PL118301B2 - Method of gasification of granular solid fuels - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazkujest sposóbzgazfowaniaziarnistych stalych paliwpod cisnieniem 5-150X 105 Pa, przy uzyciu srodków zgazowujacych, zawierajacych wolny tlen, pare wodna i/lub dwutlenek wegla, przy czym paliwo tworzy stale zloze poruszajace siepowoli do dolu, srodki zgazowujace wprowadza siedo stalego zloza od dolu, a nie ulegajace spaleniu mineralne skladniki paliwa odbiera sie pod stalym zlozem w postaci stalego popiolu lub cieklego zuzlu. Jako stale paliwa stosuje sie przede wszystkim wszelkie spiekajace sie wegle.Zgazowanie ziarnistego wegla w stalym zlozu jest znane i opisane np. w Ullmanns Enzyklopadie der technischen Chemie, wydanie 4 (1977), tom 14, str. 383-386. Szczególy procesu zgazowania z odbiorem stalego popiolu mozna zaczerpnac z opisów patentowych St. Zjedn. Ameryki nr 3 540 867 i 3854895, jak równiez z opisu wylozeniowego RFN nr 2 201278. Odmiana metody z obiorem^cieklego zuzlu podanajest w opisach patentowych W. Brytanii nr 1 507905, 1508671 i 1 512677. W tych zdanych sposobach do genera¬ tora kieruje sie ziarniste paliwo o uziarnieniu w zakresie 3-60mm.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu pozwalajacego na stosowanie w procesie zgazowania równiez paliw drobnoziarnistych. Takiedrobnoziarniste paliwo moze powstawac przy wydobywaniu paliw lub tez moze byc wytwarzane przez rozdrabnianie.Wedlug wynalazku osiaga sie tow ten sposób, ze miesza sie drobnoziarniste paliwo o uziarnieniu ponizej 0,1 mm i gruboziarniste paliwo o uziarnieniu glównie powyzej0,3mm wstosunkuwagowym co najmniej 1:2 oraz inne dodatki i z mieszanki tej wytwarza ksztaltki, które podaje sie do procesu zgazowania. Stosunek wagowy moze wynosic do okolo 3:1.Jesli ziarnisty, spiekajacy sie wegiel podaje sie do zgazowania w zlozu stalym, wówczas w górnej czesci zloza stalego, przy osiagnieciu temperatury miekniecia wegla, powstaje maloprzepuszczalna dla gazu strefa, poniewaz ziarna wegla rozplywaja sie lub przynajmniej miekna. Dotychczas, w procesie zgazowania w zlozu stalym, próbowano spulchnic te warstwe wegla przy uzyciu ramienia mieszajacego i w ten sposób czynicja przepuszczalna dla gazu.Zbrylaniu sie ksztaltek zapobiega sie calkowicie lub co najmniej w znacznym stopniu juz przez sam sposób ich wytwarzania, bez stosowania srodków pomocniczych. Przy ogrzewaniu ksztaltek w generatorze, szybkosc nagrzewania drobnoziarnistych skladników zawartych w poszczególnych ksztaltkach jest wieksza niz skbdników gruboziarnistych. Podczas gdy skladniki drobnoziarniste miekna, skladniki gruboziarniste dziafeja jako srodek schudzajacy i zapobiegajacy rozplywaniu sie ksztaltek. Przy dalszym ogrzewaniu, skladniki drobnoziarniste przechodza w koks, podczas gdy skladniki gruboziarniste zaczynaja stawac sie2 118301 plastyczne. W tej fazie koks ze skladników drobnoziarnistych dziala jak srodek schudzajacy i utrzymuje spoistosc mieknacych skladników gruboziarnistych.Ksztaltki mozna wytwarzac w znany sposób, np. przez brykietowanie, granulowanie lub wytlaczanie.Ich srednica wynosi na ogól 5-50mm, korzystnie 10-30 mm. Aby ksztaltki bez wiekszego rozkruszania mozna bylo wprowadzac przez sluze do generatora, ewentualnie zaleca sie uprzednie ich wysuszenie.Aby jeszcze bardziej poprawic spoistosc ksztaltek w zlozu stalym w procesie zgazowania, mozna do poddawanych mieszaniu stalych paliw dodawac róznego rodzaju substancje. Moga to byc np. organiczne lub nieorganiczne srodki wiazace, zwlaszcza pak, smola, koks krakingowy, pozostalosci po uwodornianiu, lugi posulfitowe, melasa, wapno, bentonit, dolomit lub montmorylonit. Ksztaltki moga równiez zawierac rózne tego rodzaju srodki wiazace, zmieszane ze soba. Nadaja sie do tego celu równiez katalitycznie czynne substancje, stosowane w celu podwyzszenia reaktywnosci stalych paliw, np. NaCl, KCI, Na^Oj, K2CO3, tlenki molibdenu, wolframu, cyny, chromu, niklu, kobaltu luz zelaza, jak równiez drobne zmielone zeolity.Dodatki do mieszanek paliwa moga skladac sie równiez np. z NaB407l NaN02, K2OO4, K2CO3 lub KNO3, dzieki czemu mozna obnizyc podatnosc paliwa na spiekanie i pecznienie.Jesli ksztaltki przed wprowadzeniem do procesu zgazowania suszy sie, najlepiejjest robicto w tempera¬ turze ponizej temperatury miekniecia paliwa, korzystnie w temperaturze 40-150°C. Zawartosc nie ulegaja¬ cych spaleniu skladników w paliwie stosowanym do wyrobu ksztaltek wynosi najczesciej 5-40%, korzystnie 10-30%.Gaz wytworzony w procesie zgazowania mozna stosowac do róznych celów. Po oczyszczeniu i kondy- cjonowaniu gaz ten mozna stosowac np. do syntezy lub jako gaz do procesu uwodornienia. Gaz ten, ewentualnie po usunieciu szkodliwych, stalych lub gazowych skladników mozna stosowac równiezjako gaz opalowy w elektrowniach wyposazonych w kombinowane turbiny parowo-gazowe.Przyklad I. Spiekajacy sie wegiel o liczbie spiekania 35 wedlug ISO 335-1974 i liczbie pecznienia 4 wedlug DIN 51 741 zmielono na stosunkowo jednorodna frakcje ziarna o wielkosci OJ-2mm. Zmielony w^iel zgranulowano przy uzyciu wody z dodatkiem 5% melasy i granule o srednicy 10-20 mm wysuszono w temperaturze 110°C w ciagu 1 godziny. Nastepnie przeprowadzono testy koksowania pod cisnieniem 20X 105 Pa ogrzewajac do temperatury 800°C z szybkosciami 6-60°C/min. Otrzymany produkt bylkazdora¬ zowo spieczony i wyjmowany z aparatury w postaci stalych, polaczonych ze soba bryl, przypominajacych winogrona. Spieczony konglomerat nie nadawal sie w tym stanie do zgazowania w stalym zlozu. Tensposób obróbki nie stanowi wiec rozwiazania technicznego, przydatnego dla procesu zgazowania drobnoziarnistego paliwa.Przyklad II. Wegiel z przykladu I zmielono i oddzielono drobnoziarniste paliwo o uziarnieniu ponizej 0,1 mm, z czego okolo 60% posiadalo uziarnienie ponizej 0,06 mm. Przygotowano równiez druga czesc tego samego paliwa, skladajaca sie glównie z ziarna powyzej 0,3 mm. Obydwie czesci paliwa, uzyte w stosunku wagowym okolo 1:1, dokladnie ujednorodniono przez zmieszanie, potraktowano 5% lugiem posulfitowym i uformowano najajowate brykiety o objetosci 10-20 cm3 (wieksza srednica 30-35 mm). Testy koksowania z przykladu I powtórzono, doprowadzajac do temperatury 800°C. Przy takiej obróbce brykiety zachowaly swa postac i nie zbrylaly sie ze soba. Okazaly sie one doskonale przydatne do zgazowania w zlozu stalym.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób zgazowania ziarnistych stalych paliw pod cisnieniem 5-150X ^Pa, przy uzyciu srodków zgazowujacych zawierajacych wolny tlen, pare wodnai/lub dwutlenek wegla, przy czym paliwo tworzy stale zloze poruszajace sie powoli do dolu, srodki zgazownjace wprowadza sie do stalego zloza od dolu, a nie ulegajace spaleniu mineralne skladniki paliwa odbiera sie pod stalym zlozem w postaci stalego popiolu lub cieklego zuzlu, znamienny tym, ze miesza sie drobnoziarnistepaliwo o uziarnieniu ponizej 0,1 mm i gruboziar¬ niste paliwo o uziarnieniu powyzej 0,3mm w stosunku wagowym co najmniej 1:2 oraz inne dodatki i z mieszanki tej wytwarza ksztaltki, które podaje sie do procesu zgazowania. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie do zgazowania paliwo w postaci ksztaltek, których srednica wynosi 5-50mm, korzystnie 10-30mm. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze jako substancje dodatkowe stosuje sie organiczne lub nieorganiczne srodki wiazace, zwlaszcza pak, smole, koks krakingowy, pozostalosci po uwodornianiu, lugi posulfitowe, melase, wapno, bentonit, dolomit lub montmorylonit. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, auunienny tym, ze jako substancje dodatkowe stosuje sie katalitycznie czynne substancje, zwlaszcza NaCl, KCI,NajCO^ K2CO* tlenkimolibdenu, wolframu,cyny,chromu, niklu, kobaltu lub zelaza luh drobno zmielone zeolity.118301 3 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako substancje dodatkowe stosuje sie substancje obnizajace zdolnosc paliwa do spiekania i pecznienia, zwlaszcza Na2B407, NaNCh. KjCrO^ K2CO3 lub KNO3. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w poddawanych mieszaniu stalych paliwach zawartosc skladników nie ulegajacych spalaniu wynosi 5-40% wagowych, korzystnie 10-30Cc wagowych. PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób zgazowania ziarnistych stalych paliw pod cisnieniem 5-150X ^Pa, przy uzyciu srodków zgazowujacych zawierajacych wolny tlen, pare wodnai/lub dwutlenek wegla, przy czym paliwo tworzy stale zloze poruszajace sie powoli do dolu, srodki zgazownjace wprowadza sie do stalego zloza od dolu, a nie ulegajace spaleniu mineralne skladniki paliwa odbiera sie pod stalym zlozem w postaci stalego popiolu lub cieklego zuzlu, znamienny tym, ze miesza sie drobnoziarnistepaliwo o uziarnieniu ponizej 0,1 mm i gruboziar¬ niste paliwo o uziarnieniu powyzej 0,3mm w stosunku wagowym co najmniej 1:2 oraz inne dodatki i z mieszanki tej wytwarza ksztaltki, które podaje sie do procesu zgazowania.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie do zgazowania paliwo w postaci ksztaltek, których srednica wynosi 5-50mm, korzystnie 10-30mm.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze jako substancje dodatkowe stosuje sie organiczne lub nieorganiczne srodki wiazace, zwlaszcza pak, smole, koks krakingowy, pozostalosci po uwodornianiu, lugi posulfitowe, melase, wapno, bentonit, dolomit lub montmorylonit.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, auunienny tym, ze jako substancje dodatkowe stosuje sie katalitycznie czynne substancje, zwlaszcza NaCl, KCI,NajCO^ K2CO* tlenkimolibdenu, wolframu,cyny,chromu, niklu, kobaltu lub zelaza luh drobno zmielone zeolity.118301 3
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako substancje dodatkowe stosuje sie substancje obnizajace zdolnosc paliwa do spiekania i pecznienia, zwlaszcza Na2B407, NaNCh. KjCrO^ K2CO3 lub KNO3.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w poddawanych mieszaniu stalych paliwach zawartosc skladników nie ulegajacych spalaniu wynosi 5-40% wagowych, korzystnie 10-30Cc wagowych. PL