PL118261B2

PL118261B2 - Method of solid fuel gasification

Info

Publication number: PL118261B2
Application number: PL1979220294A
Authority: PL
Original assignee: Metallgesellschaft Ag
Priority date: 1978-12-11
Filing date: 1979-12-10
Publication date: 1981-09-30
Also published as: PL220294A2; DE2963563D1; EP0012457B1; ZA795835B; JPS5580492A; DE2853389A1; EP0012457A1; AU5357279A

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zgazowania stalych paliw w postaci ksztaltek pod cisnienietfi 5-150X 105 Pa, przy zastosowaniu srodków zgazowujacych zawierajacych wolny tlen, pare wodna i/lub dwutlenek wegla, przy czym paliwo tworzy stale zloze poruszajace sie powoli do dolu, srodki zga/owujace doprowadza sie do stalego zloza od dolu, a nie ulegajace spaleniu mineralne skladniki paliwa odbiera sie pod stalym zlozem w postaci statego popiolu lub cieklego zuzla.Jako stafc paliwa stosuje sie paliwa mieknace w okreslonych temperaturach. Odnosi sie to przede wszystkim do spiekajacych sie wegli.Zgazowanie ziarnistego wegla w stalym zlozu jest znane i opisane np. w Ullmans Enzyklopadie der technischen Chemie, 4 wydanie (1977), tom 14, strony 383-386. Szczególy dotyczace sposobu zgazowania z odprowadzaniem stalego popiolu sa zawarte w opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr 3 540 867 i 3 854895, jak równiez w opisie ogloszeniowym RFN nr 2 201 278. Odmiana procesu z odprowadzaniem cieklego zuzla jest objasniona w opisach patentowych W. Brytanii nr 1 507 905. 1 508 671 oraz 1 512 677.Jesli ziarnisty, spiekajacy sie wegiel podaje sie do procesu zgazowania w stalym zlozu, w górnej czesci zloza, po osiagnieciu temperatury miekniecia wegla, powstaje strefa malo przepuszczalna dla gazu, poniewaz ziarna wegla rozplywaja sie lub przynajmniej miekna. Dotychczas próbowano przy uzyciu ramienia miesza¬ jacego rozpulchniac te warstwe wegla powstajaca w procesie zgazowania w zlozu stalym, aby uczynic ja przepuszczalna dla gazu.Celem wynalazku jest uproszczenie procesu zgazowania, przede wszystkim spiekajacego sie wegla i zwiekszenie niezawodnosci ruchu generatora. W podanej na wstepie metodzie osiaga sie to w ten sposób, ze miesza sie ze soba co najmniej dwa rodzaje drobnoziarnistego, spiekajacego sie wegla, mieknacego w róznych przedzialach temperatury i z mieszanki tej formuje sie ksztaltki, które podaje sie do procesu zgazowania.Zakres temperatury, w którym wegiel mieknie okresla sie jako dolna granice, temperature poczatku miekniecia i górna granice, temperature ponownego twardnienia plastycznego uprzednio wegla. Zakres temperatury lezacy w tych granicach okresla sie tutaj jako „przedzial temperatury miekniecia" wegla.Granice tej temperatury okresla sie na podstawie przebiegu dylatacji wedlug DIN 51739, wzgl.ISO-349-1975.W sposobie wedlug w\nalazku miesza sie co najmniej dwa rodzaje drobnoziarnistego spiekajacego sie paliwa o róznych przedzialach temperatury miekniecia oraz ewentualnie substancje dodatkowe, przy czym czesc kazdego gatunku spiekajacego sie paliwa wynosi w mieszaninie, co najmniej 25% wagowych i z otrzymanej mieszanki wytwarza sie ksztaltki, które podaje sie do procesu zgazowania. Wegiel mieknacy przy nizszej temperaturze posiada przy tym temperature ponownego twardnienia lezaca na ogól jeszcze ponizej2 118261 temperatury poczatku miekniecia innego wegla, mieknacego przy wyzszej temperaturze. Pewne nieznaczne pokrywanie sie obu przedzialów temperatur}' miekniecia jest takze jeszcze mozliwe.Poddawane mieszaniu; róznie mieknace paliwa posiadaja uziarnienie ponizej 7 mm, korzystnie 0,01-5 mm. Rózne paliwa moga posiadac prawie jednakowe zakresy uziarnienia.Z mieszanki paliw wytwarza sie ksztaltki w znany sposób np. przez brykietowanie, granulowanie lub wytlaczanie. Srednica ksztaltek wynosi na ogól 5-50 mm, korzystnie 10-30 mm. Co najmniej 25% wagowych ksztaltek stanowi jeden z rodzajów paliwa.Aby ksztaltki bez wiekszego rozkruszania mogly byc podawane przez sluze do procesu zgazowania, zaleca sie ewentualnie uprzednie ich wysuszenie. Suszenie nastepuje najlepiej w temperaturach ponizej najnizszej temperatury miekniecia paliwa znajdujacego siew ksztaltce. W paliwie stosowanym do wytwarza¬ nia ksztaltek zawartosc nie ulegajacych spalaniu skladników wynosi najczesciej 5-40% wagowych, korzyst¬ nie 10-30% wagowych.Ksztaltki podawane do procesu zgazowania znajduja sie poczatkowo na wierzchnu zloza paliwa i obsuwaja sie powoli coraz glebiej, dostajac sie w strefy wyzszych temperatur. Przy coraz silniejszym nagrzewaniu ksztaltek w generatorze, miekna najpierw skladniki o niskich temperaturuach miekniecia, podczas gdy paliwa o wyzszych temperaturach miekniecia spelniaja role srodka schudzajacego i zapobiegaja rozplywaniu sie ksztaltek. Przy dalszym ogrzewaniu, miekkie skladniki przechodza w koncu w koks, podczas gdy skladniki o wyzszych temperaturach staja sie plastyczne. W tej fazie koks spelnia role srodka schudzaja¬ cego i urzymuje spoistosc skladników zmiekczonych.Efekt uzyskany przez nastepujace po sobie przedzialy temperatur miekniecia mozna jeszcze wzmocnic w ten sposób, ze do sporzadzania mieszanek stosuje sie rózne paliwa o róznym zakresie uziarnienia. Paliwo mieknace przy nizszej temperaturze posiada korzystnie zakres uziarnienia, w którym wystepuje co najmniej 20% wagowych ziarna ponizej 0.1 mm. Tostosunkowo drobnoziarniste paliwo wykazuje wyzsza tendencje do miekniecia, poniewaz ziarno drobne ogrzewa sie szybciej do wyzszych temperatur. Takie paliwo, o stosunkowo niskich temperaturach miekniecia, miesza sie korzystnie z paliwem o zakresie miekniecia w wyzszym przedziale temperatur, którego uziarnienie w przewazajacym stopniu wynosi powyzej 0,3mm. Ten ostatni skladnik mieszanki jest wiec bardziej gruboziarnisty, a wieksze ziarna zachowuja sie przy ogrzewaniu i przez to przy mieknieciu stanowia nosniki. Przy wiekszym uziarnieniu, temperatura miekniecia i tworzenia ziarnistej, plastycznej masy jest wiec oczywiscie wyzsza.Aby jeszcze poprawic spoistosc ksztaltek w stalym zlozu w procesie zgazowania. mozna do poddawa¬ nych mieszaniu paliw dodawac rózne substancje. Moga to byc np. organiczne lub nieograniczne srodki wiazace, zwlaszcza pak, smola, koks krakingowy, pozostalosci po uwodornianiu, wapno, melasa, bentonit, dolomit, montmorylonit lub lugi posulfitowe. Ksztaltki moga zawierac rózne tego rodzaju srodki wazace zmieszane ze soba. Przydatne sa równiez katalitycznie czynne substancje, sluzace do podwyzszania reaktyw¬ nosci stalych paliw, np. NaCI, KO, Na2CC3, K2CO3, tlenki molibdenu, wolframu, cyny, chromu, niklu, kobaltu lub zelaza,jak równiez drobno zmielone zeolity. Substancje tego typu zwykle dodaje siedo ksztaltek w ilosciach 0,3-1% wagowych. Podwyzszenie reaktywnosci moze latwo osiagnac wspólczynnik 10.Dodatki do mieszanek paliw moga sie równiez skladac z takich substancji, które obnizaja podatnosc paliwa na spiekanie i pecznienie, a zwlaszcza Na2B407, NaN02, K2OO4, K^CCMub KNO3. Zachowanie sie ksztaltek w procesie zgazowania mozna przez to jeszcze poprawic.Gaz wyprodukowany w procesie zgazowania moze miec rózne zastosowanie, np. do syntezy lub jako gaz z procesu uwodornienia. Gaz ten, ewentualnie po usunieciu szkodliwych, stalych i gazowych skladników, mozna stosowac równiez jak gaz opalowy w elektrowaniach wyposazonych w laczone turbiny parowo- gazowe.Przyklad I. Uzyto dwa rodzaje wegla o róznych przedzialach temperatury miekniecia. Dla jednego wegla najnizsza temperatura miekniecia wynosila 330°C, a temperatura twardnienia 380°C. Dla drugiego wegla o wyzszej temperaturze miekniecia, temperatury te wynosily odpowiednio 390°C i 440CC. Obydwa wegle posiadaly liczbe pecznienia 2,5 (oznaczone wedlug DIN 51741) i uziarnienie 0,05-2mm. Wegle te zmieszano w stosunku 1: 1 i zgranulowano przy uzyciu wody, wytwarzajac granule o srednicy 10-20mm.Aby sprawdzic zachowanie sie w procesie zgazowania, granule umieszczono w pionowej rurze o srednicy 100mm i dlugosci 800 mm i ogrzano do temperatury 680°C. Szybkosc ogrzewania zmieniano w zakresie 6-60°C/min, a cisnienie w rurze w zakresie 10-80X 105Pa. We wszystkich przypadkach granule nie wykazy¬ waly po ochlodzeniu zadnej wzajemnej przyczepnosci. Pobrane z rury doswiadczalnej paliwo posiadalo postac w pelni przepuszczalnego dla gazu urobku. Granule byly wiec doskonale przydatne do zgazowania.Przykladu. Mieszanke paliw wedlug przykladu I uformowano w brykiety w ksztalcie poduszeczek o objetosci okolo 3cm3. Czesc brykietów wytworzono bez uzycia srodka wiazacego, a druga czesc z dodatkiem paku w ilosci 3% wagowych. Obydwa rodzaje brykietów poddano obróbce opisanej juz w przykladzie I uzyskujac przy tym analogiczne rezultaty.118261 3 Przyklad III. Uzyto dwa rodzaje wegla o róznym przedziale temperatury miekniecia, przy czym obydwa przedzialy temperaturowe pokrywaly sie nieco. Przedzial temperatury miekniecia dla pierwszego wegla wynosil 330 i 400°C\ granice temperatury miekniecia dla drugiego wegla wynosily odpowiednio 370 i 430°C. Liczba pecznienia dla pierwszego wegla wynosila 2,5, a dla drugiego 2. Pierwszy wegiel o nizs/ym przedziale temperatury zmielono na ziarna ponizej 0,1 mm, przy czym udzial ziarna ponizej 0,06 mm wynosil 63% wagowych. Wegiel o wyzszym przedziale temperatur) miekniecia posiadal uziarnienie 0,3-3 mm.Obydwa rodzaje wegla zmieszano w stosunku wagowym 3 :2 i mieszanke te zbrykietowano jak w przykladzie II. Po obróbce opisanej w przykladzie I, uzyskano w tym przypadku równiez analogiczne, korzystne wyniki.Przyklad IV. Uzyto dwa rodzaje wegla o róznych, nastepujacych po sobie przedzialach temperatury miekniecia. Wegiel mieknacy w nizszej temperaturze, miedzy 320 i 370°C, stanowilsilnie spiekajacy sie wegiel (liczba pecznienia 7), wegiel mieknacy przy wyzszej temperaturze, miedzy 380 i 440°C, posiadal liczbe pecznienia 2. Obydwa rodzaje wegla zmieszano w stosunku 1:2, przy czym stopien zmielenia wegla silnie spiekajacego sie ustalono ponizej 0,1 mm, przy zawartosci 52% ziarna ponizej 0,06mm, podczas gdy drugi wegiel posiadal uziarnienie do 2mm. Mieszanke zgranulowano przy uzyciu 5% wapniowego lugu posulfito¬ wego (przecietna srednica granul 15mm), wysuszono i dla sprawdzenia zachowania sie w procesie zgazowa- nia. skoksowano pod cisnieniem. Uzyskano ponownie luzny urobek twardych granul nadajacy sie do zgazowania.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób zgazowania stalego paliwa w postaci ksztaltek pod cisnieniem 5-150 X 105 Pa przy zastosowa¬ niu srodków zgazowujacych, zawierajacych wolny tlen, pare wodna i/lub dwutlenek wegla, przy czym paliwo tworzy stafe zloze, poruszajace sie powoli do dolu, srodki zgazowujace doprowadza sie do stalego zloza od dolu, a nie ulegajace spaleniu mineralne skladniki paliwa odbiera sie pod stalym zlozem w postaci stalego popiolu lub cieklego zuzla, znamienny tym, ze miesza sie co najmniej dwa rodzaje drobnoziarnistego, spiekajacego ise paliwa, mieknacego w róznych przedzialach temperatury oraz ewentualnie substancje dodatkowe, przy czym czesc kazdego gatunku spiekajacego sie paliwa wynosi w mieszance co najmniej 25% wagowych i z otrzymanej mieszanki wytwarza sie ksztaltki, które poddaje sie do procesu zgazowania. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie paliwa o uziarnieniu ponizej 7 mm, korzystnie U,01-5mm, a wytwarza ksztaltki o srednicy 5-50mm, korzystnie l0-30mm. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2. znamienny tym, ze stosuje sie rózne paliwa posiadajace prawie jednakowy zakres uziarnienia. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze paliwo mieknace w nizszym przedziale temperatury posiada zakres uziarnienia, w którym co najmniej 20% wagowych ziarna lezy ponizej 0,1 mm. 5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze paliwo mieknace w wyzszym przedziale temperatury posiada uziarnienie w przewazajacym stopniu powyzej 0,3 mm. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako substancje dodatkowe przy mieszaniu stal\ch paliw stosuje sie organiczne lub nieorganiczne srodki wiazace, zwlaszcza pak, smole, koks krakingowy, pozosta¬ losci po uwodornieniu, wapno, bentonii, melase, dolomit, monimorylonit lub lugi posulfitowe. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako substancje dodatkowe przy mieszaniu stalych paliw stosuje sie katalitycznie czynne substancje, zwlaszcza NaCl, KO, Na2C03, K2CO3, tlenki molibdenu, wolframu, cyny, chromu, niklu, kobaltu lub zelaza lub drobno zmielone zeolity. 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako substancje dodatkowe przy mieszaniu stalych paliw stosuje sie substancje obnizajace zdolnosc paliwa do spiekania i pecznienia, a zwlaszcza Na2B407, NaN02, K2Cr04, K2CO3 lub KNO3. 9. Sposób wedlug zastrz. I, znamienny tym, ze ksztaltki przed wprowadzeniem do procesu zgazowania suszy sie. 10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawartosc v\ paliwie skladników nie ulegajac)eh spaleniu wynosi 5-40% wagowych, korzystnie 10-30% wagowych. PL

Claims

Zastrzezenia patentowe 1. Sposób zgazowania stalego paliwa w postaci ksztaltek pod cisnieniem 5-150 X 105 Pa przy zastosowa¬ niu srodków zgazowujacych, zawierajacych wolny tlen, pare wodna i/lub dwutlenek wegla, przy czym paliwo tworzy stafe zloze, poruszajace sie powoli do dolu, srodki zgazowujace doprowadza sie do stalego zloza od dolu, a nie ulegajace spaleniu mineralne skladniki paliwa odbiera sie pod stalym zlozem w postaci stalego popiolu lub cieklego zuzla, znamienny tym, ze miesza sie co najmniej dwa rodzaje drobnoziarnistego, spiekajacego ise paliwa, mieknacego w róznych przedzialach temperatury oraz ewentualnie substancje dodatkowe, przy czym czesc kazdego gatunku spiekajacego sie paliwa wynosi w mieszance co najmniej 25% wagowych i z otrzymanej mieszanki wytwarza sie ksztaltki, które poddaje sie do procesu zgazowania.
2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie paliwa o uziarnieniu ponizej 7 mm, korzystnie U,01-5mm, a wytwarza ksztaltki o srednicy 5-50mm, korzystnie l0-30mm.
3. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2. znamienny tym, ze stosuje sie rózne paliwa posiadajace prawie jednakowy zakres uziarnienia.
4. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze paliwo mieknace w nizszym przedziale temperatury posiada zakres uziarnienia, w którym co najmniej 20% wagowych ziarna lezy ponizej 0,1 mm.
5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze paliwo mieknace w wyzszym przedziale temperatury posiada uziarnienie w przewazajacym stopniu powyzej 0,3 mm.
6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako substancje dodatkowe przy mieszaniu stal\ch paliw stosuje sie organiczne lub nieorganiczne srodki wiazace, zwlaszcza pak, smole, koks krakingowy, pozosta¬ losci po uwodornieniu, wapno, bentonii, melase, dolomit, monimorylonit lub lugi posulfitowe.
7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako substancje dodatkowe przy mieszaniu stalych paliw stosuje sie katalitycznie czynne substancje, zwlaszcza NaCl, KO, Na2C03, K2CO3, tlenki molibdenu, wolframu, cyny, chromu, niklu, kobaltu lub zelaza lub drobno zmielone zeolity.
8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako substancje dodatkowe przy mieszaniu stalych paliw stosuje sie substancje obnizajace zdolnosc paliwa do spiekania i pecznienia, a zwlaszcza Na2B407, NaN02, K2Cr04, K2CO3 lub KNO3.
9. Sposób wedlug zastrz. I, znamienny tym, ze ksztaltki przed wprowadzeniem do procesu zgazowania suszy sie.
10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawartosc v\ paliwie skladników nie ulegajac)eh spaleniu wynosi 5-40% wagowych, korzystnie 10-30% wagowych. PL