PL106318B1 - Sposob i urzadzenie do zgazowania ziarnistego wegla pod zwiekszonym cisnieniem - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zgazowania ziarnistego wegla pod cisnieniem 10—100 barów w reakto¬ rze, w którym wegiel tworzy stale zloze, do którego dolnej strefy wprowadza sie gaz zawierajacy wolny tlen i pare wodna jako czynniki zgazowujace, a wytworzony w procesie zgazowania gaz opuszcza reaktor przez odprowadzenie dla gazu wytworzonego w procesie zgazowania polaczone z pierscieniowa przestrzenia, znajdujaca sie za sciana oslonowa ograniczajaca w górnej strefie zloze weglowe, oraz urzadzenie do wykonywania tego sposobu.

Zgazowanie ziarnistego wegla pod cisnieniem znane jest od dawna. Znane sposoby sa opisane w opisach patentowych RFN nr nr 2352900, 2346833,2604383 (odpowiednie patenty Stanów Zjedn. Am. nr nr 3902872, 3937620 i 4033730). W przypadku znanych reaktorów swiezy ziarnisty wegiel podaje sie na opadajace powoli stale zloze weglowe. Czynniki zgazowujace wprowadza sie w przeciwpradzie do wegla. Czynniki zgazowujace wprowadza sie zwykle do zloza weglowego przez ruszt obrotowy.znajdujacy sie w dolnej czesci reaktora. Gaz wytworzony w procesie zgazowania zawierajacy wodór, tlenki wegla, gazowe oraz ciekle w normalnej temperatu¬ rze weglowodory, jak równiez pare wodna i pyl weglowy, opuszcza reaktor w temperaturze 300—800°C.

Celem wynalazku jest ulepszenie znanych sposobów, przy jednoczesnym utrzymaniu na mozliwie niskim poziomie ilosci pylu unoszonego wytworzonym w procesie zgazowania gazem. W wymienionym na wstepie sposobie osiaga sie to zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, ze czesc gazu wytworzonego w procesie zgazowania uchodzi ze zloza weglowego do przestrzeni pierscieniowej od dolu, a dalsza czesc wytworzonego gazi^ stanowiaca co najmniej 20% calkowitej czesci wytworzonego gazu, odprowadza sie powyzej zloza weglowego ograniczonego przez sciane oslonowa i kieruje do przestrzeni pierscieniowej.

Rozdzielenie odprowadzanego ze zloza weglowego gazu wytworzonego w procesie zgazowania zapobiega nadmiernemu wzrostowi szybkosci przeplywu gazu w zlozu weglowym w poblizu przestrzeni pierscieniowej, co obserwowano juz w znanych sposobach i reaktorach. Jednoczesnie, wegiel swiezo wprowadzony na zloze weglowe,2 106 318 przez którego górna strefe przeplywa wytworzony gaz, ogrzewa sie w wiekszym lub mniejszym stopniu. To ogrzanie wegla moze prowadzic do jego wysuszenia lub przy silniejszym ogrzaniu nawet do czesciowego wytlewania przy temperaturach 300—600°C. Pewne rozdzielenie grubego i drobnego ziarna wegia zachodzace w górnej czesci zloza weglowego, wplywa takze na zmniejszenie znoszenia pylu.

Do wymienionego na wstepie sposobu nalezy reaktor, którego pierscieniowa przestrzen jest w swej dolnej czesci przepuszczalna dla wytworzonego w procesie zgazowania gazu wychodzacego ze zloza weglowego I którego scianka oslonowa posiada otwory przelotowe dla gazu umieszczone powyzej zloza weglowego. Otwory te gwarantujace przez najwyzsza strefe zloza weglowego przeplywa równiez goracy gaz wytworzony w procesie zgazowania.

Korzystne jest, jesli sciana oslonowa posiada srednice stanowiaca 0,7—0,9 wewnetrznej srednicy reaktora.

Przestrzen pierscieniowa, w której nie ma poddawanego zgazowania wegla jest dzieki temu dostatecznie duza, aby opory przeplywu calego gazu wytworzonego w procesie zgazowania utrzymac na niskim poziomie.

Sposób wedlug wynalazku wraz z odpowiednia konstrukcja reaktora pozwala zrezygnowac ze znajdujacego sie'W przestrztnfjcisnieniowej reaktora urzadzenia do rozprowadzania wegla. Tego typu urzadzenie rozdzielcze, obracane wokól pionowej osi Jest opisane w opisie patentowym RFN nr 2352900 (któremu odpowiada patent Stanów Zjednoczonych Am. 3902872. Moga byc natomiast uzywane obracajace sie w zlozu weglowym ramiona mieszajace, przedstawione w opisie wylozeniowym RFN 2353241 i odpowiadajacym mu patencie Stanów Zjedh.

Am. 3951616.

Przyklady wykonania sposobu wedlug wynalazku i sluzacego do tego reaktora wyjasnione sa za pomoca rysunków, które przedstawiaja: fig. 1 — przekrój podluzny przez przedstawiony schematycznie reaktor do zgazowania pod cisnieniem, a fig. 2 — mozliwosc konstrukcji sciany oslonowej reaktora wedlug fig. 1.

Przedstawiony na fig. 1 reaktor do zgazowania pod cisnieniem posiada.obudowe 1, która np. moze byc wymurowana lub wyposazona w chlodzacy plaszcz wodny. Obudowa jest w znacznym stopniu wypelniona ziarnistym weglem poddawanym zgazowaniu, który tworzy tam stale zloze 2. Reaktor napelnia sie przy pomocy sluzy weglowej 3, której zasuwy 4 i 5 sa okresowo otwierane i zamykane. Poddawny zgazowaniu wegiel posiada uziarnienie w zakresie 2—60 mm.

W dolnej czesci reaktora znajduje sie ruszt obrotowy 6, który obraca sie wokól pionowej osi w nie pokazany blizej sposób. Przez ruszt obrotowy 6 wprowadza sie do zloza weglowego 2 czynniki zgazowujace, gaz zawierajacy pare wodna i wolny tlen. Czynniki zgazowujace doprowadza sie z zewnatrz do rusztu obrotowego przewodem 7.

Ponizej rusztu obrotowego 6 znajduje sie spust 8 dla popiolu, który spada stad do nie pokazanej na rysunku sluzy popiolu.

Strzalki przedstawiaja na rysunku w schematyczny sposób strumienie gazu wystepujace w reaktorze. Gazy przeplywajace w przeciwpradzie przez zloze weglowe zbieraja sie najpierw w przestrzeni pierscieniowej 10, utworzonej miedzy obudowa 1 i cylindryczna sciana oslonowa 11. Ze zloza weglowego 2, przestrzen pierscieniowa 10 jest dostepna dla gazów od strony dolnego konca 12/, gdzie przestrzen pierscieniowa jest otwarta. Poza tym sciana oslonowa 11 posiada powyzej zloza weglowego 2 szereg otworów 13. Przez otwory 13 gaz wytworzony w procesie zgazowania moze z górnej strefy 2a zloza weglowego, ograniczonego sciana oslonowa 11 wplywac do przestrzeni pierscieniowej 10. Czesc wytworzonego gazu, doplywajacego z górnej strefy 2a zloza weglowego i przez otwory 13 dostajacego sie do przestrzeni pierscieniowej 10, wynosi co najmniej 20% calkowitej ilosci wytworzonego gazu. Korzystnie jest, jesli ilosc ta wynosi 30—70%. Caly gaz wytworzony w procesie zgazowania opuszcza przestrzen pierscieniowa 10 przewodem 15 i w nie pokazany na rysunku znany sposób jest chlodzony i oczyszczany.

Ze sluzy 3 dodaje sie do reaktora ziarnisty wegiel, równiez wegiel brunatny, o uziarnieniu w zakresie 2—60 mm. swiezo zasypany wegiel rozdziela sie zwykle w górnej strefie 2a zloza weglowego tak, ze grubsze ziarna ze wzgledu na swoja lepsza zdolnosc do zsypywania sie zbieraja sie glównie w poblizu sciany oslonowej 11. Czesc drobnoziarnista wegla zbiera sie natomiast w centralnej czesci zloza. Dla przepuszczalnosci gazu ma to o tyle znaczenie, ze w obszarach skrajnych powstaje mniejszy opór przeplywu. Klasyfikacja ziarna w zlozu powoduje, ze ilosci pylu unoszone z reaktora z wytworzonym gazem sa korzystnie niskie. Efekt ten osiaga sie czesciowo równiez przez to, ze gaz wytworzony w procesie zgazowania wychodzi do przestrzeni pierscieniowej 10 nie tylko przez dolny koniec 12, ale czesc jego jest odprowadzana otworami 13.

Ze wzgledu na temperatury gazu wytwarzanego w procesie zgazowania wynoszace w przewodzie odprowa¬ dzajacym 15 okolo 300—800°C, mozliwe jest w górnej strefie 2a zloza weglowego szybkie wysuszenie i przy tym ogrzanie &viezo zasypanego wegla odplywajacym gazem. Toogrzanie prowadzi juz w nieco glebszych warstwach wegla górnej strefy zloza 2a do wytlewania wegla,które jest tym bardziej intensywne, im bardziej wegiel obniza sie w reaktorze ku dolowi. Odprowadzanie gazu wytworzonego w procesie zgazowania przy pomocy otworów 13 prowadzi równiez do lepszego wykorzystania objetosci reaktora do zgazowania wegla i wplywa wydatnie na wzrost wydajnosci.106 318 3 Na fig. 2 pokazano w powiekszeniu czesc prawej górnej strefy reaktora wedlug fig. 1, posiadajacej w stosunku do fig. 1 nieco zmodyfikowana sciane oslonowa 11a. Sciana oslonowa 11a na fig. 2 jest równiez cylindryczna, jednakze w odróznieniu od fig. 1 posiada konstrukcje zaluzjowa. Zawiniete czesci sciany 18 i 19 tworza pierscieniowe szczeliny 20 i 21, przez które moze gaz wyplywajacy z górnej czesci zloza weglowego dostawac sie do przestrzeni pierscieniowej 10. Szczeliny 20 i 21 na fig. 2 zastepuja otwory 13 w scianie oslonowej na fig. 1. Strzalki na fig. 2 przestawiaja równiez strumienie gazu dostajacego sie do przestrzeni pierscieniowej 10 Zawinieta pierscieniowa czesc sciany 19 oslonowej 1 la wedlug fig. 2 jest polaczona pojedynczymi zebrami z sasiednimi czesciami sciany oslonowej 1 la.

Przyklad I. Reaktor do zgazowania pod cisnieniem obudowie przedstawionej na fig. 1 posiada srednice wewnetrzna 4 m i wysokosc przeswitu ponad rusztem obrotowym 3,50 m. Sciana oslonowa 11 posiada wysokosc 2m oraz srednice 3,1Om. Sciana oslonowa 11 posiada 40 otworów 13, kazdy o powierzchni 0,1 m2.

Otwory umieszczone sa w dwóch rzedach.

Do reaktora podaje sie wegiel w ilosci 29 t/godz/ w przeliczeniu na wegiel suchy i bez popiolu o uziarnieniu 2—60 mm. Jako czynniki zgazowujace wprowadza sie do zloza weglowego przez ruszt obrotowy mieszanine skladajaca sie z 51 t pary wodnej i 8500 Nm3 tlenu na godzine i tam rozprasza w zlozu. Przewodem reaktor opuszcza 60000 Nm3/godz. surowego gazu, w przeliczeniu na suchy gaz, zawierajacego jeszcze 40000 Nm3 pary wodnej, 3000 kg par smoly i 200 kg substancji stalych, zwlaszcza pylu weglowego. Otworami 13 wchodzi do przestrzeni pierscieniowej 10 30% calkowitej ilosci gazu wytworzonego w procesie zgazowania.

Claims (5)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób zgazowania ziarnistego wegla pod cisnieniem 10—100 barów w reaktorze, w którym wegiel tworzy stale zloze, do którego dolnej strefy wprowadza sie gaz zawierajacy wolny tlen i pare wodna jako czynniki zgazowujace, a gaz wytworzony w procesie zgazowania opuszcza reaktor przez odprowadzenie dla gazu wytworzonego, polaczonego z pierscieniowa przestrzenia znajdujaca sie za sciana oslonowa, ograniczajaca w górnej strefie zloza weglowe, znamienny tym, ze czesc gazu ze zloza weglowego, wytworzonego w procesie zgazowania wchodzi od dolu do przestrzeni pierscieniowej,a dalsza czesc wytworzonego gazu, stanowiaca co najmniej 20% calkowitej ilosci wytworzonego gazu odprowadza sie powyzej zloza weglowego ograniczonego sciana oslonowa i kieruje sie do przestrzeni pierscieniowej.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zloze weglowe jest podgrzewane przez gaz wytworzony w procesie zgazowania, w obszarze ograniczonym przez sciane oslonowa.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze co najmniej czesc wegla zloza weglowego w obszarze ograniczonym sciana oslonowa jest ogrzewana do temperatury 300—600°C i poddawana wytlewaniu.

4. Urzadzenie do zgazowania ziarnistego wegla pod cisnieniem 10—100 barów w reaktorze, w którym wegiel tworzy stale zloze, do którego dolnej strefy wprowadza sie gaz zawierajacy wolny tlen i pare wodna jako czynniki zgazowujace, a gaz wytworzony w procesie zgazowania opuszcza reaktor przez odprowadzenie dla gazu wytworzonego polaczone z piescieniowa przestrzenia znajdujaca sie za sciapa oslonowa ograniczajaca w górnej strefie zloze weglowe, znamienne tym, ze pierscieniowa przestrzen w swojej dolnej czesci jest przepusz¬ czalna dla gazu wytworzonego ze zloza weglowego, a sciana oslonowa powyzej zloza weglowego posiada otwory przelotowe dla gazu.

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze sciana oslonowa posiada srednice stanowiaca 0,7—0,9 srednicy wewnetrznej reaktora.106 318 f f i l i t Fig.2 (CZYTELNIA j Prac. Poligfef. UP PRL naklad 120+18