PL159892B1 - Sposób oziebiania goracego produktu gazowego wychodzacego z reaktora zgazowujacego oraz urzadzenie do oziebiania goracego produktu gazowego wychodzacego z reaktorazgazowujacego PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób oziebiania goracego produktu gazo- wego wychodzacego z reaktora zgazowujacego przy pom ocy jednego lub kilku w prow adzanych do strum ienia gazu plynów chlodzacych, gazowych, parowych lub plynnych, znamienny tym, ze jedna czesc plynów chlodzacych w prow adza sie z zew- natrz prom ieniow o lub w kierunku przeplywu ewentualnie pod katem do kierunku przeplywu gazu surowego, zas druga czesc w prow adza sie do strum ienia gazu kanalu gazu surowego osiowo przeciwne do kierunku przeplywu gazu. 4. Urzadzenie do oziebiania goracego pro- duktu gazowego wychodzacego z reaktora zgazo- wujacego, znamienne tym, ze w kanale (3) gazu surowego (2), który jest nasadzony na wylotu gazu reaktora (1), zgazowujacego, umieszczona jest osio- wo gaszaca rura (8), której ujscie umieszczone jest w obszarze prom ieniowego ew entualnie nachylo- nego doprow adzenia plynu chlodzacego lub za nim patrzac w kierunku przeplywu gazu surowego. F ig . 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oziębiania wychodzącego gorącego produktu gazowego z reaktora zgazowującego i urządzenie do oziębiania gorącego produktu gazowego wychodzącego z reaktora zgazowującego przy pomocy wprowadzanego do strumienia gazu jednego lub kilku płynów chłodzących (gazowych, parowych lub płynnych).

Przy przebiegających w reaktorze zgazowującym reakcjach między paliwem, przykładowo rozdrobnionym węglem lub innym nośnikiem węgla, i środkami zgazowującymi tlenem i w danym przypadku parą wodną ustalają się końcowe temperatury gazyfikacji od około 1200 do 1700°C. W związku z miękmeniem popiołów paliwa w wyższych temperaturach wymagane jest oziębianie wychodzącego z reaktora zgazowującego gorącego gazu surowego, w odpowiedni sposób poniżej temperatury mięknienia wprowadzanych w strumień gazu cząstek popiołu, aby uniknąć zapieczeń i zgorzeliny w dalszym ciągu procesu.

Oziębianie gorącego gazu surowego, określane również jako gaszenie może następować w wyniku dodania zimnego zawróconego produktu gazowego lub innego nadającego się gazu, a także pary wodnej i wody. Oziębianie ma przy tym dwa cele: po pierwsze ścianka wewnętrzna umieszczo159 892 nego na wylocie reaktora gazyfikującego kanału gazu surowego ma być chroniona przed gorącym gazem wraz z zawartymi w nim, zdolnymi do zapieczeń, cząstkami popiołu, po drugie gorący gaz aż do swego wlotu do wymiennika ciepła poprzez wbudowane ewentualnie odchylane kanały ma być w takim stopniu wymieszany z doprowadzanym płynem chłodzącym, żeby w całym przekroju przepływowym była tak niska temperatura, aby nie było tam już żadnych zdolnych do zapiekania cząstek. Podczas gdy osiągnięcie pierwszego z wymienionych celów wymaga zgodnego z techniką przepływów wlotu medium chłodzącego wzdłuż ścian kanału gazu surowego w postaci zimnego dymu, to dla osiągnięcia drugiego celu konieczne jest możliwie silne penetrowanie i związane z tym intensywne mieszanie obu strumieni gazu, lub długi odcinek mieszania.

Wiadomym jest, że można płyn chłodzący wprowadzać od zewnątrz promieniowo do kanału gazu surowego. Pierwszy z wymienionych celów, a mianowicie ochrona ścianki wewnętrznej kanału gazu surowego, może być osiągnięty poprzez optymalizację doprowadzania medium chłodzącego. Aby osiągnąć drugi cel, wewnętrzne mieszanie gazu surowego i płynu chłodzącego, przy tego rodzaju dodawaniu płynu chłodzącego musi być przewidziany odpowiednio długi odcinek mieszania, a w związku z tym odpowiednia długość kanału gazu surowego.

Celem wynalazku jest zatem takie ukształtowanie doprowadzenia płynu chłodzącego, aby zostało osiągnięte skrócenie odcinka mieszania, a w związku z tym zmniejszenie niezbędnych nakładów inwestycyjnych.

Zgodnie z wynalazkiem zaproponowano, aby jedna część płynu chłodzącego była prowadzona z zewnątrz promieniowo lub w kierunku przepływu ewentualnie nachylona względem kierunku przepływu gazu surowego, a druga część jest wprowadzana wewnątrz kanału gazu surowego osiowo przeciwnie do kierunku przepływu do strumienia gazu.

Wynalazek przewiduje ponadto urządzenie do przeprowadzania tego sposobu, które charakteryzuje się tym, że w kanale gazu surowego, który jest umieszczony na wylocie gazu reaktora zgazowującego, umieszczona jest osiowa rura gasząca, której ujście znajduje się w obszarze promieniowego ewentualnie nachylonego doprowadzania potoku chłodzącego, lub za nim w kierunku przepływu. Ujście rury gaszącej może przy tym mieć przekrój rury, może być jednak wykonane stożkowe w sposób rozszerzający się lub zwężający.

Konstrukcja ustawionej osiowo w kanale gazu surowego rury gaszącej musi być tego rodzaju, aby rura samoczynnie się przedmuchiwała, tzn. musi być wyeliminowany styk zdolnych do zapiekania cząstek z ujściem i rurą gaszącą. Należy ponadto wyeliminować również to, aby w miejscu, w którym potok chłodzący wdmuchiwany jest osiowo przeciwnie do strumienia gazu surowego, występowały na ściankach kanału gazu surowego zdolne do zapiekania cząstki. W tym celu wynalazek przewiduje po pierwsze, aby w obszarze ujścia rury gaszącej umieszczone były otwory wylotowe dla potoku chłodzącego. Ponadto ścianki kanału gazu surowego mogą celowo na wysokości ujścia rury gaszącej posiada otwory wlotowe dla potoku chłodzącego. Podczas gdy przepływ przez otwory wylotowe rury gaszącej wymuszany jest przez ciśnienie prędkościowe, to dla wdmuchiwania przez otwory wlotowe kanału gazu surowego konieczne jest nadciśnienie statyczne. Przez otwory wylotowe i wlotowe można przepuszczać jedynie stosunkowo niewielkie ilości płynu chłodzącego, a mianowicie do około 20% całego potoku chłodzącego.

Wynalazek przewiduje ponadto, aby rura gasząca była przesuwana osiowo. Dzięki temu jest możliwe po pierwsze zmienianie działania oziębiającego, a po drugie poprzez wysuwanie rury gaszącej dają się w prosty sposób prowadzić prace konserwacyjne, remontowe oraz czyszczenie. Rura gasząca może być na koniec wykonana jako wymiennik ciepła, przykładowo w postaci zwiniętego rurowego wymiennika ciepła. Na wypadek występujących zakłóceń w dopływie płynu chłodzącego w rurze gaszącej może być przewidziane dodatkowe zasilanie awaryjne parą wodną. Podział płynu chłodzącego na doprowadzanie osiowe z wewnątrz i doprowadzanie z zewnątrz może być w szerokich granicach zmieniane, między 1:9 i 9:1, przeważnie między 1:5 i 5:1.

Odstęp między osiowym doprowadzaniem wewnętrznym i doprowadzaniem zewnętrznym może być dobierany bardzo różnie, między 0 i 10-krotnością średnicy kanału gazu surowego.

Stosunek średnio kanału gazu surowego i rury gaszącej powinien wynosić od 1,2 do 4.

Dzięki zgodnej z wynalazkiem kombinacji promieniowego ewentualnie nachylonego doprowadzania z zewnątrz i osiowego doprowadzania wewnątrz kanału gazu surowego jednego lub kilku płynów chłodzących uzyskana jest po pierwsze w niezawodny sposób żądana ochrona ścianek

159 892 kanału gazu surowego przed zapieczeniami, a po drugie wymagane oziębienie gazu surowego w celu ochrony dołączonych dalej części urządzenia, przy czym odcinek mieszania jest w stosunku do znanych sposobów znacznie zredukowany.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia przykład wykonania doprowadzenia potoku chłodzącego, fig. 2 i 3 - dalsze przykłady wykonania doprowadzenia potoku chłodzącego, na fig. 1 pokazany jest reaktor 1 zgazowujący, z którego wytwarzany w nim gaz surowy 2 przepływa do kanału 3 gazu surowego. Gaz surowy 2 prowadzi ze sobą, jak wspomniano uprzednio, zmiękczone i w związku z tym zdolne do zapiekania cząstki popiołu, przed którymi muszą być chronione zarówno ścianki wewnętrzne kanału 3 gazu surowego, jak też dołączone do nich, nieprzedstawione tutaj także części urządzenia, jak wymiennik ciepła i inne. W tym celu przewidziane jest doprowadzanie płynu chłodzącego, przykładowo zawracanego produktu gazowego.

Jedna część tego płynu chłodzącego, oznaczona strzałkami 4, jest wprowadzana przez promieniowe doprowadzenie 5 z zewnątrz do kanału 3 gazu surowego i miesza się wzdłuż linii 6 z gazem surowym 2. Druga część niezbędnego do oziębiania gazu surowego płynu chłodzącego oznaczone strzałki 7 jest doprowadzana przez umieszczoną osiowo w kanale 3 gazu surowego gaszącą rurę 8 przeciwnie do kierunku przepływu gazu surowego 2. Druga część potoku chłodzącego po wyjściu z rury 8 zostaje zawrócona i miesza się wówczas wzdłuż linii 9 z gazem surowym 2.

Linia 6 i 9 spotykają się w miejscu 10, gdzie następuje mieszanie gazu surowego 2 z płynem chłodzącym na całym przekroju kanału 3 gazu surowego i gdzie dzięki oziębieniu gazu surowego nie występują już zdolne do zapiekania cząstki popiołu. Rysunek uwidacznia, że odcinek mieszania w zgodnym z wynalazkiem sposobie, a mianowicie od wylotu gazu surowego z reaktora 1 zgazowującego aż do miejsca 10, jest znacznie krótszy niż w znanych sposobach, w których występuje tylko promieniowe doprowadzanie płynu chłodzącego. W tych ostatnich odcinek mieszania rozciąga się aż do miejsca przecięcia się linii 6 zosią 11 kanału 3 gazu surowego, a zatem jest znacznie dłuższy i wymaga w związku z tym odpowiedniego zwiększenia wysokości konstrukcyjnej urządzenia.

Na fig. 2, na której nie są przedstawione promieniowe doprowadzenia 5 zgodnie z fig. 1, zaznaczone przerywaną linią, ujście gaszącej rury 8 wykonane stożkowo w sposób rozszerzający się, w obszarze którego znajdują się otwory wylotowe 12 rury 8. W ściankach kanału 3 gazu surowego znajdują się ponadto otwory wlotowe 13.

Figura 3 pokazuje zwężające się stożkowe ujście gaszącej rury 8, która jest przewidziana również z bocznymi otworami wylotowymi 14 dla płynu chłodzącego. Ponieważ w tym przypadku tak wykonane ujście jest bezpośrednio omywane gazem surowym wraz z zawartymi w nim zdolnymi do zapiekania cząstkami, przez otwory musi być tutaj przedmuchiwana większa ilość płynu chłodzącego, niż w przykładzie wykonania pokazanym na fig. 2 aby ochronić ujście.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób oziębiania gorącego produktu gazowego wychodzącego z reaktora zgazowującego przy pomocy jednego lub kilku wprowadzanych do strumienia gazu płynów chłodzących, gazowych, parowych lub płynnych, znamienny tym, że jedną część płynów chłodzących wprowadza się z zewnątrz promieniowo lub w kierunku przepływu ewentualnie pod kątem do kierunku przepływu gazu surowego, zaś drugą część wprowadza się do strumienia gazu kanału gazu surowego osiowo przeciwne do kierunku przepływu gazu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się następujący podział płynu chłodzącego na doprowadzenie osiowe z wewnątrz i doprowadzenie z zewnątrz wynoszący według stosunku od 1:9 do 9:1, korzystnie w zakresie od 1:5 do 5:1.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się odstęp między osiowym doprowadzeniem z wewnątrz i doprowadzeniem z zewnątrz wynoszący od 0 do 10-krotności średnicy kanału gazu‘surowego.
4. 4. Urządzenie do oziębiania gorącego produktu gazowego wychodzącego z reaktora zgazowującego, znamienne tym, że w kanale (3) gazu surowego (2), który jest nasadzony na wylotu gazu reaktora (1), zgazowującego, umieszczona jest osiowo gasząca rura (8), której ujście umieszczone jest w obszarze promieniowego ewentualnie nachylonego doprowadzenia płynu chłodzącego lub za nim patrząc w kierunku przepływu gazu surowego.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że ujście gaszącej rury (8) wykonane jest stożkowo w sposób rozszerzający się lub zwężający.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 4 albo 5, znamienne tym, że w obszarze ujścia gaszącej rury (8) przewidziane są boczne otwory wylotowe (12) dla płynu chłodzącego.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że na wysokości ujścia gaszącej rury (8) ścianka kanału (3) gazu surowego posiada otwory wlotowe (13) dla płynu chłodzącego.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 4 albo 5, znamienne tym, że gasząca rura (8) jest przesuwna osiowo.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że gaszącą rurę (8) stanowi wymiennik ciepła.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że stosunek średnio kanału (3) gazu surowego i rury gaszącej (8) wynosi od 1,2 do 4.