FR2465777A1 - Conversion of coal by drying, pyrolysis and gasification - using recycled coke as heat carrier - Google Patents

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Abstract

Conversion of particulate coal (or other solid fuel) to liq. and gaseous products is carried out by (a) drying the coal in contact with a heat carrier comprising recycled particulate coke; (b) subjecting the coal/coke mixt. ot pyrolysis in 2 stages and recycling part of the coke to step (a); (c) heating the rest of the coke to 800-1500 deg.C. by contact with hot gaes and/or by partial combustion; and (d) steam-gasifying the hot coke and recycling residual coke to the 1st pyrolysis stage. The process is stated to have a thermal efficiency of 84-88% and to give high yields of high-quality products (pyrolysis gas, liq. hydrocarbons and water gas).

Description

La présente invention se rapporte au domaine de la transformation à objectifs multiples énergétique et technologique des combustibles, et concerne plus précisément un procédé de transformation thermique d'un combustible solide broyé. The present invention relates to the field of multiple energy and technological transformation of fuels, and more specifically relates to a thermal transformation process of a ground solid fuel.

L'invention proposée trouvera une large application dans la production des combustibles transportables y compris les liquides combustibles artificiels, de l'énergie électrique, ainsi que des matières premières techniques et chimiques. The proposed invention will find wide application in the production of transportable fuels including artificial combustible liquids, electrical energy, as well as technical and chemical raw materials.

On connait un procédé de transformation thermique d'un combustible solide dans lequel, comme agent caloporteur pour le chauffage dudit combustible on utilise des billes en corindon dont le diamètre est compris entre 10 et 12 mm qui sont chauffées dans une première chambre d'un réacteur à deux chambres par les gaz de foyer. Dans la seconde chambre dans laquelle est amené en continu, par le haut, un agent caloporteur chaud solde, se produit le chauffage, le séchage définitif, la cokéfaction et une gazéification partielle du combustible solide broyé qui monte mélangé avec le gaz et la vapeur à travers une couche compacte d'agent caloporteur de bas vers le haut. Comme produits commercialisables on obtient du coke chaud, une résine et un gaz. (Perepelitsa A.L. et al. "Utilisation d'un agent caloporteur solide dans le cycle de cokéification en continu des charbons du bassin d'Irkutsk"). There is a known process for the thermal transformation of a solid fuel in which, as heat transfer agent for heating said fuel, corundum balls are used whose diameter is between 10 and 12 mm and which are heated in a first chamber of a reactor. to two chambers by the combustion gases. In the second chamber, into which a hot balance heat transfer agent is continuously fed from above, heating, final drying, coking and partial gasification of the ground solid fuel which rises mixed with the gas and steam takes place. through a compact layer of heat transfer agent from bottom to top. As marketable products hot coke, a resin and a gas are obtained. (Perepelitsa A.L. et al. "Use of a solid heat transfer agent in the continuous coking cycle of coals in the Irkutsk basin").

On connaît un procédé de transformation thermique d'un combustible solide selon lequel on introduit de bas en haut un courant d'une suspension gazeuse du combustible solide chauffé par un courant descendant orienté à l'en- contre contenant les particules chauffées plus grosses d'agent caloporteur solide (sable, particules fractionnées, etc.) qui ne se mélangent pas avec le combustible. De pair avec le combustible solide on introduit dans le réacteur de la vapeur d'eau et en mtme temps que la pyrolyse, s'effectue le processus de gazéification du charbon. Dans ce cas, l'agent caloporteur est chauffé par les gaz de cheminée qui ne se mélangent pas avec les produits résultant de la pyrolyse et de la gazéification. (voir le certificat d'auteur de 1'URSS NO 82492). There is known a process for the thermal transformation of a solid fuel according to which a stream of a gaseous suspension of the solid fuel is heated from the bottom upwards, heated by a downward flow directed against it containing the larger heated particles of solid heat transfer agent (sand, fractionated particles, etc.) which do not mix with the fuel. Together with the solid fuel, steam is introduced into the reactor and at the same time as the pyrolysis, the process of gasification of coal takes place. In this case, the heat transfer agent is heated by the stack gases which do not mix with the products resulting from the pyrolysis and gasification. (see USSR author's certificate NO 82492).

Le procédé précité est caractérisé par une dilution des produits résultant de la pyrolyse par la vapeur
d'eau et le gaz à l'eau, ce qui rend plus compliquée l'épu
ration et l'utilisation des produits résultant de la pyrolyse ainsi que la construction des appareils.
The aforementioned process is characterized by a dilution of the products resulting from the pyrolysis by steam.
water and gas to water, making the epu more complicated
ration and use of products resulting from pyrolysis as well as the construction of apparatus.

On connaît un procédé de pyrolyse d'un combustible
solide constitué par du charbon, comprenant un séchage
préalable du charbon, le chauffage du charbon jusqu'à la
température de 5000C étant assuré dans une première zone
de pyrolyse par la chaleur dégagée par les gaz de cheminée
avec obtention de petit coke, d'introduction du petit coke
dans la deuxième zone de pyrolyse et son chauffage jusqu'à la température de 100000 par un agent caloporteur gazeux
avec un dégagement de produits résiduaires de la pyrolyse
et du petit coke, et leur séparation ultérieure et l'éva-
cuation sous forme des produits du commerce (certificat
d'auteur de 1'URSS NO 335267).
A process for the pyrolysis of a fuel is known
solid consisting of coal, comprising drying
coal, heating the coal to the
temperature of 5000C being assured in a first zone
pyrolysis by the heat given off by the stack gases
obtaining small coke, introducing small coke
in the second pyrolysis zone and its heating to the temperature of 100,000 by a gaseous heat transfer agent
with release of residual pyrolysis products
and small coke, and their subsequent separation and eva-
cuation in the form of commercial products (certificate
from the USSR NO 335267).

Le procédé précité est caractérisé par le fait que
le résidu solide du combustible, le petit coke, obtenu à
la suite de la pyrolyse et de la gazéification ensemble
avec les cendres est ordinairement utilisé dans les foyers
de la chaudière d'une installation énergétique technique,
ce qui rend compliqué le fonctionnement de l'installation
énergétique (de la chaudière) du fait de la formation de
laitier et de la pollution de l'environnement par les dé
chets nuisibles tels que des oxydes de soufre et d'azote,
ainsi que par les particules de cendres ; le rendement en
produits organiques de valeur y est réduit et ces produits
sont dilués par des impuretés nocives.
The above method is characterized in that
the solid fuel residue, the small coke, obtained at
following pyrolysis and gasification together
with ashes is commonly used in homes
of the boiler of a technical energy installation,
which makes the operation of the installation complicated
energy (from the boiler) due to the formation of
dairy and environmental pollution by dice
harmful waste such as oxides of sulfur and nitrogen,
as well as by ash particles; the yield in
valuable organic products is reduced there and these products
are diluted by harmful impurities.

Le but de l'invention est de mettre en oeuvre un
procédé de transformation thermique d'un combustible solide broyéfpar modification des opérations technologiques, qui
présenterait un rendement plus élevé et en même temps une
augmentation du rendement en produits à obtenir et une
amélioration de la qualité de ces produits et qui permet
trait d'éviter la formation de scories dans les chaudières
des unités de production d'énergie des installations et la
pollution du milieu environnant par des impuretés nocives.
The object of the invention is to implement a
thermal transformation process of a ground solid fuel by modification of technological operations, which
would have a higher yield and at the same time a
increase in yield of products to be obtained and a
improving the quality of these products and which allows
trait to avoid the formation of slag in boilers
power generation facilities and the
pollution of the surrounding environment by harmful impurities.

Le but visé est atteint par la mise en oeuvre d'un procédé de transformation thermique d'un combustible solide broyé comprenant le stade de séchage dudit combustible et sa pyrolyse en deux étapes, suivie dgune séparation ultérieure des produits gazeux et les vapeurs qui se forment et du petit coke, caractérisé en ce que le séchage dudit combustible est partiellement effectué par une partie dudit petit coke chauffé, au moins une partie du petit coke qui reste étant en outre chauffée à une température comprise entre 800 et 15000C par les gaz et/ou par une combustion partielle du petit coke, après quoi le petit coke chauffé est séparé des gaz et on le soumet à une gazéification à l'aide de la vapeur d'eau obtenue lors du séchage dudit combustible, les produits formes résultant de la gazéification étant ensuite séparés du petit coke que l'on amène alors en qualité d'agent caloporteur au premier stade de la pyrolyse. The aim is achieved by implementing a process for the thermal transformation of a ground solid fuel comprising the stage of drying said fuel and its pyrolysis in two stages, followed by a subsequent separation of the gaseous products and the vapors which form. and small coke, characterized in that the drying of said fuel is partially carried out by a part of said small heated coke, at least a part of the small coke which remains being further heated to a temperature between 800 and 15000C by the gases and / or by a partial combustion of the small coke, after which the heated small coke is separated from the gases and subjected to gasification using steam obtained during the drying of said fuel, the products formed resulting from the gasification then being separated from the small coke which is then brought as heat transfer agent in the first stage of pyrolysis.

Le procédé proposé est très efficace, il présente un haut rendement énergétique (de 84 à 88in) s ce qui devient possible grâce à l'utilisation du petit coke et de la vapeur d'eau obtenue à partir de lthumidité contenue dans le combustible pour le processus de gazéification en cas d'une utilisation complexe chimique, technologique et énergétique des matières premières. The proposed process is very efficient, it has a high energy efficiency (from 84 to 88in) s which becomes possible thanks to the use of small coke and water vapor obtained from the humidity contained in the fuel for the gasification process in the event of complex chemical, technological and energy use of raw materials.

De plus, le procédé de l'invention permet dtutili- ser d'une manière rationnelle le potentiel thermique de l'agent caloporteur en accroissant ainsi l'efficacité du processus. L'utilisation pour la pyrolyse d'un agent caloporteur solide tel que le petit ccke, refroidi au cours de la gazéification donne la possibilité d'effectuer la pyrolyse à un régime thermique plus doux, c'est-à-dire avec une diminution de la différence des températures de l'agent caloporteur au premier stade de la pyrolyse, ce qui permet d:accroRtre le rendement en produits liquides les plus precieux résultant de la pyrolyse très rapide. In addition, the process of the invention makes it possible to use the thermal potential of the heat transfer agent in a rational manner, thereby increasing the efficiency of the process. The use for pyrolysis of a solid heat transfer agent such as small ccke, cooled during the gasification gives the possibility of carrying out the pyrolysis at a milder thermal regime, that is to say with a decrease in the difference in temperatures of the heat transfer agent at the first stage of pyrolysis, which makes it possible to: increase the yield of the most precious liquid products resulting from very rapid pyrolysis.

Etant donné que le petit coke arrive à une gazéification en excès dont la quantité est conditionnée par le bilan thermique du réacteur du gaz à l'eau, la vapeur d'eau présente un haut degré et une intensité de décomposition, ainsi qu'un rendement élevé de production du gaz à l'eau. Since the small coke reaches an excess gasification, the quantity of which is conditioned by the thermal balance of the gas to water reactor, the water vapor has a high degree and an intensity of decomposition, as well as a yield high production of gas to water.

Il est avantageux pour intensifier et réguler les processus de chauffage du combustible et de son séchage, d'effectuer lesdites opérations dans un courant de la vapeur d'eau surchauffée et d'amener au premier stade de la pyrolyse une partie des gaz séparés du petit coke chauffé. It is advantageous to intensify and regulate the processes of heating the fuel and its drying, to carry out said operations in a stream of superheated steam and to bring to the first stage of the pyrolysis part of the gases separated from the small heated coke.

Il est avantageux, pour rendre le processus plus intense et pour accroître le rendement en produits coûteux gazeux résultant de la pyrolyse, d'utiliser un combustible solide broyé dont les dimensions des particules ne dépassent pas 1,5 mm et que les gaz amenés au premier stade de la pyrolyse ne contiennent que 2% en volume de l'oxygène libre. It is advantageous, to make the process more intense and to increase the yield of expensive gaseous products resulting from the pyrolysis, to use a crushed solid fuel whose particle size does not exceed 1.5 mm and that the gases supplied to the first Pyrolysis stage contain only 2% by volume of free oxygen.

Le procédé proposé est réalisé de la manière suivante et il est expliqué par le dessin annexé sur lequel est représenté le schéma technologique préféré de réalisation du procédé. The proposed process is carried out as follows and is explained by the appended drawing in which the preferred technological scheme for carrying out the process is shown.

Selon le dessin annexé un combustible solide broyé dont les dimensions des particules ne sont, de préférence, pas supérieures à 1,5 mm est amené d'une trémie 1 à un broyeur à marteaux 2 dans lequel pour son broyage et séchage on introduit à travers une tubulure 3 par des conduites 4, 5 une partie du petit coke obtenu au cours de la pyrolyse, et par l'intermédiaire d'un ventilateur 6, de la vapeur d'eau. Une suspension gazeuse est introduite à travers une tubulure 7, dans un cyclone 8 dans lequel on effectue la séparation dudit combustible sec, tandis que la vapeur d'eau surchauffée formée par lthumidité contenue dans le combustible est amenée à travers le ventilateur 6 par une conduite 9, à travers une grille 11 dans un réacteur de gaz à l'eau et partiellement dans le broyeur 2.Cependant, il est possible de réaliser les processus précités de séchage et de chauffage du combustible sans amenée de la vapeur surchauffée. According to the accompanying drawing, a ground solid fuel whose particle size is preferably not more than 1.5 mm is brought from a hopper 1 to a hammer mill 2 into which, for its grinding and drying, is introduced through a tube 3 by conduits 4, 5 part of the small coke obtained during the pyrolysis, and by means of a fan 6, water vapor. A gaseous suspension is introduced through a pipe 7, into a cyclone 8 in which the separation of said dry fuel is carried out, while the superheated water vapor formed by the humidity contained in the fuel is brought through the fan 6 by a pipe. 9, through a grid 11 in a water gas reactor and partially in the grinder 2. However, it is possible to carry out the abovementioned processes of drying and heating the fuel without supplying superheated steam.

Le combustible sec précité est introduit à travers une trémie intermédiaire à fermeture 12, dans un pyrolyseur du premier étage 13 dans lequel à travers une conduite 14 on introduit aussi un agent caloporteur solide, le petit coke, ou un agent caloporteur mixte (solide ou gazeux) qui chauffe le combustible précité jusqutà une température comprise entre 500 et 8000 C. Les produits résultant de la pyrolyse ensemble avec une partie insignifiante du petit coke pulvérulent sont envoyés dans un cyclone 15 dans lequel on sépare le petit coke envoyé dans des trémies intermédiaires 16, 17 et on l'utilise ensuite comme agent caloporteur pour la pyrolyse, ou comme produit combustible transportable que l'on met dans le commerce. The aforementioned dry fuel is introduced through an intermediate closing hopper 12, into a pyrolyser of the first stage 13 into which, through a line 14, a solid heat transfer agent, small coke, or a mixed heat transfer agent (solid or gaseous) is also introduced. ) which heats the aforementioned fuel to a temperature of between 500 and 8000 C. The products resulting from the pyrolysis together with an insignificant part of the small powdery coke are sent into a cyclone 15 in which the small coke sent is separated into intermediate hoppers 16 , 17 and is then used as a heat transfer agent for pyrolysis, or as a transportable combustible product which is put on the market.

Le mélange gaz-vapeur du cyclone 15 est envoyé à travers une conduite 18 dans un système d'épuration et de condensation dans lequel on obtient des produits liquides de valeur du commerce et du gaz. The gas-vapor mixture of cyclone 15 is sent through a line 18 to a purification and condensation system in which liquid products of commercial value and gas are obtained.

Une partie du petit coke chaud du pyrolyseur 13 est introduite par la conduite 4, à travers la tubulure 3 dans le broyeur 2, le petit coke qui reste arrive dans le pyrolyseur du deuxième étage 19 dans lequel on le chauffe jusqu'à une température comprise entre 600 et 11000C à l'aide d'un brûleur à gaz 20 alimenté en un gaz amené ensemble avec l'air par des entrées 21. Le gaz provenant du pyrolyseur du deuxième étage 19 et de la trémie 17 est évacué à travers des buses par des conduites de gaz 22. Part of the small hot coke from the pyrolyzer 13 is introduced via line 4, through the pipe 3 into the grinder 2, the small coke which remains arrives in the second stage pyrolyzer 19 in which it is heated to a temperature comprised between 600 and 11000C using a gas burner 20 supplied with a gas supplied together with the air by inlets 21. The gas coming from the second stage pyrolyzer 19 and from the hopper 17 is evacuated through nozzles by gas lines 22.

Une partie du petit coke du pyrolyseur du deuxième étage 19 est amenée du broyeur 2 à travers la conduite 5 par la tubulure 3, le petit coke qui reste arrive depuis le pyrolyseur du deuxième étage 19 dans un foyer technologique 23 relié à un cyclone 24. Il est possible d'introduire seulement une partie du petit coke chaud provenant du pyrolyseur du deuxième étage 19 dans le foyer technologique 23 ; dans ce cas, la partie du petit coke qui reste sous forme de produit du commerce est éliminée du processus par une conduite 33. Dans le foyer technologique 23 on amène à l'aide d'un brûleur 25 utilisant le gaz amené ensemble avec de l'air par des entrées 26, la partie principale (deuxième) de l'agent caloporteur gazeux qui chauffe et transporte le petit coke, l'agent caloporteur solide étant amené à travers le foyer technologique 23 dans le cyclone 24. Part of the small coke from the second stage pyrolyser 19 is brought from the crusher 2 through the pipe 5 through the pipe 3, the small coke which remains arrives from the second stage pyrolyser 19 in a technological center 23 connected to a cyclone 24. It is possible to introduce only part of the small hot coke coming from the pyrolyser of the second stage 19 in the technological center 23; in this case, the part of the small coke which remains in the form of a commercial product is eliminated from the process by a line 33. In the technological center 23, a gas burner 25 is used using the gas supplied together with l air through inlets 26, the main (second) part of the gaseous heat transfer agent which heats and transports the small coke, the solid heat transfer agent being brought through the technological center 23 in the cyclone 24.

Le petit coke qui se dégage à une température comprise entre 800 et 15000C dans le cyclone 24 est amené à travers une trémie intermédiaire 27 dans le réacteur 11 de gaz à l'eau dans lequel une partie du petit coke déterminée requise est gazéifiée par introduction par la conduite 9 à travers la grille 10 de la vapeur d'eau obtenue à partir de l'humidité contenue dans le combustible, et en cas d'insufaisance de celle-ci, par introduction de la vapeur arrivant à travers une canalisation 28. La vapeur d'eau dans le réacteur 11 de gaz à l'eau se transforme en gaz à 11 eau à forte teneur en calories qui est un produit chimique de départ de valeur et un combustible.La suspension gazeuse du gaz à l'eau et du petit coke est envoyée depuis le réacteur 11 du gaz à l'eau dans un cyclone 29 dans lequel le petit coke est séparé du gaz à l'eau et on l'introduit comme agent caloporteur solide à travers une trémie 30 dans la conduite 14 dans laquelle on le mélange avec une partie de gaz sortant du cyclone 24. La partie essentielle du gaz est évacuée à travers une canalisation 31 pour l'épuration et l'amenée dans un groupe énergétique. Il est aussi possible de réaliser le procédé sans introduction du gaz dans le pyrolyseur 13. Dans le cas du mélange précité de l'agent caloporteur solide avec une partie du gaz, l'agent caloporteur mixte obtenu est amené au pyrolyseur du premier étage 13. The small coke which is released at a temperature between 800 and 15000C in the cyclone 24 is brought through an intermediate hopper 27 into the water gas reactor 11 in which a portion of the required small coke is gasified by introduction by the pipe 9 through the grid 10 of the water vapor obtained from the humidity contained in the fuel, and in the event of its insufficiency, by introduction of the steam arriving through a pipe 28. The water vapor in the water to gas reactor 11 turns into a high calorie water gas 11 which is a valuable starting chemical and fuel. The gaseous suspension of gas to water and small coke is sent from the gas to water reactor 11 in a cyclone 29 in which the small coke is separated from the gas to water and it is introduced as a solid heat transfer agent through a hopper 30 into line 14 in which is mixed with a part of gas leaving the cyc lone 24. The essential part of the gas is evacuated through a pipe 31 for purification and brought into an energy group. It is also possible to carry out the process without introducing the gas into the pyrolyzer 13. In the case of the above-mentioned mixture of the solid heat-transfer agent with part of the gas, the mixed heat-transfer agent obtained is brought to the pyrolyser of the first stage 13.

Ainsi, dans le procédé proposé, grâce à la mise en oeuvre du cycle fermé de la pyrolyse, de la gazéification et du séchage on exclut les rejets nocifs dans l'atmosphère, puisque les gaz mixtes, à l'eau et de pyrolyse arrivant dans les foyers des unités énergétiques sont épurés. C'est pourquoi, il devient possible de réduire sensiblement les dimensions (la hauteur) des chaudières des unités énergétiques et de rendre plus simple leur exploitation. Thus, in the proposed process, thanks to the implementation of the closed cycle of pyrolysis, gasification and drying, harmful emissions into the atmosphere are excluded, since the mixed gases, with water and pyrolysis arriving in the homes of the energy units are purified. This is why it becomes possible to significantly reduce the dimensions (height) of the boilers of the energy units and to make their operation simpler.

Outre cela, étant donné que dans le procédé proposé on utilise pour la gazéification la vapeur d'eau obtenue lors du séchage du combustible pour sa production, il n'y a pas besoin de consommer un combustible complémentaire. Cela accroît sensiblement, de 3 à 5%, le rendement énergétique du combustible utilisé. Besides this, since in the proposed process water vapor obtained during the drying of the fuel for its production is used for gasification, there is no need to consume an additional fuel. This significantly increases the energy efficiency of the fuel used by 3 to 5%.

Le gaz à l'eau (principalement l'hydrogène et les oxydes de carbone) du cyclone 29 est envoyé à l'épuration à travers une canalisation 32 et ensuite il est fourni à un utilisateur qui peut être une installation industrielle de production d'énergie, y compris une turbine à gaz ou un réacteur chimique pour la production de l'hydrogène, d'un gaz de synthèse, du méthanol et d'autres produits. The water gas (mainly hydrogen and carbon oxides) of the cyclone 29 is sent for purification through a pipe 32 and then it is supplied to a user who can be an industrial energy production installation. , including a gas turbine or chemical reactor for the production of hydrogen, synthesis gas, methanol and other products.

Le procédé proposé permet de produire un gaz à l'eau très bon marché, étant donné que l'excédent de petit coke dans le réacteur Il de gaz à l'eau permet d'assurer un haut degré (de 80 à 95%) de décomposition de la vapeur d'eau et d'obtenir un rendement énergétique élevé ainsi que de rendre plus simple le système dans son ensemble.Une régulation automatique de la production d'une quantité nécessaire de gaz à l'eau, de la température du processus et de la quantité de l'agent caloporteur solide en circulation constitué par du petit coke, est effectuée par modification de l'évacuation du petit coke hors du processus à travers la trémie intermédiaire 17 par une conduite 33 et de l'amenée de la vapeur dans le réacteur 11 de gaz à l'eau en prenant en considération un changement possible de la qualité du combustible et du régime de fonctionnement de l'unité énergétique. Les vannes utilisées pour la régulation des courants correspondants de la vapeur, du gaz, de la suspension gazeuse et des particules solides ne sont pas représentées sur le dessin. The proposed process makes it possible to produce a very inexpensive water gas, since the excess of small coke in the water gas reactor II ensures a high degree (from 80 to 95%) of decomposition of water vapor and obtaining a high energy yield as well as making the system as a whole simpler. Automatic regulation of the production of a necessary quantity of gas to the water, of the process temperature and of the quantity of the solid heat transfer agent in circulation constituted by small coke, is carried out by modification of the evacuation of the small coke out of the process through the intermediate hopper 17 by a line 33 and the supply of steam in the gas to water reactor 11 taking into consideration a possible change in the quality of the fuel and the operating regime of the energy unit. The valves used for regulating the corresponding streams of steam, gas, gaseous suspension and solid particles are not shown in the drawing.

Une particularité très importante caractérisant le procédé de l'invention réside dans le fait que dans le foyer de la chaudière d'une unité énergétique sont introduits des gaz qui sont complètement débarrassés du soufre, du combustible solide et des cendres en excluant ainsi la formation de laitier sur les surfaces de chauffage. Ce procédé est très économique en cas d'utilisation de tourbe, surtout d'une tourbe dont l'humidité est très élevée. L'encombrement des chaudières est très réduit. A very important feature characterizing the process of the invention lies in the fact that into the furnace of the boiler of an energy unit are introduced gases which are completely rid of sulfur, solid fuel and ash, thereby excluding the formation of slag on the heating surfaces. This process is very economical when using peat, especially peat with very high humidity. The size of the boilers is very small.

On règle le régime de température de la pyrolyse et de la gazéification en faisant varier la quantité et la température de l'agent caloporteur gazeux obtenu dans les brûleurs à gaz 20, 25 et dans le foyer technologique 23. The temperature regime of the pyrolysis and gasification is adjusted by varying the quantity and the temperature of the gaseous heat transfer agent obtained in the gas burners 20, 25 and in the technological center 23.

Etant donné que dans le foyer de la chaudière d'une installation industrielle de production d'énergie on introduit avec les gaz une grande quantité d'un gaz à faible teneur en calories, d'un semi-gaz, obtenu dans le foyer technologique 23 et dans les brûleurs 20, 25, la température de combustion régnant dans le foyer d'une unité énergétique diminue et la teneur en oxydes d'azote nuisibles des gaz des unités énergétiques diminue brusquement grâce aux oxydes d'azote, tant extérieurs (se formant dans le foyer lors du brûlage de l'azote) qu'intérieurs (se dégageant de l'azote contenu dans le combustible) obtenue lors de la transformation desdits combustibles dans une installation industrielle de production d'énergie.Cela permet non seulement d'utiliser d'une manière complète ledit combustible dans une telle installation, mais d'éviter presque totalement la pollution du milieu environnant par les rejets contenant des constituants gazeux (oxydes du soufre et de l'azote) et solides (particules des cendres) arrivant dans l'atmosphère en provenance de l'installation. Since a large quantity of a low-calorie gas, a semi-gas, obtained in the technological center 23 is introduced into the furnace of the boiler of an industrial energy production installation. and in the burners 20, 25, the combustion temperature prevailing in the hearth of an energy unit decreases and the content of harmful nitrogen oxides in the gases of the energy units decreases suddenly thanks to the nitrogen oxides, both external (forming in the hearth during the burning of nitrogen) than inside (released from the nitrogen contained in the fuel) obtained during the transformation of said fuels in an industrial energy production installation. This not only makes it possible to use in a complete manner said fuel in such an installation, but almost completely avoiding pollution of the surrounding environment by discharges containing gaseous (oxides of sulfur and nitrogen) and solid (particulate es of the ashes) arriving in the atmosphere from the installation.

Le procédé proposé permet aussi d'utiliser des combustibles liquides énergétiques de basse qualité en les introduisant dans un foyer technologique ou dans un réacteur de gaz à l'eau en fonction de la destination du gaz à l'eau à produire. The proposed method also makes it possible to use low-quality energetic liquid fuels by introducing them into a technological furnace or into a water gas reactor depending on the destination of the water gas to be produced.

Ci-dessous sont cités des exemples de réalisation du procédé de l'invention. Below are examples of the embodiment of the process of the invention.

Exemple 1
On examine le fonctionnement d'une installation industrielle de production d'énergie avec une transformation thermique du charbon. La puissance d'une installation unitaire est de 500 tonnes de charbon brut par heure. La puissance de l'installation est de 50 millions de tonnes de charbon par année, et en ce qui concerne l'énergie électrique produite, cette puissance est de 32 milliards de kilowatts/heure par année.
Example 1
We examine the operation of an industrial power plant with thermal transformation of coal. The power of a unit installation is 500 tonnes of raw coal per hour. The power of the installation is 50 million tonnes of coal per year, and as regards the electrical energy produced, this power is 32 billion kilowatts / hour per year.

On effectue la transformation thermique du charbon brut dont le pouvoir calorifique est de 3560 kcal/kg et qui contient 36% en poids d'humidité, 6,5% en poids de cendres et 48% en poids de substances volatiles par rapport à la masse combustible. Le charbon provenant de la trémie 1 est introduit dans le broyeur-séchoir 2 dans lequel pour tous les 100 kg de charbon on introduit à travers la tubulure 3 un mélange circulant contenant 120 kg de petit coke (agent caloporteur soliae) et 80 kg de vapeur,chauffés respectivement à des températures de 7800C et de 5800C.Les produits à sécher, 64 kg de charbon sec pulvérulent (le résidu sur un tamis de 100 microns est de 10% en poids) et 36 kg de vapeur à la température de 2500C sont passés ensemble avec l'agent caloporteur à travers le cyclone 8 dans lequel on sépare le charbon et petit coke de la vaPeur d'eau. The thermal transformation of the raw coal is carried out, the calorific value of which is 3560 kcal / kg and which contains 36% by weight of moisture, 6.5% by weight of ash and 48% by weight of volatile substances relative to the mass. combustible. The coal from the hopper 1 is introduced into the dryer mill 2 in which for every 100 kg of coal a circulating mixture is introduced through the tube 3 containing 120 kg of small coke (soliae coolant) and 80 kg of steam , heated respectively to temperatures of 7800C and 5800C. The products to be dried, 64 kg of dry powdery charcoal (the residue on a 100 micron sieve is 10% by weight) and 36 kg of steam at a temperature of 2500C are passed together with the heat transfer agent through cyclone 8 in which the coal and small coke are separated from the water value.

La vapeur d'eau prise en une quantité de 36 kg est introduite dans le réacteur il de gaz à l'eau et on amène 80 kg de vapeur pour la circulation dans le broyeur 2. The steam taken in an amount of 36 kg is introduced into the gas-to-water reactor 11 and 80 kg of steam is brought in for circulation in the grinder 2.

En cas d'excès de vapeur obtenue à partir des charbons, qui se monte dans le présent exemple à 18 kg il est aussi possible de l'envoyer dans le foyer de l'unité énergétique. Le charbon sec en une quantité de 64 kg, le petit coke à raison de 120 kg à la température de 2500C sont amenés à travers la trémie intermédiaire 12 dans le pyrolyseur du premier étage 13 et on porte la température jusqu'à 6800C en utilisant l'agent caloporteur mixte (le petit coke à la température de 8500C et un gaz dont la teneur en oxygène libre n'est pas supérieure à 10 en voluee à une température de 10500C) provenant des cyclones 24, 29 faisant partie du foyer technologique 2) et du réacteur 11 de gaz à l'eau respectivement. Dans le premier étage du pryolyseur 13 on introduit 160 kg de petit coke et 32,5 kg d'agent caloporteur gazeux. La pyrolyse du charbon s'achève à la température de 7800C dans le deuxième étage du pyrolyseur 19.In case of excess steam obtained from the coals, which in this example amounts to 18 kg, it is also possible to send it to the hearth of the energy unit. The dry coal in an amount of 64 kg, the small coke at the rate of 120 kg at the temperature of 2500C are brought through the intermediate hopper 12 in the pyrolyser of the first stage 13 and the temperature is brought up to 6800C using l '' mixed heat transfer agent (small coke at a temperature of 8500C and a gas with a free oxygen content of not more than 10 in flight at a temperature of 10500C) from cyclones 24, 29 forming part of the technological focus 2) and water gas reactor 11 respectively. In the first stage of the pryolyser 13, 160 kg of small coke and 32.5 kg of gaseous heat transfer agent are introduced. Coal pyrolysis ends at the temperature of 7800C in the second stage of pyrolyzer 19.

L'excès de gaz est évacué à travers la canalisation 31, on le soumet à une épuration et on l'introduit dans l'unité énergétique. Lors de l'accroissement de la circulation du petit coke on l'introduit dans le pyrolyseur en une quantité de 203 kg, tandis que l'agent caloporteur gazeux est complètement évacué par la canalisation 31.The excess gas is evacuated through the pipe 31, it is subjected to a purification and it is introduced into the energy unit. When the circulation of the small coke increases, it is introduced into the pyrolyzer in an amount of 203 kg, while the gaseous heat transfer agent is completely evacuated through the pipe 31.

Dans le pyrolyseur, à partir de 64,0 kg de charbon sec et de petit coke circulant on obtient 29,5 kg de mélange de gaz et de vapeur et 35,2 kg de petit coke. On sépare le petit coke du mélange de gaz et de vapeur et ledit mélange est envoyé à une épuration et à un système de condensation. In the pyrolyzer, from 64.0 kg of dry coal and small circulating coke, 29.5 kg of gas and vapor mixture and 35.2 kg of small coke are obtained. The small coke is separated from the gas and vapor mixture and said mixture is sent to purification and to a condensation system.

Au cours de la pyrolyse et du chauffage du charbon, sauf le petit coke de commerce on obtient 18,0 kg de gaz de pyrolyse (pyrogaz) 8,6 kg de résine et d'essence de gaz, 2,9 kg d'eau de pyrolyse et l'agent caloporteur. During pyrolysis and heating of coal, except small commercial coke, 18.0 kg of pyrolysis gas (pyrogas) are obtained 8.6 kg of resin and gasoline, 2.9 kg of water pyrolysis and the heat transfer agent.

Le pouvoir calorifique du gaz de pyrolyse est de 4840 kcal/m3 et il contient, en % en volume : C02-22,
CO-27, H2-20, CH4-21, hydrocarbures-lO. Dans le pyrogaz on transfère 81000 kcal, c'est-à-dire 23% de la chaleur potentielle du charbon, et dans la résine et l'essence de gaz, 67500 kcal, c'est-à-dire 19% de la chaleur potentielle du charbon. Dans le petit coke (35,2 kg) qui se forme au cours de la pyrolyse du charbon on transfère 63% de la chaleur potentielle du charbon ou 58% de chaleur amenée à l'installation. Il est possible de réaliser une variante selon laquelle tout le semi-gaz venant du foyer technologique 23 est introduit dans l'installation énergétique à travers la canalisation 31 en augmentant, dans ce cas, l'amenée de l'agent caloporteur, du petit coke, dans le pyrolyseur à peu près d'une même quantité en kg.
The calorific value of the pyrolysis gas is 4840 kcal / m3 and it contains, in% by volume: C02-22,
CO-27, H2-20, CH4-21, hydrocarbons-10. In the pyrogas, 81,000 kcal, i.e. 23% of the potential heat of coal, are transferred, and in resin and gasoline, 67,500 kcal, i.e. 19% of the heat potential of coal. In the small coke (35.2 kg) which forms during the pyrolysis of the coal, 63% of the potential heat of the coal or 58% of the heat brought to the installation is transferred. It is possible to produce a variant according to which all of the semi-gas coming from the technological center 23 is introduced into the energy installation through the pipe 31 by increasing, in this case, the supply of the heat-transfer agent, of small coke , in the pyrolyzer about the same amount in kg.

On produit 14,4 kg de petit coke du commerce, y compris 12 kg de carbone et 0,2 kg d'hydrogène. Dans le pyrolyseur du deuxième étage et dans le foyer technologique on transforme respectivement en gaz et semi-gaz 2,2 kg ét 8,3 kg de petit coke. Avec le petit coke et les-laitiers on élimine 6,5 kg de cendres contenues dans le combustible. 14.4 kg of small commercial coke, including 12 kg of carbon and 0.2 kg of hydrogen, are produced. 2.2 kg and 8.3 kg of small coke are transformed into gas and semi-gas in the second stage pyrolyser and in the technological center. With the small coke and the dairy products, 6.5 kg of ash contained in the fuel are eliminated.

Le petit coke chauffé jusqu'à la température de 10500C dans le foyer technologique 23 est séparé de l'agent caloporteur gazeux et on l'introduit dans le réacteur 11 de gaz à l'eau dans lequel, à partir de la vapeur d'eau surchauffée en une quantité de 18 kg et de 166 kg de petit coke pulvérulent on obtient 24 kg de gaz à l'eau (lors d'une réaction H20 + C). Dans le cyclone 29 on sépare le gaz à l'eau du petit coke (160 kg à la température de 8500C) on l'évacue à travers la canalisation 32 et après le refroidissement on l'envoie à une épuration et à une utilisation dans une unité énergétique et comme produit du commerce pour l'obtention de l'hydrogène, d'un gaz réducteur ou d'un gaz de synthèse. The small coke heated to the temperature of 10500C in the technological furnace 23 is separated from the gaseous heat transfer agent and it is introduced into the reactor 11 of gas to water in which, from water vapor superheated in an amount of 18 kg and 166 kg of small powdery coke, 24 kg of water gas are obtained (during an H 2 O + C reaction). In cyclone 29, the gas in water is separated from the small coke (160 kg at a temperature of 8500C) it is discharged through line 32 and after cooling it is sent for purification and use in a energy unit and as a commercial product for obtaining hydrogen, a reducing gas or a synthesis gas.

Le petit coke, l'agent caloporteur est amené à travers la trémie 30 dans la conduite 14 dans laquelle il se mélange avec le gaz (semi-gaz) provenant du cyclone 24 et ensuite on envoie ce mélange dans le pyrolyseur du premier étage pour effectuer la pyrolyse, on ferme le cycle le système ne présente le danger de rejets nocifs ni dans sa partie technologique ni dans sa partie énergétique. The small coke, the heat transfer agent is brought through the hopper 30 into the pipe 14 in which it mixes with the gas (semi-gas) coming from the cyclone 24 and then this mixture is sent to the pyrolyser of the first stage to carry out pyrolysis, the cycle is closed the system presents the danger of harmful releases neither in its technological part nor in its energy part.

Exemple 2
Cet exemple illustre une variante de réalisation du procédé lorsque la production du petit coke du commerce n'est pas souhaitée du fait de sa teneur élevée en cendres, en soufre et pour d'autres raisons. On effectue une transformation du charbon brut ayant la même composition que celle indiquée dans l'exemple 1. Dans un réacteur de gaz à l'eau on décompose une double quantité (36 kg) de vapeur d'eau, évaporée à partir de 100 kg de charbon et entrant en réaction avec 12,6 kg de petit coke.On obtient 48 kg de gaz à l'eau, 8,5 kg d'essence et de résine, 18,3 kg de gaz de pyrolyse, 3 kg d'eau pyrogénique, 6,5 kg de cendres et de laitier, 105 kg de semi-gaz. A ce régime on gazéifie toute l'humidité du combustible utilisé en une quantité de 36 kg sur 100 kg de charbon, c'est-à-dire qu'on la transforme en gaz à l'eau. Cela permet d'économiser directement environ 6% de la chaleur du charbon de départ en augmentant le rendement de transformation et d'utilisation du charbon.
Example 2
This example illustrates an alternative embodiment of the process when the production of small commercial coke is not desired because of its high content of ash, sulfur and for other reasons. Transformation of the raw coal having the same composition as that indicated in Example 1 is carried out. In a gas-water reactor, a double quantity (36 kg) of water vapor is decomposed, evaporated from 100 kg. of coal and reacting with 12.6 kg of small coke. 48 kg of water gas, 8.5 kg of petrol and resin, 18.3 kg of pyrolysis gas, 3 kg of pyrogenic water, 6.5 kg of ash and slag, 105 kg of semi-gas. At this regime, all the humidity of the fuel used is gasified in an amount of 36 kg per 100 kg of coal, that is to say that it is transformed into gas in water. This directly saves about 6% of the heat of the starting coal by increasing the efficiency of transformation and use of the coal.

Lors d'une insuffisance de vapeur dans le cas de variations possibles dans la pratique du degré d'humidité et de la composition du charbon ou dans le cas d'une faible activité du carbone, à travers la canalisation 28 on introduit de l'extérieur une quantité réglable de vapeur. Le processus de séchage du charbon peut être effectué, en cas de nécessité (pour des raisons de construction) sans introduction de vapeur, c'est-à-dire seulement avec introduction dans le moulin 2 de l'agent caloporteur solide. When there is insufficient steam in the case of possible variations in the practice of the degree of humidity and of the composition of the coal or in the case of a low carbon activity, through the pipe 28 is introduced from the outside adjustable amount of steam. The coal drying process can be carried out, if necessary (for construction reasons) without introduction of steam, that is to say only with introduction into the mill 2 of the solid heat transfer agent.

Exemple 3
Cet exemple illustre une variante de réalisation du procédé dans lequel le petit coke-présente une faible activité de réaction avec la vapeur d'eau ou une composition particulière des cendres. Dans ce cas, on met en jeu une température élevée de l'agent caloporteur et du petit coke qui entre en réaction avec la vapeur d'eau.
Example 3
This example illustrates an alternative embodiment of the process in which the small coke has a low activity of reaction with water vapor or a particular composition of the ashes. In this case, a high temperature of the heat transfer agent and small coke are brought into play which reacts with the water vapor.

On effectue la transformatio:l du charbon dont la substance crganique a la même composition que celle de l'exemple I. L'humidité du charbon est de 27%, la teneur en cendres est de o21,. Dans un for technologique on introduit de l'air chauffé à la température de 7000C par le gaz sortant de la canalisation 31 et on élève la température dans le foyer technologique jusqu' 1500 à 16000C.  The transformation of coal is carried out: the organic substance of which has the same composition as that of Example I. The humidity of the coal is 27%, the ash content is o21. In a technological forum, air heated to the temperature of 7000C is introduced by the gas leaving the pipe 31 and the temperature is raised in the technological focus to 1500 to 16000C.

On élimine les cendres sous forme l'un laitier liquide,
Le produit obtenu est le même que celui indiqué dans l'exem- ple 2 ; 36 kg de gaz à l'eau, 6,4 kg de résine et d'essence de gaz, 13,7 kg de gaz de pyrolyse, 2,3 kg en volume de laitier et 29,9 kg de cendres. Cela permet de transformer tout le charbon en produits gazeux et liquides tout en évitant des rejets des cendres et des oxydes du soufre dans l'atmosphère.
The ash is removed in the form of a liquid slag,
The product obtained is the same as that indicated in example 2; 36 kg of water gas, 6.4 kg of resin and gasoline, 13.7 kg of pyrolysis gas, 2.3 kg by volume of slag and 29.9 kg of ash. This makes it possible to transform all the coal into gaseous and liquid products while avoiding discharges of ash and sulfur oxides into the atmosphere.

Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au procédé qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the process which has just been described solely by way of nonlimiting example without departing from the scope of the invention.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1.- Procédé de transformati()n thermique d'un combustible solide broyé comprenant un stade de séchage dudit combustible et sa pyrolyse en deux étapes suivie d'une séparation ultérieure des produits gazeux et de vapeurs qui se forment et du petit coke, carictérisé en ce que l'on effectue le séchage dudit combustible en utilisant une partie dudit petit coke chaud au moins une partie du petit coke restant étant soumise à un chaufa- complémentaire à une température comprise entre 800 et 15000C par les gaz et/ou en brûlant partiellement le petit coke, après quoi on sépare le petit coke chaufé des gaz et on le soumet à une gazéification par la vapeur d'eau obtenue au cours du séchage dudit combustible, les produits de gazéification qui se forment étant alors séparés du petit coke que l'on amène ensuite comme agent caloporteur au premier stade de la pyrolyse. 1.- Process for thermal transformation of a ground solid fuel comprising a stage of drying of said fuel and its pyrolysis in two stages followed by a subsequent separation of the gaseous products and of vapors which form and of the small, caritized coke in that the drying of said fuel is carried out using a portion of said small hot coke at least a portion of the small remaining coke being subjected to additional heating at a temperature between 800 and 15000C by the gases and / or by burning partially the small coke, after which the small heated coke is separated from the gases and subjected to gasification by the steam obtained during the drying of said fuel, the gasification products which are formed then being separated from the small coke that then brought as heat transfer agent to the first stage of pyrolysis. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise un combustible solide broyé dont les dimensions des particules ne sont pas supérieures à 1,5 2.- Method according to claim 1, characterized in that a ground solid fuel is used whose particle sizes are not greater than 1.5 3.- Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on effectue le séchage dudit combustible dans un courant de apeur d'eau surchauffée. 3.- Method according to claims 1 and 2, characterized in that one carries out the drying of said fuel in a stream of overheated water fear. 4.- Procédé suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce qu'une partie des gaz séparés du petit coke est amenée au premier stade de la pyrolyse. 4.- Method according to claims 1, 2 and 3, characterized in that a portion of the gases separated from the small coke is brought to the first stage of pyrolysis. 5.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les gaz amenés au premier stade de la pyrolyse ne contiennent que 2% en volume d'oxygène libre. 5.- Method according to claim 4, characterized in that the gases brought to the first stage of pyrolysis contain only 2% by volume of free oxygen.
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