий шлюзовий бункер заповнюють водою і приєднують до камери тиску до того, як від неї відділять заповнений твердими речовинами перший бункер. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що заповнення шлюзового бункера в контакті з водяною ванною вимагає щонайменше стільки часу, скільки вимагає спорожнення другого шлюзового бункера. 4 UA 104726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 4. Спосіб за будь-яким одним з пп. 1-3, який відрізняється тим, що спорожнення шлюзового бункера включає підіймання і зниження тиску в шлюзовому бункері, заповнення шлюзового бункера водою, відкривання і закривання запірних пристроїв і може включати охолоджування вмісту шлюзового бункера. 5. Спосіб за будь-яким одним з пп. 1-4, який відрізняється тим, що потік рідини вводять в донну секцію шлюзового бункера, приєднаного до камери тиску, за допомогою труби. 6. Установка для вивантажування твердих речовин з реактора газифікації для газифікації вуглецевмісних палив, що включає реактор газифікації, вміщений в камеру тиску, і водяну ванну під реактором газифікації, яка також вміщена всередину камери тиску; пристрій розподілу потоків, що складається з елемента розділення потоку і щонайменше двох запірних пристроїв; і щонайменше два шлюзових бункери, водяну ванну, приєднану до елемента розділення потоку за допомогою з'єднувальних пристроїв, і шлюзові бункери, приєднані до елемента розділення потоку двома окремими з'єднувальними пристроями, де є запірні пристрої між елементом розділення потоку і шлюзовими бункерами, якими шлюзові бункери можуть бути відділені по потоку від елемента розділення потоку, яка відрізняється тим, що зворотний трубопровід у водяну ванну передбачений між кожним шлюзовим бункером, в цьому зворотному трубопроводі розміщене транспортуюче обладнання. 7. Установка за п. 6, яка відрізняється тим, що пристрій розділення потоку складається з проміжного резервуара із з'єднувальними пристроями для вивантажування, причому проміжний резервуар приєднаний до шлюзових бункерів через ці з'єднувальні пристрої, і тим, що є запірні пристрої між проміжним резервуаром і шлюзовими бункерами, якими шлюзові бункери можуть бути відділені по потоку від елемента розділення потоку. 8. Установка за п. 7, яка відрізняється тим, що проміжний резервуар звужується у напрямку до з'єднувальних пристроїв для вивантажування на внутрішньому боці. 9. Установка за п. 6, яка відрізняється тим, що водяна ванна має щонайменше два або більше з'єднувальних пристроїв для вивантажування, кожен з яких зливають в шлюзовий бункер, і тим, що з'єднувальні пристрої для вивантажування з водяної ванни обладнані запірними пристроями, якими шлюзові бункери можуть бути відділені по потоку від водяної ванни. 10. Установка за п. 9, яка відрізняється тим, що водяна ванна звужується у напрямку до з'єднувальних пристроїв для вивантажування на внутрішньому боці. 11. Установка за п. 6, яка відрізняється тим, що пристрій розділення потоку сконструйований в формі плоскої тарілки з вихідними патрубками, півсферичного корпусу з вихідними патрубками або горизонтального циліндра з вихідними патрубками в шлюзові бункери, і на вихідних патрубках в шлюзові бункери є запірні пристрої. 12. Установка за будь-яким одним з пп. 6-11, яка відрізняється тим, що запірними пристроями є кульові клапани. 5 UA 104726 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