CS219219B1

CS219219B1 - A method for determining the quality of charge coal for gasification generators

Info

Publication number: CS219219B1
Application number: CS321781A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Straka
Original assignee: Frantisek Straka
Priority date: 1981-04-30
Filing date: 1981-04-30
Publication date: 1983-03-25

Abstract

Vynález se týká zplyňování uhlí ve vzplyňovacích generátorech. Řeší problém kvalitativního výběru tohoto uhlí z hlediska samovolné rozdružitelnosti spékavé vrstvy uhlí v karbonizační zóně generátoru. Podstatou vynálezu je to, že vzorek vsázkového uhlí o zrnitosti v rozmezí 0 až 25 mm se vsype do karbonizačního pouzdra tvořícího model svislého válcového nebo hranolového výřezu z vrstvy uhlí v karbonizační zóně zplynovacího generátoru o poměru tloušťky k délce od 1:3 až 1 : 30, které se za tlaku až do 20 MPa v uzavíratelném reaktoru umístěném v peci podrobí ohřevu na teplotu 300 až 1100 °C za účelem karbonizace vzorku, načež se karbonizační zbytek z pouzdra vyjme a podrobí se mechanickým zkouškám ke stanovení smykové pevnosti. Vynález lze použít při zjišťování a zkoušeni kvality vsázkového uhlí pro zplyňovací generátory.The invention relates to coal gasification in gasification generators. It solves the problem of qualitative selection of this coal from the point of view of the spontaneous separation of the coal sintering layer in the carbonization zone of the generator. The essence of the invention is that a sample of charge coal with a grain size in the range of 0 to 25 mm is poured into a carbonization sleeve forming a model of a vertical cylindrical or prismatic cutout from the coal layer in the carbonization zone of the gasification generator with a thickness to length ratio of 1:3 to 1:30, which is heated at a pressure of up to 20 MPa in a closable reactor located in a furnace to a temperature of 300 to 1100 ° C for the purpose of carbonization of the sample, after which the carbonization residue is removed from the sleeve and subjected to mechanical tests to determine the shear strength. The invention can be used in determining and testing the quality of charge coal for gasification generators.

Description

Vynález se týká zplyňování uhlí ve vzplyňovacích generátorech. Řeší problém kvalitativního výběru tohoto uhlí z hlediska samovolné rozdružitelnosti spékavé vrstvy uhlí v karbonizační zóně generátoru.The invention relates to the gasification of coal in gasification generators. It solves the problem of qualitative selection of this coal in terms of the self-degradability of the sintered coal layer in the carbonization zone of the generator.

Podstatou vynálezu je to, že vzorek vsázkového uhlí o zrnitosti v rozmezí 0 až 25 mm se vsype do karbonizačního pouzdra tvořícího model svislého válcového nebo hranolového výřezu z vrstvy uhlí v karbonizační zóně zplynovacího generátoru o poměru tloušťky k délce od 1:3 až 1 : 30, které se za tlaku až do 20 MPa v uzavíratelném reaktoru umístěném v peci podrobí ohřevu na teplotu 300 až 1100 °C za účelem karbonizace vzorku, načež se karbonizační zbytek z pouzdra vyjme a podrobí se mechanickým zkouškám ke stanovení smykové pevnosti.It is an object of the invention that a sample of charcoal having a grain size of 0 to 25 mm is introduced into a carbonization sleeve forming a model of a vertical cylindrical or prismatic cut-out of the coal layer in the carbonization zone of the gasification generator. which is subjected to heating at a temperature of 300 to 1100 ° C under a pressure of up to 20 MPa in a sealable reactor placed in the furnace to carbonize the sample, after which the carbonation residue is removed from the housing and subjected to mechanical tests to determine shear strength.

Vynález lze použít při zjišťování a zkoušeni kvality vsázkového uhlí pro zplyňovací generátory.The invention can be used in determining and testing the quality of feed coal for gasification generators.

213219213219

Vynález se týká způsobu zjišťování kvality vsázkového uhlí pro zplyňovací generátory a řeší problém kvalitativního výběru tohoto uhlí z hlediska samovolné rozdružitelnosti spékavé vrstvy uhlí v karbonizační zóně generátoru.The invention relates to a method for determining the quality of feed coal for gasification generators and solves the problem of qualitatively selecting such coal in terms of the self-degradability of the sintered coal layer in the carbonization zone of the generator.

Při provozu zplyňovacích generátorů případně vzniklá kompaktní vrstva nebo větší aglomeráty uhlí působí nepravidelný sesuv zplyňovacího lože nebo je samovolný sesuv lože zcela zamezen.During operation of the gasification generators, the possibly formed compact layer or larger coal agglomerates cause an irregular sliding of the gasifying bed or the spontaneous sliding of the bed is completely prevented.

Dosud nejsou známy způsoby ani zařízení přímo určující schopnost uhlí vytvořit při karbonizaci ve zplyňovacích generátorech kompaktní zbytek, který nelze rozdružit pouhým tlakem čerstvě vnášených přikládek uhlí. Náchylnost uhlí k tvorbě nálepů a aglomerátů v oblasti karbonizační zóny zplyňovacího generátoru se pouze odhaduje velmi hrubě na základě zjištěných hodnot indexu puchnutí v otevřeném kelímku. Hodnoty indexu puchnutí a výsledky různých testů spékavosti uhlí jsou sice známy z koksárenství, ale pro vyhovující zjištění chování uhlí v karbonizační zóně zplyňovacího generátoru jsou kromě hrubého odhadu zcela nepoužitelné. Tyto zkušební postupy totiž vůbec neberou v úvahu zcela odlišné podmínky panující ve zplyňovacím generátoru, kde palivo je karbonizováno za podstatně nižších teplot než v koksárenské peci a kde navíc v procesu karbonizace probíhá i částečné zplynění a hydrogenační odbourávání dehtů vodíkem a vodní párou.To date, there are no known methods or devices directly determining the ability of coal to form a compact residue in the gasification generators, which cannot be broken up by the mere pressure of freshly introduced coal. The susceptibility of coal to the formation of stickers and agglomerates in the region of the carbonization zone of the gasification generator is only estimated very roughly based on the observed values of the puff index in the open crucible. The puff index values and the results of various coal sintering tests are known from the coke industry, but they are completely useless in addition to a rough estimate for satisfactory determination of coal behavior in the carbonization zone of the gasification generator. Indeed, these test procedures do not take into account the completely different conditions prevailing in the gasification generator, where the fuel is carbonized at considerably lower temperatures than in a coke oven and where, in addition, partial gasification and the hydrogenation of tars by hydrogen and steam are carried out.

Kromě toho dosavadní dostupné výsledky postupů pro určení slinování a puchnutí uhlí nejsou v nijakém vztahu k mechanickým vlastnostem vzniklé makrostruktury, ani neuvažují přpadný vliv provozního tlaku na proces karbonizace, hlavně pak parciálního tlaku vodíku a vodní páry. Neznalost skutečného chování uhlí při karbonizaci ve zplyňovacích generátorech vede proto buď k přílišnému omezení výběru ze sortimentu získatelných paliv, nebo naopak k rizikovému využití paliv, které sice mají nízké hodnoty indexu puchnutí, ale zato poskytují obtížně rozrušitelné aglomeráty.In addition, the available results of the processes for determining the sintering and puffing of coal are not in any way related to the mechanical properties of the macrostructure formed, nor do they consider the possible influence of the operating pressure on the carbonization process, in particular the partial pressure of hydrogen and water vapor. The lack of knowledge of the actual carbonization behavior in gasification generators therefore leads either to an excessive restriction of choice from the range of recoverable fuels, or to the risky utilization of fuels which, although having low blend index values but providing difficult to break down agglomerates.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vzorek vsázkového uhlí pro zplyňovací generátory o zrnitosti v rozmezí 0 až 25 mm se vsype do karbonizačního pouzdra tvořícího model svislého válcového nebo hranolového výřezu z vrstvy uhlí v karbonizační zóně zplyňovacího generátoru o tloušťce k délce 1:3 až 1 : 30, které se za tlaku až do 20 MPa v uzavíratelném reaktoru umístěném v peci podrobí ohřevu za účelem karbonizace při teplotách 300 až 1100 stupňů Celsia, načež se karbonizační zbytek vyjme z pouzdra, podrobí se mechanickým zkouškám ke stanovení smykové pevnosti.The above-mentioned drawbacks are overcome by the method of the invention, which is based on the fact that a charge coal sample for gasification generators having a grain size of 0 to 25 mm is introduced into a carbonization sleeve forming a vertical cylindrical or prism cutout to a length of 1: 3 to 1:30, which is subjected to a carbonization heating at a temperature of 300 to 1100 degrees Celsius at a pressure of up to 20 MPa in a sealable reactor placed in the furnace, after which the carbonation residue is removed from the housing, subjected to mechanical tests determination of shear strength.

Karbonizační pouzdro může být plněno uhlím buď volným nasypáním, nebo nasypáním s následujícím zhutněním pod tlakem od 1 kPa do 1 MPa.The carbonization sleeve may be filled with coal either by free-flowing or by subsequent compacting under a pressure of 1 kPa to 1 MPa.

Karbonizační pouzdro může být zahříváno buď nárazovým ohřevem po vložení do vyhřátého reaktoru, nebo ohřevem regulovaným podle stanoveného programu.The carbonization sleeve may be heated either by burst heating after insertion into a heated reactor or by heating controlled according to a specified program.

Karbonizační proces může být prováděn buď bez průtoků cizích plynů, nebo v proudu cizího plynu či směsi plynů.The carbonization process can be carried out either without the foreign gas flows or in the foreign gas stream or gas mixture.

Karbonizační zbytek lze pro stanovení smykové pevnosti dále podrobit mechanické zkoušce ke stanovení pevnosti v otluku nebo mechanické zkoušce ke stanovení pádové pevnosti nebo mechanické zkoušce ke stanovení pevnosti v tlaku.The carbonization residue may further be subjected to a mechanical tear strength test or a mechanical tensile strength test or a mechanical tensile strength test to determine shear strength.

Výhody způsobu podle vynálezu spočívají v tom, že k mechanickým zkouškám je připravován vzorek za podmínek odpovídajících podmínkám ve zplyňovacím generátoru a dále v tom, že tvar pouzdra a na karbonizačním zbytku provedené mechanické zkoušky umožní, aby výsledek účinně charakterizoval možné sklony uhlí k tvorbě aglomerátů v karbonizační zóně generátoru a rovněž charakterizoval schopnost samovolného rozrušování těchto aglomerátů vahou vsázky v generátoru a vahou čerstvých přikládek uhlí.Advantages of the method according to the invention are that a sample is prepared for mechanical testing under conditions corresponding to the conditions in the gasification generator and that the shape of the housing and the carbonation residue carried out allows the result to characterize effectively the possible tendencies of coal to form agglomerates. the carbonization zone of the generator and also characterized the ability to spontaneously disintegrate these agglomerates by the weight of the charge in the generator and the weight of fresh coal feed.

Další výhodou způsobu podle vynálezu je, že je umožněno zjistit stupeň ovlivnění spékavosti uhlí a pevnosti vzniklého zbytku provozními parametry generátoru, to znamená zjištění vlivu tlaku, koncentrace jednotlivých složek okolního plynu, vlivu rychlosti ohřevu a vlivu sypné hmotnosti uhlí. Ze získaných závislostí je možno odvodit podmínky pro optimální zpracování paliva dané kvality, jako například zplyňovací poměr a měrný výkon generátoru. Vynález rovněž umožní stanovení vlivu zhutnění vsázky v různých místech zplyňovacího generátoru na schopnost lokálního vzniku spečených aglomerátů.Another advantage of the process according to the invention is that it is possible to determine the degree of influence of coal sintering and the strength of the resulting residue by the operating parameters of the generator, i.e. the influence of pressure, concentration of individual constituents of the surrounding gas, heating rate and the bulk density of coal. From the dependencies obtained, it is possible to derive conditions for optimum fuel processing of a given quality, such as gasification ratio and specific power of the generator. The invention also makes it possible to determine the effect of batch compaction at various points in the gasification generator on the ability to locally form sintered agglomerates.

Vynálezu lze použít zejména při zjišťování a zkoušení kvality vsázkového uhlí pro zplyňovací generátory.In particular, the invention can be used in determining and testing the quality of feed coal for gasification generators.

Claims

SUBJECT

1. A method for determining feedstock quality for gasification generators, characterized in that a feedstock sample having a grain size range of 0 to 25 mm is charged into a carbonization housing forming a model of a vertical cylindrical or prismatic cut-out of the coal layer in the carbonization zone of the gasification generator. lengths from 1: 3 to 1:30, which are subjected to heating to 300 to 1100 ° C under a pressure of up to 20 MPa in a sealable reactor placed in the furnace to carbonize the sample, then the carbonation residue is removed from the housing and subjected to mechanical tests to determine shear strength.

2. A method according to claim 1, characterized in that the coal sample is compacted at a pressure of from 1 kPa to 1 MPa after being introduced into the carbonization sleeve.

OF THE INVENTION

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the carbonization sleeve with the coal sample is heated either by bursting into a heated furnace at a particular test temperature or with a programmed temperature increase.

4. A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the carbonization sleeve with the coal sample is heated in a stream of circulating carbonizing gases or in a stream of foreign purging gas, for example hydrogen, water vapor, CO, CO2, N2, CH4 or mixtures thereof.

5. A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that after the shear strength is determined, the carbonization residue is further subjected to a mechanical tear strength test or a mechanical tensile strength test or a mechanical tensile strength test.