CS224736B1 - Způsob přípravy zplyňovací směsi pro tiskové zplyňování tuhých anebo kapalných paliv - Google Patents

Description

Výnélez sa týká způsobu přípravy zplyňovací směsi pro tlakové zplyňování tuhých qhebo kapalných paliv s obsahem vodní páry ^ňebo vzduchu $ťiebo kyslíku qnebo kysličníku uhličitého a řeší problém bezpečného, ekonomicky i ekologicky efektivního ziskání zplyňovací směsi.

Při zplyňování tuhých gňebo kapalných paliv se používá zply novacích směsí o různém složení, například vzduch yňebo kyslík a vodní péra, kysličník uhličitý, kyslík a vodní péra, případně kyslík a kysličník uhličitý. Jsou známy způsoby, jak požadovanou zplyňovací směs připravit. Při tlakovém zplyňování, kdy ee jedná o tlaky až 15 MPa, se mísí vysokotlaká pára a tlakovým vzduchem gňebo kyslíkem ghebo kysličníkem uhličitým na zplyňovací směs používanou ke zplyňování. V těchto případech se míšení zmíněných médií provádí bezprostředně před vstupem zplyňovací směsi do generátoru, a to před každým generátorem individuálně. Jiný způsob přípravy zplyňovací směsi je popsán v popisu vynálezu k čal. patentu č. 203314, kdy sa do proudu spali ze spalování libovolného paliva přidává voda, vodní pára, kysličník uhličitý nebo i kyslík, a tím se získá zplyňovací směs požadovaného složení.

Tyto způsoby přípravy zplyňovací směsi msjí své nevýhodyjako například potřebu změkčeného nebo demineralizované vody pro výrobu vysokotlaké péry a nutnost výstavby zařízení pro výrobu této páry, dále nutnost kontroly a úpravy složení zplyňovací směsi před jejím vstupem do generátoru a možnost havárie generátoru při chybné manipulaci s přívodem páry do generátoru. Nevýhodou řešení podle popisu vynálezu k čsl. patentu č. 203 314 je, že podle něho není možno připravit zplyňovací směs jen s obsahem vodní páry s kyslíku, používanou při výrobě tlakového svítiplynu, nebol ve spalinách je vždy, výjms spalování vodíku, obsažen ve značné koncentraci kysličník uhličitý a v případě, že se spaluje vzduchem, pak i duaík.

Nedostatky odstraňuje způsob podle vynálezu, jehož podstata je, že příprave zplyňovací směsi probíhá v reaktoru, kam aa přivádí vzduch ?ňebo kyslík gfaebo kysličník uhličitý a voda, nebo vodní pára a voda, přičemž se do reaktoru, ve kterém je tlak nižší než tlak vyráběného surového plynu, přivádí předehřátá voda o teplotě nejméně 105 °C a tlaku nejméně 0,3 MPa, načež se poklesem tlaku v reaktoru uvede do varu za současného vývinu páry a poklesu teploty, neodpařená voda recirkuluje do zdroje tepla, kde ae znovu ohřívá a přivádí zpět do reaktoru, ve kterém se ztráty vody způsobené jejím odparem nahrazují přítokem vody přad, za ?ňebo do reaktoru a neodpařená voda v reaktoru, ve kterém je tisk vyěěí, než je tlak vyráběného surového plynu, se odvádí do expandru k expanzi za vzniku páry, neódpařená voda z expsndru se přivádí do kotle na odpadní teplo jako napájecí voda a páre z axpsnderu i kotle na odpadní teplo ae komprimuje a přivádí do reaktoru.

Provedení způaobu podle vynálezu přináěí výhody v tom, že ae podstatně zjednoduší provoz plynárny a dojde ke snížení investičních i provozních nákladů. Není nutno provádět výstavbu kotle pro výrobu vysokotlaké páry a získá se zplyňovací směs a trvale konstantním složením, díky stabilním teplotním a tlakovým poměrům v reaktoru. Konstantním složením zplyňovací aměsi ae zamezí možnosti vzniku havárie generátoru v důsledku zvýěené koncentrace kyslíku ve zplyňovací směsi. Další výhodou je, že je možno vyrábět zplyňovací směs o nejrůznějším složení, z vodní páry, vzduchu ?ňebo kyslíku, případně i kysličníku uhličitého, tedy i směs jen vodní páry a kyslíku. Výhodou je i možnost využití zdroje teple s nízkou teplotou, cca-do 200 °C, pro ohřev vody přiváděné do reaktoru. Neodpařená voda z expanděru slouží k napájení kotlů ne odpadní teplo, takže není třeba používat nákladnou upravenou vodu k jejich napájení. Další výhodou je, že pára z expandru i z kotlů na odpadní teplo ae použije jako zdroj péry pro reaktor, čímž odpadne její výroba v kotelně.

Jiný způsob provedení vynálezu je, že ae recirkulující voda ohřívá surovým plynem.

Výhodou je v tomto případě využití entalpie surového plynu z generátoru pro zplyňovací proces, čímž ae docílí zvýšeni jeho účinnosti.

Provedení vynálezu tím způsobem, že se ztráty vody způsobené jejím odparem v reaktoru nahrazují odpadní vodou, zejména surovou qhebo přečištěnou fenolovou vodou, odpadající při chlazení surového plynu, přináší výhodu v tom, že podstatně, cca o 85 až 95 % poklesne množství odpadních fenelových vod, které není nutno podrobit nákladnému čištění, čímž dochází k velká úspoře investičních i provozních nákladů.

Vynález je možno provádět též tek, že odpadní voda se před vstupem do reaktoru uvede v oxidační nádrži ve atyk ae vzduchem ghebo s kyslíkem.

Výhoda tkví v tomto případě v tom, že jako odpadní vodu lze využít i vody silně znečištěné organickými látkami, které ae v oxidační nádrži rozloží.

Na výkresu znázorňuji obr. 1 až 3 konkrétní příklady provedení vynálezu.

Jeden ze způsobů provedení vynálezu je schematicky znázorněn na obr. 1. Zapojení sestává z reaktoru 1, do kterého ústí potrubí 10 přívodu vzduchu $hebo kyslíku ^ňebo kysličníku uhličitého, potrubí 11 přívodu vody, potrubí 2 přítoku vody z potrubí 2 a potrubí 11. potrubí 12 odvodu směsi vodní péry a vzduchu gfaebo kyslíku ^hebo kysličníku uhličitého, ústící do sání kompresoru 23, ze kterého je vyvedeno potrubí 14 zplyňovací směsi a potrubí £ oběhové vody do séní oběhového čerpadla 2» z něhož vyúsluje potrubí 6 oběhové vody do zdroje 2 ohřevu. Ze zdroje 2 ohřevu, do kterého ústí potrubí 8 a ze kterého vyúsluje potrubí J ohřívacího média, je vyvedeno potrubí 2 pro recirkulací oběhové vody. Do potrubí £ oběhové vody ústí potrubí 21 přívodu vody.

Jiné modifikace uskutečnění vynálezu je znázorněna na obr. 2. Zapojení sestévé z reaktoru 2» do kterého ústí potrubí 10 přívodu vzduchu ghebo kyslíku, aňebo kysličníku uhličitého potrubí 15 přívodu směsi vody a vzduchu qhebo kyslíku, potrubí 2 přívodu vody z potrubí J a potrubí 15 směsi vody a vzduchu qfaebo kyslíku, gfoebo kysličníku uličitého potrubí 12 odvodu směsi vodní péry a vzduchu qnebo kyslíku, gíiebo kysličníku uhličitého, ústící do sání kompresoru 22» ze kterého je vyvedeno potrubí 14 zplyňovací směsi a potrubí £ oběhové vody do sání oběhového čerpadla £, z něhož vyúsíuje potrubí 6 do zdroje 2 ohřevu.

Ze zdroje 2 ohřevu, do kterého ústí potrubí £ a je vyvedeno potrubí j2 ohřívacího média, vyúsíuje potrubí 2 pro recirkulací oběhové vody. Potrubí 10 vzduchu ahebo kyslíku qhebo kysličníku uhličitého ústí déle do séní kompresoru 16 z něho je vyvedeno potrubí 22» jež je zapojeno do nédrže 2®, kam je zavedeno potrubí 11 přivedu vody a vyúsíuje potrubí 15 do reaktoru 2 s do potrubí 2*

Další možnost uskutečnění vynálezu je patrna z obr. 3. Sestévé z reaktoru 1, do kterého ústí potrubí £ vodní páry z výtlaku kompresoru 12 společně s potrubím 2 vzduchu §hebo kyslíku 9/iebo kysličníku uhličitého, potrubí 2 vzduchu ^ňebo kyslíku gňebo kysličníku uhličitého a potrubí J přívodu vody. Z reaktoru 1 vyúsluje potrubí 2 zplyňovací směsi a potrubí 6 odvodu vody do expanderu 2· 7 expanderu 2 j® zabudováno potrubí £ nízkotlaké péry a potrubí 2 odvodu vody do séní čerpadla 22* ^ζθ kterého vyúsluje potrubí 11 této vody do kotle 13 na odpadní teplo. Do koti· 22 ^na odpadní teplo ústí potrubí 14 surového plynu a potrubí 15 pro odvod zchlazeného surového plynu. Potrubí 16 péry z kotle 13 na odpadní teplo je přivedeno do séní kompresoru 12 péry, společně s potrubím £ péry z expanderu J.

Provedení způsobu vynálezu znézorn&ého na obr. 1 spočívá v tom, že do reaktoru 1 qfaebo do séní čerpadla £ se přivádí potrubím 11 fenolové voda, potrubím 10 vzduch ^ňebo kyslík ^faebo kysličník uhličitý a potrubím 2 směs fenolové vody z potrubí 11 a oběhové vody z potrubí 2· Směs vodní péry a vzduchu qhebo kyslíku a/nebo kysličníku uhličitého z reaktoru 2 odchází potrubím 12 do kompresoru 13, z něhož proudí potrubím 14 jako zplynovací směs generátoru. Oběhové voda se z reaktoru 1 nasává společně β fenolovou vodou z potrubí 11 potrubím £ čerpadlem 2 do potrubí 6 a přivádí se do zdroje tepla 2, kde se ohřívá topným médiem, vstupujícím do zdroje tepla potrubím § a vystupujícím potrubím £. Ohřété oběhové voda se ze zdroje tepla 2 odvádí potrubím 2 společně s fenolovou vodou z potrubí

11. potrubím £ do reaktoru 1.

Provedení způsobu vynálezu podle obr. ? ee liší od předcházejícího tím, že část vzduchu ehebo kyslíku ghsbo kysličníku uhličitého přiváděného potrubím lg se před jsho vstupem do reaktoru 2 nasává kompresorem 16 e přivádí potrubím 17 do oxidační nádrže 16. kam se potrubím 11 přivádí voda. Z oxidační nádrže 18 se potrubím |5 přivádí směs vody, vzduchu qfaebo kyslíku qnebc kysličníku uhličitého do reaktoru 1 qéiebo do potrubí J přívodu oteplené cirkulující vody ze zdroje tepla J do reaktoru 2· Způsob ohřevu cirkulující vody zůstává týž jako předchozím případě.

Dalěí provedení způsobu podle vynálezu vyplývá z obr. 3. Do reaktoru 2 ee potrubím 2 přivádí vzduch qhebo vzduch obohacený kyslíkem do koncentrace 99,5 % obj. kyslíku eóebo kysličník uhličitý, potrubím j surová fenelová voda potrubím 4 vodní pára z výtlaku kompresoru 22 společně se vzduchem qhebo kyslíkem §ňabo kysličníkem uhličitým z potrubí í>.

Z reaktoru 1 odchází potrubím 2 zplyňovací směs pro zplyňování'a potrubím 6 voda db expanděru χ, kde expanduje, vzniklé pára se odvádí potrubím 8 do sání kompresoru 13. Neodpařené vodě se z expandaru χ odvádí potrubím £ do sání čerpadle lg, kterým dopravuje do kotle 13 ne odpadní teplo, kde ee odpařuje, a vzniklá páre se potrubím 16 společně s parou z expenderu potrubím 8 nasává kompresorem 12. z něhož proudí do reaktoru 1. Do kotle 13 ne odpadní teplo se potrubím 14 přivádí surový plyn a odvádí se z něho zchlazený potrubím 15 k dochlazení e dalšímu čištění.

Příklad 1 —1 »

Pro výrobu 45 000 mjJ.h surového plynu zplynováním lignitu s obsahem 30 % vody a a, % popela za tlaku 2,5 MPa je zapotřebí zplynovací směs 51,8 t.h vodní páry a 7 300 m³.h~l kyslíku o koncentraci 94 % obj. Pro přípravu této zplynovací směsi slouží reaktor, kame se přivádí z chladiče surového plynu 342 t.h“^ oběhové vody o teplotě 200 °C a tlaku 2,5 MPa a 51,8 t.h“'¹' fenelové vody o teplotě 95 °C. V reaktoru dochází ke snížení tisku ne 0,4 MPe a teploty na 140 °C. Tím se docílí varu vody ze vzniku 51,6 t.h~^ páre o teplotě 140 °C a tlaku 0,4 MPa. Dále se do reaktoru přivádí 7 800 m^.h^ kyslíku o teplotě 130 °C a tlaku 0,55 MPa. Působením kyslíku dochází v reaktoru k oxidaoi fenolů e dalších organických látek, přičemž se uvolní 5,18 . 10θ . h~^ koal teple. Uvolněná páre v množství 64 500 m^.h“¹ spolu se 7 300 m^.h“·¹· kyslíku, se zkomprimuje na tisk 3 MPa s použije ee jako zplyňovací směs do generátoru. Obsah kyslíku ve zplynovací směsi činí 9,5 % obj., kysličníku uhličitého 0,7 % obj. Zplynovací poměr této zplyňovací směsi js 7,1 kg páry . m“³ 94%ního kyslíku. Neodpařená voda z reaktoru v množství 342 t.h“¹ se ztlačí ne tlak 2,5 MPa e recirkuluje pře a chladič surového plynu, kde ee ohřívá na teplotu 200 °C a přivádí zpět do reaktoru k získání péry.

Příklad 2

Při výrobě 15 000 m^.h“ surového plynu zplyňováním nesušeného hnědého uhlí s obsahem 29 % vody β 6 % popele při tlaku 2,6 MPa ae používá zplyňovací směs 17 t.h“¹ vodní páry a 2 500 m^.h kyslíku o konoentraci 95,5 % obj. Potřebná zplynovací směa se vyrábí v reaktoru, do kterého se přivádí 115 t.h“¹ oběhové vody o tep}otě 196 °C a tlaku 2,3 llPa β směs 17 t.h^-1 suťové fentlové védy e teplotě 90 °C š 200 B-j.íT¹ kyšlífcú ž óxidažni nádrže o teplotě 140 °C a tlaku 2,2 MPa. Do reaktoru se déle přivádí 2 300 m^.h¹ kyslíku o teplotě 120 °C a tlaku 0,5 MPa. Vodní pára v množství 22 000 m^.h¹ je spolu a kyslíkem nasávána kompresorem a stlačována na tlak 3 MPa a přivádí se do generátorů jako zplyňovací médium. Neodpařená voda z reaktoru v množství 115 t.h¹, o teplotě 140 °C a tlaku 0,4 MPa ae ztlačí na tlak 2,4 MPa a re cirkuluje ae přea chladič surového plynu, kde sa ohřeje na teplotu 196 °C, a přivádí ae zpět do reaktoru k získání péry.

Příklad 3

Ke zplyňování 104 t.h¹ hnědého uhlí aměaí kyslíku a vodní páry je zapotřebí 21 900 m^.h¹ kyslíku o koncentraci 94 % a 115 t.h¹ vodní páry, přičemž se vyrobí 135 000 m^.h¹ surového plynu a obsahem 1,15 kg.m fena lové vody. Příprava potřebného množství zplynovací směsi probíhá v reaktoru, kam ae přivádí 155 t.h¹ fenolové vody o teplotě 150 °C, a obsahem 7 g fenolů, 1,3 g mastných kyselin, 8 g čpavku, 6 g neutrálních olejů - vše v 1 litru, dála 2 400 m^.h¹ kyslíku, který se přivádí přímo do reaktoru, a 21 000 m^.h¹ kyslíku, který ae před vstupem do reaktoru mísí se 152 t.h¹ páry o tlaku 3,4 MPa a teplotě 300 °C. V reaktoru se 1 500 m^.h“¹ Kyslíku spotřebuje k oxidaci fenolů a organických látek. Nad hladinou vody v reaktoru se vytváří zplyňovací směs, která aa použije ke zplyňování. Voda z reaktoru se odvádí do axpanderu, kde při poklesu tlaku 0,4 MPa a teploty na 140 °C dochází k vývinu 30 t.h¹ péry. Neodpařaná voda z axpanderu v množství 122 t.h**¹ se přivádí do kotlů na odpadní teplo jako napájecí voda. Pára vyrobená v kotlích ns odpadní teplo má tytéž parametry jako páry z axpanderu a obě páry se po smíšení komprimují na tlak 3,4 MPa a přivádějí se společně a kyslíkem do reaktoru. Množství této páry činí 152 t.h¹. Zbývající 3 t.h¹ péry vznikají přímo v reaktoru oxidací fenolů a organických látek z fenolové vody.

tynálezu je možno využít v palivářském průmyslu, zejména v tlakových plynárnách při zplyňování tuhých paliv směsí kyslíku a vodní páry.

Claims (4)

1. Způsob přípravy zplyňovací směsi pro tlakové zplyňování tuhých ehebo kapalných paliv s obsahem vodní páry qfaebo vzduchu gfaebo kyslíku anebo kysličníku uhličitého, vyznačený tím, že příprava zplyňovací směsi probíhá v reaktoru, kam se přivádí vzduch ehabo kyslík qhebo kysličník uhličitý a voda, nebo vodní péra a voda, přičemž se do reaktoru, ve kterém je tlak nižší než tlak vyráběného surového plynu, přivádí předehřátá voda o teplotě nejméně 105 °C a tlaku nejméně 0,3 MPa, načež se poklesem tlaku v reaktoru uvede do varu za vývinu páry a současného poklesu teploty, neodpařaná voda recirkuluje do zdroje tepla, kde se znovu ohřívá a přivádí zpět do reaktoru, ve kterém se ztráty vody způsobené jejím odparem nahrazují přítokem vody před, za ^hebo do reaktoru a neodpařená voda z reaktoru, ve kterém je tlak vyšší, než je tlak vyráběného surového plynu, se odvádí do axpanderu k expanzi za vzniku páry, neodpařaná voda z axpanderu ae přivádí do kotle ne odpadní teplo jako napájecí voda a pára z ex pandě224736 ru kotle ne odpadní teplo ee komprimuje a přivádí do reaktoru.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se recirkulující voda ohřívá surovým plynem.

3. Způsob podle bodu 1 a 2, vyznačený tím, že ae ztráty vody způsobená jejím odparem v reaktoru nahrazují odpadní vodou, zejména surovou qhebo předčletěnou fenolovou vodou, odpadající při chlazení surového plynu.

4· Způsob podle bodů 1 až 3, vyznačený tím, že odpadní voda se před vstupem do reaktoru uvede v oxidační nádrži ve styk se vzduchem qhebo kyslíkem.