CS199664B2 - Process for continuous gasification of fuels under higher pressure - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu kontinuálního zplyňování kusovitých paliv za zvýšeného tlaku ve vodou chlazeném dvoustěnném re- . akčním prostoru plyny, obsahujícími volný ' kyslík, ve směsi s nasycenou nebo ' přehřátou vodní párou a případně dalšími plyny, tvořícími zplyňovací médium.

Vynález . představuje další zlepšení způsobu, popsaného v německém patentovém spisu DOS 2 346 833. Další podrobnosti tlakového zplyňování tuhých paliv a k tomu potřebných reaktorů jsou známy jednak z

USA patentových spisů 2 667 409, 3 930 811 . a 3 902 879 a jednak z německého patentového spisu 1 021116.

Je známo, že složení uvedeného zplyňovacího média ovlivňuje složení finálních plynů, . vyrobených ve zplyňovacím reaktoru. Slinovací a tavné vlastnosti popelu paliva určeného ke zplynění zase určují spodní mez obsahu páry ve volném kyslíku.

Ve spodní části zplyňovacích reaktorů se nachází otočně uložený, v podstatě ' kuželovitý rošt, ' sloužící k vynášení zbytků zplyňovacího procesu ve formě kusovitého ' až zrnitého popelu a k zavádění zplyňovacího média do reaktorové šachty. Vstup a rozdělení zplyňovacího média se provádí pomocí několika soustředných kruhových štěrbin, provedených v . krytu roštu. Dalšího rozdělení zplyňovacího média do celého průřezu šachty reaktoru se dosáhne vedením zplyňovacího' média skrze vrstvu popelu, ležící .na krytu roštu. Rozdělovači účinek je přitom tím efektivnější, čím rovnoměrnější je zrnitost ' a tloušťka uvedené . vrstvy popela.

Při proudění zplyňovacího média . skrze vrstvu popela přejímá' . toto médium část tepelného obsahu popela, což má příznivý účinek na vlastní zplyňovací proces.

Každá ' nepravidelnost ve vrstvě popela, ať už je vyvolána příliš silným nebo . příliš omezeným vynášením popela, . odchylkou v zrnění popela směrem k. hrubému ' nebo jemnému zrnění . anebo. jiným vlivem, se. ihned projevuje. v průběhu zplyňovacího procesu.

V provozních podmínkách se rovněž ukázalo, že tvoření zrna v popelu významně ovlivňuje nejen složení. zplyňovacího média, ale také rozdělení zplyňovacího média ve spalovací zóně reaktoru.

V reaktorech dosud známých konstrukcí se zplyňovací médium nerozděluje rovnoměrně po celém průřezu šachty zplyňovacího reaktoru. -Více zplyňovacího média se vhání do středu šachty. Větší ' obsah zplyňovacího média ve středu šachty má za následek intenzivnější průběh zplyňování ve

I , » středu šachty. V důsledku toho dochází ve středu šachty zplyňovacího reaktoru téměř k dosažení maximálních teoretických spalovacích teplot, a tedy k tvorbě strusky.

Kruhová oblast spalovací zóny, probíhající podél šachtové stěny, je naopak napájena zplyňovacím médiem méně, přičemž je silněji chlazena. Tak je možné, že nespálené palivo se dostane podél uvedené šachtové stěny až do těsné blízkosti roštu, kde se smísí . s již spáleným palivem ve formě popela.

Výše . uvedený jev má také vliv na množství vynášeného popela, což se zase projevuje na množství a složení plynů, produkovaných ' ve zplyňovacím reaktoru. Jestliže se například vzdmutí popela v důsledku tvorby strusky čelí zvýšením počtu otáček roštu, potom po rozbití strusky a náhlém ' odvedení příliš velkého· množství popela . z reaktorové šachty poklesne jádro spalovací zóny příliš těsně nad rošt. Dochází k místnímu přehřátí roštu, což může mít za následek jeho poškození. V každém případě se zplyňovací médium, přiváděné do roštu a vystupující z krytu roštu, rozděluje · do reaktorové šachty ještě nepravidelněji a nerovnoměrněji, v důsledku čehož dochází ještě větší měrou k nepravidelnostem. v provozu zplyňovacího· reaktoru, jako například k tvorbě nepravidelné vrstvy popela a k vysoké a kolísavé tvorbě páry v plášti reaktoru.

Výkon reaktoru po několika hodinách klesá, přičemž podíl nespáleného paliva v popelu prudce stoupá a obsah kysličníku uhličitého v produkovaném plynu roste na úkor obsahu spalitelných složek. Rovněž teplota plynu na výstupu z reaktoru je vyšší než normálně. Přitom· hrozí nebezpečí lokálního protavení čistým kyslíkem.

Vysoké · teploty na výstupu plynu a rošty zablokované struskou vedou vždy znovu k přerušení provozu zplyňovacího reaktoru.

Těžkosti tohoto druhu si vyžadují velkou pozornost obsluhujícího personálu a vysor kou odbornou kvalifikaci tohoto personálu, nezbytnou k vyhodnocení polohy a stavu spalovací zóny uvnitř · ' zplyňovacího· reaktoru. Konstrukční změny zplyňovacích reaktorů, provedené v minulosti, nepřinesly žádné· podstatné zlepšení v průběhu zplyňovacího procesu.

Nyní bylo nově zjištěno, že provozní těžkosti, vyskytující se dosud u známých zplyňovacích reaktorů, · mohou být částečně eliminovány, a že může být potom^: dosaženo stabilního· průběhu zplyňovacího procesu, a to: i při proměnlivém zatížení reaktorů a pří kolísání obsahu a vlastnosti popelu, jestliže se splní následující opatření podle vynálezu.

Předmětem vynálezu je způsob kontinuálního zplyňování kusovitých paliv za zvýšeného tlaku plyny obsahujícími volný kyslík a vodní párou a/nebo kysličníkem uhličitým, tvořícími zplyňovací médium, v pev4 ném loži ve vodou chlazeném reaktoru, který má ve své spodní části otočně uložený, kuželovitý rošt s otvory k zavádění zplyňovacího média do reaktorové šachty a vyprazdňovací člen k vynášení zbytků po zplyňovacím’ procesu z uvedené šachty, jehož podstata spočívá v tom, že zplyňovací médium se zavádí do střední části roštu a střední části · reaktorové šachty a do okrajové části roštu a okrajové části reaktorové šachty, přičemž koncentrace volného kyslíku ve zplyňovacím médiu zaváděném do okrajové části reaktorové šachyt je vyšší než koncentrace kyslíku · ve zplyňovacím médiu zaváděném do středové části reaktorové šachty.

Vodní pára, vyrobená chlazením reaktoru, se s výhodou zavádí společně se zplyňovacím médiem do středu reaktorové šachty.

Pára z pláště reaktoru se přivádí s výhodou tak, že před přimíšením ke zplyňovacímu médiu chladí střední část · krytu roštu.

Řešení podle vynálezu tedy spočívá v tom, že

1. se · zplyňovací médium rozděluje nucené skrze rošt analogicky k radiálně se v šachtě zvětšujícímu množství paliva, to znamená, že se zplyňovací médium přivádí intenzivněji v blízkosti stěny šachty, aby se vé Části reaktorové šachty je vyšší než konpaliva po celém průřezu šachty;

2. zplyňovací médium se rozděluje v průřezu reakčního· prostoru měněním obsahu vodní páry a s rozdílnou koncentrací kyslíku, přičemž se výhodně zavádí do středu reakčního průřezu · zplyňovací médium s nižší koncentrací kyslíku a tedy s vyšším obsahem vodní páry;

3. ke zplyňovacímu médiu, proudícímu do středu reakčního průřezu se přidává vodní pára, vzniklá v plášti reaktoru;

4. soustředné opěrné · prstence, které vybíhají· z krytu roštu brání pohybu paliva a popela ze středu · k okraji šachty, čímž se zintenzívní vynášení popela z okrajové zóny reaktoru, do které se přivádí větší množství zplyňovacího média;

5. ze stejného důvodu se šachta směrem odshora k roštu · kónicky rozšiřuje, přičemž sklon stěny pláště k ose · reaktoru činí 1: 40 až 1 : 70, což optimálně ovlivňuje pohyb paliva a popela, který je obzvláště důležitý při zplyňování paliv spékavého a nadýmavého charakteru^

V následující části popisu bude vysvětleno s odkazy na připojený obrázek příklad-, né provedení reaktoru pro tlakové zplyňování a v něm uspořádaného otočného roštu.

Na připojeném obrázku je zobrazena ta část · zplyňovacího> reaktoru, ve které se · nachází reaktorový rošt. Tělo reaktoru je tvořeno kónickým šachtovým' pláštěm 1 a vnější stěnou · 2, mezi kterými · se nachází voda, určená k chlazení reakčního prostoru. Otočný rošt 3 má tvar kužele, jehož kryt · je slo199664 žen ze vzájemně do sebe zapadajících a překrývajících se dílů. Ve vnitřku těla roštu pod krytem roštu jsou uspořádány rozdělovači komory 10 zplyňovacího média. Zde dochází k rozdělení zplyňovacího média.

Mezi jednotlivými díly ' krytu roštu leží výstupní štěrbiny 3 (zobrazené jako soustředné kruhy) pro zplyňovací médium. Uvedené díly se vzájemně překrývají a brání tak vniknutí paliva určeného ke zplynění a/nebo popelu do vnitřku roštu.

Rošt je' uložen středově. Rošt je poháněn pomocí hnacího hřídele 5. Pod tělem roštu se nachází prostory 4, pomocí kterých se transportuje popel z šachty skrze výpad 9 *

popelu do nežnázorněné tlakové vyrovnávací komory.

Zplyňovací médium se na rošt přivádí odděleně přívodními vedeními 6a a 6b (jsou zobrazena pouze dvě přívodní potrubí).

Vodní pára, vyrobená' v plášti reaktoru, se do roštu přivádí vedením ' 8. Tato' pára před smíšením se ' zplyňovacím médiem, vystupujícím· ve středu reaktoru, chladí střední část krytu roštu.

Kruhovité opěrné prstence 7, které jsou s výhodou 40 až 50 mm vysoké, brání nadbytečnému transportu popelu ze středu reaktorové šachty.

Claims (3)

1. Způsob kontinuálního zplyňování kusovitých paliv za 'zvýšeného tlaku plyny, obsahujícími volný kyslík a vodní párou a/nebo ' kysličníkem uhličitým, tvořícími zplyňovací médium, v pevném loži ve vodou chlazeném reaktoru, který má ve své spodní části ' otočně uložený, kuželovitý rošt s otvory k zavádění zplyňovacího média do reaktorové šachty a vyprazdňovací člen k vynášení zbytků po zplyňovacím procesu z uvedené šachty, vyznačený tím, že zplyňovací médium se zavádí do střední části roštu a střední části reaktorové šachty a do okrajové části roštu a reaktorové šachty, přičemž koncentrace volného kyslíku ve zplyňovacím' médiu zaváděném do okrajové části reaktorové šachty je vyšší než koncentrace kyslíku ve zplyňovacím médiu zaváděném doi středové části reaktorové šachty.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že vodní pára, vyrobená chlazením reaktoru, se ' s výhodou zavádí společně se zplyňovacím médiem do středu reaktorové šachty.

3. Způsob podle bodu 2, vyznačený tím, že se pára z pláště reaktoru přivádí tak, že před přimíšením ke zplyňovacímu médiu chladí střední část krytu roštu.