BG99166A

BG99166A - Метод и устройство за сушене и газифициране на надробено въглищно гориво с високо съдържание на влага

Info

Publication number: BG99166A
Application number: BG99166A
Authority: BG
Inventors: Terence Johnson; Anthony Campisi; Bernard Anderson; David Wilson; Danh Huynh; Graeme Pleasance
Original assignee: State Electricity Commission Of Victoria
Priority date: 1992-05-08
Filing date: 1994-11-07
Publication date: 1995-11-30
Also published as: HU9403217D0; FI945219A0; GR3036169T3; CZ266794A3; IN181966B; CZ291558B6; FI117201B; ES2156126T3; HU216910B; RU2134713C1; CN1083851A; TR28004A; EP0639220A4; CN1039653C; UA37204C2; CA2134871C; RO113659B1; MY109235A; RU94046081A; DE69330093T2

Abstract

Изобретението се отнася до метод и устройство за газифициране на надробено твърдо въглищно гориво свисоко съдържание на влага. Методът включва въвеждане на горивото в една или повече намиращи се подналягане сушилни, без да се прибавя вода към горивото, намаляване на съдържанието на влага в горивото в една или повече от сушилните до ниво, подходящо за газифициране чрез пропускане на горещ произведен газ през тях, така че частичките гориво да се увличат в газовия поток, като при това се охлажда и овлажнява газът, разделяне на охладения и овлажнен газ от горивото, пренасяне на горивото с намалено съдържание на влага от сушилните и газификатора, газифициране на горивото в газификатора и получаване на горещ газ и въвеждане поне на част от горещия получен газ в една или повече сушилни. Изобретението се отнася също до комплексен метод за производство на енергия, по-специално на електрическа, от надробено твърдо въглищно гориво.

Description

Изобретението се отнася до метод и устойство за превръщане на надробено твърдо

V влага в газ за горене.

въглищно гориво с високо съдържание на По-специално, изобретението се отнася до подобрен метод и устойство за газифициране на влажно надробено твърдо въглищно гориво, който не включва прибавянето¹на вода преди етапа на сушене и при който нено с охлаждането на получавания сушенето на горивото газ. Изобретението е е обедиособено въглища във въглищен газ и за подходящо за превръщане на влажни удобство, изобретението ще се описва по-нататък с оглед на това приложение. При това обаче, трябва да се подразбира, че настоящето изобретение е също така подходящо за превръщане на други типове надробено твфдо въглищно гориво в газ.

- 2 Известни са няколко метода за превръщане на въглища във въглищен газ. Тези методи на превръщане обикновено се провеждат при повишени температури, най-често между 900° С и 1500° С, в зависимост от използвания метод на превръщане. По същество методите включват частично изгаряне на въглищата за да се получи въглероден монооксид предимно, а не въглероден диоксид. Съдържащите се химически във въглищата въглеводороди и водород също дават известно количество водород и метан. Тези методи обикновено включват прибавянето на пара в резултат на което се получава доМГ пълнителен водород поради реакции между въглерода и водата.

Произвежданият газ трябва да се охлади преди да може да се пречисти или преди^ скоростта му да може да се контролира чрез вентили. Повечето методи за охлаждане на газа използват паров генератор и (паро)прегревател в които горещите газове се охлаждат чрез преминаване над тръби в които вода се ншгрява за да -дасл- иЗМря^ас,

Повечето от известните методи за газифициране изискват захр^ащи въглища, които имат съдържание на влага под 10 до 20 %, в зависимост от метода. Продухвани с кислород газификатори могат да приемат горива с по-високо съдържание на влага. Когато се използват въглища £а газифициране с по-високо съдържание на вла га, то тогава е необходимо първо да се изсушат въглищата за да се намали съдържанието на влага до подходящо ниво.

При един известен метод за превръщане на въглища|с високо съдържание на влага в газ, въглищата първо се сушат в |кипящ слой с пара като се използва гореща пара за сушене на въглищата и намаляване на съдържанието им на влага. Този етап се провежда при атмосферно налягане като необработените въглища се надробяват преди да преминат в кипящ слой в сушилнята). /Слоят въглища се флуиди-·

- 3 зира чрез барботиране на гореща пара инжектирана в дъното, при което частичките от слоя се поддържат в постоянно движение. В Зоната

-региона-на слоя са поставени многобройни тръби през които преминава горещата пара,за да загрява и суши въглищата. Сухите въглища се охлаждат и лагеруват. След това въглищата се прехвърлят от складовият контейнер в газификатора, който е поместен на друго място в инсталацията.

Газификаторът има слой който се флуидизира било с виздух или с въздух обогатен с кислород, който също така взаимодействува химически с въглищата при което се получава произвеждания газ. Той работи по такъв начин, че по-голямата част от реакциите се извършват в кипящия слой, при-вее-че-фини частички от въглищата и от пепелта се отнасят с газовия поток в горната част на съда, където може да се инжектира допълнителен въздух за да протече процеса на газифициране по-цялостно. При напускането на съда температурата на газа е от порядъка на 1000° С и поради това е необходим! високотемпературен, облицован с огнеупорен материал циклон за да отстрани овъглените частички, които се връщат в газификатора.

Полученият горещ газ след това се охлажда до температура между,0° С и 450° С така че да може да се пречисти и да се от? 5 страни сярата.

Известни са и други методи за газифициране, но те по същество са подобни в степен, че j

j ;

първоначално въглищата се сушат и складират преди да се газифицират в отделен етап и че получавания газ се охлажда преди да се пречисти»

Етапа на сушене в кипящ слой получен благодарение на пара, изисква наличието на пара за флуидизирането на въглищата и за сушенето им. Тя може да се получи или с помощта на обикновен котел или члез повторно сгъстяване на парите на отстранената в процеса на сушене влага. Всеки от методите изисква изразходването на енергия,

В газово-турбинната силова електроцинтрала с парова турбина^ работеща с пара получена в регенериращ орлина паров генератор, парата за сушене може да се достави от регенериращия топлина паров генератор или да се изпуска от паровата турбина. Това обаче намалява наличната пара·, която се използва за получаването на електричество от паровата турбина.

Използването на повторна сгъстена пара изисква използването на компресори за увеличаване на налягането и температурата на ι г изпарената влага. Тези компресори изискват голям разход на електрическа енергия. Всеки от методите за използване на пара за сушене с пара в кипящ слой (5PBD), намалява силата на добивания ток в т мрежата на силовата електроцентрала и оттук и общата й ефективност,

Метода за използване на пара за сушене с пара в кипящ слой при атмосферно налягане, ако се приложи за обработване на въглища за генерираща електричество силова електроцентрала, например с капацитет 400 &1W , ще изисква голяма инстйрация, с което значително ще се увеличат капиталните разходи на силовата, електроцентрала и οττ^ίκ ще се оскъпи произвежданата електроенергия.

I {Предложените инсталации с използване на SFBD процеса, включват междинно съхраняване на изсушените въглища преди газифицира нето ие в резултат на което се увеличават капиталните разходи .за инсталацията за производство на газ. Освен това, съхраняването на сухи въглица nose да е опасно, поради възможността те спонтанно да се запалят.

Изискването да се охлади получавания газ преди да се филтрува също води до допълнителни капитални разходи за топлообменник, който да охлади газа.

Топлообменникът ще бъде подложен на замърсяване от нефилтрувания газ. Това от своя страна ще изисква редовно почистване на топлообменника с което ще се прибавят нови производствени разходи за ИНСТАЛАЦИЯТА.

В настоящата патентна литература са описани някой методи при които получения от газификатора газ се използва за отстраняване на влагата от входящото гориво.

При един метод за сушене и газифициране на въглища със свървана вода, описан в САЩ патент № 4 166 802, се претендира че каша** та образувана при омесване на въглищата с вода може да се нагрява като се използва горещ газ от зоната на газифициране, при което се получават промени в структурата на въглищата, като водата / Се частично елиминира от частичките на въглищата. Процесът на сушене се извършва при много високо налягане (около 90 Бара), достатъчно за да се поддържа водата в кашата в течна фаза. След нагряването на кашата, част от водата се отделя от кашата при което се получава каша с намалено съдържание на влага. Тази каша с намалено водно съдържание образува захранващия материал за гази- q фикатора продухван с кислород под високо налягане. Този метод работи при налягане много по-високо отколкото е необходимо при

ϊ. '' ; ' нормалните газови турбини. Високото налягане води до повишени капитални разходи. Поради високото съдържание на влага в захранващото гориво към газификатора, необходимо е използването на газификатор с продухване на кислород за да се получи задоволителен произвеждан га8. Кислородната иноталация също води до увеличаване на капиталните разходи. Хидротермалният процес води до получаване на значителен поток вода замърсена с органични вещества и · обработването на тази вода също оскъпява производствения процес. !

При друг метод, описан в САЩ патент fe 4,769,157 , за отлага нето на тинята от отпадните води, горещ газ, получен от тинята на отпадните води в газификатор, се препуска през входящите отпадни води за да ги изсуши достатъчно за газифициране. Полученият газ, преди да се изхвърли се пречиства чрез изгаряне» Този метод има недостатъка, че цялата влага във входящата отпадна тини остава в произвеждания газ,-поради което се получава газ с много ниска калорична стойност и той е неподходящ за изгаряне в газова турби на.

При един метод, описан в Японски патент № J03039394, горещия произведен от газификатора газ се пропуска през голям складов резервоар, съдържащ суров материал за използване в газифика тора, с оглед да с^ елиминират овъглени частички и катуани от получавания газ, като в същото време суровият материал се суши и газа се охлажда, методът е описан във връзка е газифициране на дървесни отпадъци и стърготини но се претендира, че|метода може също да се приложи при .други въглШПЗ™ материали, използвани обикновено за газифициране като торф, кокс и въглища. При метода изглеж да че получавания газ се пропуска през фиксиран слой от суров материал в съхраняващия резервоар, като се разчита на междинните разстояния за преминаване на газа. Такъв метод не би могъл да се използва с гориво което е трошливо и крехко и което лебно ще се натроши на малки частички, тъй като при това няма да има достатъчна площ и пространство между частичките, което да позволи пре· минаването . на газа. Общо на този метод с двата описани по-горе !

е, че при него се ролучава излишък от влага в произвеждания газ и поради това получавания газ има много ниска калоричност и е неподходящ за изгаряне в газова турбина.

При един метрд за газифициране на кафяви въглища със съдържание на влага 50-60 тегловни процента, описан в патент на Гер майската Демократична република № 209648, се използва газификатор с фиксиран слой. Въглищата се смесват с вода за да се запазят размери на частичките от 5 до 60 кш, което е необходимо за да се осигури проход за газа през въглищния слой в газификатора» Първоначално въглищата се нагряват в скрадоз бункер до 90° С и след това се засушават предварително до съдържание на влага 50 % в процес под налягане с пара. След това се прехвърлят в газификатора, където се довършва сушенето, като въглищата преминават надолу, а горещият произвеждан газ преминава нагоре през слоя. Този 2 метод не може да се приложи при крехко гориво (като Викториански кафяви въглища), които биха се натрошили до размери на частичките под 5 мм_в При тометод се използват също кислород пара като среда за газифициране, тъй като при газификатор продухван с въздух ще се получи газ с много ниска калоричност, който е неподходящ за изгаряне в газова турбина. методът има също така недостатъка че при него е необходим складов бункер за предварително нагряване на въглищата и също така е необходим по-голям от нормалното газификатор за да се осигури достатъчно време на престояване за да се изсушат входящите въглища, заето води до увеличени капитални разходи.

Предмет на настоящето изобретение е, да осигури метод и устройство за газифициране на надробено твърдо въглеродно гориво с високо съдържание на влага, който преодолява или поне намалява недостатъците на един или повече от по-горе описаните методи от нивото на техниката,!.

Съгласно изобретението разработен е метод за газифициране на надробено твърдо въглищно гориво с високо съдържание;на влага, като метода се състзи в:

въвеждане на горивото в една, или повече сушилни под наляG кзне на се овлажнява газа;

газифициране на горивото в газификатора за да се получи го рс-щия газов продукт и въвеждане на поне една част от този го^ещ газ във всеки от сушилните.

Изобретението се отнася също така и до устойство за газифициране на надробено твърдо въглищно гориво с високо съдържание на влага, като устойството включва:

^! I газйфикатор за газифициране на горивото и да се получи горещ газ;

една или повече сушилни под налягане за редуциране на съдържанието на влага на горивото до ниво подходящо за газифициране и за охлаждане и овлажняване на поне една'част от горещия про изведен газ чрез пропускане на поне една част от газа през сушилните, така че частичките на горивото да се поддържат в газовия поток;

ί ι сррдства за въвеждане на горивото във |сяка от сушилните без да се прибавя вода към горивото;

средства за пренасяне поне на част от произведения горещ газ от гззификатора към всяка от сушилните;

средства за разделяне на охладения и овлажнен газ от горивото и

- IO средства за пренасяне на горивото с намалено съдържание на влага от сушилнята или сушилните към газификатора.

Съгласно друг аспект на изобретението разработен е обединен метод за производство на енергия от надробено твърдо въглищно гориво с високо съдържание на влага, като метода включва:

въвеждане на.горивото в един или повече сушилни под налягане, без да сс прибавя вода към горивото;

намаляване съдържанието на влага в горивото в тази сушилня или тези сушилни до ниво подходящо за газифициране чрез пропускани на горещия произведен газ през всяка от сушилните, така че час тичките от гориво се увличат от газовия поток, като при това се охлаждат и се овлажнява газа;

отделяне на охладения и овлажнен газ горивото;

прехвърляне на охладения и овлажнен газ, евентуално чрез пречиствателна система за газ и/или кондензатор, в газова турбина за генериране на енергия;

I 1 прехвърляне на горивото с намалено съдържание на влага от едната или повече сушилни в газификатор;

газифициране на горивото в газификатора за да се получи произвеждания горещ газ и въвеждане на този горещ произведен газ във всяка от сушилните.

Терминът газифициране използван тук се отнася до превръщане на твърдо въглищно гориво в газ за горене. Въглищното гориво може да бъде всяко твърдо гориво на базара на въглерод като въглища, торф, дървесинни отпадъци, биомаса, отпадъци от захарна тръстика или захарно цвекло, отпадни води и|т.н.

Някои въглищни продукти може да изискват предварителна обработка, като надробяване, пресяване, предварително сушене и т.н.

- II за да ое получат частички които имат характеристика подходяща за метоД^използван за прехвърляне на частичките в едната или повече сушилни,и дз имат достатъчно малки размери за да могат да бъдат увлечени в газовия поток преминаващ през едната или повече сушилни. При все че размера на използваните в метода частички зависи от няколко фактора, включително плътност на материала, склонност на материала да агломерира, налягането, турбулентността и скоростта на горещия газ преминаващ през сушилните и т.н., намерено бе, че за метода са особено подходящи частички с максимален размер приблизително 6 мм»

Въглищни горива подходящи за. използване в метода съгласно , изобретението имат високо съдържание на влага. Изразът високо съдържание на влага използван тук, се отнася до влагосъдържание по-високо от максималното което се използва в процеса на газифициране. При повечето методи на газифициране се изискват въглища за захранване със съдържание на влага под 10 до 20 % в зависимост

I от метода. При газификатори с'продухване на кислород, захранването може да стане с материал с по-високо съдържание на влага. Съ<*.· гласно това, изразът високо съдържание на влага обикновено се отнася до гориво със съдържание на влага повече от 10 до 20 Методът е особено подходящ за ’газифициране на сурови въглища със съдържание на влага повече от 50 %_о

Съдържанието па влага на вглищното гориво се намалява в една или повече вихрови сушилни работещи при повишено налягане, за предпочитане подобно на налягането при което работи газификатора. Методът на сушене се състои в това, че горивото така както е надробено, се въвежда в горещия газов поток и се унася с него, при което ое изсушава преди да достигне сепаратора, който е циклон. По-груби частички унесени от потока, които може да са още

- 12 влажни, могат евентуално да ое отделят в класификатор и отново да се рециклирар за допълнително изсушаване. Обмислени се и други методи на сушене които комбинират елементи нз увлечения поток и на кипящ слой при което слой от материала за сушене се флуидизира с горещ газ но при който газа унася значителна част от материала над слоя за сушене при което така унесения материал може да се рециркулира за допълнително изсушаване.

Във връзка с газификатора могат да се използват една или повече сушилни. Броя на необходимите сушилни ще зависи от редица 3 фактори, включително съдържанието на влага в горивото, размера на газификатора и т.н., но обикновено са достатъчни I до б сушилни. I

Методът за въвеждане на влажното гориво в сушилнята или сушилните също зависи от типа на използваната завихрена сушилня. При един предпочитан начин, горивото се захранва във всяка от сушилните чрез затваряща се бункерна система, където налягането се увеличава дс работното налягане на сушилнята» Горивото може да изисква предварително третиране с оглед да се осигури поточност през затварящия се бункер. Когато се достигне това налягане мо- ^w же да се използва шнекова захранваща система за въвеждане на горивото в едната или повече сушилни.

При метода и устойството на настоящето изобретение съдът за газифициране и метода за газифициране може да бъде всеки от досега известните» Предпочитат се;продухвани с въздух газификатори, j ;

тъй като при тях се избягват високите капитални разходи за отдел- j на кислородна инсталация. Особено подходящ газификатор е продухван с въздух газийикатор в кипящ слой от типа йийоко температурен отнесените

Винклер. За разлика от други примери от този тип,'/овъглени, е частички могат да се пропускат към-сушилнята с продукта от газийици-

вместо да се все че особено се използват и

се връщат в газификатора. При други газификатора като тези при които се използва система от унасящ поток.

Но тъй като последните работят при па високи температури, мсжс да е необходимо по-голямо охлаждане на произвеждания газ, преди да навлезе в сушилните.

По същество,процеса на газифициране се състои в превръщане на въглерод, кислород и вода във водород и въглероден моиооксид въпреки че при този процес могат да се получат и други газове и да протекат и други реакции. При повечето методи на газифициране, топлината за протичането на процеса се получава чрез нагнетяване на кислород съдържащ газ в газификатора при което се предизвиква

I . р I частично горене на горивото, дислород-съдържащият газ може да бъде въздух взет директно от атмосферата, обогатен на кислород въздух, чист кислород и т.н. Изпомпването на въздух може да бъде обединено с газова или парова турбина в низходящ поток на газификатора.

Заедно с въздуха може да се инжектира и известно количество пара или вода за да се контролира температурата на работа на газификатора. Поне една част от произвеждания в газификатора газ се отвежда към едната или няколко сушилни, където се пбставя в контакт с влажното гориво. Предпочита се цялото количество горещ газ произведено в газификатора да се отведе към сушилните. Тем пературата на входящия в сушилнята газ може да се контролира чрез охлаждане на част фт потока газ и смесването му след това с основния газов поток преди навлизането в сушилните, чрез топлообменни ци охлаждащи цялия газов поток, чрез прибавяне на пара или вода или чрез рециклиране и частично смесване на охладения газ напус кащ сушилните с горещ газ навлизащ в тях. Желателно е контролира- 14 нето на изходната температура от сушилнята

.14 на ефективност на метода и за съгласуване на температурата на изход на сушилнята с изискванията на писходящия поток за контролиране, пречистване и т.н. Контролирането на температурата може също така да е необходимо за да се избегнат значителни пиролизи и освобождаване на катран от горивото при сушенето» Ограничивещите температури зависят от характеристиката на използваното въглищно го риво.

Особено удобно е да се работи във всяка от сушилните с налягане подобно на това в газификатора, тъй като по този начин се избегва необходимостта от компримиране или декомпримиране на синтезния газ преди навлизането му в сушилните» На практика, налягането в сушилнята н^й-чбсто е малко по-ниско от това в газификатора поради загуби по линията на транспортиране на газа. Предпочита се едната или повечето сушилни (и газификатора) да работят при налягане между 15 и 40 атмосфери. При обединените методи, при които охладеният и овлажнен газ, напускайки сушилните се отвежда към газовата турбина, удобно е също така, да се съгласува налягането в сушилните с изискванията за налягане в газовата турбина» **

При преминаването на горещия газ през сушилнята се намалява както съдържанието на влага в горивото, така и температурата на газа. При това едната, или повечето сушилни действат едновременно като сушилня и като охладител с което частично или изцяло елиминират необходимостта от отделна сушилня.

В унесения [поток, изсушеното гориво се изнася ок сушилнята с охладения газ. Изсушеното гориво може да се раздели от охладения газ като се използва всякакво подходящо разделящо съоръжение , като например циклон. Сортирането и рециклирането на по-голямите въглищни късове обратно в сушилнята могее също да се осъществи, ако въглищното гориво го изисква. След това, изсушеното гориво може директно от сепаратора да премине в газификатора, докато охладения газ се отвежда низходящо към устойството за изгаряне на газ, което може да бъде газова турбина или друга горивна камера. Пренасянето на изсушеното гориво от сепаратора към газификатора, при неблагоприятния градиент на налягане, може да сс осъществи чрез всеки подходящ начин като гравитационна захранваща тръба, вьздухоструйни дюзи, клетъчно колело, спирален (шпеков) транспортьор, затваряща преграда и т.н. или чрез комбинация от тези елементи.

Предпочита се, охладеният газ след напускане на сепаратора, да премине през пречиствателна система. Тя може да бъде сепаратор,като друг циклон,зя да се отстранят всякакви въглищни частички. Газовата пречиствателна система може също да бъде филтър, като керамична бариера или електростатичен прахов утаител за да отстранят фините частички, включително пренесени въглищни и конI Ί ' дензирани восъчни такива, катрани и алкални соли.

Газовата пречиствателна система може да включва водна скруберна система и/или начин за отстраняване на сярата. Водната скруберна система може да се използва или на мястото на керамичния филтър’или съвместно с него. Такава система може да е необходима когато горивото съдържа значителни количества сяра или азот. Водната скруберна система е също ефективна за отстраняване на водни пари от произвеждания газ.

Част от горещия газ, получен от газификатора, който не се отвежда към сушилнята или сушилните, може да се смеси с охладения газ, след като той напусне сушилните, охладения газ да премине през апаратурата за предпочитане преди за пречистване на газ.

Тъй като при метода от нестоящето изобретение не се предвижда прибавянето на вода към въглищния материал преди навлиза- 16 нето му в едната или повече сушилни, произвежданият газ има дос татъчно висока специфична енергия за повечето индустриални при ложенил. Въпреки това, ако се желае увеличаването па слецифична та енергия на произвеждания газ, с оглед на по-специални изиск вания, то може да се осъществи по няколко начина, включително следните:

Цялият или част от произвежданият газ може да увеличи специфичната си енергия чрез пропускане през кондензатор, където ще се охлади допълнително и ще кондензира част от съдържащата се в него вода. Ако само част от газа се охлади по този начин, той след това се смесва с останалата част от произведения газ с което се повишава специфичната енергия на цялостния газов поток.

Отстраняването на водата чрез кондензация е сравнително лесно и може да се проведе за да се увеличи съдържанието на специфична енергия в газа. В същото време кондензирането на вода ί ί ще осигури известно водно пречистване на газа като намали вред ните замръсители, включително амоняк.

Друг алтернативен начин, с който да се избегне необходимостта от отстраняване на вода от произвеждания газов поток,е частичното обогатяване на навлизащия в газификатора въздух с кислород от инсталация за р^деляне на въздух. По този ночин се получава газ с по-високо енергийно съдържание и, при известни обстоятелства, може да се избегне необходимостта от отстраняване па вода ст произвеждания газ. ’

Произвежданият газ може да се изгаря в газова турбина за да се цолучи електрическа енергия и топлината, оставаща в отра ботените газове, може да се използва за турбина’, също произвеждаща енергия. Той задвижване на парова мове да се използва и за

- 17 други индустриални цели

За удобство, по-нататъшното описание на изобретението ще стане позовавайки се на приложения’, чертеж , който илюстрира предпочитано изпълнение на изобретението. Изпълнението се базира на използването на кафяви въглища с високо съдържание на влага с характеристики за течливост, които ще възпрепятствуват изтичането им през система затварящ се бункер. Това свойство изисква използването на предварителна сушилня за кондициониране на въглищата. Благоприятно при предварителното сушене е, че известно количество от влагата ввзвъглищата се отстранява по начин, че т* не се смесва с крайния произвеждан газ като така се повишава специфичната му топлина и в резулта^ на което се получава газообразен продукт, подходящ за изгаряне в газова турбина. Възможни са и други изпълнения на изобретението и поради това, не трябва да се счита, че примерното изпълнение на схемата може да замени общите положения дадени в предходното описание на изобретението, Фигура I е схематично представяне на едно изпълнение на изобретението включващо газифициране в псевдокипящ слой и сушилни за сушене чрез унесен слой и за предварително сушене.

Суровите въглища (I) се а&храива-т-в мелница (2) където въглищата се надробяват до разбери на частичките приблизително 6 мм най-голями размери и където се смесваме прегрята пара с температура около 400 до 500° С, доставена чрез нарова линия (26). нават 'vcoj

Въглищата и горещия газ след това препий дължината на потока с унесените частички в сушилнята за предварително сушене (3), дето въглищата се частично изсушават за да могат да изтекат през който следва.

След напускането на предварителната сушилня (3), предварително поизсушените въглища и пара се разделят в циклонен сепакъ— затварящия се бункер,

- IS ратор (4). Потокът пара се пречиства във филтър или електростатичен утаител (5), където ое отстраняват фините твърди частички и след това се рециклира обратно в паревия генератор за регенериране на топлина (25), докато излишъкът от пара, образувана от изпарената от въглищата вода, се отстранява чрез линия (28) дс кондензатора. (33), където нагрява захранващата вода за паровия цикъл. Предварително засушените въглищни частички преминават на порции в бункера със затвор (б) за да се осъществи преминаване от зона с атмосферно налягане в такава с около 25 атмосфери налят ане^ На. дъното па бункера със затвор, въглищата преминават в спирален транспортьор (7), който захранва въглищата в отвесната сушилня (8). Сушилнята работя при сколо ,25 атмосфери налягане.

Въглищата се унасят в пот((к от горещ произведен газ от газификатора (16). Газът се се въвежда в сушилнята през дъното й . чрез газова линия (9). При входа в сушилнята газът има температура от порядъка на 750° С до 1050° С_о Горещият газ се охлажда в сушилнята чрез изпаряването на вода от влажните въглища и газът напуска сушилнята през изход (10) с температура между 200° С и 250°С. Изсушените въглища и охладения газ се разделят в циклон (11) . Чстичките изсушени въглища захранват газификатора чрез провода (12). Газът, напускащ цйклона чрез изходна тръба (13), може директно да захрани газо-пречиствателна система (Ity) за отстраняване на фините частички и на вредните газове.

Изсушените въглища се пропускат от циклона (II) през пътя (12) в газификатора (16), къдетЬ се извършва газифицирането на въглищата. Потокът въглища към газификаторът се контролира чрез ротационан вентил (клетъчно колело) (15).

Газификаторът (16) е продухван с въздух газификатор работещ

в кипящ слой. Слоят за газифициране се флуидизира с въздух под налягане получен чрез компресор (19), свързан с газово-турбинния разширител (експандер) (20). Въздух от атмосферата се нагнетява в компресора чрез вход (21) и въздухът под налягане преминава през превода (22) към газификатора (16). Втори компресор (17) по пътя (22) осигурява на въздуха необходимото налягане. Кислородът от въздуха взаимодействува химически с въглицата за да спомогне за получаването на газа. Горещият произведен газ преминава от газификатора към сушилнята през проведа (9).

Страничен поток (31) от произвеждания газ се охлажда в топлообменник (32) където се получава пара за процеса. Охаденият газ се смесва с главния поток газ в провода (9).

Овъглени частички и пепел се отстраняват от газификатсра както е показано при потока (18).

Газът, напускащ газо-очистващата система (14), има температура приблизително 200° С, налягане около 24 атмосфери, съдържа! ¹ние на влага около 32 % (о/о) и специфична енергия около 4.1 М1/кг (при 25° С). Тази специфична, енергия е достатъчна за да се получи максимална производителност от една модерна газова турбина.

Газът се пропуска в газова-турбинна, горивна камера (23), където става изгарянето на газа за да се получат горещитЬ газове, необходими за задвижване на гозово-турбинния експандер (20), като електрическата енергия cs получава от генератора (29). Отработените в газовата турбина газове след това се отвеждат до регенериращ топлина паров генератор (25) през провода (24) за да) се получи пара й. да се използва в парова инсталация (27), където се по лучава допълнителна ;електическа енергия чрез генератора _;(30). В паровия генератор зе регенериране на топлина (25) също се произ вежда парата необходима за предварителната сушилня (3). Тази па- 20 За да се различава настоящия метод от традиционните обедг нени газифициращи комбинирани циклични методи (IGCC), новият ком биниран метод е наречен обединен сушилен газифициращ комбиниран цикличен метод.(XDGCC)» Ефективността на настоящия IDGCC метод е преценена и сравнена с резултатите получавани от IGCC методао

-*ч 'ад

Таблица I

въглищен газова	парна	получена ефектив-
поток турбина	турбина	енергия	ност
кг/сек MW	Ш	т	<0 !

предложен LbGCC метод	91.1	235	138	339	37»1
обичаен 1GCC метод
(повторно сгъстяване					j
на парите, сушене в	91.7	216	162	331	36.2

кипящ слой)

Може да се види че системата IbGCC произвежда повече енергия от същата газова турбина, тъй като газовия поток е увеличен поради по-високото съдържание на влага на горимия газ и при по добна обща ефективност на превръщане. И двата метода отделят подобни количества въглероден двуокис в атмосферата. При настоящият метод капиталните разходи са значително по-ниски откалкото при метода IGCC.

Методът съгласно изобретението дава възможност за газифи· •Я циране на надробен въглищен материал, който е влажен, но ге съ държа свободна вода, като Викториански кафяви въглища в необрабо- 21 тено състояние. Той особено подходящ за газифициране па

ΪΌΟΠливи надробени твърди въглвщни материали, чиито размери на частичките са б мм и по-малки.

при досегашните методи, от произведения газ се използва за сушене на горивото, както е описано и сбсъдено по-рано в патентното описание, сс отнасят до материал за газифициране, който е или вече под формата на тиня (например тиня от отпадни води), или изискват да се получи суспензия преди газифи цирането на материала или изискват прибавянето на вода за да се запазят въглищата в размер на бучки подходящи за газифициране и/ или сушене в неподвижен слой. При настоящия метод се работи без прибавянето па вода към въглищния материал при. което се получава термично по-ефективен процес и произвеждания газ има по-високо съдържание иа специфична енергия. От тук, при използването му в електроцентрала, количеството на получената електроенергия е по-голямо за дадено количество изконсумирано гориво.

I i

Процесът на сушене се осъществява в една или повече сушилни на базата на увлечен поток, които са способни да изсушат надробено твърдо гориво без прибавянето на вода и са по-малки и поради това по-евтини от съответните сушилни в кипящ слой или в неподвижен слой. Процесът на сушене е обединен с този на газифициране като се оползотворява топлината от произвеждания газ за да се суши входящото гориво, при което сушенето на горивото и охлаждането на газа се извършва в един единствен обединен етап. Това елиминира необходимостта от отделен топлообменник за охлаж· дане на произвеждания газ преди пречистването и крайната му упо· треба.

Прогесът на сушене също работи при налягания за които са пригодени и търговските газификатори; такива налягания са също та· захранване на газовата турбина. Поради

- 22 това, методът не изисква специални мероприятия за повишени налягания, каквито биха били необходим ако се използва хидрстермален обезводнителея процес. При хидротермалния процес също се получава отпадъчна течност, която трябва да се обработва. При сушенето с унесен поток такива отпадни течности не се получават.

Накрая трябва да се подразбира, че могат да се направят различни изменения, модификации и добавки към метода и устойството на настоящето изобретение описано по-горе, без при това да се О излезе от смисъла и периметъра на изобретението.

Claims

1. метод за газифициране на надробено твърдо въглищно гориво с високо съдържание на влага, който метод се състои в:

въвеждане на горивото в една или повече сушилни намиращи се под налягане, без да се прибавя вода към горивото;

намаляване съдържанието на влага в горивото в едната или повече сушилни до ниво подходящо за газифициране чрез пропускане _г, на горещ произведен газ през всяка от сушилните, така че частичките гориво да се унасят от газовия поток, като при това газа се охлажда и се овлажнява;

отделяне на охладения и овлажнен газ от горивото;

¹ прехвърляне на горивото с намалено съдържание на влага от едната или повече сушилни в газификатора;

газифициране на горивото в газификатора за да се получи горещ газ и

I I въвеждане на поне една част ότ така произведения горещ газ в едната или повече сушилни при такава температура, че да. се G избегне значителна пиролиза на частичките гориво е едната или повече сушилни.

2. Метод съгласно претенция I, при който надробеното твърдо въглищно гориво има максимален размер на частичките около б мм,

3. Метод съгласно претенция I или 2, при който се използва г система от бункер със затвор за въвеждане на надробеното твърдо въглищно гориво в едната или повече сушилни.

4. Метод съгласно всяка от претенциите от I до 3, при кой- то налягането в едната или повече сушилни е такова, че охладения и овлажнен газ, напускащ сушилните) има налягане подходящо за

рзботата на газовата турбина. 5. Метод съгласно претенция 4, при който налягането в една- та или повече сушилни е между 15 и 40 атмосфери. б, Метод съгласно претенция 5, при който налягането в ед-

ната или повече сушилни е около 25 атмосфери.

7о Метод съгласно всяка от претенциите от I до б, при който газиФикаторът работи при подобно на сушилните налягане,

8, Метод съгласно всяка от претенциите от I до 7, при който надробеното твърдо въглищно гориво се. частично изсушава в предварителна сушилня.

9, Метод съгласно претенция 8, при който влагата се отстранява от повърхността на частичките В| предварителната сушилня за да се улесни въвеждането на горивото в едната или повече сушилни,

10, Метод съгласно претенции 8 или 9, при който топлината за предварителната сушилня се набавя от низходящ поток, получен ,от едната или повече сушилни.

11, Устройство за газифициране на надробено твърдо гориво от въглищен произход с високо съдържание на влага, като това устройство включва:

газификатор за газифициране на горивото за да се получи горещ газ;

една или повече сушилни под налягане за намаляване на съдържанието на влага в горивото до ниво подходящо за газифициране и за охлаждане и овлажняване на поне· една част от произведения Ьаз чрез пропускане на поне една част от газа през едната или повече сушилни, така че частичките гориво да се унасят в газовия дотош;

средства за въвеждане на горивзто в едната или повече сушилни, без да се прибавя вода към горивото;

- 3 средства за пренасяне на поне една част от произведения горещ газ от газификатора към едната или повече сушилни при температура такава, която не позволява да настъпи значителна пиролиза на частичките от горивото;

средства за отделяне на охладения и овлажнен газ от горивото и средства за пренасяне на горивото с намалено съдържание на влага от едната или повече сушилни към газификатора.

ч». 12. Устройство съгласно претенция II, съдържащо между I и

6 намиращи се под налягане сушилни.

13о Устройство съгласно претенции II или 12, при което налягането в едната или повече сушилни е между 15 и 40 атмосферк.

14. Устройство съгласно претенция 13, в което налягането в едната или повече сушилни е около 25 атмосфери.

15. Устройство съгласно всяка от претенциите II до 24, при което едната или повече рушилни и газификатора работят при подобни налягания.

16. Устройство съгласно всяка от претенциите ст II до 15, при което се съдържа освен това и предварителна сушилня за частично изсушаване на надробеното твърдо въглищно гориво за да ре отстрани влагата от повърхността на частичките и с това да. се: улесни въвеждането на материала в едната или повече сушилни.

17. Устройство съгласно претенция 16, при което топлината за предварителната сушилня сс осигурява от низходящ поток получен от едната или повече т · Югулмм. tUHf .·'

18. -Обединен^'метод твърдо въглищно гориво с включва:

Въвеждане на горивото в една или повече сушилни намиращи сушилни.

за производство на енергия от надробено високо съдържание на влага, който ме

- 4 се под налягане, без да се прибавя вода към горивото;

намаляване съдържанието на влага в горивото в тази една или повече сушилни до ниво подходящо за газифициране чрез пропускане не горещ произведен газ през едната или повече сушилни, така че частичките на горивото да се унасят в газовия поток, като при това се охлажда и се овлажнява газа;

отделяне нз охладения и овлажнен газ от горивото;

пренасяне на охладения и овлажнен газ, евентуално чрез пречистваца газа система и/или кондензатор, до газова турбина за получаване на енергия;

пренасяне на горивото с намалено съдържание на влага от едната или повече сушилни(до газийикатор; j газифициране на горивото в газификатора за да се получи горещ газ и въвеждане поне на една част от произведения горещ газ в едната или повече сушилни;при температура непозволяваща значителна пиролиза на частичките гориво в сушилните.

19о Метод съгласно претенция 18, при които надробеното твърдо въглищно гориво се суши частично в предварителна сушилня за да се отстрани влагата от повърхността на частичките при което се ? улеснява въвеждането на материала в едната или повече сушилни.;

20. Метод съгласно претенция 19, при който топлината за предварителната сушилня се доставя по низходящ поток от едната или повече сушилни. ; ΐ

21. Метод съгласно претенция 20, при който отработените та- зове от газовата турбина се отвеждат в паров генератор, част от шриизведената там пара се използва за получаване на енергия и | част от нея се направлява към предварителната сушилня. !

22. Метод съгласно претенция I или претенция 18, който се провежда както е описано по-горе и както е илюстрирано в приложената схема.

23. Устройство съгласно претенция II, което е както е описано по-горе и илюстрирано в приложената схема.