Przedmiotem wynalazku jest sposób chlodzenia reaktora do zgazowania wegla, pracujacego w temperaturze od 1200 do 1600°C i przy cisnieniu od 0,1 do 0,3 MPa, wytwarzajacego jednoczes¬ nie pare srednioprezna o cisnieniu od 3,0 do 8,0 MPa. Przedmiotem wynalazku Jest takze reak¬ tor do zgazowania wegla 1 jednoczesnego wytwarzania pary srednipreznej.Dotychczas reaktory do zgazowania wegla chlodzi sie para wodna przepuszczajao te pare przez uklad chlodniozy miedzy plaszczem reaktora a jego pancerzem. Szczególnie znany i wy¬ próbowany jest sposób Koppersa-Totzeka, polegajacy na tym, ze drobnoziarnisty lub sproszko¬ wany wegiel poddaje sie w plynacym strumieniu reakcji z pozostalymi skladnikami. Proces zga¬ zowania prowadzi sie przy tym w temperaturze wyzszej od temperatury topnienia popiolu z weg¬ la tak, ze moze on byó odprowadzany z reaktora w stanie stopionym. Zaleznie od przedzialów temperatury, w których topnieja rózne gatunki wegla oraz w zaleznosci od reaktywnosci wegla temperatura zgazowania musi byó z tego wzgledu wyzsza lub nizsza. W przypadku stosowania wegli reagujacych powoli prowadzi sie zgazowanie w tak wysokiej temperaturze na jaka tylko pozwala wytrzymalosc ognioodpornej wykladziny reaktora* Im intensywniejsze jest chlodzenie przestrzeni reakcyjnej urzadzenia, tym wyzsza moze byc osiagnieta temperatura zgazowania bez obawy przekroczenia maksymalnej dopuszczalnej temperatury wewnetrznej scianki materialu og¬ nioodpornego w przestrzeni reakcyjnej. Znane jest wiec rozwiazanie polegajace na zaopatrywa¬ niu reaktora zgazowania lub jego przestrzeni reakcyjnej w podwójny plaszoz z blachy stalowej, przy czym plaszoz wewnetrzny otacza wlasciwa przestrzen reakcyjna i jest zaopatrzony w wy¬ kladzine ognioodporna. Przestrzen miedzy wewnetrznym a zewnetrznym plaszczem stanowi plaszcz chlodzacy, który jest stosowany do wytwarzania pary niskopreznej lub nasyconej o cisnieniu 0,3 - 0,5 MPa* Prowadzac proces zgazowania w wymienionym na wstepie przedziale olsnien nie potrzeba wy¬ konywac reaktora lub jego przestrzeni reakcyjnej jako naczynia cisnieniowego. W przypadku2 145 334 uzywania wegli reagujacych latwo stoi wiec do dyspozycji metoda zgazowania weglafktóra Jest pro¬ sta technicznie i tania aparaturowo.W celu unikniecia drogich naczyn cisnieniowych,cisnienie pary w ukladzie chlodzacym reaktora do zgazowania ogranicza eie do 0,3 - 0,5 MPa. Sam przebieg procesu zgazowania pozostaje przy tym niezmieniony. Wade moze jednak stanowic nizsza opla¬ calnosc wykorzystania pary niekopreznej. W dotychczas wykonanych instalacjach do zgazowania wyzej podanego typu stosunek ilosci pary wysokopreznej wytwarzanej w zainstalowanym za reak¬ torem zgazowania kotle utylizatora, do ilosci pary niskopreznej lub nasyconej, wytwarzanej w plaszczu chlodzacym reaktora zgazowania wynosi okolo 1:1. Zaleznie od wielkosci reaktora urzadzenie do zgazowania typu Koppera-Totzekadostarcza po 5 - 20 t/h pary wysoko- i nisko- preznej, Z tego wzgledu otrzymywana przymusowo para niskoprezna zawsze dotychczas oboiazala calkowita oplacalnosc instalacji z reaktorami zgazowania typu Koppera-Totzekaf gdy nie znaj¬ dowano dla tej pary rozsadnego oplacalnego zastosowania.W celu rozwiazania tego problemu zaproponowano juz wprawdzie wykonanie reaktora zgazowa¬ nia Koppera-Totzeka w postaci kotla wodnorurkowego, co umozliwia wytwarzanie pary o wyzszym cisnieniu podczas chlodzenia reaktora. Wada tego rozwiazania stanowi jednak podwyzszenie kosztów inwestycyjnych, które dla tego typu reaktora zgazowania bylyby pieciokrotnie wyzsze niz dla prostego reaktora z podwójnym plaszozem.Zadaniem wynalazku jest wieo takie ulepszenie systemu ohlodzenia reaktora zgazowania w metodzie zgazowania wegla z zastosowaniem wymienionych na wstepie ruchomych warunków pracy, aby mozna bylo otrzymac przy tym pare o cisnieniu 3,0 - 8,0 MPa a równoczesnie zachowac pro¬ sta 1 tania konstrukcje reaktora zgazowania z wykluczeniem stosowania naczynia cisnieniowego.Zadanie to, zgodnie z wynalazkiem zostalo spelnione dzieki temu, ze do chlodzenia reaktora zgazowania stosuje sie olejowy nosnik ciepla, który nastepnie w temperaturze 300-350°0 do¬ prowadza sie do zewnetrznego wymiennika ciepla, gdzie chlodzi sie go do temperatury 240-270°0 z równoczesnym wytwarzaniem pary sredniopreznej, po czym zawraca do plaszoza chlodzacego reaktora zgazowania w celu ponownego uzycia.Znaczy to, ze wedlug wynalazku proponuje sie stosowac do chlodzenia reaktora zgazowania zamiast pary wodnej olejowy nosnik ciepla, który poniekad dziala jako przenosnik ciepla i którego pojemnosc cieplna nastepnie zostaje wykorzystana w zewnetrznym wymienniku ciepla do wytwarzania pary sredniopreznej. Mozna przy tym stosowac prosty reaktor zgazowania z podwój¬ nym plaszczem, opisany krótko powyzej, W celu zapewnienia wlasciwego przebiegu procesu nie¬ zbedne jest jednak zachowanie nastepujacych warunków: Temperatura olejowego nosnika ciepla w plaszczu chlodzacym reaktora zgazowania wegla nie moze przekroczyc 350°C, aby zapewnic tym samym utrzymanie temperatury materialu scianki reaktora ponizej 500°C, Cisnienie olejowego nosnika oiepla w ukladzie chlodniczym nie moze byc wyzsze niz 0,5 MPa, aby mozna bylo zrezygnowac ze stosowania naczynia cisnieniowego. Po¬ nadto w celu zapewnienia wymaganego natezenia przeplywu strumienia ciepla przez scianke re¬ aktora zgazowania szybkosc przeplywu olejowego nosnika ciepla w ukladzie chlodniczym powinna wynosic 2-3 ni/s. Mozna to osiagnac w reaktorze wedlug wynalazku w ten sposób, ze plaszcz chlodzacy reaktora zgazowania dzieli sie tak za pomoca blach kierujaoych, iz powstaja kanaly, w których ustala sie automatycznie zadana szybkosc przeplywu. Nie jest przy tym konieczne szczelne spawanie tworzacych sie kanalów przeplywowych, W przeciwienstwie do dotychczas znanego sposobu pracy, wedlug którego reaktor zgazowania chlodzi Bie para wodna, uzycia olejowego nosnika oiepla, który jak wiadomo jest palny, wyma¬ ga stosowania odpowiednich zabezpieczen, aby w przypadku uszkodzenia elementów ukladu chlod¬ niczego lub wystapienia nieszczelnosci plaszcza chlodniczego uniknac niebezpieczenstwa poza¬ ru, Z tego wzgledu przy wykonywaniu sposobu bedacego przedmiotem wynalazku stosuje sie ciag¬ la kontrole cisnienia olejowego nosnika ciepla w ukladzie chlodzacym i w przypadku spadku cisnienia o okolo 2 bary przy danym cisnieniu roboczym zatrzymuje reaktory zgazowania za po¬ moca ukladu bezpieczenstwa, przy czym odcina sie obieg olejowy nosnika ciepla od reaktora zgazowania a reaktor schladza za pomoca rezerwowego ukladu chlodniczego, zasilanego woda i/lub para.Do wykonywania sposobu bedacego przedmiotem wynalazku stosuje sie olejowe nosniki ciep¬ la nadajaoe sie do uzycia w temperaturze 0 - 350°C co zapewnia dzialanie ukladu chlodniczego takze w niskiej temperaturze, to znaczy podczas postoju lub w rozruchu reaktora zgazowania.145 334 3 Dalsze szczególy wynalazku wyjasniono ponizej za pomoca rysunku przedstawiajacego schemat przewodów przeplywowych do wykonywania sposobu bedacego przedmiotem wynalazku. W schemacie przewodów przeplywowych reaktor zgazowania wegla 1 zaopatrzony jest w plaszcz chlodzacy 2, którego wewnetrzna strona posiada wykladzine ognioodporna 3. Olejowy nosnik ciepla doprowa¬ dza sie rurociagiem 4 do plaszcza chlodzacego 2 w reaktorze 1 1 w stanie ogrzanym odprowadza z niego rurociagiem 5. Za pomoca wyzej wymienionych rurociagów reaktor zgazowania 1 polaczo¬ ny jest z zewnetrznym wymiennikiem ciepla 6, w którym pojemnosc cieplna olejowego nosnika ciepla ogrzanego do temperatury 340°C wykorzystuje sie na drodze bezposredniej wymiany ciep¬ la do wytwarzania pary sredniopreznej. Wode do wytwarzania pary doprowadza sie do wymiennika ciepla 6 za pomoca pompy 9 tloczacej ja rurociagiem 7. Otrzymana pare srednioprezna odprowa¬ dza sie rurociagiem 8. Olejowy nosnik ciepla ochlodzony do temperatury 250°C zawraca sie za pomoca pompy 10 poprzez rurociag 4 do plaszcza chlodzacego 2 reaktora zgazowania 1. Przed pompa 10 zainstalowane sa na rurociagu 4 lacznik 11 i filtr 12. Od lacznika 11 odgalezia sie rurooiag 13, poprzez który rurociag 4 polaczony jest z naczyniem rozszerzalnym 14. Ewentual¬ ne straty olejowego nosnika ciepla w ukladzie chlodniczym uzupelnia sie przez doprowadzenie swiezego nosnika z zasobnika 15 rurociagiem 17 do rurociagu 5 po otworzeniu zaworu 16. Zuzy¬ ty olejowy nosnik ciepla mozna natomiast usunac z obiegu rurociagiem 18 po otworzeniu zawo¬ ru 19 i odprowadzic go do zbiornika 20* Cisnienie olejowego nosnika ciepla w ukladzie chlodniczym kontrolowane jest w sposób ciagly za pomoca miernika cisnienia 21, przy czym zmierzone wartosci przekazywane sa do ukla¬ du sterujacego 22. W razie spadku cisnienia o 2 bary ponizej cisnienia roboczego uklad ste¬ rujacy 22 uruchamia automatycznie nastepujace operacjej Doplyw reagentów do reaktora zgazowa¬ nia 1 zostaje przerwany przez zamkniecie zaworów 23 i 24. Równoczesnie zostaja zamkniete za¬ wory 25 i 26 podczas gdy zawór 27 na rurociagu laczacym 40 zostaje otworzony. W ten sposób obieg olejowego nosnika ciepla zostaje odciety od plaszcza chlodzacego 2 w reaktorze 1.Przez otworzenie zaworów 28, 29t 30 i 31 oraz zamkniecie zaworu 32 uruchomiony zostaje obieg chlodzenia rezerwowego, do którego poprzez rurociagi 36 i 4 doprowadzana jest woda lub para, co zapewnia wystarczajace schlodzenie reaktora zgazowania* Pompa 33 zapewnia przy tym potrzebny obieg wody w rezerwowym ukladzie chlodniczym, podczas gdy odplywajaca z plaszcza chlódzacego 2 mieszanina wody i olejowego nosnika ciepla kierowana jest poprzez otwarty za¬ wór 31 do rurociagu 34, prowadzacego do oddzielacza oleju 35. W oddzielaczu tym woda zostaje oddzielona od olejowego nosnika ciepla przez rozdzielenie faz, przy czym nosnik odplywa ru¬ rociagiem 37 a woda rurociagiem 38* Liniami przerywanymi pokazano na rysunku przewody lacza¬ ce uklad sterujacy 22 z poszczególnymi zaworami, przez które przesylane sa impulsy sterujace do zaworów. Zawory sa oczywiscie wyposazone w odpowiednie napedy nastawcze znane z techniki pomiarowo-regulacyjnej.Reaktor zgazowania 1, który przedstawiono na rysunku w duzym uproszczeniu, moze byc tak¬ ze wykonany w innej postaci. Okazalo sie jednak, ze zastosowanie tak zwanego reaktora zgazo¬ wania o podwójnym plaszczu, który w plaszczu chlodzacym 2 posiada wewnatrz blachy kieruja¬ ce 39 jest w danym przypadku szczególnie korzystne. Jak juz wspomniano wyzej plaszcz chlo¬ dzacy 2 przez umieszczenie blach kierujacych 39 dzieli sie tak, ze powstaja kanaly, w któ¬ rych ustala sie automatycznie szybkosc przeplywu strumienia w zakresie 2-3 m/s. W powyz¬ szym opisie jest zawsze mowa o reaktorze do zgazowania wegla. Nie oznacza to oczywiscie, ze zastosowanie sposobu bedacego przedmiotem wynalazku ogranicza sie wylacznie do zgazowania wegla. Zamiast wegla moga byc oczywiscie stosowane takze inne stale lub cieple paliwa jako material wsadowy do zgazowania. Sposób bedacy przedmiotem wynalazku umozliwia przy tym wy¬ twarzanie pary sredniopreznej przy uzyciu reaktora do zgazowania wegla, o prostej budowie, co znacznie powieksza oplacalnosc procesu zgazowania.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób chlodzenia reaktora do zgazowania wegla, pracujacego w temperaturze od 1200 do 1600 C i przy cisnieniu od 0,1 do 0,3 MPa, wytwarzajacego jednoczesnie pare srednioprez¬ na o cisnieniu od 3f0 do 8,0 MPa, znamienny tym, ze jako chlodziwo do chlo¬ dzenia reaktora stosuje sie olejowy nosnik ciepla, który nastepnie w temperaturze 300-350°C4 145 334 doprowadza sie do zewnetrznego wymiennika ciepla, gdzie chlodzi aie go do temperatury 240 - 270°C z równoczesnym wytworzeniem pary sredniopreznej, po czym olejowy nosnik ciepla zawraca sie do plaszcza chlodzacego reaktora dla ponownego uzycia, przy czym nosnik ciepla utrzymuje sie w ukladzie chlodniczym w temperaturze nie przekraczajacej 350 C i o cisnieniu nie przekraczajacym 0,5 MPa oraz szybkosc przeplywu wynoszacej od 2 do 3 m/s. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie olejowy nosnik ciepla, który mozna doprowadzac do temperatury od 0 do 350 C. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze stosuje sie ciagla kontrole cisnienia olejowego nosnika ciepla w ukladzie chlodniczym i w przypadku spadku cisnienia o okolo 0,2 MPa przy cisnieniu roboczym zatrzymuje sie reaktor zgazowania za po¬ moca ukladu bezpieczenstwa, przy czym odcina sie obieg olejowego nosnika ciepla od reaktora zgazowania a reaktor schladza sie za pomoca rezerwowego ukladu chlodniczego, zasilanego wo¬ da i/lub para. 4. Chlodzony reaktor do zgazowania wegla, wytwarzajacy jednoczesnie pare srednioprezna, znamienny tym, ze ma soiany z podwójnego plaszcza (2) z blachami kierujacy¬ mi (39) w przestrzeni miedzyplaszozowej. fracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 220 zl PL