PL115394B1 - Process for the manufacture of fuel for pressure coal gasification in reactor with stationary bed of fine coal - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia paliwa do cisnieniowego zgazowywania wegla w reaktorze ze zlozem stalym z mialu weglowego, który na drodze sortowania zostaje rozdzielony na frakcje nadziarna i frakcje podziarna, po czym frakcje podziarna grudkuje sie, a grudki utwar¬ dza sie w temperaturze nizszej od temperatury koksowania wegla i nastepnie dodaje sie frakcje nadziarna.Celem wytwarzania specjalnych paliw dla pracy reaktora ze zlozem stalym do zgazowywania wegla pod cisnieniem jest miedzy innymi obnize¬ nie zawartosci pylu w otrzymywanym gazie, a po¬ za tym osiagniecie lepszego ciagu powietrza w zlozu stalym. Zmniejszenie zawartosci pylu w ot¬ rzymywanym gazie jest sprawa istotna przy zgazo- wywaniu wegla, poniewaz odpylanie gazu jest z reguly zwiazane z kondensacja, miedzy innymi skladników smolowych i prowadzi dó otrzymania kondensatu, który zawiera nie tylko smole i pyl, lecz równiez trudno rozdzielana emulsje z woda pogazowa i chlodzaca. Zageszczenie kondensatu po¬ woduje w tych warunkach otrzymywanie ciagliwej masy, trudnej do obrabiania. Obnizenie zawartosci pylu umozliwia natomiast uzyskanie rzadkiej smo¬ ly i weglowodorów oraz wyrazne zmniejszenie trudnosci zwiazanych z manipulowaniem zageszczo¬ nym kondensatem.Znane jest nanoszenie zageszczonego kondensatu na zloze stale, aby caly przekrój tego zloza zwil- 10 15 20 30 zyc zwiazkami weglowodorowymi i utworzyc oraz utrzymac pewnego rodzaju filtr olejowy w reakto¬ rze ze zlozem stalym o dzialaniu filtracyjnym i grubosci ipcfcrzaboej dla odfiltrowania pylu. Ten znany sposób nie daje jednak pozadanego wyniku, poniewaz w zlozu stalym nie ma równomiernego rozkladu i przyrostu ciepla az* do strefy reakcji, a czas przebywania róznych czastek paliwa w zlo¬ zu stalym wykazuje znaczne zróznicowanie.Znane jest równiez z opisu patentowego RFN nr 827 224 brykietowanie odpadków pluczkowych i od¬ padków flotacyjnych z przeróbki wegla, bez stoso¬ wania spoiwa i zgazowywania brykietów w stanie surowym, poniewaz takie brykiety sa wystarczaja¬ co ognioodporne. Tego sposobu nie stosuje sie do zgazowywania mialu weglowego, poniewaz brykie¬ towanie bez spoiwa prowadzi tylko do odksztalce¬ nia ziarna weglowego, a nie powoduje wiazania ziaren weglowych. Jednakze zgazowywanie mialu weglowego jest zasadniczym celem cisnieniowego zgazowywania wegla w turbinowych elektrowniach gazowo-parowych, poniewaz okolo 70°/e wegla przy zwyklych sposobach wydobywania i obróbki wegla kamiennego przypada na mial weglowy, a ilosc podziarna o wymiarach 0—2 mm okresla miarodaj¬ nie ziawartosc pylu w gazie pochodzacym ze zga¬ zowywania.Do stanu techniki nalezy równiez sposób, w któ¬ rym frakcje podziarna 0—2 mm, oddzielona od frakcji nadziarna 2—3 mm poddaje sie grudkowa- 115 394115 394 niu za pomoca zageszczonego kondensatu, a swie¬ ze grudki frakcji nadziarna dodaje sie do frakcji nadziarna, jak przedstawiono w opisie ogloszenio¬ wym RFN nr 2 540 165. Okazalo sie jednak, ze te swieze grudki nie maja potrzebnej ognioodpórnosci: Duza ilosc grudek w zlozu stalym nie jest stabil¬ na, poniewaz lzejsze frakcje spoiwa odparowuja zbyt szybko i grudki nie dochodza do strefy rea¬ kcji. Ponadto grudki nie sa odporne na scieranie, tak ze zwlaszcza podczas transportu uwalniaja sie duze ilosci pylu. iZ cipilsu {paitenltowego St, Zjeidin. Am. nr 3 692 505 znany jest sposób, który stosuje sie glównie do wytwarzania paliwa ze spiekanego wegla, który ma znacznie obnizona zdolnosc spiekania i dlatego tez eliminuje trudnosci wystepujace w przypadku spie¬ kanego wegla w zlozu stalym. W tym sposobie grudkowanie zachodzi przy pomocy goracych cza¬ steczek pólkoksu, które stanowia osrodki wzrostu, wokól których gromadza sie czastki drobnoziarni¬ ste materialu grudek. Dzieki dokladnemu utrzyma¬ niu okreslonych temperatur w czasteczkach pól¬ koksu i temperatur miedzy 330°C a 600°C w beb¬ nie do grudkowania uzyskuje sie to, ze grudki spiekaja sie przez wzajemne spiekanie sie czaste¬ czek mialu weglowego i nie powoduja zjawiska spiekania w zlozu stalym.Wada tego sposobu jest to, ze na zewnatrz re¬ aktora ze zlozem stalym znaczne ilosci gazu pow¬ staja z wegla przy wytwarzaniu czastek pólkoksu i przy spiekaniu grudek, co oznacza strate gazu otrzymywanego ze zgazowywania. Ten znany spo¬ sób zaklada ponadto stosowanie scisle okreslonych gatunków wegla w celu wytwarzania paliwa i z tego wzgledu wykluczone jest stosowanie wegla nie majacego zdolnosci do spiekania lub niedosta¬ teczna zdolnosc do spiekania, który równiez powo¬ duje powstawanie znacznych ilosci pylu w gazie otrzymywanym przy zgazowywaniu.Zadaniem wynalazku jest uzyskanie grudek dla paliwa o wystarczajacej ognioodpórnosci i malej podatnosci na scieranie z frakcji podziarna oraz utrzymanie ich w paliwie, przy czym jednak we¬ giel powinien byc utrzymywany w stanie dostar¬ czonym az do momentu wprowadzenia paliwa do reaktora, aby uniknac strat gazu.Sposób wytwarzania paliwa do cisnieniowego zgazowywania wegla w reaktorze ze zlozem stalym z... mialu weglowego, który przez sortowanie roz¬ dziela sie na frakcje nadziarna i frakcje podziarna, po czym frakcje podziarna grudkuje sie, a grudki utwardza sie w temperaturze nizszej od tempera* ¦tury koksowania wegla i nastepnie dodaje sie fra¬ kcje nadziarna, wedlug wynalazku polega na tym, ze do frakcji podziarna przed grudkowaniem doda¬ je sie lug posiarczynowy, miesza sie podzkirno z tym lugiem, tak ze ziarna te powleka sie lugiem posiarczynowym, po czym ziarno powleczone lugiem posiarczynowym, poprzez utworzone zarodki i przez spiekanie wstepnie grudkuje sie, a grudki te utwardza sie przez zageszczenie i nastepnie utwardzani:© lugu poisiairczyinioiwego stanowiacego spoiwo, w temperaturze nizszej od temperatury koksowania wegla, co najmniej w bliskopowierzch- njowych warstwach grudki.Utwardzanie grudek przeprowadza sie korzystnie pod bliskopowierzchniowymi warstwami az do rdze¬ nia, przed dodaniem do frakcji nadziarna. Utwar¬ dzanie grudek przeprowadza sie na zewnatrz re- 5 aktora, za zlozem stalym.ISkoisne utwardzacie (grudek przeprowadza sie pod bliskopowierzchniowymi warstwami az do rdzenia, w reaktorze ze zlozem stalym.Lugi posiarczynowe sa produktami odpadowymi io przemyslu celulozowego, które powstaja przy roz¬ kladzie drewna, a wiec podczas gotowania drewna pod cisnieniem z dodatkiem wodorosiarczynu. W procesie tym okolo 50 przechodzi do roztworu. Chodzi przy tym przede ifl wszystkim o lignine w postaci kwasu sulfonowo- ligninowego, o niewielkiej ilosci octu i kwasu mrówkowego oraz o weglowodany jak prosty i zlozony cukier.Samo wytwarzanie brykietów z pylu wegla ka- w miennego za pomoca lugu posiarczynowego jest znane, rózni sie jednak zasadniczo od sposobu grudkizwania wedlug wynalazku tym, ze podczas brykietowania przez odksztalcenie podziarna mia¬ rodajny jest efekt klejenia lugu posiarczynowego 25 zagejsTCzlanego w tyim celu ze stoccwanieim iciepla (opis patentowy RFN nr 1 186 825 i opis wylozenio- wy RFN nr 1 771 433), natomiast w sposobie wed¬ lug wynalazku wykorzystywane jest wykluczajace efekt klejenia utwardzanie spoiwa majace na celu 30 tworzenie mostków pomiedzy czastkami podziarna.Zjawiska tego przy dotychczas znanych procesach wytwarzania ksztaltu bezwarunkowo unikano, po¬ niewaz utwardzanie spoiwa wyklucza sklejanie sie czastek wegla. 35 Utwardzanie grudek poprzez tworzenie mpstków miedzy innymi przez utwardzanie spoiwa jest rów¬ niez znane. Poniewaz jednak dotychczas nie wie¬ dziano, ze przy odpowiedniej regulacji zageszczania lugu posiarczynowego uzyskuje sie wystarczajaca 40 wytrzymalosc swiezych grudek oraz ze utwardze¬ nie lugu posiarczynowego jest mozliwe bez spie¬ kania wegla, nie mozna bylo stosowac znanego lu¬ gu posiarczynowego uzywanego do uzyskania ksztal¬ tek weglowych równiez do grudkowania podziarna *5 przy wytwarzaniu paliwa dla cisnieniowego zgazowy¬ wania wegla w reaktorze ze zlozem stalym, lecz trze¬ ba bylo brac za podstawe fakt, ze nierównomier¬ nie zageszczanie lugu wyistepujace przy stosowaniu temperatury ponad 100°C, koniecznej do utwardza¬ no nia lugtt posiarczynowego, powoduje znana utrate klejenia, a zatem rozdzial spojonych pOdziaren.we¬ glowych w swiezej grudce.Nieoczekiwanie okazalo sie, ze utrata sily kle¬ jenia jest wyrównywana tworzeniem sie mostków ze spoiwa. Wystarcza przy tym zasadniczo utwar¬ dzic bliskopowierzchniowe warstwy na tyle, aby przy jeszcze miekkim rdzeniu grudki nie rozpada¬ ly sie az do ich wprowadzenia w reaktor, tak aby grudki nie docieraly bez uszkodzen do zloza stale- 6a go, gdzie poddawane sa dzialaniu podwyzszonej tem(peTiatury. Dziiejkii temu zapobiegla sie niekorzyst¬ nemu scieraniu grudek, a poza Itym oszczedza sie energie wykorzystywana poza reaktorem do utwar¬ dzania grudek na wskros. To utwardzanie na ws- w kros zachodzi w rozwiazaniu wedlug wynalazku 555 dopiero w reaktorze, w bliskopowierzchniowych war¬ stwach zloza stalego dzieki wykorzystywaniu pa¬ nujacej tam podwyzszonej temperatury.Jezeli srednica grudki jest niewielka i/lub jej obciazenie na drodze do zloza stalego jest duze, wówczas zaleca sie przeprowadzenie utwardzania skrosnego grudek az do rdzenia na zewnatrz re¬ aktora cisnieniowego, a zatem przed wprowadze¬ niem grudek do paliwa.Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wyna¬ lazku sklada sie ze znanych zespolów lub apara¬ tów i dlatego przedstawione jeslt schematycznie w przykladzie na rysunku.Mial weglowy jest w miejscu 1 doprowadzany do wstepnego sortowania, gdzie doprowadzany ma¬ terial rozdzielany jest w przypadku granicznej wielko"sci ziarna np. 3 mm na frakcje nadziarna o górnej wielkosci ziarna 10 mm i na frakcje pod- ziarna 0^3 mm. Frakcja nadziarna stanowi czesc wytwarzanego paliwa i wedlug przedstawionego przykladu wykonania jest bezposrednio podawana poprzez sluze 4 do reaktora ze zlozem stalym 5, gdzie na zlozu stalym 6 spotyka^ sie z obrabianym dalej podzianiem.Wedlug przedstawionego przykladu wykonania urzadzenie sortujace 2 wlaczone jest przed nastep¬ nym urzadzeniem sortujacym 7, £do którego poda¬ wany jest przesiew z sortownika wstepnego 2.Przesiew z sortownika 7 dociera bezposrednio do mieszalnika 8, natomiast materia-pozostajacy nad sitem zostaje najpierw, zmielony w-urzadzeniu 9, a nastepnie jest doprowadzany do mieszalnika S.W mieszalniku doprowadza sie w naiejscu 10 wo¬ de, a w miejscu 11 lug posiarczynowy, przy czym mechaniczne urzadzenie mieszajace zapewnia mo¬ zliwie równomierne otoczenie ziaren frakcji pod- ziarna lugiem posiarczynowym.W aparacie do granulacji 12 podziarno przemie¬ szane ze spoiwem jest podawane poprzez lej na¬ pelniajacy i ewentualnie dolaczone za nim nie przedstawione na rysunku srodki transportowe, na talerze i stozki 13 do grudkowania. Poczynajac od zarodków tworzonych przez sam material grud¬ kowany w urzadzeniu tym powstaja aglomeracje przez przywieranie do siebie drobnych ziaren.Grudki powstajace z takich aglomeracji sa utrzy¬ mywane glównie dzieki silom wloskowatosci, któ¬ rych wartosc zalezy glównie od drobnoziarnistosci materialu i od utrzymania odpowiedniej wilgotno¬ sci.Wytworzone w ten sposób swieze grudki nie ma¬ ja wytrzymalosci wystarczajacej, by mogly byc stosowane jako paliwo w reaktorze ze zlozem sta¬ lym 5. Mozna jednak wprowadzac je bez trudno¬ sci, to znaczy bez rozpadania sie, w piec szybowy 14 dolaczony za aparatem do granulowania 12 i spalac je tam za pomoca goracych gazów dopro¬ wadzanych przez palnik 15. Jest to palmlik olejowy o znanej konstrukcji, do którego w miejscu 17 do¬ prowadza sie potrzebne powietrze, a w miejscu 16 — potrzebne paliwo. 5 394 i Temperatura w piecu szybowym jest tak utrzy¬ mywana, aby nie zostala osiagnieta temperatura koksowania wegla. Tak wiec w piecu szybowym nie powstaja lotne weglowodory lecz jedynie pary, 5 które uchodza w górnej czesci pieca szybowego.Przykladowo temperatura spalania wynosi okolo 145°C. W tych warunkach lug posiarczynowy naj¬ pierw gestnieje w warstwach bliskopowierzchnio¬ wych w grudkach, a nastepnie utwardza sie. Sily io wloskowatosci zostaja przy tym zastapione przez szkielet z czastek stalych zbudowany z lugu po¬ siarczynowego wzglednie z jego glównego skladni¬ ka — kwasu lignino-sulfonowego. Na powierzchni grudek nastepuje silne utwardzenie, ze grudki te 15 sa praktycznie odporne na scieranie. Grudki ut¬ wardzone w ten sposób w swych warstwach blis¬ kopowierzchniowych, ewentualnie az do rdzenia, sa nastepnie poprzez sluze 4 podawane do zloza stalego 6 reaktora 5, gdzie stykaja sie z frakcja JO nadziarna. Grudki rozpadaja sie dopiero w dolnych warstwach zloza stalego, co przeciwdziala nadmier¬ nemu powstawaniu pylu w otrzymywanym gazie.Zamiast palnika olejowego do utwardzania gru¬ dek w piecu szybowym mozna zastosowac równiez 25 gazy odlotowe turbiny gazowej lub tez gazy wy¬ plywajace za podgrzewaczem wody zasilajacej tur¬ biny parowej.Zastrzezenia patentowe 30 1. Sposób wytwarzania paliwa do cisnieniowego zgazowywania wegla w reaktorze ze zlozem stalym z mialu weglowego, który przez sortowanie roz¬ dziela sie na frakcje nadziarna i frakcje .podziar- 35 na, po czym frakcje podziarna grudkuje sie, a grudki utwardza sie w temperaturze nizszej od temperatury koksowania wegla i nastepnie dodaje sie frakcje nadziarna, znamienny tym, ze do fra¬ kcji podziarna przed grudkowaniem dodaje sie 40 luig posiarczynowy miiesizai siie podziiarno z lugiem posiarczynowym, tak ze ziarna te powleka sie lu¬ giem posiarczynowym, po czym ziarno powleczone lugiem posiarczynowym poprzez utworzone zarodki i przez spiekanie wstepnie grudkuje sie a grudki 45 utwardza sie przez zageszczenie i nastepnie utwar¬ dzanie lugu posiarczynowego stanowiacego spoiwo w temperaturze nizszej od temperatury koksowa¬ nia wegla, co najmniej w bliskopowierzchniowych warstwach grudki. 80 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze utwardzanie grudek przeprowadza sie pod blisko- powierzchniowymi warstwami az do rdzenia, przed dodaniem do frakcji nadziarna. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze utwardzanie grudek przeprowadza sie na zew¬ natrz reaktora, za zlozem stalym. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze skrosne utwardzenie grudek przeprowadza sie 00 pod bliskopowierzchniowymi warstwami az do rdzenia, w reaktorze ze zlozem stalym.115 394 1 Pili i"! LZGraf. Z-d Nr tt — '465/42 90 + '30 szt. A4 Cena 100 zt PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 30 1. Sposób wytwarzania paliwa do cisnieniowego zgazowywania wegla w reaktorze ze zlozem stalym z mialu weglowego, który przez sortowanie roz¬ dziela sie na frakcje nadziarna i frakcje .podziar- 35 na, po czym frakcje podziarna grudkuje sie, a grudki utwardza sie w temperaturze nizszej od temperatury koksowania wegla i nastepnie dodaje sie frakcje nadziarna, znamienny tym, ze do fra¬ kcji podziarna przed grudkowaniem dodaje sie 40 luig posiarczynowy miiesizai siie podziiarno z lugiem posiarczynowym, tak ze ziarna te powleka sie lu¬ giem posiarczynowym, po czym ziarno powleczone lugiem posiarczynowym poprzez utworzone zarodki i przez spiekanie wstepnie grudkuje sie a grudki 45 utwardza sie przez zageszczenie i nastepnie utwar¬ dzanie lugu posiarczynowego stanowiacego spoiwo w temperaturze nizszej od temperatury koksowa¬ nia wegla, co najmniej w bliskopowierzchniowych warstwach grudki. 80
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze utwardzanie grudek przeprowadza sie pod blisko- powierzchniowymi warstwami az do rdzenia, przed dodaniem do frakcji nadziarna.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze utwardzanie grudek przeprowadza sie na zew¬ natrz reaktora, za zlozem stalym.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze skrosne utwardzenie grudek przeprowadza sie 00 pod bliskopowierzchniowymi warstwami az do rdzenia, w reaktorze ze zlozem stalym.115 394 1 Pili i"! LZGraf. Z-d Nr tt — '465/42 90 + '30 szt. A4 Cena 100 zt PL