HU180684B

HU180684B - Process and equipment for the gasification under pressure of dusty comaustibles

Info

Publication number: HU180684B
Authority: HU
Inventors: Manfred Schingnitz; Horst Kretschmer; Peter Goehler; Hans-Joachim Schweigel; Guenter Tietze; Lutz Barchmann
Original assignee: Freiberg Brennstoffinst
Priority date: 1977-09-19
Filing date: 1978-09-19
Publication date: 1983-04-29
Also published as: AU3989778A; YU111182A; GB2004993A; SU1167194A1; JPS5499103A; DD147188A3; JPS594476B2; ATA524278A; AT378199B; PL111707B1; FR2403377A1; IN150296B; AU520077B2; CS222955B1; GB2004993B; DE2831208A1; GR65885B; TR20754A; DE2831208C2; FR2403377B1

Description

A találmány tárgya eljárás és berendezés poralakú tüzelőanyagok nyomás alatti elgázosításához olyan CO- és H₂ -tartalmú gázok előállítására, amelyek közvetlenül vagy további előkészítés után fűtőgázként, szintézisgázként, redukciósgázként, városigáz keverékkomponenseként alkalmazhatók többek között. Poralakú tüzelőanyag alatt értendő mind a porfinomságúra aprított barnaszén és kőszén, mind a széndúsításból és a kőolaj előkészítéséből származó, porfinomságúra aprított szilárd széntartalmú maradékok, továbbá a más forrásból (pl. fahulladékok, használt autógumik, műanyaghulla- 10 dékok) származó szilárd, széntartalmú szerves anyagok megfelelő finomságban.

A tüzelőanyag-választék lehetséges nagysága szempontjából különösen előnyösnek bizonyult a poralakú tüzelőanyagok elgázosítása szabad oxigéntartalmú oxidálószerrel, láng- 15 reakció formájában. Egy ilyen technológia nagy nyomáson történő kivitelezésénél a poralakú tüzelőanyagnak a nyomás alatti rendszerbe történő biztonságos betáplálása és egyenletes adagolása különleges műszaki problémát jelent. Javaslat született arra, hogy a poralakú tüzelőanyagot egy folyadékkal 20 szivattyúzható zaggyá keverjék és szivattyúval vezessék be és adagolják a nyomás alatti rendszerbe. Folyadékként olyan szénhidrogén, pl. fűtőolaj vagy kátrány szolgálhat, melyet a poralakú tüzelőanyaggal együtt gázosítanak el. Tekintettel a szivattyúzhatóság biztosításához szükséges maximális 25 szilárd anyag-folyadék arányra, ennél a megoldásnál a poralakú szilárd tüzelőanyag szerkezetétől és fűtőértékétől függően általában csak a tüzelőanyaggal bevezetett összes energia 30-40%-a fedezhető a poralakú szilárd tüzelőanyaggal, míg az energia túlnyomó része a nedvesítéshez használt 180684 folyékony szénhidrogénből származik.

A nedvesítéshez víz is használható és olyan megoldások is ismeretesek, ahol a szivattyúk segítségével az elgázosító rendszer nyomására hozott por-víz keverék egy hevítőn halad 5 keresztül, melyben a vizet elgőzölögtetik és túlhevítik úgy, hogy a tulajdonképpeni elgázosító reaktorba egy por-gőz keveréket vezetnek be. Különösen porózus hidroszkopikus tüzelőanyagoknál, mint a lágy barnaszén, a biztonságos szivattyúzhatósághoz szükséges vízarány olyan nagy, hogy a víz elgőzölögtetése és túlhevítése után a vízgőz-por arány többszöröse az elgázosítási folyamatban célként kitűzendő optimális értéknek. Szükséges tehát a nyomásrendszeren belül a vízgőz, illetve a szuszpenzióban levő víz egy részének költséges leválasztása, vagy az elgázosítási folyamatban egy jelentős oxigén többletfelhasználás elfogadása annak érdekében, hogy a nagy vízgőz-fölösleg ellenére az elgázosító reaktorban a por átalakításához elegendő hőmérsékletet biztosítsák.

Elméletileg hasonló hátrányok jelentkeznek a por egy részének vízzel és egy másik részének folyékony szénhidrogénnel történő nedvesítésekor, amint az a 2 536 249 sz. NSZK szabadalmi leírásból megismerhető. Ismeretesek poralakú tüzelőanyagok nyomás alatti elgázosításához eljárások, melyeknél a port egy szakaszosan üzemeltetett nyomás alatti zsiliptartályon keresztül egy az elgázosítás nyomásán levő közbenső tartályba vezetik. Ebből a közbenső tartályból a poralakú tüzelőanyagot mechanikus adagoló berendezéssel, például egy szabályozott fordulatszámú csigával juttatják be a szállítógáz-áramba, mely a poralakú tiizelő30 anyagot a reaktor égőjéhez szállítja. Gázalakú szállítóközeg-1180684 ként javasolják az oxigént, vízgőzt és/vagy CO₂-t, nitrogént, idegen eredetű éghető gázokat vagy magában a folyamatban termelt, visszavezetett, lehűtött és tisztított gázt.

A poralakú tüzeló'anyagnak az égetéshez történő kifogástalan elszállításának biztosításához a mechanikus adagoló szerkezettől az égőig terjedő szállítóvezetékben nagy sebességre és különösen nagy elgázosítási nyomás esetén nagy mennyiségű gázhalmazállapotú szállítóközegre van szükség. Ez a szállításhoz felhasznált gáz fajtájától függően megnövekedett fajlagos oxigénfelhasználáshoz, az előállított gázban is inertgázok (N₂) megnövekedett szintjéhez vagy az előállított gáz jelentős részének költséges és veszteséges rekompressziójához és visszavezetéséhez vezet. A technikai oxigénnek szállítóközegként történő felhasználása esetén, egy normál nyomás alatti eljárásnál bevált technológiánál, annyira megnövekszik az égő vezetékében és az égőben a robbanásveszélyes por-oxigén-keverék képződésének, továbbá növekvő nyomás mellett a visszagyulladás veszélye, hogy a nyomás alatti elgázosítás eljárásainak ezektől a variánsaitól el kell állni.

Ezen eljárások csoportjának további hátránya a nyomás alatti rendszerben levő mechanikus adagoló berendezés üzemeltetésében jelentkezik, mert az adagolás tapasztalat szerinti nagy pontossága csak viszonylag gyakori üzemzavarokkal vagy gyakori karbantartási intézkedésekkel biztosítható.

Alapvetően ugyanezek a problémák jelentkeznek az eljárások olyan csoportjánál, melyeknél lemondanak a nyomás alatti zsiliptartály üzemeltetéséről és a pornak a nyomás alatti rendszerbe juttatása egy folyamatos vagy kvázi-folyamatos üzemű „porszivattyúval” a centrifugális erő elvének (lásd a 2 617 490 sz. NSZK szabadalmi leírás) vagy a kiszorítószivattyú elvének (pl. a 1 252 839 és 1 262 494 sz. NSZK szabadalmi leírások) megfelelően történik.

A szénpornak az elgázosító reaktorba táplálásához és adagolásához a továbbiakban egy fluidizációs rendszert használnak, mely egy nyomás alatti zsiliptartályból, ahol a poralakú tüzelőanyagot váltakozó üzemmódban inertgáz bevezetésével hozzák az elgázosító rendszer nyomására, és egy nyomástartályból áll, ahova a poralakú tüzelőanyagot a nyomás alatti zsiliptartályból vezetik be, és amelyben a tüzelőanyagot inertgáz behívásával fluidizálják. Ebből a tartályból áramlik a por a fluidizáló inertgáz egy részével együtt az elgázosító reaktor égőjéhez.

Itt a tömegáramot a fluidizáció sűrűsége és a már említett nyomótartály és az elgázosító reaktor közötti nyomáskülönbség határozza meg. Ezzel az elrendezéssel (lásd Ullmann Műszaki Kémiai Enciklopédiája, 10. kötet, címszó: Szénelgázosítás is) az irodalmi adatok szerint igen nagy szilárdanyag-gáz arányt érnek el (kb. 300 kg/m³ hordozógáz, üzemi állapotra számítva). A fluidizáció fenntartása a fluidizáló inertgáz körfolyamatos vezetését teszi szükségessé költséges portalanító és sűrítőberendezésekkel, így az idáig kísérleti berendezésekben alkalmazott megoldást ipari méretű alkalmazhatósága tekintetében a szakirodalomban (pl. Meunier: Tüzelőanyagok elgázosítása és oxidációs átalakítása, Weinheim, 1962.) kritikusan ítélik meg.

A találmány célja olyan eljárás és berendezés kidolgozása poralakú tüzelőanyagok nagy nyomás alatti elgázosítására, amelyek folyamatosan, nagy egyenletességgel, nagy üzembiztonsággal és kis hordozógáz-igénnyel működő rendszerrel teszik lehetővé a por betáplálását, adagolását és hozzávezetését az elgázosító reaktor égőjéhez.

A találmány által megoldandó feladat olyan eljárás kifejlesztése nagy nyomáson, elsősorban 5 és 50 bar közötti nyomáson történő elgázosítására, amelynél a poralakú tüzelőanyag betáplálása a nyomórendszerbe, ennek adagolása és az elgázosító reaktor égőjéhez vezetése hordozógázzal történik és alkalmazásával magas szilárdanyag-hordozógáz töltetarány (nagyobb mint 300 kg/m³ hordozógáz üzemi állapot2 bán) és az égőhöz tartozó vezetékben nagy fajlagos szállítási teljesítmény érhető el, a poráramnak az égőhöz vezetésénél nagy adagolási pontosság biztosítható, a fluidizáció fenntartásához nem szükséges a hordozógáz körfolyamatos ve5 zetése, ugyanakkor javul az üzembiztonság.

Feladat továbbá az eljárás megvalósítására alkalmas berendezés létrehozása.

A találmány értelmében a kitűzött feladat a következők szerint kerül megoldásra:

Az elgázosítani kívánt poralakú tüzelőanyagot egy tárolóbunkerből légköri nyomáson nyomás alatti zsilipkamrába szállítjuk. Egy nyomás alatti inertgáz, pl. nitrogén vagy széndioxid bevezetésével a nyomás alatti zsilipkamra tartalmát akkora nyomásra hozzuk, amely kis mértékben nagyobb az 15 elgázosító reaktor nyomásánál. A nyomás alatt levő, poralakú tüzelőanyagot egy további nyomótartályba, a továbbiakban adagolótartálynak nevezett nyomótartályba szállítjuk. Az adagolótartály alsó részébe gázalakú közeget, a továbbiakban hordozógáznak nevezett közeget fúvatunk 20 be, amely a porhalmazt annyira fellazítja, hogy a poralakú tüzelőanyag a befúvott hordozógázzal együtt egy, az adagolótartály alsó részénél kezdődő és ezen alsó részbe benyúló szállítóvezetéken keresztül az utána kapcsolt elgázosító reaktor égőjéhez áramlik.

A találmánynak megfelelően a szállítóvezeték szabad keresztmetszetének az alsó rész szabad keresztmetszetéhez viszonyított aránya kb. 1: 50-1: 300.

Az említett fellazítás a poralakú tüzelőanyagban az adagolótartály alsó részében olyan mértékű lehet, hogy 30 már beszélni lehet egy részleges (az alsó részre korlátozott) örvényrétegről. A találmányra jellemző, hogy az adagolótartály alsó része fölötti poralakú tüzelőanyaghalmaz a nyugvó halmaz jellemzőivel rendelkezik, mely a poralakú tüzelőanyagnak az elgázosító reaktorhoz szállításának meg35 felelően lassan lefelé csúszik és ezen általános esetben csak egy (viszonylag csekély) gázáram jut keresztül, amely megfelel az adagolótartályból elszállított pormennyiség szilárdanyag-térfogatának.

A találmány szerinti eljárással elérhető, hogy a hordozó40 gáz-áramban a poralakú tüzelőanyagból pl. 500 kg por jut egy m³ hordozógázra üzemi állapotban, a por 1,4 gramm/cm³tiszta sűrűsége mellett.

Megállapításra került, hogy az adagolótartály alsó részébe bevezetésre kerülő hordozógáz mennyiségének változtatásával 45 az elgázosító reaktorba irányuló poráram (kg poralakú tüzelőanyag időegységenként) igen pontosan vezérelhető, miközben a por-hordozógáz töltetarány széles tartományban állandó marad. Ezért a találmány szerinti eljárás további jellemzője, hogy a tüzelőanyag elgázosító reaktorba vezeté50 sének szabályozása az adagolótartály alsó részébe irányuló hordozógáz-áram megfelelő változtatásával történik. Vezérlő impulzusként ehhez pl. a felhasználható ismert módon az égő vezetékében a poráram közvetlen mérése, az adagolótartály töltésszintjének differenciális mérése vagy egy az el55 gázosító reaktorból kiinduló, a poráramtól vagy a por-oxigén aránytól függő mérési érték (pl. az elgázosító reaktor reakcióterében beálló hőmérséklet).

A találmány szerinti eljárásnál a por-hordozógáz áram elvezetésére szolgáló, az adagolótartály alsó részébe benyúló 60 szállítóvezeték bevezethető a halmaz fellazított részébe vízszintesen vagy függőlegesen, fentről vagy lentről. A szállítás egyenletességét az égőhöz menő szállítóvezeték irányváltoztatásai nem befolyásolják hátrányosan, ha kielégítően nagy hajlati sugarakat választunk. Ez lehetővé teszi az adagoló65 tartály és a reaktor tetszőleges geometriai elrendezését.

Ismert módon lehetséges még a szállítóvezeték egyes helyein pótlólagosan kis mennyiségű hordozógáz bevezetése a szállítás folytonosságának további javítására.

Megállapításra került, hogy a poralakú tüzelőanyag ada70 golási pontossága, azaz a pillanatnyi poráram közepes por

-2180684 áramra vonatkoztatott ingadozási tartományának reciprok értéke annál magasabb, minél kisebb ingadozást mutat az adagolótartályban levő porhalmaz szintje. A találmány fenti kiviteli alakjánál, ahol az adagolótartály viszonylag nagy kell legyen, különösen felső részét kell viszonylag nagy keresztmetszettel kivitelezni, hogy az adagolótartályban a halmazszint viszonylagos ingadozásait a zsiliptartály töltési, nyomás alá helyezési, ürítési és nyomásmentesítési ciklusaiban megfelelően alacsony értéken tarthassuk.

A találmány egy további kiviteli alakja ezért kettő vagy több párhuzamosan üzemeltetett zsiliptartály elhelyezését tartalmazza, melyeket felváltva töltünk és az adagolótartályba ürítünk. Ennek a találmánynak egy előnyös kiviteli alakjánál a zsiliptartályoknak az adagolótartályokba ürítése egy az adagolótartályok fölötti gravitációs kifolyór.yíláson keresztül történik, szabályozható poráram-fojtószerwel, melyet az adagolótartályban levő porhalmazszint mérésével vezérelünk. Ismert töltésszint-mérő készülékek segítségével, amelyek a zsiliptartályokban helyezkednek el, az első zsilip kiürítése után megkezdhető a második zsilipből a por bevezetése, továbbá az első zsilip nyomásmentesítése, újratöltése és nyomás alá helyezése. Értelemszerűen átvihető ez több mint két zsiliptartály üzemeltetésére is.

Mivel ezen a helyen a szükséges adagolási pontosság nagyságrendekkel kisebb, mint a poráramnak az égőkhöz adagolásánál, erre a funkcióra megfelelőek szabályozható fojtószervként az adagolótartályba vezetendő poráramhoz egyszerű kopásmentes és karbantartást nem igénylő berendezések, mint a rekeszes kerék vagy a tolózár.

A találmány szerint előnyösnek mutatkozott a zsiliptartályok számának és nagyságának, továbbá ezek nyomásmentesítésének, töltésének, nyomás alá helyezésének és ürítésének és az egyes zsiliptartályok kapcsolási ritmusának összehangolása úgy, hogy vagy minden pillanatban össze van kötve ürítéshez legalább az egyik zsiliptartály a nyomótartállyal vagy csak rövid átkapcsolási szünet (a teljes idő kb. 10%-át) van egy kiürített zsilip tartály lekapcsolása és egy feltöltött, nyomás alá helyezett zsiliptartály bekapcsolása között.

A találmány egyik kiviteli alakja azt is tartalmazza, hogy a zsiliptartályt egy alkalmas, ismert töltésszintmérő berendezéssel szereljük föl, amellyel jelezni lehet a zsiliptartály minimális töltési szintjét, ill. üres állapotát és megkezdhető az átkapcsolás egy töltött, nyomás alatti zsiliptartályra.

Jóllehet a találmány szerinti eljáráshoz nem feltétlenül szükséges, mégis előnyösnek bizonyult az adagolótartály alsó részét, melyben a részleges örvényáramot kell fenntartani, a teljes adagolótartály felső részénél kisebb átmérővel kivitelezni. Ebből a célból a felső rész átmérőjének az alsó átmérőjére csökkentéséhez például egy kónuszos részt alkalmazhatunk, ahol a kúposságot a poralakú tüzelőanyag fluidizációs jellemzőjétől függően úgy méretezzük, hogy a halmaz egyenletes süllyedése üregképződés nélkül történjen, ahogy az az ömlesztett anyagok tárolására szolgáló bunkerek méretezésének elméleti alapjaiból ismert.

A poralakú tüzelőanyagok a hordozógázra vonatkoztatott magas telítési szintje (nagyobb mint 400 kg/m³, üzemi állapotra vonatkoztatva) és a nagy portömegáram biztosítása céljából optimális arányt kell tartani a szállítóvezeték legnagyobb átmérője és az égő között. Ez az arány a szállítóvezeték keresztmetszete és az adagolótartály alsó részének keresztmetszete között függ a berendezés teljesítményétől és a por fluidizációs jellemzőitől; értéke, amint az már megadásra került, az 1: 50 és 1; 300 közötti tartományban van.

Megállapításra került, hogy az égőhöz menő vezetékben a por-hordozógáz szuszpenzió homogenitása és a poráram pontosságának szabályozása kedvezően befolyásolható, ha az adagolótartály alsó részében a befúvott hordozógáz messzemenően egyenletes eloszlását érjük el a teljes keresztmetszetben.

Ismert fizikai elvek felhasználásával a hordozógázt porózus anyagból készült befúvópadlókon keresztül vezetjük a porhalmazba, melyek a találmány szerint normál üzem mellett nyomásveszteséget jelentenek, mely legalább megfelel a keresztmetszeti felületegységre jutó halmazsúlynak. A befúvópadló anyagaként például szintereit fémlemezek, filclemezek vagy hasonlók jöhetnek szóba.

Tekintettel az egy égővel az elgázosító reaktorban elérhető optimális elgázosítási teljesítményre, illetve a nagyobb biztonságra az égő hibájának vagy károsodásának esetén elforduló, az elgázosító reaktor után kapcsolt hideg berendezés részek felé irányuló, oxigénáttörés veszélyével szemben, célszerű lehet az elgázosító reaktort két vagy több egymástól független égővel felszerelni. Ilyen esetben a találmány értelmében célszerűen az égők számának megfelelően több azonos fajta adagolótartály szerelhető fel, a hozzájuk tartozó zsiliptartállyal és egyéb berendezésekkel.

A találmánynak megfelelően azonban egy adagolótartály ellátható több alsó résszel is, vagy egy egymástól elválasztott több szakaszra osztott alsó résszel.

Ezeknek az alsó részeknek mindegyikében, vagy az alsó rész minden különválasztott szakaszában egy különálló hordozógáz-áram befúvásával, a fenti leírásnak megfelelően, egy részleges örvényáram-réteg hozható létre, és a por elvezethető külön-külön az egyes érintett alsó részekbe, illetve az adott szakaszba bemerülő szállítóvezetéken keresztül az egyik különálló égőhöz. Ilyenkor a poralakú tüzelőanyag az egyes alsó részekhez, illetve különválasztott alsó rész szakaszokhoz az adagolótartály közös felső részéből csúszik le.

Értelemszerűen érvényesek a találmány további jellemzői az itt leírt többszörös elrendezésekre is.

A találmány értelmében a zsiliptartályok nyomás alá helyezésére és hordozógázként ugyanaz a gázalakú közeg használható. Erre a célra pl. szóba jöhetnek a nitrogén, a széndioxid, saját termelésű visszavezetett és rekomprimált éghető gáz, más forrásból származó éghető gázok vagy ezeknek a gázoknak a keverékei.

Inertgázok alkalmazásánál előfordulhat bizonyos oxigéntartalom is. Gyulladás- és robbanásveszélyes szénpor-inertgáz-oxigén-keverékeknek a zsiliptartályban történő képződése elkerülésére az oxigéntartalmat — a poralakú tüzeló'anyag fajtájától és előkezelésétől függően - 6% alatti értékre kell korlátozni. Elméletileg lehetséges vízgőz alkalmazása is, de ilyenkor szükséges ennek a gőznek a nagy túlhevítése és/vagy a poralakú tüzeló'anyag erős előmelegítése a vízgőznek a poralakú tüzelőanyagon történő lecsapódásának megelőzésére. Ezért általában el szoktak tekinteni a vízgőz alkalmazásától.

A találmány szerint az is lehetséges, hogy különböző gázokat alkalmazunk a zsiliptartályok nyomás alá helyezésére és hordozógázként. így például a zsiliptartályok nyomás alá helyezésére a porrobbanás-veszély elkerülésének figyelembevételével alkalmazható inertgáz a fent leírt, korlátozott oxigéntartalommal és hordozógázként egy levegő'- vagy inertgáz-oxigén-keverék kb. 21% O₂ tartalomig, mert a por-hordozógáz-keverékek porkoncentrációja, ellentétben a zsiliptartályokban uralkodó viszonyokkal, az üzemelés minden fázisában a felső robbanási határ fölött van.

Ennél a megoldásnál a hordozógáz O₂-tartalmát az elgázosítási folyamatban hasznosítjuk, vagyis az elgázosításhoz szükséges oxigénmennyiséget a megfelelő mértékben csökkentjük, egyidejűleg pedig csökkentjük a hordozógáz által meghatározott inertgáz-szintet is az előállított nyersgázban, kb. 20%-kal.

Egy ilyen fajta, a találmány szerinti kapcsolásban a zsiliptartályok nyomás alá helyezéséhez inertgázt, előnyösen nitrogént alkalmaznak, hordozógázként pedig éghető gázt saját vagy idegen forrásból.

Egy ilyen kapcsolásnak az az előnye, hogy az éghető gáz teljes egészében az elgázosító reaktorba kerül, úgy hogy az ebben a gázban kötött fűtőérték a folyamatban hasznosí3

-3180684 tásra kerül, míg a zsiliptartály nyomásmentesítésének gáza olcsó inertgáz, mely portalanítás után a környezet jelentős terhelése vagy veszélyeztetése nélkül a légtérbe távozhat.

A találmányt részletesebben kiviteli példák kapcsán, rajz alapján ismertetjük. A rajzon 5 az 1. ábra poralakú tüzelőanyagok nyomás alatti elgázosítására szolgáló teljes eljárás egyszerűsített blokkvázlata;

a 2. ábra a poralakú tüzelőanyag betáplálási és adagolási rendszerének vázlata egy zsiliptartályos 10 kiviteli alakban;

a 3. ábra a poralakú tüzelőanyag betáplálási és adagolási rendszerének vázlata két zsiliptartály felváltott üzemeltetése mellett működő kiviteli alakban; 15 a 4. ábra az elgázosító reaktor három különálló égőjének ellátására szolgáló adagolótartály vázlata és annak három különválasztott szakaszú, osztott alsó része;

az 5. ábra a poralakú tüzelőanyag betáplálási és adago- 20 lási rendszerének vázlata egy, a 4. ábrán látható adagolótartállyal és három különállóan szabályozható égővel ellátott kiviteli alakban.

1. példa

Az 1. és 2. ábrák szerinti eljárás megvalósításánál a 0,2 mm-es szitán kb. 10%-os szitamaradékú szemcsézettel rendelkező és kb. 10% víztartalmú barnaszénport 1 szénporvczeté- 30 ken keresztül pneumatikusan a 2 készletbunkerba szállítunk. A barnaszénpor leválasztása után a szállítógáz 3 szűrőn keresztül elhagyja a rendszert. A szénpor bevezetését a 2 készletbunkerbe a 19 töltésszintmérő berendezéssel mérjük. A nyomás alatti 5 zsiliptartály nyomásmentesítése és a 4 35 zárószerkezet nyitása után a barnaszénpor a 2 készletbunkerből az 5 zsiliptartályba folyik. Itt az 5 zsiliptartály töltési szintjét a 18 töltésszint-mérő ellenőrzi, amely jeleket ad maximális és minimális töltési szintnél. A maximális töltési szint elérésekor a 4 zárószerkezet lezár és az 5 zsüip- 40 tartály 28 vezetéken és 14 szabályozószelepen keresztül inertgázzal olyan mértékű nyomás alá kerül, amely azonos a 7 adagolótartályban uralkodó nyomással (a példában 30 bar). A barnaszénpor töltési szintjét a 7 adagolótartályban 17 töltésszintmérő segítségével ellenőrizzük. Amikor ez a 45 töltési szint egy minimális értéket ér el, az 5 zsiliptartály alatt levő 6 zárószerkezet kinyit, így az 5 zsiliptartály tartalma egyszerre, vagy több lépésben a 7 adagolótartályba folyik. A 18 töltésszintmérő minimumjelzésére megkezdődik a 6 zárószerkezet lezárása. A kiürített, de még nyomás 50 alatt álló 5 zsilip tartályt 15 szabályozószelepen és a nyomásmentesítési gázt elvezető 29 vezetéken keresztül légköri nyomásra nyomásmentesítjük, miáltal az készen áll az új 4 töltési folyamatra.

A 7 adagolótartály egy hengeres keresztmetszetű, akna- 55 szerű felső részből áll, amely el van látva egy 17 töltésszintmérővel, 8 alsó része pedig kisebb átmérőjű, amelyet kúpos átmeneti elem köt össze a felsó' résszel. A 8 alsó rész feneke kettős falú, ahol a belső fal porózus befúvópadlóként van kiképezve. 60 szabályozószelepen keresztül a fenék külső fala és a befúvópadlónak kiképzett belső fal közötti közbenső térbe hordozógáz-áramot vezetünk. A 2. ábra szerinti kiviteli alaknál ugyanazt a 28 vezetéken keresztül bevezetett inertgázt használjuk hordozógázként, mint amit az 5 zsiliptartály 65 nyomás alá helyezéséhez. Ezzel szemben az 1. ábra jelzi azt a lehetőséget, hogy 34 és 35 vezetékeken keresztül az 5 zsiliptartály és a 7 adagolótartály 8 alsó része különböző gázminőségekkel látható el. A 34 vezetéken keresztül ebben a példában technikai nitrogént vezetünk be, amely az elgázo- 70 sításhoz szükséges oxigén termelésekor keletkezik, miközben a 35 vezetéken és 37 cirkulációs sú'rítőn keresztül saját gyártású gázt vezetünk be hordozógázként.

A hordozógázként alkalmazott gázalakú közeg a befúvópadlón keresztül a 7 adagoló tartály 8 alsó részébe jut és a 7 adagolótartály 8 alsó részében található barnaszénport annyira lazítja föl, hogy egy helyileg korlátozott (részleges) örvényréteg keletkezik. A fellazított barnaszénpor igen sűrű fázisban a hordozógáz révén (ebben a kiviteli példában) a részleges örvényrétegbe felülró'l bemerülő 9 szállítóvezetékbe kerül, amelyen keresztül a barnaszénpor és a hordozógáz a 31 elgázosító reaktor 30 égőjéhez jut. A barnaszénpor tömegárama a 9 szállítóvezetékben széles tartományban majdnem arányos a hordozógáz átáramló mennyiségével. Az égőhöz jutó barnaszénpor-áram szabályozása a hordozógáz-áram szabályozásán keresztül a 10 szabályozószelep segítségével történik, amely impulzusát a 2. ábra szerinti kiviteli példában a 9 szállítóvezetékben levő 16 porárammérő berendezéstől kapja. Az 1. ábra ezzel szemben azt a lehetőséget tünteti fel, amikor a 10 szabályozószelep szabályozó impulzusaként a 31 elgázosító reaktor reakcióterében és a 13 hőmérsékletmérő helyen mért hőmérsékletet alkalmazzuk, amely az egyébként azonos feltételek mellett az égó'höz jutó barnaszénporáram függvénye. Igény esetén lehetőség van arra is, hogy 11 szelepen keresztül egy vagy több párhuzamos 12 bcvezetó'helycn kis mennyiségű, pótlólagos hordozógázt juttassunk a 9 szállítóvezetékbe. Ezáltal különösen a beindításkor és a barnaszénpor kedvezőtlen fluidizációs tulajdonsága esetén (például nagyobb arányú szálas, fajellegű alkotórész miatt) a por-hordozógáz-áram tovább stabilizálható és korlátozható a szállítóvezeték dugulásának lehetó'sége a hajlatokban.

A barnaszénpor a 9 szállítóvezetéken keresztül jut a 31 elgázosító reaktor 30 égőjéhez. A barnaszénport a 30 égő egy technikai nitrogénből és vízgőzből álló keverékkel hozza kapcsolatba, amelyet 36 vezetéken keresztül vezetnek az égó'höz. A barnaszénpor és az elgázosító anyagként jelzett, technikai nitrogénból és vízgó'zbó'l álló keverék a 31 elgázosító reaktor reakcióterében 1500 °C nagyságrendű hőmérsékleten és egy a 7 adagolótartályénál csekély mértékben kisebb nyomáson (kb. 29,5 bar), láng formájában reagál egymással.

Az előállított nyersgáz áthalad az ezután kapcsolt 32 hűtő-, kondenzáló és gázelőkészítő berendezésen és továbbvezetésre kerül felhasználási helyére. A 7 adagolótartály 8 alsó részébe 65 normál m³ hordozógázt vezetünk be, amely megfelel kb. 2,35 m³ üzemi állapotú gáznak 1 tonna átalakított barnaszénporra vonatkoztatva. A befúvópadló úgy van méretezve, hogy 0,025 mis (normálterhelés) hordozógáz-sebesség mellett a 7 adagolótartály 8 alsó részében 0,2 bar nyomásveszteség lépjen fel a befúvópadlóban. A 9 szállítóvezetékben az üzemi állapotú hordozógáz minden m³ -ben 500 kg barnaszénport, illetve 15,5 kg/m³ normál állapotú barnaszénpor-hordozógáz-keveréket szállítunk. A 9 szállítóvezeték méretezése megfelel 3,4 m/s por-hordozógáz-keverék sebességnek.

2. példa

Az 1. és 3. ábrák szerinti kiviteli alakoknál a 7 adagolótartály táplálására két 5 és 21 zsiliptartályt alkalmazunk, amelyeket felváltva üzemeltetünk.

Az 1. példában leírttal azonos tulajdonságú barnaszénport, az ott leírttal azonos módon vezetünk a 2 készletbunkerba. A 2 készletbunkert egy vezeték és a 4 zárószerkezet köti össze az 5 zsiliptartállyal és egy másik vezeték és egy 20 zárószerkezet a 21 zsiliptartállyal.

A zárt 20 zárószerkezet mellett először ugyanúgy, ahogy azt az 1. kiviteli példa tartalmazza, az 5 zsilip tartály nyomás-4180684 mentesítése történik meg, majd feltöltése a 2 készletbunkerből barnaszénporral, végül a 7 adagolótaitályban uralkodó nyomásra hozása a 14 szabályozószelepen keresztül a 28 vezetékből inertgázzal. E folyamat közben a másik 21 zsiliptartály nyitott 22 zárószerkezeten és 23 durvaadagoló bérén- 5 dezésen keresztül, amely fordulatszámszabályozott, nyomótokos rekeszes kerékként van kialakítva, összeköttetésben áll a 7 adagolótartállyal. A 21 zsiliptartály tartalmát a 23 durvaadagoló berendezésen keresztül a 7 adagolótartályhoz vezetjük, miközben a 23 durvaadagoló berendezést a 17 10 töltésszintmérő vezérli úgy, hogy a 7 adagolótartályban a töltési szint adott határok között állandó maradjon. Amikor a 21 zsiliptartály kiürült, 27 töltésszintmérője jelet ad, amelynek hatására megtörténik a 6 záxószerkezet nyitása és a 22 zárószerkezet zárása. Most az 5 zsiliptartályból kerül a 15 barnaszénpor a 7 adagolótartályhoz, miközben 26 szabályozószelepen keresztül megtörténik a 21 zsilip tartály nyomásmentesítése, a 20 zárószerkezet nyitása után feltöltése barnaszénnel, a 27 töltésszintmérő maximális érték kijelzése után pedig a 20 zárószerkezet lezárása, a 25 szabályozó- 20 szelepen keresztül inertgáz révén a 7 adagolótartályban uralkodó nyomásra hozása és ezzel létrejön az S zsiliptartály készenléte a 7 adagolótartályba történő' újabb ürítésre, amikor az 5 zsiliptartály 18 töltésszintmérője üres állapotot jelez. A 7 adagolótartály működésmódja és a poráram beve- 25 zetése a 31 elgázosító reaktorhoz az 1. kiviteli példához képest változatlan marad, ezért ismételt leírása nem szükséges.

A két zsiliptartályos kiviteli alak lehetővé teszi a 7 adagolótartályban a töltési szint szőkébb határok közötti mozga- 30 tását. Ez lehetó'vé teszi az adagolási pontosság növelését vagy a 7 adagolótartály méretének, különösen átmérőjének csökkentését. Ez a kiviteli alak különösen nagy berendezésteljesítmények esetén előnyös.

3. példa

A 4. és 5. ábra a találmány egy olyan kiviteli alakját mutatja, ahol egyetlen adagolótartály alkalmazásával az elgá- 40 zosító reaktorhoz tartozó több, az ábrán különválasztott, egymástól függetlenül szabályozható égőt látunk el poralakú tüzelőanyaggal. A 7 adagoló tartály 8 alsó részét három, csillagalakban elrendezett 38 válaszfal három azonos, körcikk alakú részre osztja. Ezek a részek a 7 adagolótartály felső 45 része felé nyitottak úgy, hogy a poralakú tüzelőanyag a felső részből szabadon bejuthasson. A 38 válaszfalak felosztják a 24 befúvópadlót és a köztes teret a 24 befúvópadló és a 8 alsó rész fenekének külső fala között. A 8 alsó rész minden, válaszfalak által képzett rekesze rendelkezik a 24 befúvó- 50 padló alatt egy csatlakozóval a hordozógáz külön-külön szabályozható bevezetésére, amely a 24 befúvópadlón keresztül a 8 alsó rész mindenkori részében levő porhalmazba lép be és ezt részleges örvényréteg kialakítása közben fellazítja. Ezen részek mindegyikében egy függőleges fentről levezetett 55 9 szállítóvezeték végződik a hordozógáz-por-áram elvezetésére a 31 elgázosító reaktor ehhez rendelt mindenkori 30 égőjéhez. A poráram szabályozása ennél a kiviteli példánál előnyösen az egyes 9 szállítóvezetékekben levő 16 poráramméró' berendezések segítségével történik, amelyek a minden- 60 kori hordozógáz-vezetékekben levő 10 szabályozószelepekre hatnak. A por vezetése az adagolótartály okhoz, a folyamat további menete az elgázosító reaktorban és a további berendezésekben megfelel az előző' kiviteli példákban adott magyarázatnak, így ismételt leírása nem szükséges. 65

4. példa

Egy, az eló'ző kiviteli példákban leírt, barnaszénpor elgá- 70 zosítására szolgáló berendezéssel a következő üzemi eredmények érhetők el:

Tüzelőanyag: barnaszénpor finomság víztartalom hamutartalom fűtó'érték tüzelőanyagáteresztés üzemi nyomás

10% maradék 0,2 mm-nél

10%

4950 Kcal/kg lOt/h 30 bar

Inertgáz szükséglet a zsiliptaitályok nyomás alá helyezéséhez:

üzemi nyomás mennyiség

Hordozógáz szükséglet:

üzemi nyomás mennyiség bar

750 normál m³/h bar

650 normál m’íh

Technikai oxigén szükséglet az elgázosításhoz:

(96% O₂): 3680 normál m³/h elgázosítási hó'igény 1,85 t/h

Hordozógáz minőség nyersgáz-össze tétel (szárazon)

Nitrogén

Saját előállítású nyersgáz

CO	%	52,2
h₂	%	31,0
co₂	%	11,3
ch₄	%	0,4
n₂	%	5,1
fűtőérték	kcal/m³ norm.	2400
nyersgázeló'ál-
h'tás (nettó)	norm. m³/h	14 000

54,5

32,3

11,8

0,4

1,0

500

200

Claims

Szabadalmi igénypontok

1. Eljárás poralakú tüzelőanyagok nyomás alatti, előnyösen 5-50 bar közötti elgázosítására oxigénnel vagy szabad oxigént tartalmazó elgázosító közeggel lebegő halmazban történő részleges oxidációval, ahol a poralakú tüzelőanyagot zsiliptartály segítségével, gázalakú segédközeg útján történő nyomás alá helyezéssel az elgázosító rendszerben levő nyomással egyező nyomásra hozzuk és egy adagolótartályba vezetjük, amelyben kvázi nyugalmi állapotú ömlesztett anyagként lecsúsztatjuk, az adagolótartály aljában hordozógázként befúvott gázalakú közeggel fellazítjuk, és egy az adagolótartály aljába benyúló szálhtóvezetéken keresztül a hordozógázáram segítségével egy elgázosító reaktor égőjéhez (égőihez) juttatjuk, azzal jellemezve, hogy az adagolótartály (7) alsó részébe (8) befúvott hordozógázáramot az ebben az alsó részben (8) található poralakú tüzelőanyag helyileg korlátozott fellazítása után, Iletve egy részleges örvényréteg képzése után felosztjuk egy első részáramra, amely poralakú tüzelőanyaggal töltve a szállítóvezetéken (9) keresztül az elgázosító reaktor (31) égőjé‘ 5

-5180684 hez (égőihez) (30) áramlik, és egy második részáramra, amely az adagolótartályban (7) levő poralakú tüzelőanyag teljes halmazmagasságán átáramlik, ahol a poralakú tüzelőanyagnak a fent nevezett első részáram térfogatára vonatkoztatott töltési aránya üzemi állapotban a szállítóvezetékben (9) na- 5 gyobb mint 300 kg/m³, és a fent nevezett második részáram térfogata megfelel az adagolótartályból (7) a szállítóvezetéken (9) keresztül elszállított pormennyiség szilárdanyag-térfogatának, a fent említett szállítóvezeték (9) belső keresztmetszetének a halmaz fellazított részecskéi szabad jq keresztmetszetéhez, illetve a részleges örvényréteg keresztmetszetéhez viszonyított aránya 1: 50 és 1: 300 közé esik, emellett az elgázosító reaktor (31) égőjéhez (30) jutó poráram szabályozását az adagolótartály (7) alsó részében (8) fellazítás, illetve fluidizálás céljából befúvott hordozógázáram 15 mennyiségének változtatásával végezzük, ahol az égőhöz (30) jutó poráram szabályozásához az impulzust az égőhöz (30) jutó poráram közvetlen mérésével vagy egy az elgázosító reaktorban (31) beálló, a poráramtól vagy a poráramnak az időegység alatt az égőhöz jutó oxigén-mennyiségéhez viszo- 20 nyitott arányától függő érték mérésével biztosítjuk.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal j ellemezve, hogy az adagoló tartály (7) elé kapcsolt több, előnyös módon két zsiliptartályt (5,21) felváltva úgy üzemeltetjük, hogy állandóan vagy legfeljebb a teljes idő 25 10%-át kitevő rövid kapcsolási időket kivéve legalább egy zsiliptartályt (5 vagy 21) az adagoló tartállyal (7) ürítés céljából összeköttetésben tartunk.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a zsiliptartályok (5, 21) 30 ürítését az adagolótartályba (7) egy durva adagolóberendezésen (23) keresztül végezzük, ahol durvaadagoló berendezésként (23) önmagában ismert, nyomásálló módon tokozott rekeszes kereket, durvaadagolócsigát vagy tolózárat alkalmazunk és egy az adagolótartályban (7) végzett, önmagában 35 ismert, töltésszintmérési eljárás segítségével a durvaadagoló berendezést (23) úgy vezéreljük, hogy bizonyos határok között az adagolótartály (7) töltésszintje állandó maradjon.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal j ellemezve, hogy a zsiliptar- 4θ tály(ok) (5, 21) nyomás alá helyezéséhez és hordozógázként technikai nitrogént, illetve nitrogén-levegő keveréket, 6%-nál kevesebb oxigéntartalommal, technikai széndioxidot, idegen eredetű éghető gázt, visszavezetett, magában az eljárásban előállított éghető gázt vagy ezek keverékét használjuk fel. 45
5. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal j ellemezve, hogy a zsiliptar· tály(ok) (5, 21) nyomás alá helyezését inertgázzal, például 6% maximális oxigéntartalmú nitrogénnel és/vagy technikai széndioxiddal végezzük és hogy hordozógázként éghető gázt 50 alkalmazunk.
6. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jelemezve, hogy a zsiliptartály(ok) (5, 21) nyomás alá helyezését inertgázzal, például maximálisan 6%-os oxigéntartalmú nitrogénnel és/vagy 55 technikai széndioxiddal végezzük, és hogy hordozógázként levegőt vagy oxigén-inertgáz keveréket alkalmazunk, maximum 21% oxigéntartalommal.
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy poralakú tü- 60 zeló'anyagként szárított, előnyös módon 0,5 mm szemcsenagyság alá aprított, előnyös módon 12%-ig terjedő víztartalmú barnaszenet használunk, és hogy a hordozógáz szabad keresztmetszetre vonatkoztatott sebessége az adagoló tartály (7) alsó részében (8) 0,005-0,025 m/s és a por-hordozógáz 65 keverék sebessége az adagoló tartály (7) alsó részétől (8) 'az égó'ig (30) terjedő' szállítóvezetékben (9) 1,0-7,0 m/s:
8. Berendezés az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítására, azzal jellemezve, hogy az adagoló tartály (7) egy akna formájú, előnyös módon köralakú keresztmetszetű felső részből és egy az akna formájú felsó' rész felé nyíló alsó részből (8) vagy több, az akna formájú felsó' rész felé nyíló alsó részből (8) vagy egy, az akna formájú felső rész felé több nyitott rekeszre felosztott alsó részből (8) áll, az alsó rész (8) vagy minden alsó rész (8) vagy az alsó rész (8) minden rekesze külön-külön egy önmagában ismert befúvópadlóval (24) van ellátva, egyenként legalább egy csatlakozóval egy gázalakú közeg szabályozható átáramlású bevezetéséhez, és ahol ennek vagy ezek belső terébe az oldalfalon vagy a befúvópadlón (24) vagy az adagoló tartály (7) akna formájú felső' részén keresztül egy, illetve egy-egy szállítóvezetékként (9) szolgáló cső nyúlik be, amely össze van kötve az elgázosító reaktor (31) égőjével, illetve égőivel (30).
9. A 8. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal j ellemezve, hogy az adagolótartály (7) alsó része (8)’ kisebb keresztmetszetű, mint az akna formájú felső rész és hogy a felső rész keresztmetszetének az alsó rész (8), illetve az alsó részek (8), illetve az alsó rész (8) különválasztott rekeszeinek keresztmetszetére való leszűkítése az adagolótartály (7) felső részében elhelyezkedő' poralakú tüzelőanyag-halmaz alsó részbe (8) vagy alsó részekbe (8) való egyenletes és csatornaképzó'dés nélküli lecsúszását megengedő módon van kialakítva.
10. A 8. vagy 9. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy hordozógázra tervezett hőmérsékleti és nyomásviszonyok és a fenék teljes keresztmetszetére vonatkoztatott 0,005 —0,025 m/s gázsebesség mellett az adagoló tartály bán (7) levő' poralakú tüzelőanyaghalmaz halmazsúlyából és magasságából adódó szorzattal azonos vagy annál nagyobb nyomásveszteséget jelentó' befúvópadlója (24) van.
11. A 8-10. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a poralakú tüzelőanyagnak az adagoló tartályhoz (7) menő vezetékébe önmagában ismert, poráramot szabályozó durvaadagoló berendezés (23) van beszerelve, amely durvaadagoló berendezés (23) fölött két vagy több zsiliptartály (5, 21) van elrendezve, amelyek több ágból összefutó vezetéken keresztül vannak a durvaadagoló berendezéssel (23) összekötve, emellett az adagolótartály (7) felső része ismert töltésszintmérővel (17) van ellátva, amely alkalmas szabályozó egységen keresztül a durvaadagoló berendezéshez (23) van csatlakoztatva.
12. A 11. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a zsilip tartály ok (5,21) önmagukban ismert töltésszintmérőkkel (18,27) vannak felszerelve.
13. A 8-12. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az adagolótartály (7) alsó részétől (8) vagy alsó részeitől (8) vagy az alsó rész (8) különválasztott rekeszeitől az elgázosító reaktor (31) égőjéhez vagy égőihez (30) menő szállítóvezeték(ek)be (9) az égőhöz (30) menő poráramot mérő és egy szabályozó egységen keresztül a befúvópadlóhoz vagy befúvópadlókhoz (24) hordozógázt továbbító vezetékben vagy vezetékekben (28) levő szabályozható szerelvényekre ható, önmagában ismert porárammérő berendezése (16) van.
14. A 8-12. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az elgázosító reaktorban (31) beálló, a poráramtól vagy a poráramnak az idó'egység alatt az égőhöz (30) jutó oxigénmennyiség arányhoz viszonyított függő' érték, eló'nyösen az elgázosító reaktor (31) reakció terében levő hőmérséklet mérésére szolgáló és egy szabályozóegységen keresztül a befúvópadlóhoz vagy a befúvópadlókhoz (24) hordozógázt továbbító vezeték vagy vezetékek (28) szabályozható szerelvényeire ható készüléke van.