PL118394B2

PL118394B2 - Method of gasification of solid,agglomerating fuel

Info

Publication number: PL118394B2
Application number: PL1979219362A
Authority: PL
Original assignee: Metallgesellschaft Ag
Priority date: 1978-11-02
Filing date: 1979-10-31
Publication date: 1981-09-30
Also published as: JPS629279B2; JPS5562995A; ZA795369B; AU5241279A; EP0010792A1; DE2962638D1; AU526089B2; PL219362A2; EP0010792B1; DE2847416A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zgazowania stalego, spiekajacego sie paliwa pod cisnieniem 5-150-10 Pa przy uzyciu srodków zgazowujacych zawierajacych wolny tlen, pare wodna L/lub dwutlenek wegla, w zlozu stalym, przesuwajacym sie powoli do dolu, srodki zgazowujace wprowadza sie do stalego zloza od dolu, a nie ulegajace spalaniu mineralne skladniki paliwa odbiera sie pod zlozem stalym w postaci stalego popiolu lub cieklego zuzla, przy czym jako paliwo do zgazowania stosuje sie uformowane z drobnoziarnistego, spiekajacego sie paliwa, przy uzyciu cieczy, w wysokim stopniu kuliste granule o srednicy 5-50mm. Jako stale paliwa stosuje sie przede wszystkim wszelkie spiekajace sie wegle.Zgazowanie tego typu jest znane i opisane, np. w „Ullmanns Enzyklopedie der technischen Chemie", wydanie 4 (1977), t. 14, str. 383-386. Szczególy procesu zgazowania z odbiorem stalego popiolu mozna zaczerpnac, np. z opisów patentowych St. Zjedn. Am. nr 3 S40 867 i 3 854 895,jak równiez z opisu wylozenio- wego RFN nr 2201 278. Odmiana metody z odbiorem cieklego zuzla podana jest w opisach patentowych W. Brytanii nr 1 507 905, 1 508 671 i 1 512 677.W tych znanych sposobach do procesu zgazowania podaje sie paliwo o uziarnieniu w zakresie 3-60mm.Celem wynalazku jest opracowanie metody pozwalajacej na stosowanie w tym procesie drobnoziarni¬ stego paliwa, bez obawy wystepowania niekorzystnego zjawiska spiekania ziaren paliwa.Sposobem wedlug wynalazku osiagnieto to w ten sposób, ze stosuje sie granule, które przed skierowa¬ niem do procesu zgazowania pokrywa sie w wysokim stopniu szczelna warstwa pokrywajaca o grubosci 0,2 do 2 mm wykonania z drobnoziarnistych, nie spiekajacych sie materialów, takich jak niesptekajacy sie wegiel, popiól wlasny lub obcy, dolomit, wapno, montmorelonit, cement albo zeolit. Drobnoziarniste paliwo moze powstawac przy wydobywaniu paliwa lub równiez mozna je wytwarzac przez rozdrabnianie. Do granulowa¬ nia stosuje sie korzystnie drobnoziarniste paliwo o uziarnieniu 0,01-5 mm. Dzieki granulowaniu, paliwo pyliste mozna obecnie stosowac równiez do zgazowania cisnieniowego w zlozu stalym, samo lub razem z weglem ziarnistym o uziarnieniu 3-60mm. Korzystnie granule stanowia przewazajaca czesc paliwa podawa¬ nego do zgazowania.Jesli do procesu zgazowania w zlozu stalym poddaje sie ziarnisty, spiekajacy sie wegiel, wówczas po osiagnieciu temperatury miekniecia wegla w górnej czesci zloza powstaje trudno przepuszczalna dla gazów strefa, poniewaz ziarna wegla rozplywajasie lub przynajmniej miekna. Dotychczas, w procesie zgazowania w zlozu stalym, próbowano spulchniac te warstwe wegla przy uzyciu ramienia mieszajacego i w ten sposób czynic ja przepuszczalna dla gazu.2 ' 1113M Nic brakowalo równiez prób oslabiania wlasnosci spiekajacych wegla przez jego utleniajaca obróbke wstepna w temperaturze 200-350°C. Dazono do tego, aby w pozadany sposób wplywac na cale ziarno wegla miedzy innymi równiez przez dyfuzje tlenu przez pory. Usilowania te doprowadzily do pewnego efektu, ale niezbedne czasy obróbki utleniajacej wegla byly zbyt dlugie. Uniemozliwialo to ekonomiczna realizacje procesu zgazowania przy duzych wydajnosciach instalacji, poniewaz wymagalo to zbyt wysokich nakladów.Przez zastosowanie sposobu wedlug wynalazku usunieto tego rodzaju trudnosci. Wastwa pokrywajaca granule powoduje obecnie, ze w górnej czesci zloza stalego, gdzie panuja stosunkowo niskie temperatury, granule zachowuja wystarczajaco trwala postac. Jednoczesnie powloka ta jest przepuszczalna dla gazu i pozwala na wydzielanie sie lotnych skladników z wnetrza granul.W trakcie wzorstu temperatury powloka zostaje w znacznym stopniu zachowana, przy czym lekkie pekniecia nie sa niekorzystne, gdy paliwo staje sie plastyczne i przechodzijedynie w mase o wysokiej lepkosci.Przy silniejszym mieknieciu nalezy warstwe pokrywajaca odpowiednio wzmocnic, lub przed granulowaniem mozna dodawac do wegla katalitycznie czynne substancje, obnizajac zdolnosc wegla do spiekania i pecznie¬ nia. Po przejsciu przez strefe spiekania, powloka granuli wskutek silnego odgazowania substancji weglowej zostaje jeszcze bardziej rozerwana tak, ze powstaly koks weglowy na calej swojej powierzchni, lacznie z makro i mikrostruktura, podlega reakcjom zgazowania.Waznym osiegnieciem jest równiez to, ze gaz powstaly w wyniku zgazowania zawiera stosunkowo mniej skladników smolistych niz bylo to mozliwe w dotychczasowym, znanym sposobie zgazowania wegli spiekaja¬ cych sie pod zwiekszonym cisnieniem.Granule mozna wytwarzac w znany sposób i tak np. w odpowiednim granulatorze talerzowym lub rurowym. W urzadzeniach tych granule mozna pokrywac równiez pozadana powloka. Granule moga posiadac srednice 10-30mm, a korzystnie 8-15mm.Do formowania granul mozna stosowac róznego rodzaju ciecze. Do tego celu nadaja sie np. woda, lugi posulfitowe, szklo wodne, melasa, roztwory skrobii, woda pogazowa z procesu zgzowania lub koksowania stalych paliw lub równiez mleko wapienne. Do cieczy stosowanych w procesie granulowania lub równiez do drobnoziarnistych, poddawanych granulowaniu paliw mozna dodawac katalitycznie czynne substancje w celu podwyzszenia reaktywnosci. Takimi substancjami sa zwlaszcza NaCl, KC1, NaiCOj, K2CO3, tlenki lub siarczki molibdenu, wolframu, cyny, chromu, niklu, koblatu lub zelaza lub drobnozmielone cienkowar¬ stwowe zeolity. Takie katalitycznie czynne substancje moga w zetknieciu z gazami i parami z granuli wywolywac pozadane przemiany np. z weglowodorów wyzej wrzacych tworzyc weglowodory nizej wrzace.Aby obnizyc zdolnosc zgazowywanego stalego paliwa do spiekania i pecznienia, mozna do cieczy uzywanej do granulowania lub do poddawanego granulowaniu paliwa dodawac odpowiednie substancje.Takimi substancjami sa np. Na2B407, NaN02, KiCrO* K2CO3 lub KNO3.Do wytwarzania warstwy pokrywajacej granule mozna stosowac niespiekajacy sie wegiel, popiól, np. z procesu zgazowania lub z innej produkcji, dolomit, bentonit, wapno, montmorylonit, cement lub inne nieorganiczne materialy. Szczególnie przydatne sa równiez mieszaniny drobnozmielonych zeolitów. Najle¬ piej jest dodawac te substancje w postaci drobnoziarnistej lub pylistej przed koncem procesu granulacji.Warstwa pokrywajaca granule powinna posiadac grubosc 0,2-2mm. Ze wzgledów ekonomicznych dazy sie do tworzenia mozliwie cienkich powlok. Ale przede wszystkim przy silnie spiekajacych sie weglach musi ona byc wystarczajaco mocna i gruba, aby zapobiec wydostawaniu sie zdolnego do plyniecia wegla.Granule posiadajace warstwe pokrywajaca mozna ewentualnie suszyc przed wprowadzeniem ich do procesu zgazowania. Odbywa sie to najlepiej w temperaturze ponizej punktu miekniecia wegla, korzystnie w temperaturze 40-150°C. Zawartosc nie ulegajacych spalaniu skladników mineralnych w granulowanym paliwie wygosi na ogól 5-40% wagowych, korzystnie 10-30% wagowych.Gaz z procesu zgazowania mozna wykorzystywac w rózny sposób. Po oczyszczeniu i kondycjonowaniu gaz mozna, np. stosowac do syntezy lubjako gaz do procesu uwodornienia. Inna mozliwoscia jest to, ze gaz, ewentualnie po usunieciu szkodliwych skladników stalych lub gazowych, mozna zuzywacjako gazopalowy i stosowac w elektrowniach z turbinami parowo-gazowymi.Do prób stosowano srednio spiekajacy sie i srednio peczniejacy wegiel gazowo-plomienny zawierajacy 20% wagowych popiolu i 8% wagowych wilgoci. Wskaznik spiekalnosci wyrazony liczba Rogi (ISO 335-1974) wynosil 25, wskaznik pecznienia oznaczony wedlug DIN 51741 wynosil 2,5. Wegiel posiadal uziamienie 0-1 mm, a przecietna srednica ziarna wynosila 0,291 mm. Do formowania granul stosowano granulator talerzowy o srednicy Im, nachyleniu okolo 50°C i liczbie obrotów 20obr/min.Kazdorazowo wytwarzano granule z warstwa pokrywajaca, o srednicy zawierajacej sie w przedziale 10-20mm. Granule suszono w temperaturze 110°C, a nastepnie mierzono ich wytrzymalosc na zgniatanie. W celu pozorowania warunków panujacych wprocesie zgazowania zloza stalego prowadzono koksowanie przy bardzo szybkim ogrzewaniu do temperatury 800°C przy cisnieniu azotu wynoszacym 20 barów.1113M 3 Przyklad I. Jako ciecz do procesu granulowania stosowano wode w takich ilosciach, ze zawartosc w gotowych granulach wynosila okolo 15% wagowych. Warstwa pokrwajaca posiadala grubosc 0,3 mm i sklada sie z drobnozmielonego wlasnego popiolu z wegla. Wytrzymalosc punktowa na zgniatanie wysuszo¬ nych granul wynosila okolo 70 N. Po skoksowaniu cisnieniowymgranule nie ulegly spieczeniu, powloka byla popekana, rdzen granul posiadal wytrzymala strukture. Granule doskonale nadawaly sie do zgazowania cisnieniowego.Przyklad II. Jako ciecz do procesu granulowania stosowano 5% wapniowy lug posulfitowy, do formowania warstwy pokrywajacej stosowano drobnozmielony dolomit, powloka miala grubosc okolo 0,3mm. Wytrzymalosc punktowa na zgniatanie wysuszonych granul wynosila okolo 80. N, wyniki badan po skoksowaniu cisnieniowym odpowiadaly wynikom z przykladu I. Dodatkowo, okolo 50% siarki zawartej w weglu uleglo zwiazaniu przez warstwe dolomitu.Przyklad III. Jako ciecz do procesu granulowania stosowano 20% roztwór szkla wodnego, do formowania warstwy pokrywajacej stosowano cement, a grubosc warstwy wynosila okolo 0,4mm. Wysu¬ szone granule posiadaly punktowa wytrzymalosc na zgniatanie okolo 60 N. Po skoksowaniu cisnieniowym granule nie zlepialy sie i posiadaly wytrzymala strukture. Warstwa pokrywajaca byla popekana i czesciowo poodpryskiwana. Granule wedlug przykladu II i III nadawaly sie do zgazowania w zlozu stalym, bez koniecznosci stosowania w górnej czesci generatora specjalnego urzadzenia do spulchniania.Przyklad IV. Do tej próby zastosowano równiez srednio spiekajacy sie i srednio peczniejacy wegiel gazowo-plomienny o zawartosci 22% wagowych popiolu i 8% wagowych wilgoci. Wskaznik spiekalnosci wyrazony liczba Rogi (ISO 335-1974) wynosil 25, wskaznik pecznienia oznaczony wedlug DIN 51741 wyno¬ sil 3. Wegiel posiadal uziarnienie 0-1 mm, przy czym przecietna srednica ziarna wynosila 0,280mm.Granule wytworzone w granulatorze talerzowym z wyzej podanych przykladów, posiadaly srednice 10-20mm. Warstwe pokrywajaca stanowil dolomit naniesiony w warstwie o grubosci 0,3 mm. Jakocieczdo procesu granulowania stosowano 10% roztwór weglanu potasowego. Granule, przed naniesieniem warstwy pokrywajacej, posiadaly zawartosc wilgoci okolo 15% wagowych. Granule przed wprowadzeniem do procesu koksowania i zgazowania posiadaly zawartosc weglanu potasowego ponizej 0,6% wagowych.W wyniku badan wytworzonego gazu stwierdzono, ze z zawartej w weglu smoly, oznaczonej wedlug ISO 647-1974, juz tylko okolo 50% cieklych weglowodorów po wyjsciu z granul przeszlo do przestrzeni gazowej oraz, ze pogon tych cieklych weglowodorów, wrzacy zwykle powyzej 450°C, zawieral juz tylko weglowodory wrzace ponizej 240°C.Ponadto w tescie reaktywnosci przy cisnieniu 20 barów i stalej temperaturze 800°C stwierdzono, ze przy strumieniu masy 20lsAi uleglo rozkladowi 3,8% objetosciowych CO2, podczas gdy przy analogicznych warunkach, ale bez uzycia weglanu potasowego, uzyskano tylko wartosc 2,3% objetosciowych.PrzykladV. W dalszej próbie zastosowano wegiel o wskazniku spiekalnosci wyrazonym liczba Rogi (ISO 335-1974) wynoszaca 52, podczas gdy wskaznik specznienia oznaczony wedlug DIN 51 741 wynosil 7.Wegiel posiadal uziarnienie 0-1 mm i przecietna srednice ziarna 0,264 mm. Po zgranulowaniu wegiel pokryto warstwa o grubosci 0,25 mm drobnoziarnistego popiolu wlasnego. Jako ciecz do procesu granulowania stosowano 5% roztwór czteroboranu sodowego. W ten sposób tak obnizono zdolnosc spiekania i pecznienia wegla, ze nie wystepowalo spiekanie przy koksowaniu cisnieniowym. Zabiegi te wplynely korzystnie na reaktywnosc wytworzonych w ten sposób granul.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób zgazowania stalego, spiekajacego sie paliwa pod cisnieniem 5-150-105 Pa przy uzyciu srodków zgazowujacych zawierajacych wolny tlen, pare wodna i/lub dwutlenek wegla, w zlozu stalym przesuwajacym sie powoli do dolu, przy czym srodki zgazowujace wprowadza sie do zloza stalego od dolu, nie ulegajace spalaniu mineralne skladniki paliwaodbiera sie w postaci stalego popiolu lub cieklego zuzla pod zlozem stalym, a jako paliwo do zgazowania stosuje sie uformowane z drobnoziarnistego, spiekajacego sie paliwa, przy uzyciu cieczy w wysokim stopniu kuliste granule o srednicy 5-50 mm, aanietMy tyn, ze stosuje sie granule, które przed skierowaniem ich do procesu zgazowania pokrywa sie w wysokim stopniu szczelna warstwa pokrywajaca o grubosci 0,2 do 2mm wykonana z drobnoziarnistych, nie spiekajacych sie materia¬ lów, takich jak niespiekajacy sie wegiel, popiól wlasny lub obcy, dolomit, bentonit, wapno, montmorylonit, cement albo zeolit. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, ummkmy tym, ze stosuje sie granule o srednicy 10-30mm, korzystnie 8-15mm. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, zMataay tyn, ze jako ciecz do formowania granul stosuje sie wode, lugi posulfitowe, szklo wodne, melase, roztwory skrobi, wode pogazowa z procesu zgazowania lub koksowa¬ nia stalych paliw lub mleko wapienne.4 1113*4 4. Sposób wedlug zastrz. 1, marnkwmy tym, ze do cieczy stosowanej w procesie granulowania lub do drobnoziarnistego, poddawanego granulowaniu paliwa stalego, dodaje sie katalitycznie czynne substancje w celu podwyzszenia reaktywnosci, a zwlaszcza NaCl, KG, NaiCOa, K2CO3, tlenki albo siarczki molibdenu, wolframu, cyny, chromu, niklu, kobaltu lub zelaza. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, zmniewiy tym, ze do cieczy stosowanej w procesie granulowania lub do drobnoziarnistego, poddawanego granulowaniu paliwa stalego, dodaje sie substancje obnizajace zdolnosc spiekania lub pecznienia stalego paliwa, zwlaszcza Na2B<07, NaN02, K2OO4, K2CO3 lub KNO3. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, ammiemiy tym, ze granule posiadajace warstwe pokrywajacasuszy sie przed wprowadzeniem do procesu zgazowania, zwlaszcza w temperaturach ponizej punktu miekniecia wegla, korzystnie w temperaturach 40-150°C. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, mamie—y tym, ze stosuje sie granulowane paliwo, w którym zawartosc nie ulegajacych spalaniu, mineralnych skladników wynosi 5-40% wagowych, korzystnie 10-30% wagowych.CZYTELNIA Urzedu Patentowego Wij IZKzypispoli.ei Lftimj Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 120 egz.Cena 100 zl PL

Claims

Zastrzezenia patentowe 1. Sposób zgazowania stalego, spiekajacego sie paliwa pod cisnieniem 5-150-105 Pa przy uzyciu srodków zgazowujacych zawierajacych wolny tlen, pare wodna i/lub dwutlenek wegla, w zlozu stalym przesuwajacym sie powoli do dolu, przy czym srodki zgazowujace wprowadza sie do zloza stalego od dolu, nie ulegajace spalaniu mineralne skladniki paliwaodbiera sie w postaci stalego popiolu lub cieklego zuzla pod zlozem stalym, a jako paliwo do zgazowania stosuje sie uformowane z drobnoziarnistego, spiekajacego sie paliwa, przy uzyciu cieczy w wysokim stopniu kuliste granule o srednicy 5-50 mm, aanietMy tyn, ze stosuje sie granule, które przed skierowaniem ich do procesu zgazowania pokrywa sie w wysokim stopniu szczelna warstwa pokrywajaca o grubosci 0,2 do 2mm wykonana z drobnoziarnistych, nie spiekajacych sie materia¬ lów, takich jak niespiekajacy sie wegiel, popiól wlasny lub obcy, dolomit, bentonit, wapno, montmorylonit, cement albo zeolit.
2. Sposób wedlug zastrz. 1, ummkmy tym, ze stosuje sie granule o srednicy 10-30mm, korzystnie 8-15mm.
3. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, zMataay tyn, ze jako ciecz do formowania granul stosuje sie wode, lugi posulfitowe, szklo wodne, melase, roztwory skrobi, wode pogazowa z procesu zgazowania lub koksowa¬ nia stalych paliw lub mleko wapienne.4 1113*4
4. Sposób wedlug zastrz. 1, marnkwmy tym, ze do cieczy stosowanej w procesie granulowania lub do drobnoziarnistego, poddawanego granulowaniu paliwa stalego, dodaje sie katalitycznie czynne substancje w celu podwyzszenia reaktywnosci, a zwlaszcza NaCl, KG, NaiCOa, K2CO3, tlenki albo siarczki molibdenu, wolframu, cyny, chromu, niklu, kobaltu lub zelaza.
5. Sposób wedlug zastrz. 1, zmniewiy tym, ze do cieczy stosowanej w procesie granulowania lub do drobnoziarnistego, poddawanego granulowaniu paliwa stalego, dodaje sie substancje obnizajace zdolnosc spiekania lub pecznienia stalego paliwa, zwlaszcza Na2B<07, NaN02, K2OO4, K2CO3 lub KNO3.
6. Sposób wedlug zastrz. 1, ammiemiy tym, ze granule posiadajace warstwe pokrywajacasuszy sie przed wprowadzeniem do procesu zgazowania, zwlaszcza w temperaturach ponizej punktu miekniecia wegla, korzystnie w temperaturach 40-150°C.
7. Sposób wedlug zastrz. 1, mamie—y tym, ze stosuje sie granulowane paliwo, w którym zawartosc nie ulegajacych spalaniu, mineralnych skladników wynosi 5-40% wagowych, korzystnie 10-30% wagowych. CZYTELNIA Urzedu Patentowego Wij IZKzypispoli.ei Lftimj Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 120 egz. Cena 100 zl PL