PL112063B1

PL112063B1 - Method of autothermal gasification of the fuel of grained fraction,especially hard coal,and apparatus therefor

Info

Publication number: PL112063B1
Application number: PL1978203826A
Authority: PL
Inventors: Josef Langhoff; Gerhard Roebke; Juergen Seipenbunsch
Original assignee: Ruhrkohle Ag
Priority date: 1977-01-05
Filing date: 1978-01-05
Publication date: 1980-09-30
Also published as: GB1597691A; BR7800070A; JPS53104607A; PL203826A1; IN148689B

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób autotermicznego zgazowania paliwa o postaci ziarnistej, zwlaszcza wegla kamiennego, przy udziale czynnika zgazowujacego, np. tlenu i pary wodnej, w przypadku którego to sposobu paliwo doprowadza sie w regulowanych ilosciach z zasobnika paliwa do glowicy mieszania, a stamtad paliwo jest porywane przez strumien czynnika zgazowu¬ jacego i wdmuchiwane poprzez palnik w urzadzenie zgazowujace.Przedmiotem wynalazku jest równiez urzadzenie do przeprowadzania tego sposobu.Sposób zgazowania wedlug wynalazku mozna w zasa¬ dzie stosowacdla zgazowania paliwa przeprowadzanego pod zwyklym cisnieniem, to znaczy pod cisnieniem atmosferycznym. Jednak zakresem wynalazku sa ko¬ rzystnie objete równiez udoskonalenia wyzej wymienio¬ nego sposobu zgazowania, które pozwalaja na zwieksze¬ nie cisnienia zgazowania. Stosujac sposób wedlug wynalazku mozna zgazowywac oprócz wegla kamien¬ nego ró wniez innerodzajewegla oraz inne paliwa,jak np. wegiel brunatny wzglednie koks naftowy. Jako czynnik zgazowujacy oprócz tlenu i parywodnej mozna tez ewen¬ tualniestosowacpowietrzeipare wodna, tlen i dwutlenek wegla wzglednie powietrze i dwudenek wegla.Wspo mniany na wstepiesposóbjest znany (W.Peters, Kohlenvergasung, Yerlag Gluckauf 1976, 88, 97). W przypadku tego znanego sposobu praca odbywa sie tak jak dotychczas, to znaczy podwyklym cisnieniem i przy uzyciu pylu weglowego, który trzeba dostarczac przy zachowaniu jego skladu, zawierajacego 70% czastek mniejszych od 0,075mm (wzglednie który nie moze zawierac wiecej niz 10% pozostalosci na sicie 0,09 wg DIN). Wegiel, stanowiacy wsad. doprowadza sie nie¬ przerwanie za pomoca przenosnika slimakowego, odpo¬ wiednio do wymagan regulacji ilosciowej, do glowicy mieszania. Temperatury zgazowania sa stosunkowo wysokie i wynosza od 1500 do I900°C. W wyniku zgazo¬ waniaotrzymuje siegazsyntezowy.Naklad pracy, konie¬ czny dla uzyskania wegla wsadowego, ksztaltuje sie niekorzystnie, poniewaz w kazdym przypadku koszty mielenia wegla sa wysokieilaczasie zeznacznymi wydat¬ kami na same urzadzenia techniczne. Ponadto równiez wysokie sa koszty zwiazane z koniecznoscia regulacji i sterowania tego procesu. Ciagle doprowadzanie odpo¬ wiednich ilosci paliwa, wymaganych przez uklad regula¬ cyjny, za pomoca przenosnika slimakowego, zwiazane jest 2 trudnosciami, zwlaszcza jesli jest do dyspozycji tylko paliwo gruboziarniste.Zadaniem wynalazku jest uproszczenie opisanego na wstepie sposobu przez udoskonalenie samego wprowa¬ dzania paliwa, a przy dalszym ulepszeniu sposobu — przez przeprowadzanie zgazowania równiez pod cisnie¬ niem, co ma nacelu uzyskanie zwiekszenia przelotowosci i/lub uzyskanie wysokokalorycznego gazu surowego.Wedlug wynalazku zadanie to rozwiazane jest tak, ze paliwo pompuje sie do glowicy mieszania, przy czym zapotrzebowana przez uklad regulacyjny ilosc paliwa, rozdziela sie na porcje, którym na skutek ich wypierania3 112063 4 nadajesiecisnienie, poczym odcinasiecisnienioszczelnie demem wypierajacy i poszczególne porcje paliwa prze¬ kazuje siekolejnodo wnetrzaurzadzeniazgazowujacego, a na skutek zastosowania kilku, korzystnie trzechcylind¬ rów, powstaje ciagly doplyw paliwa.Wpompowywanie paliwa moze nastepowac przy cis¬ nieniach dochodzacych do 200 barów i wykazuje taka zalete, ze wymagane natezenie doplywu paliwa mozna osiagnacrówniezwprzypadku znaczniegrubszegouziar- nienia paliwa, np. przywielkosci ziarendochodzacychdo okolo 2 mm. Takie uziaraienia paliwa nie sprawiaja zadnych trudnosci podczas zgazowania, poniewaz w wyniku wysokich temperatur zgazowania nastepuje gwaltowne podgrzewanie paliwa do temperatury reakcji, co powoduje rozdrobnienie sie grubego ziarna w plomie¬ niu . Na tym wlasniepolegaistotnazaleta sposobu wedlug wynalazku, pozwalajaca na zrezygnowaniez mielenia na drobne czastki paliwa. W praktyce np. w przypadku paliwa o wielkosci granicznej ziarna okolo 2 mm — trzeba jedynie odsiac otrzymywany wegiel,który ze wzg¬ ledu na wciaz postepujaca mechanizacja operacji urabiania w kopalniach podziemnych i tak zawiera wystarczajacy udzial wegla drobnego, o uziarnieniu mniejszym od wspomnianej wartosci granicznej.Sposób wedlug wynalazku wykazuje ponadto zalete, ze mozliwejest stosowanie w urzadzeniu zgazowujacym znacznych nadcisnien. Porcje paliwa przed urzadzeniem zgazowujacym powoduja uszczelnienie tego urzadzenia w kierunku na zewnatrz, przez co staja sie zbednymi stosowane dotychczas specjalne urzadzenia zamykajace wlot paliwa jak i urzadzenia wytwarzajace strefe gazu ochronnego. Urzadzenia takie trzeba bylo dotychczas stosowac podczas zgazowaniapod cisnieniem w celu uni¬ kniecia niebezpieczenstwa eksplozji, zwlaszcza w zasoL - nikach paliwa.Podzial na porcje doprowadzanych w sposób regulo¬ wany ilosci paliwa z wprowadzaniem ich nastepnie w ciaglym strumieniu do wnetrza urzadzenia zgazowuja- cego wykazuje taka zalete, ze mozna zachowac bardzo duza dokladnosc dozowania ilosciowego doprowadza¬ nego paliwa zgodnie z wymogami ukladu regulacyjnego, przy czym sterowanie tymi ilosciami paliwa moze naste¬ powac w stosunkowo prosty sposób. Oprócz tego odpada w tym przypadku znaczna czesc koniecznych dotychczas wydatków, zwiazanych z sama technika regu¬ lacji i sterowania. Ponadto mozna wpompowacpaliwow postaci suchej. Na skutek tego w stosunku * metod w przypadku których stosowane sa zawiesiny paliwa w wodzie, ulega znacznej poprawie bilanscieplny zgazowa¬ nia, poniewaz zostaje zaoszczedzona w reaktorze ilosc ciepla potrzebna do odparowania wody z zawiesiny, a doprowadzanie pary wodnej mozna przeprowadzac zgodnie z aktualnymi potrzebami reaktora.Szczególnie korzystne jest to w sposobie wedlugwyna¬ lazku przygotowanie paliwa przez odpowiednie jego pokruszenie wzglednie sklasyfikowanie i zaskladowanie takiego paliwa w stanie nieosuszonym pod zwyklym cis¬ nieniem. Operacje takie sa równiez mozliwe do przepro¬ wadzania i w przypadku zwiekszonych cisnien w obszarze reakcyjnym, poniewaz z wymienionych juz uprzednio powodów nie nalezy sieobawiac zjwiskaprze¬ skoczenia plomienia.Sposobem wedlug wynalazku, w przypadku znacznie zwiekszonych cisnien w obszarze zezowania, popiól powstajacy w wyniku spalania odprowadzasiez urzadze¬ nia zgazowujacego przezodpompowanic,dzielacgoprzy tym na porcje, które pojedynczo przemieszcza sie do obszaru, znajdujacego sie pod cisnieniem atmosfery- * cznym, a nastepnie usuwa sie na zewnatrz. Dzieki temu zapobiega sie wydostaniu z reaktoranazewnatrz atmos¬ fery zgazowania równiez i poprzez uklad odprowadzania popiolu.W sposobie wedlug wynalazku mozliwe jest zastoso¬ wanie jako paliwa nie przygotowanego wstepnie mulu osadowego lub mulu pofiltracyjnego. Równiezi w tym przypadku chodzi o paliwo ziarniste. Stosowanie tego rodzaju mulów jest mozliwe, poniewaz sposób wedlug wynalazku jest uniezalezniony od stopnia wilgotnosci wprowadzanego do procesu paliwa. Dzieki temu moz¬ liwe jest uzyskiwanie znacznych korzysci ekonomi¬ cznych, poniewaz spotykane muly osadowe i muly poiiltracyjne sa uwazane za trudne do zbycia lub wrecz niemozliwe do zbycia odpady, pozostajace w wyniku procesu wzbogacania paliwa.Dalsze cechy charakterystyczne, szczególy i inne zalety, jakimi wyróznia sie przedmiot wynalazku zostaly omówione w ponizszym opisie.Przedmiot wynalazkujest uwidoczniony wszczególnie korzystnym przykladzie wykonania na rysunku, na któ¬ rym fig. 1 przedstawia urzadzenie do przeprowadzania sposobu wedlug wynalazku, ukazane schematycznie z pominieciem wszelkich szczególów nie koniecznych dla zrozumienia istoty wynalazku, fig. 2—pompe do wpro¬ wadzania paliwa pokazana w widoku z boku. fig. 3— pompe z fig. 2 pokazana w widoku z góry.Najpierw na podstawie fig. 2 i 3, na których zostalo pokazane wprowadzanie paliwa, zostanie omówiona pompa, która w mkresiewynalazku odnosnie urzadzenia sluzy równiez do odprowadzania popiolu z urzadzenia.Jak pokazano w przykladzie wykonania, pompa sklada sie z dwóch, przesuwajacych sie równolegle tlo¬ ków 51 wzglednie 52, które od swojej tylnej strony sa zasilane w miejscu oznaczonym odnosnikiem 53 wzgled¬ nie 54 hydraulicznym czynnikiem cisnieniowym. Z nie- pokazanego na fig. 2 i 3 leja zaladunkowego zostaje pobrana i wypierana przez tlok 51 w tulei 58 odpowied¬ nia, potrzebna porcja paliwa55. Tlok 51 przemieszcza te porcje paliwa pchajac ja przed soba i spreza ja przed zamknietym na razie zaworem 56. Wskutek tego przed tlokiem zaczynawzrastaccisnieniedotejchwili,kiedy nie osiagnie ono wartosci zgazowania, panujacego w reakto¬ rze. Wtedy zawór o ksztalcie walcowym otwierasieprzez obrócenie o okolo 90°C, wskutek czego zostaje osiag¬ niety stan, w jakim pokazanyjest zawór 57 zamykajacy tuleje 59, w której przesuwa sie tlok 52. Poniewaz przed i za zaworem 57 panuje takiesamocisnienie, toobciazenie napedu i obciazenie powierzchni slizgowej tegojest bar¬ dzo male. Nastepuje wprowadzenie porcji paliwa w miejscu oznaczonym odnosnikiemfi. Nastepuje to przy stosunkowo powolnej predkosci posuwu. Przez prze-112063 siwienie zaworu 57 w polozenie zajmowane przezzawór 56, nastepuje odciecie zaworu wypierajacego 52 od dzia¬ lania cisnienia, którepanujewobszarze,doktóregoprze¬ kazywane jest paliwo. Dzieki temu tlok wypierajacy moze teraz przesunac sie z powrotem do tylu. Proste uklady blokujace pozwalaja na ruch powrotny tloka wypierajacego 51 lub 52 tylko w przypadku ponownego zanikniecia zaworu 56 wzglednie 57.Podczas wypelniania i wytwarzania cisnienia paliwo jest doprowadzane przez aktualnie wypierajacy je drugi tlok tak, ze podczasnastepujacego na przemian zamyka¬ nia i otwierania zaworów 56 i 57. wystepuja niewielkie tylko czasy martwe. Przez wprowadzenie w uklad trze¬ ciego tloka wypierajacego (ne pokazanego na rysunku) mozna praktycznie calkowicie wyeliminowac takie czasy martwe.W przypadku urzadzenia pokazanegonafig. 1, klasyfi- kowny np. przy zachowaniu wartosci granicznej uziar- nienia okolo 2mm, wegiel jest dostarczany w kierunku zaznaczonym strzalka 1 do zasobnika 2, zawierajacego zapas 3 paliwa, gotowego do wykorzystania. Z tego zapasu 3 pompa 4 pobiera odpowiednie porcje paliwa i tloczy je poprzez zawory 5 w kierunku zaznaczonym strzalka 6 do glowicy mieszania 7. Przy tym paliwo jest dostarczane i wprowadzane do glowicy mieszania 7 w sposób ciagly. Wglowicymieszania 7 dostarczane paliwo jest porywane przez doprowadzanyz kierunku zaznaczo¬ nego strzalka S czynnik zgazowujacy,jaki stanowi w tym przypadku tlen iparawodna. Razem z czynnikiem zgazo- wujacym paliwo jest wdmuchiwaneprzezpalnik—ozna¬ czony jedynie symbolicznie odnosnikiem 7a do urzadze¬ nia zgazowujacego 9. Jak to zostalo pokazane na rysunku, palnik 7a jest umieszczony w uksztaltowanym podobnie jak stozek sciety wierzcholku li urzadzenia zgazowujacego 9. Obwody regulacyjne, które z jednej strony sluza do sterowania pompy, a z drugiej strony do regulacji natezenia przeplywu czynnika zgazowujacego — nie zostaly tu pokazane. Jednakze zapomoca nateze¬ nia przeplywu czynnika zgazowujacego doprowadza¬ nego odpowiednio do ilosci wprowadzanego paliwa — mozna sterowac procesem zgazowania. Zgazowanie paliwa nastepuje zasadniczo w górnej czesci komory reakcyjnej 11. Powstaje przy tym gaz syntezowy, odpro¬ wadzany przewodem pierscieniowym 12. Otrzymany jako pozostalosc poprocesiezgazowaniapopiól, zgodnie z pokazanym przykladem wykonaniajestodprowadzany poprzez stozkowo uksztaltowanadolnaczesc 13 urzadze¬ nia zgazowujacego 9, to znaczy przez otwór 14 znajdu¬ jacy sie w tej czesci 13 i spada w kapiel granulujaca 15, z której popiól w postaci granulatu mozna odprowadzac na zewnatrz w miejscu oznaczonym odnosnikiem 16.Urzadzenie zgazowujace 9 posiada ogniotrwala wymu- rówke 17. Nie zostala tu ukazanalnozliwosczastosowa¬ nia drugiej pompy, skizacej do wypompowywania popiolu i posiadajacej budowe podobna do budowy pompy 4.Zastrzezenia patentowe postaci ziarnistej, zwlaszcza wegla kamicmygo, przy udziale czynnika zgazowujacego, zwimm tlenu lub powietrza oraz pary wodnej lub dwutlenku wegla, w przypadku którego to sposobupaliwodoprowadzasiew regulowanej ilosci z zasobnikapaliwadoglowicymiesza¬ nia, a stamtad paliwo jest porywane przez strumien przeplywajacego czynnika zgazowujacego i wdmuchi¬ wane przez palnik do urzadzenia zgazowujacego, na- nnenuy tym, ze paliwopompuje siedoglowicy mieszania, przy czym zapotrzebowana przez uklad regulacyjnyilosc paliwa dzieli sie na porcje, którym przez ich wypieranie nadaje siecisnienie, poczym odcinasiecisnienioszczelnie element wypierajacy i porcje paliwa przekazuje sie do wnetrza urzadzenia zgazowujacego, ana skutek zastoso¬ wanialaUro,korzystjiktrzech doplyw paliwa. 2. Sposóbwedug zastrz. 1, manii naj ty,zecisnienie oddzialywujace na porcje paliwa wynosi do 200barów. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, insmiinaji Ijiib ze paliwo przygotowane przez jego pokruszenie wzglednie sklasyfikowanie, gromadzi sie w zasobniku paliwa w star nie nieosuszonym i pod zwyklym cisnieniem. 4. Sposób wedlugzastrz. l.znawieany tym, ze powsta¬ jacy wwyniku spalania popiólodprowadzasie zurzadze¬ niazgazowujacegoprzezjego odpompowanie,a przy tym dzieli sie go na porcje, które pojedynczoodprowadzasie do obszaru, znajdujacego sie pod cisnieniem atmosfery¬ cznym, a nastepnie usuwa sie na zewnatrz. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako paliwo stosuje sie niewzbogacony weglowymul osadowy lub pofiltracyjny. 6. Urzadzenie do autotermicznego zgazowania paliwa o postaci ziarnistej, z umieszczonym na wejsciu urzadze¬ nia zgazowujacego urzadzeniem transportujacym, sluza¬ cym do wprowadzania paliwa do glowicy mieszania, mamimnrtym,ze urzadzenie transportujacejest uksztal¬ towane w postaci pompy (4), która posiada jeden lub kilka stalych tloków wypierajacychfi, 52), a po stronie cisnieniowej jeden hib kilka zaworów wylotowych (56, 57), zasilanych od strony zdawczej cisnieniem, jakie wykazuje strumien czynnika zgazowujacego. 7. Urzadzenie wedlug zastrz, 6, znamienne tym, ze posiada pompe zjednym lub kilkoma tlokami wpieraja¬ cymi, sluzaca do usuwania popiolu, przy czym pompa taka posiada po stronie cisnieniowej jeden lub kilka zaworów wylotowych, na które od strony zdawczej dziala cisnienie atmosferyczne. 8. Urzadzenie wedlug zastrz. 6, znamienne tym,ze glo¬ wica mieszania(7) i palnik (7a)saumieszczone w uksztal¬ towanej podobnie jak stozek sciety górnej czesci (li) urzadzenia zgazowujacego (9). 9. Urzadzenie wedlug zastrz. 8, mumiiw tym, ze pod ukladem odprowadzania (13, 14) popiolu urzadzenia zgazowujacego (J) znajduje sie kapiel granulujaca (15) z urzadzeniem oprózniajacym (16).112063 HG.3 fnc Mtpaf. UP PRL. Naktad 130cgz.Om 43 zl PL

Claims

1. Zastrzezenia patentowe postaci ziarnistej, zwlaszcza wegla kamicmygo, przy udziale czynnika zgazowujacego, zwimm tlenu lub powietrza oraz pary wodnej lub dwutlenku wegla, w przypadku którego to sposobupaliwodoprowadzasiew regulowanej ilosci z zasobnikapaliwadoglowicymiesza¬ nia, a stamtad paliwo jest porywane przez strumien przeplywajacego czynnika zgazowujacego i wdmuchi¬ wane przez palnik do urzadzenia zgazowujacego, na- nnenuy tym, ze paliwopompuje siedoglowicy mieszania, przy czym zapotrzebowana przez uklad regulacyjnyilosc paliwa dzieli sie na porcje, którym przez ich wypieranie nadaje siecisnienie, poczym odcinasiecisnienioszczelnie element wypierajacy i porcje paliwa przekazuje sie do wnetrza urzadzenia zgazowujacego, ana skutek zastoso¬ wanialaUro,korzystjiktrzech doplyw paliwa.

2. Sposóbwedug zastrz. 1, manii naj ty,zecisnienie oddzialywujace na porcje paliwa wynosi do 200barów.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, insmiinaji Ijiib ze paliwo przygotowane przez jego pokruszenie wzglednie sklasyfikowanie, gromadzi sie w zasobniku paliwa w star nie nieosuszonym i pod zwyklym cisnieniem.

4. Sposób wedlugzastrz. l.znawieany tym, ze powsta¬ jacy wwyniku spalania popiólodprowadzasie zurzadze¬ niazgazowujacegoprzezjego odpompowanie,a przy tym dzieli sie go na porcje, które pojedynczoodprowadzasie do obszaru, znajdujacego sie pod cisnieniem atmosfery¬ cznym, a nastepnie usuwa sie na zewnatrz.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako paliwo stosuje sie niewzbogacony weglowymul osadowy lub pofiltracyjny.

6. Urzadzenie do autotermicznego zgazowania paliwa o postaci ziarnistej, z umieszczonym na wejsciu urzadze¬ nia zgazowujacego urzadzeniem transportujacym, sluza¬ cym do wprowadzania paliwa do glowicy mieszania, mamimnrtym,ze urzadzenie transportujacejest uksztal¬ towane w postaci pompy (4), która posiada jeden lub kilka stalych tloków wypierajacychfi, 52), a po stronie cisnieniowej jeden hib kilka zaworów wylotowych (56, 57), zasilanych od strony zdawczej cisnieniem, jakie wykazuje strumien czynnika zgazowujacego.

7. Urzadzenie wedlug zastrz, 6, znamienne tym, ze posiada pompe zjednym lub kilkoma tlokami wpieraja¬ cymi, sluzaca do usuwania popiolu, przy czym pompa taka posiada po stronie cisnieniowej jeden lub kilka zaworów wylotowych, na które od strony zdawczej dziala cisnienie atmosferyczne.

8. Urzadzenie wedlug zastrz. 6, znamienne tym,ze glo¬ wica mieszania(7) i palnik (7a)saumieszczone w uksztal¬ towanej podobnie jak stozek sciety górnej czesci (li) urzadzenia zgazowujacego (9).

9. Urzadzenie wedlug zastrz. 8, mumiiw tym, ze pod ukladem odprowadzania (13, 14) popiolu urzadzenia zgazowujacego (J) znajduje sie kapiel granulujaca (15) z urzadzeniem oprózniajacym (16).112063 HG.3 fnc Mtpaf. UP PRL. Naktad 130cgz. Om 43 zl PL