Спосіб одержання і спалювання синтез-газу та пристрій для його здійснення

Номер патенту: 99769

Опубліковано: 25.09.2012

Автори: Абрахам Ральф, Павоне Доменіко

Є ще 1 сторінка.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб одержання і спалювання синтез-газу шляхом газифікації за допомогою повітря або кисню, або збагаченого киснем повітря з можливою часткою водяної пари, де:

- тверде або рідке паливо подають в реактор, в якому паливо перетворюють за допомогою повітря або кисню, або збагаченого киснем повітря, а також водяної пари при підвищеній температурі в синтез-газ, який істотною мірою складають з водню і оксиду вуглецю, і

- при реакції виникають краплини мінеральних шлаків, які виводять з реактора разом з одержаним синтез-газом, при цьому

- синтез-газ без попереднього охолоджування спрямовують у відділяючий шлаки пристрій, в якому краплини шлаків агломерують і відділяють у вигляді рідких шлаків, і пароподібні луги, що містяться в синтез-газі, а також хлористий водень видаляють з синтез-газу за рахунок приведення в контакт з газопоглинальною керамікою,

який відрізняється тим, що

- синтез-газ після очищення пропускають через турбодетандер, в якому енергію тиску і тепла синтез-газу перетворюють в енергію обертання, і

- синтез-газ потім спалюють у включених далі стадіях процесу газової турбіни і розширюють, і гази згоряння використовують для приведення в дію турбіни і для створення пари.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що відділяючий шлаки пристрій виконують циклоноподібним пристроєм, в якому гарячий газ виконує круговий рух, для відділення великої частини шлаків за рахунок відцентрових сил.

3. Спосіб за будь-яким з пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що в охолоджуючий шлаки пристрій вміщують насипний шар, в якому шлаки відділяють від газу.

4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що газопоглинальна кераміка у вигляді насипного шару приходить в контакт з синтез-газом у встановленому після відділяючого пристрою пристрої, і відбувається видалення лугів з синтез-газу в цьому встановленому пристрої.

5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що газ очищають між турбодетандером і блоком спалювання.

6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що очищення газу здійснюють за допомогою промивання газу фізичним розчинником.

7. Спосіб за будь-яким з пп. 5 або 6, який відрізняється тим, що промивання газу здійснюють за рахунок додавання хімічного сорбенту.

8. Спосіб за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що за допомогою турбодетандера приводять в дію генератор, який генерує струм.

9. Спосіб за будь-яким з пп. 1-8, який відрізняється тим, що за допомогою газової турбіни приводять в дію компресор, який стискає повітря для реактора газифікації вугілля.

10. Спосіб за будь-яким з пп. 1-9, який відрізняється тим, що як паливо використовують вугілля, вугільну емульсію, вугільну суспензію, нафтовий кокс, емульсії, оримульсії, біологічні палива або пластмаси в подрібненому вигляді.

11. Спосіб за будь-яким з пп. 1-10, який відрізняється тим, що газифікацію виконують при температурі 800-1800 ºC.

12. Спосіб за будь-яким з пп. 1-11, який відрізняється тим, що газифікацію виконують при тиску 0,1-10 МПа.

13. Пристрій для одержання і спалювання синтез-газу, який складається з реактора для газифікації вугілля, який придатний для газифікації палив при високих температурах, при цьому до реактора для газифікації вугілля прилягає очисний блок для очищення синтез-газу, який містить відділяючий шлаки пристрій і відділяючий луги пристрій, і до очисного блока для очищення синтез-газу прилягає турбодетандер, і потік газу, який виходить з турбодетандера, спрямований в камеру згоряння, де синтез-газ спалюється, і до блока спалювання прилягає газова турбіна, яка приводиться в дію газом згоряння і при цьому генерує струм, і газ згоряння подається в парогенератор для створення пари, для подальшого спрямування в парову турбіну, за допомогою якої генерується струм.

14. Пристрій за п. 13, який відрізняється тим, що відділяючий шлаки пристрій містить циклоноподібний пристрій.

15. Пристрій за п. 13, який відрізняється тим, що відділяючий шлаки пристрій містить насипний шар з нейтрального матеріалу, і насипний шар має пристрій для підведення рідких шлаків.

16. Пристрій за пп. 13-15, який відрізняється тим, що відділяючий луги пристрій містить посудину з газопоглинальною керамікою.

17. Пристрій за п. 16, який відрізняється тим, що газопоглинальна кераміка містить оксидні або неоксидні кераміки або суміші з цих керамік.

18. Пристрій за пп. 13-17, який відрізняється тим, що між турбодетандером і камерою згоряння знаходиться пристрій для промивання газу.

19. Пристрій за пп. 13-18, який відрізняється тим, що між турбодетандером і камерою згоряння знаходиться пристрій для додавання хімічного сорбенту.

Текст

Реферат: Винахід стосується способу одержання, очищення і спалювання синтез-газу з метою генерування електричної енергії. При цьому синтез-газ одержують з твердого, вуглецевмісного палива за допомогою кисневмісного газу і очищують за допомогою відділення шлаків і відділення лугів. Після цього очищення одержаний синтез-газ потрапляє в турбодетандер, де енергія тиску використовується для генерування струму. За рахунок очищення і відділення шлаків турбодетандер захищається від корозії і механічного впливу. Розширений синтез-газ потім спалюють під тиском і спалювання використовують в комбінованому процесі з газовою турбіною, утворенням пари і паровою турбіною для генерування струму. Таким чином, процес має підвищений коефіцієнт корисної дії. Винахід стосується також пристрою, за допомогою якого може бути реалізований спосіб, згідно з винаходом. UA 99769 C2 (12) UA 99769 C2 UA 99769 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується способу одержання синтез-газу з вуглецевмісного палива, такого як, наприклад, всі види вугілля, кокс, нафтовий кокс, біомаса, а також емульсії, орімульсія і т. д., і його спалювання для створення тепла і енергії. За допомогою способу, згідно з винаходом, можна легко очищати синтез-газ без подальшого охолоджування і використовувати його енергію тепла і тиску спочатку для генерування струму, а його хімічну енергію для генерування струму за допомогою звичайного комбінованого процесу. За рахунок проміжно виконуваного очищення синтез-газу, можливе одержання струму за допомогою додаткової турбіни, без небезпеки пошкодження турбіни за рахунок корозійних складових частин. Винахід стосується також пристрою, за допомогою якого можлива реалізація цього способу. При одержанні синтез-газу з вуглецевмісного палива, паливо перетворюють за допомогою повітря або кисню, або збагаченого киснем повітря з можливою часткою водяної пари у прийнятному для цього реакторі. У цьому процесі виникають нарівні з синтез-газом також мінеральні шлаки, які, як правило, складаються з аерозолів і краплин. Деякі з цих рідин частково випаровуються і утворюють лужні пари, а також хлористий водень. Для подальшого застосування вони в більшості випадків утворюють великі перешкоди, оскільки вони можуть ушкоджувати або негативно впливати на частини пристроїв подальшої обробки. Тому переважно очищувати одержаний синтез-газ від захоплюваних з ним сторонніх складових частин. У DE 1020070631 А1 наведений опис процесу для очищення синтез-газу за допомогою приведення в контакт з газопоглинальною керамікою, при цьому синтез-газ без попереднього охолоджування спрямовують в пристрій для відділення шлаків, в якому краплини шлаків витягуються у вигляді рідких шлаків. При цьому пристрій для відділення шлаків може бути виконаний у вигляді циклоноподібного пристрою або у вигляді шару сипкого інертного матеріалу, в якому шлаки відділяються від газу. За рахунок цього вигляду очищення немає необхідності в охолоджуванні або пониженні тиску синтез-газу, так що його енергію тиску і тепла можна використовувати для приводу турбодетандеру. Лише після цього синтез-газ потрапляє в процес, в якому одержаний синтезгаз використовується найрізноманітнішим чином. За рахунок додаткової турбіни краще використовується енергія тиску і тепла синтез-газу після його одержання, так що значно поліпшується коефіцієнт корисної дії процесу для генерування струму з синтез-газу. Механічну енергію можна використовувати, наприклад, для генерування струму. Часто одержаний синтез-газ застосовують для одержання хімічних продуктів. Однак можна також спалювати одержаний так синтез-газ, з метою приведення спочатку в дію за допомогою газу згоряння утворюваної газової турбіни. За рахунок цього оптимально використовується енергія тиску, утворена при згорянні. Тепло розширюваного газу згоряння за допомогою турбіни використовується потім для створення пари. Пара приводить в дію парову турбіну, за допомогою якої можна генерувати струм. Цей процес одночасного використання енергії тиску згоряння і утворення пари для приводу парової турбіни, звичайно називається комбінованим процесом. Процеси для одержання синтез-газу з метою спалювання для генерування струму в комбінованому процесі відомі. У US 6233916 В1 наведений опис процесу для генерування електричного струму, в якому використовується енергія тиску паливного газу для приведення в дію турбіни. Тепло паливного газу можна після розширення використовувати за допомогою системи теплообмінників.При цьому горючий газ може бути будь-якого виду. Це може бути, наприклад, природний газ або корисний газ з хімічної промисловості, який подають для спалювання. За допомогою цього процесу можна використовувати енергію тиску і тепла паливного газу. Процес містить також подальше створення пари і генерування струму. Використовуваний газ при цьому не повинен містити корозійних складових частин. Однак багато які технічні гази, які використовуються для генерування енергії, не відповідають цій умові. Зокрема, синтез-газ, який одержують в процесі газифікації вугілля, містить безпосередньо після вузла для газифікації ще велику кількість розплавлених шлаків. До цього додаються, зокрема, також галогенні сполуки, такі як лужні пари і галогеноводні. При застосуванні включеної перед процесом спалювання турбіни це пов'язано з проблемами. За рахунок агресивних складових частин в синтез-газі може відбуватися пошкодження лопаток турбіни, турбінного вала або підшипників. З цієї причини при застосуванні попередньо включеної турбіни необхідно застосовувати очищені гази. Однак очищення синтез-газу пов'язане з великими витратами. Для цього одержаний синтезгаз необхідно охолоджувати і пропускати через промивач газу. Після промивання газу одержують очищений газ, який для спалювання можливо необхідно знов нагрівати. Це пов'язано з великими витратами. Крім того, процеси промивання газу вимагають великих витрат на апаратуру. 1 UA 99769 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Тому існує задача створення простого способу очищення для синтез-газу, який інтегрований в процес. Переважно, процес для генерування струму є комбінованим процесом, в якому гази згоряння використовуються в двох рівнях для генерування струму. Такі установки при правильній конструкції мають високий коефіцієнт корисної дії. За рахунок застосування процесу газифікації вугілля можна краще використовувати паливо. Додатково до цього, при одержанні синтез-газу з подальшим спалюванням можна застосовувати більшу кількість палив. Ця задача вирішена, згідно з винаходом, за рахунок створення інтегрованого способу гарячого очищення синтез-газу. Синтез-газ після одержання пропускають через пристрій, який відділяє шлаки і луги. Відділяючий шлаки пристрій може бути будь-якого виду, однак переважно застосовувати циклоноподібний пристрій. Відділяючий лужні іони або луги пристрій є газопоглинальною керамікою, яка переважно розташована в посудині, через яку проходить потік підлягаючого очищенню газу. Можна також додавати газопоглинальну кераміку для відділення лужних іонів або лугів вже у паливо. Винахід пропонує також пристрій для виконання цього способу. Хоча спосіб особливо добре підходить для генерування електрики з синтез-газу в комбінованому процесі, можна також використовувати цей спосіб для спалювання синтез-газу з метою простого створення пари і генерування електрики. У цьому випадку меншають інвестиційні витрати за рахунок економії газової турбіни. Однак для досягнення вищого коефіцієнта корисної дії переважно забезпечувати весь процес також газовою турбіною, в якій використовується енергія тиску згоряння. Таким чином, в ідеальному варіанті виконання способу використовують енергію тиску з одержання паливного газу, із згоряння і з створення пари. У газовій турбіні для генерування енергії використовується як тиск, так і тепло. Зокрема, пропонується спосіб одержання і спалювання синтез-газу за рахунок газифікації за допомогою повітря або кисню, або збагаченого киснем повітря з можливою часткою водяної пари, при цьому: - тверде або рідке паливо подають в реактор, в якому паливо перетворюється за допомогою повітря або кисню, або збагаченого киснем повітря, а також водяної пари при підвищеній температурі в синтез-газ, який в істотній мірі складається з водню і оксиду вуглецю, і - при реакції виникають краплини мінеральних шлаків, які виводяться з реактора разом з одержаним синтез-газом, при цьому - синтез-газ без попереднього охолоджування спрямовують у відділяючий шлаки пристрій, в якому краплини шлаків агломерують і відділяються у вигляді рідких шлаків, і пароподібні луги, що містяться в синтез-газі, а також хлористий водень видаляють з синтез-газу за рахунок приведення в контакт з газопоглинальною керамікою, який характеризується тим, що: - синтез-газ після очищення пропускають через турбодетандер, в якому енергія тиску і тепла синтез-газу перетворюється в енергію обертання, і - синтез-газ потім спалюють і розширюють у включених далі стадіях процесугазової турбіни і використовують гази згоряння для приведення в дію турбіни і для створення пари. Стадії способу для відділення шлаків і лугів здійснюються переважно один за одним після процесу газифікації вугілля. Переважно, відділення шлаків відбувається в циклоноподібному пристрої, в якому газ виконує круговий рух, так що велика частина шлаків відділяється за рахунок відцентрових сил. Можна також пропускати горючий газ через шар насипного матеріалу, в якому шлаки відділяються від газу. Можливий також пристрій з множиною решіток, на яких можуть відділятися шлаки. Відділяючий луги пристрій може бути також будь-якого виду. У простому і ефективному варіанті виконання винаходу він виконаний так, що в посудині знаходиться насипаний шар газопоглинальної кераміки, через який проходить потік підлягаючого очищенню газу. У іншому варіанті виконання винаходу газопоглинальна кераміка застосовується у вигляді будь-яких геометричних форм, які відфільтровують луги з синтез-газу. У іншому варіанті виконання винаходу газопоглинальну кераміку можна подавати в процес одержання синтез-газу також у вигляді дрібних частинок. Таким чином, гази відфільтровуються з процесу вже в просторі газифікації. Після цих стадій способу одержують очищений газ, корозійні властивості якого значно пригнічені або повністю виключені. У типовому варіанті виконання частка лугів в синтез-газі -1 після очищення становить нижче 100 млн . У цьому вигляді синтез-газ можна пропускати через турбодетандер. При цьому мова йде про турбіну для створення енергії обертання за допомогою тиску газу. Вона може бути турбіною будь-якого виду. Залежно від робочого тиску газифікації вона може бути виконана, наприклад, у вигляді турбіни високого тиску або низького тиску. Таким чином, можна погоджувати турбіну з процесом. За рахунок відділення шлаків і лугів 2 UA 99769 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 турбодетандер має значно триваліший термін служби. За рахунок цього турбіна може бути дешевою і мати значно довші інтервали технічного обслуговування. Після розширення газу за рахунок проходження через турбодетандер, газ спрямовують для спалювання. Залежно від чистоти газу може бути необхідним піддавання газу додатковому очищенню за допомогою промивання газу. Зокрема, промивання газу потрібне, коли застосовуване вугілля містить дуже багато сірки, і сірку необхідно видаляти з горючого газу. Промивання газу здійснюється відповідно до звичайного способу промивання газу і відбувається, наприклад, з використанням фізичного розчинника. Приклад відповідного способу міститься в WO 2005054412 А1. Однак можна застосовувати також хімічний розчинник. Нарешті, можна також використовувати твердий сорбент. Це можна використовувати, зокрема, тоді, коли відхідний газ повинен містити особливо мало сірки. Енергію обертання турбіни можна використовувати для генерування струму. Однак її можна також використовувати для приведення в дію частин установки, таких як, наприклад, насоси або компресори. Компресор, який приводиться в дію може, наприклад, стискати повітря для виконання газифікації вугілля або згоряння. Якщо реактор для газифікації вугілля працює з киснем з установки розкладання повітря, то установка для розкладання повітря може також приводитися в дію турбіною. Природно, це може відбуватися також частково, тобто з відгалуженням енергії обертання для парціального генерування струму. Очищений і частково розширений газ потім спалюють для генерування струму. У одному переважному варіанті виконання винаходу процес генерування струму є комбінованим процесом. У ньому використовується як енергія тиску газу після згоряння для приведення турбіни, так і утворювана пара. Після проходження через газову турбіну нагрівається казан, в якому випаровується вода, що подається. Створена пара знаходиться під тиском і може приводити у обертання турбіну. При проходженні через турбіну або турбіни пара значною мірою розширюється. Після розширення пара в одному переважному варіанті виконання конденсується і знов використовується у вигляді води, що подається. Однак горючий газ можна безпосередньо спалювати для створення пари. Тим самим хоча і знижується вартість установки, однак загалом зменшується коефіцієнт корисної дії всього процесу. Тут також можна застосовувати турбіни для генерування електричного струму. Однак їх можна також застосовувати для приведення частин установки, таких як компресори або насоси. Процес одержання синтез-газу може бути будь-якого виду. Як паливо можнавикористовувати всі тверді і рідкі вуглецевмісні палива. Це можуть бути, наприклад, всі сорти вугілля, вугільна емульсія, орімульсії, нафтовий кокс, біологічні палива або пластмаси в подрібненому вигляді. Спосіб може також містити підготовчі стадії, такі як зберігання, помел розмелювання і пресування палива. Газифікація вугілля виконується в типовому варіанті виконання при температурі 800-1800 °C. Тиск при виконанні газифікації вугілля звичайно становить 0,1-10 МПа. Він може коливатися в ході процесу. Пропонується також пристрій, за допомогою якого можна виконувати спосіб, згідно з винаходом. Він складається, природно, з декількох вузлів, які часто зустрічаються при будівництві електростанцій. Зокрема, пропонується пристрій для одержання і спалювання синтез-газу, який складається з реактора для газифікації вугілля, який придатний для газифікації палив при високих температурах, при цьому до реактора для газифікації вугілля прилягає очисний блок для очищення синтез-газу, який складається з відділяючого шлаки пристрою і відділяючого луги пристрою, і до очисного блока для очищення синтез-газу прилягає турбодетандер, і вихідний з турбодетандера потік газу спрямовується в подальших стадіях процесу в камеру згоряння газової турбіни, де синтез-газ можна спалювати, і до блока спалювання прилягає газова турбіна, яка приводиться в дію газом згоряння і при цьому генерує струм, і газ згоряння подається в парогенератор, який створює пару, яка потім спрямовується в парову турбіну, за допомогою якої генерується струм. У простішому варіанті виконання можна також відмовитися від газової турбіни. Однак в цьому випадку коефіцієнт корисної дії всієї установки нижчий. У одному переважному варіанті виконання пристрій, згідно з винаходом, містить газову турбіну для генерування енергії із згоряння використовуваного газу. Реактор газифікації вугілля для одержання синтез-газу може бути будь-якого виду. У одному варіанті виконання винаходу відділяючий шлаки пристрій складається з циклоноподібного пристрою. У ньому використовуються відцентрові сили газу для відділення краплин шлаків. Він містить випускний патрубок і пристрій для відведення шлаків. Можна застосовувати також насипний шар з стійкого до шлаків матеріалу. У цьому випадку насипний шар для відведення шлаків переважно має відвідний пристрій для рідких шлаків. Насипний шар 3 UA 99769 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 звичайно складається із зернистого матеріалу, наприклад, з оксидних або не оксидних керамік або з суміші обох керамік. Відділяючий луги пристрій переважно розташований в посудині, яка містить газопоглинальну кераміку. Вона звичайно складається з двоокису кремнію або силікатів, або алюмінатів, або окису алюмінію. Газопоглинальна кераміка може також складатися з суміші цих речовин або ж може бути сполукою з суміші цих речовин. Газопоглинальна кераміки повинна мати хорошу поглинальну здатність для лугів і галогенідів. Переважно, вона повинна також поглинати галогеніди лужноземельних металів або галогеноводні. Вона може бути розташована у вигляді сферичної засипки, у вигляді решіток, у вигляді хорд або в будь-якій геометричній формі. Залежно від бажаної міри очищення паливного газу, пристрій може містити також промивку газу. Вона знаходиться в технологічному процесі звичайно між турбодетандером і спалюванням. Вона забезпечена необхідними для цього пристроями і вузлами. У цьому місці можуть бути також встановлені вузли для додавання хімічних сорбентів. Як хімічні сорбенти можна використовувати, наприклад, вапняк, доломіт або окис лужноземельних металів. Однак можна застосовувати також сполуки, що містять перехідні метали. Нарешті, пристрій, згідно з винаходом, може містити всі вузли, які необхідні для будівництва електростанцій. Це можуть бути насоси, клапани, компресори або утворюючі вакуум пристрої. Це можуть бути також нагрівальні або охолоджуючі пристрої або теплообмінники. Турбіни в процесі можуть бути будь-якого виду. Це можуть бути радіальні або осьові турбіни. Залежно від тиску розширюваного газу, це можуть бути турбіни високого тиску або низького тиску, які відрізняються розташуванням лопаток і щільністю установки лопаток. Вибір відповідної турбіни здійснюється за вибором фахівця. Можна також включати турбіни і компресори на одному валу з генератором. За рахунок такої конструкції спрощується керування комплектом турбін, потрібно менше місця і досягається значна економія вартості. Парогенераторний блок містить також всі необхідні пристрої. Це можуть бути паровий казан і випарник всіх можливих конструкцій. Частиною пристрою, згідно з винаходом, можуть бути також всі звичайно застосовні конструктивні елементи, такі як відцентрові водовіддільники і перегрівачі. До них відносяться також привідний вали і генератори. Спосіб, згідно з винаходом, забезпечує можливість генерування струму з дуже високим коефіцієнтом корисної дії. Для способу не потрібні складні пристрої спалювання, а забезпечують можливість виконання процесу з економією простору за рахунок газифікації вугілля. За рахунок інтегрування при необхідності очищаючих газ пристроїв досягається також дуже малотоксичний відхідний газ. Хід виконання способу, згідно з винаходом, пояснюється нижче більш точно з посиланнями на креслення, при цьому спосіб, згідно з винаходом, не обмежується цим варіантом виконання. Для кращої ілюстрації хід процесу розділений на три блоки (А, В, С). На фіг. показаний хід виконання способу, згідно з винаходом. У реактор 1 газифікації вугілля подають вуглецевмісне паливо. У нього домішують газ 2, який містить кисень, і при необхідності водяну пару 3, так що паливо перетворюється в генераторний газ або синтез-газ. При необхідності в реактор газифікація вугілля подає з компресора 19 повітря 4 згоряння або ж кисень 2а з установки 2b розкладання повітря. Установку 2b розкладання повітря можна також забезпечувати повітрям з компресора 19. Одержують сирий синтез-газ 5. Його подають у відділяючий шлаки пристрій 6. При цьому він звільняється від частинок зріджених шлаків. Одержують відділені шлаки 7. Звільнений від рідких шлаків синтез-газ 8 спрямовують далі і він потрапляє у відділяючий луги пристрій 8 з газопоглинальною керамікою 10. Очищений і звільнений від лугів синтез-газ 11 приводить потім в дію турбодетандер 12. Він в свою чергу з'єднаний в цьому випадку з одним генератором 13. Генератор 13 генерує струм. Цей весь блок утворює вузол А (газифікація вугілля і турбодетандер). Розширений синтез-газ 14 потрапляє в пристрій 15 очищення газу. Там він звільняється від небажаних сторонніх газів. Потім синтез-газ спалюють в камері 16 згоряння. Одержують гарячий відхідний газ 16а, який проходить через турбіну 17. Турбіна приводить в дію генератор 18 і компресор 19. Генератор 18 генерує струм. За допомогою компресора одержують стиснуте повітря 4 для процесу 4а згоряння, пристрою 4b розкладання повітря або процесу 4с газифікації. Весь блок утворює вузол В (очищення газу і спалювання). Відхідний газ 20 з газової турбіни потрапляє в парогенератор 21. У ньому утворюється пара 22, яка приводить в дію турбіну 23. Пара потрапляє в конденсатор 24, переводиться в рідкий стан і спрямовується назад в процес. За допомогою цієї турбіни 23 також приводиться в дію генератор 25, який постачає струм. Вихідний газ (26) з парогенератора відводять і при необхідності піддають очищенню. Весь блок утворює вузол С (генерування пари). 4 UA 99769 C2 5 10 15 20 25 30 Перелік позицій 1 Реактор для газифікації вугілля 2 Повітря або кисень 2а Потік кисню 2b Установка для розкладання повітря 3 Водяна пара 4 Стиснуте повітря 4а Стиснуте повітря для згоряння 4b Стиснуте повітря для установки розкладання повітря 4с Стиснуте повітря для реактора газифікації вугілля 5 Сирий синтез-газ 6 Відділяючий шлаки пристрій 7 Відведення шлаків 8 Звільнений від шлаків синтез-газ 9 Відділяючий луги пристрій 10 Газопоглинальна кераміка 11 Очищений синтез-газ 12 Турбодетандер 13 Генератор 14 Розширений синтез-газ 15 Очищення газу 16 Камера згоряння 16а Димовий газ для турбіни 17 Газова турбіна 18 Генератор 19 Компресор 19а Повітря, що подається в компресор 20 Розширений газ згоряння 21 Парогенератор 22 Пара 23 Парова турбіна 24 Конденсатор 25 Генератор 26 Відхідний газ/димовий газ 35 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 60 1. Спосіб одержання і спалювання синтез-газу шляхом газифікації за допомогою повітря або кисню, або збагаченого киснем повітря з можливою часткою водяної пари, де: - тверде або рідке паливо подають в реактор, в якому паливо перетворюють за допомогою повітря або кисню, або збагаченого киснем повітря, а також водяної пари при підвищеній температурі в синтез-газ, який істотною мірою складають з водню і оксиду вуглецю, і - при реакції виникають краплини мінеральних шлаків, які виводять з реактора разом з одержаним синтез-газом, при цьому - синтез-газ без попереднього охолоджування спрямовують у відділяючий шлаки пристрій, в якому краплини шлаків агломерують і відділяють у вигляді рідких шлаків, і пароподібні луги, що містяться в синтез-газі, а також хлористий водень видаляють з синтез-газу за рахунок приведення в контакт з газопоглинальною керамікою, який відрізняється тим, що - синтез-газ після очищення пропускають через турбодетандер, в якому енергію тиску і тепла синтез-газу перетворюють в енергію обертання, і - синтез-газ потім спалюють у включених далі стадіях процесу газової турбіни і розширюють, і гази згоряння використовують для приведення в дію турбіни і для створення пари. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що відділяючий шлаки пристрій виконують циклоноподібним пристроєм, в якому гарячий газ виконує круговий рух, для відділення великої частини шлаків за рахунок відцентрових сил. 3. Спосіб за будь-яким з пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що в охолоджуючий шлаки пристрій вміщують насипний шар, в якому шлаки відділяють від газу. 4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що газопоглинальна кераміка у вигляді насипного шару приходить в контакт з синтез-газом у встановленому після відділяючого 5 UA 99769 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 пристрою пристрої, і відбувається видалення лугів з синтез-газу в цьому встановленому пристрої. 5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що газ очищають між турбодетандером і блоком спалювання. 6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що очищення газу здійснюють за допомогою промивання газу фізичним розчинником. 7. Спосіб за будь-яким з пп. 5 або 6, який відрізняється тим, що промивання газу здійснюють за рахунок додавання хімічного сорбенту. 8. Спосіб за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що за допомогою турбодетандера приводять в дію генератор, який генерує струм. 9. Спосіб за будь-яким з пп. 1-8, який відрізняється тим, що за допомогою газової турбіни приводять в дію компресор, який стискає повітря для реактора газифікації вугілля. 10. Спосіб за будь-яким з пп. 1-9, який відрізняється тим, що як паливо використовують вугілля, вугільну емульсію, вугільну суспензію, нафтовий кокс, емульсії, оримульсії, біологічні палива або пластмаси в подрібненому вигляді. 11. Спосіб за будь-яким з пп. 1-10, який відрізняється тим, що газифікацію виконують при температурі 800-1800 ºC. 12. Спосіб за будь-яким з пп. 1-11, який відрізняється тим, що газифікацію виконують при тиску 0,1-10 МПа. 13. Пристрій для одержання і спалювання синтез-газу, який складається з реактора для газифікації вугілля, який придатний для газифікації палив при високих температурах, при цьому до реактора для газифікації вугілля прилягає очисний блок для очищення синтез-газу, який містить відділяючий шлаки пристрій і відділяючий луги пристрій, і до очисного блока для очищення синтез-газу прилягає турбодетандер, і потік газу, який виходить з турбодетандера, спрямований в камеру згоряння, де синтез-газ спалюється, і до блока спалювання прилягає газова турбіна, яка приводиться в дію газом згоряння і при цьому генерує струм, і газ згоряння подається в парогенератор для створення пари, для подальшого спрямування в парову турбіну, за допомогою якої генерується струм. 14. Пристрій за п. 13, який відрізняється тим, що відділяючий шлаки пристрій містить циклоноподібний пристрій. 15. Пристрій за п. 13, який відрізняється тим, що відділяючий шлаки пристрій містить насипний шар з нейтрального матеріалу, і насипний шар має пристрій для підведення рідких шлаків. 16. Пристрій за пп. 13-15, який відрізняється тим, що відділяючий луги пристрій містить посудину з газопоглинальною керамікою. 17. Пристрій за п. 16, який відрізняється тим, що газопоглинальна кераміка містить оксидні або неоксидні кераміки або суміші з цих керамік. 18. Пристрій за пп. 13-17, який відрізняється тим, що між турбодетандером і камерою згоряння знаходиться пристрій для промивання газу. 19. Пристрій за пп. 13-18, який відрізняється тим, що між турбодетандером і камерою згоряння знаходиться пристрій для додавання хімічного сорбенту. 6 UA 99769 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 7

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for production and combustion of synthesis-gas and device for its realization

Автори англійською

Abraham, Ralf, Pavone, Domenico

Назва патенту російською

Способ получения и сжигания синтез-газа и устройство для его осуществления

Автори російською

Абрахам Ральф, Павоне Доменико

МПК / Мітки

МПК: B01J 7/00, C10K 1/00, F02C 3/22, C10J 3/52

Мітки: синтез-газу, спосіб, спалювання, одержання, пристрій, здійснення

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/9-99769-sposib-oderzhannya-i-spalyuvannya-sintez-gazu-ta-pristrijj-dlya-jjogo-zdijjsnennya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб одержання і спалювання синтез-газу та пристрій для його здійснення</a>

Подібні патенти