PL167191B1 - Urzadzenie do przenoszenia drobnoziarnistego i pylowego paliwa do reaktora z gazowujacego o podwyzszonym cisnieniu oraz sposób przenoszenia drobnoziarnistego i pylowego paliwa do reaktora zgazowujacego o podwyzszonym cisnieniu PL - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do przenoszenia paliwa drob noziarnistego i pylowego do pozostajacego pod podwyzszonym cisnieniem reaktora zgazowujacego, w którym paliwo podlega zgazowaniu w strumieniu lotnym z tlenem i/lub powietrzem oraz w danym przypadku z para wodna, zlozone z centralnego pojemnika dawkujacego, z którego wszystkie pal- niki reaktora zgazowujacego sa zasilane paliwem i który jest utrzymywany pod cisnieniem róznico- wym, nieco podwyzszonym w stosunku do cisnie- nia w reaktorze, przy czym pojemnikowi dawkuja- cemu przyporzadkowane sa co najmniej dwa zbiorniki sluzowe, które sa na przemian napelniane paliwem w stanie bezcisnieniowym, po czym sa doprowadzane do stanu cisnieniowego za pomoca odpowiedniego gazu, a nastepnie sa oprózniane do pojemnika dawkujacego, znamienne tym, ze w zbiornikach sluzowych (2 i 3) umieszczona jest slu- zaca do doprowadzania i odprowadzania gazu rura (4), która jest wykonana odcinkami (6) z materialu porowatego i która biegnie od górnego konca zbiorników sluzowych (2 i 3) az w poblize wylotu. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do przenoszenia drobnoziarnistego i pyłowego paliwa do wysokociśnieniowego reaktora zgazowującego, w którym paliwo podlega zgazowaniu w strumieniu lotnym z tlenem i/lub powietrzem oraz w danym przypadku z parą wodną, które składa się z centralnego pojemnika dawkującego, z którego wszystkie palniki reaktora zgazowującego są zasilane paliwem i który jest utrzymywany pod ciśnieniem różnicowym, nieco podwyższonym w stosunku do ciśnienia w reaktorze, przy czym pojemnikowi dawkującemu przyporządkowane są co najmniej dwa zbiorniki śluzowe, które są na przemian napełniane paliwem w stanie bezciśnieniowym, po czym są doprowadzone do stanu ciśnieniowego za pomocą odpowiedniego gazu, a następnie są opróżniane do pojemnika dawkującego. Wynalazek dotyczy również sposobu stosowania tego urządzenia do przenoszenia drobnoziarnistego i pyłowego paliwa do reaktora zgazowującego o podwyższonym ciśnieniu.

W przypadku zgazowania paliw drobnoziarnistych aż do pyłowych, takich jak pył węglowy, torf, pozostałości procesu uwodornienia i/lub pył lotny o dużej zawartości węgla, pod podwyższonym ciśnieniem istnieje konieczność przenoszenia poddawanego zgazowaniu paliwa z zasobnika, pozostającego pod normalnym ciśnieniem, do reaktora zgazowującego, pozostającego pod ciśnieniem zgazowywania. Ponieważ wykorzystuje się przy tym normalnie ciśnienia zgazowywania, zawarte w granicach od Ido 10 7MPa, korzystnie od 2,5 do 4,5 MPa, przeto stanowi to niełatwy do rozwiązania problem techniczny, przy czym w przeszłości były jest prezentowane rozmaite propozycje jego rozwiązania.

Z opisu wyłożeniowego RFN nr 38 10 404 znany jest sposób pneumatycznego przenoszenia paliwa drobnoziarnistego aż do pyłowego do pozostającego pod podwyższonym ciśnieniem reaktora zgazowującego, który to sposób wykorzystuje urządzenie wymienionego na wstępie rodzaju. Dzięki opisanemu tam sposobowi działania udaje się tak przeprowadzać w sposób ciągły doprowadzenie paliwa do pojemnika dawkującego, że doprowadzanie to jest dopasowane do pobierania paliwa, przy czym jednocześnie może następować równomierne przenoszenie paliwa. Sposób, opisany w tej publikacji, stanowi z tego względu w zasadzie użyteczne rozwiązanie powstałego problemu.

Okazało się w rzeczywistości, że w znanym urządzeniu może w pewnych okolicznościach dochodzić do niedopuszczalnego zagęszczenia paliwa, znajdującego się w zbiorniku śluzowym, ponieważ następuje w nim obciążenie ciśnieniem zbiornika śluzowego w taki sposób, iż gaz jest wprowadzany do tego zbiornika głównie od góry, przy czym rura do wprowadzania gazu kończy się przy płaszczu zbiornika. Wskutek tego zakłócony zostaje swobodny i beztarciowy wypływ paliwa do zbiornika śluzowego. Ponadto w znanym urządzeniu wykorzystuje się tylko część uwalnianego przy rozprężeniu zbiornika śluzowego gazu do przenoszenia paliwa, pochodzącego z zasobnika, podczas gdy reszta gazu pozostaje niewykorzystana i ze względu na zawarte w niej cząstki paliwa musi być oczyszczanie w filtrze odśrodkowym przed wypuszczeniem do atmosfery. Do obciążenia ciśnieniem zbiorników śluzowych stosuje się natomiast w znanym urządzeniu zawsze świeży gaz, przy czym chodzi tu zazwyczaj o CO2, który oddziela się od produktu gazowego, wytworzonego podczas zgazowywania.

U podstaw wynalazku leży zatem zadanie takiego udoskonalenia urządzenia wymienionego na wstępie rodzaju, aby wyeliminować niedopuszczalne zagęszczenie paliwa podczas obciążenia ciśnieniem zbiorników śluzowych. Jednocześnie urządzenie według wynalazku powinno umożliwiać lepsze wykorzystanie gazu, uwalnianego przy rozprężeniu zbiorników śluzowych, przy czym należy móc zrezygnować z oczyszczenia tego gazu w specjalnych urządzeniach oczyszczających, takich jak filtry odśrodkowe.

Zgodnie z wynalazkiem zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że w zbiornikach śluzowych umieszczona jest służąca do doprowadzania i odprowadzania gazu rura, która jest wykonana odcinkami z materiału porowatego i która biegnie od górnego końca zbiornika śluzowego aż w pobliże wylotu.

W rurze, stosowanej do doprowadzenia i odprowadzenia gazu, należy przy tym rozłożyć odcinki z materiału porowatego możliwie równomiernie na całej jej długości. Udział odcinków z materiału porowatego, który jest determinowany wymaganym przepływem objętościowym gazu, wypływającego do zbiornika śluzowego, należy utrzymywać w każdym razie na możliwie niskim poziomie ze względu na koszty. W praktyce można wychodzić z założenia, że udział ten leży w

167 191 granicach od 25 do 75%, korzystnie od 40 do 60%, całkowitej długości rury. Do wytwarzania odcinków z materiału porowatego stosuje się korzystnie metal spiekany o porowatości od 3 do 10 m. Grubość ścianki i/lub porowatość może być różna w poszczególnych odcinkach rury, przy czym wartości dobiera się tak, aby opór całkowity przy wypływie gazu, który składa się z oporu zasypu w zbiorniku śluzowym, oporu materiału porowatego i tarcia wewnątrz rury, pozostawał w przybliżeniu stały na całej długości rury. Ze względu na możliwie łatwą montowalność i demontowalność celowe jet wreszcie złożenie rury z oddzielnych segmentów, przy czym segmenty te z materiału, nie przepuszczającego gazu oraz materiału porowatego występują zawsze na przemian.

Normalnie rurę umieszcza się pośrodku na osi środkowej zbiornika śluzowego, który zwęża się stożkowo w swej dolnej części w kierunku końca wylotowego w znany jako taki sposób. Jeśli jednak warunki na powierzchni styku czynią to koniecznym, można montować rurę również pochyło w zbiorniku śluzowym, przy czym dolny koniec rury leży wówczas na osi środkowej zbiornika śluzowego, natomiast górny koniec rury - poza tą osią.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania rysunku, który przedstawia w uproszczonym ujęciu zalecaną postać wykonania tego urządzenia. Centralnemu pojemnikowi dawkującemu 1, z którego zasilane są wszystkie palniki nie uwidocznionego reaktora zgazowującego, przyporządkowane są przy tym obydwa zbiorniki śluzowe 2 i 3, które są na przemian napełniane i opróżniane.

W zbiornikach śluzowych 2 i 3 umieszczona jest w myśl wynalazku rura 4 do doprowadzania i odprowadzania gazu. Ta rura 4, znajdująca się w tym przypadku każdorazowo na osi środkowej zbiorników śluzowych 2 i 3, składa się z dużej liczby segmentów, przy czym segmenty 5 z materiału, nie przepuszczającego gazu oraz segmenty 6 z materiału porowatego występują stale na przemian. Segmenty 6 z materiału porowatego są rozpoznawalne na rysunku za pomocą ich zakreskowania. Rury 4 ciągną się każdorazowo od górnego końca zbiorników śluzowych 2 i 3 aż do obszaru zwężającego się stożkowo wylotu. W postaci wykonania, przedstawionej na rysunku, zbiorniki śluzowe 2 i 3 są umieszczone ponad pojemnikiem dawkującym 1, tak, iż opróżnienie tych zbiorników do pojemnika 1 może następować każdorazowo pod działaniem siły ciężkości. Ze zrozumiałych względów możliwe jest jednak również umieszczenie zbiorników śluzowych obok pojemnika dawkującego, przy czym wówczas przenoszenie paliwa ze zbiorników śluzowych do pojemnika dawkującego musi odbywać się za pośrednictwem różnicy ciśnień. Zbiorniki śluzowe 2 i 3 napełnia się paliwem od góry każdorazowo bezciśnieniowo przewodem 9 lub 10. Na rysunku zbiornik śluzowy 2 jest przedstawiony jako próżny, natomiast zbiornik śluzowy 3 - jako napełniony.

Po zakończeniu operacji napełniania, przebiegającej pod ciśnieniem normalnym, należy dopasować w zbiorniku śluzowym 3 ciśnienie do ciśnienia, panującego w pojemniku dawkującym 1. W myśl wynalazku przewiduje się przy tym, że to obciążenie ciśnieniem jest sterowane za pomocą programu komputerowego tak, iż początkowo wzrost ciśnienia następuje bardzo powoli, potem zaś przy wzrastającym ciśnieniu szybciej. Wzrost ciśnienia może np. przebiegać według następującego schematu.

Wzrost ciśnienia od 0,1 MPa do 0,3 MPa z szybkością 0,1 MPa/min.

Wzrost ciśnienia od 0,3 MPa do 0,8 MPa z szybkością 0,3 MPa/min.

Wzrost ciśnienia od 0,8 MPa do 2,0 MPa z szybkością 0,5 MPa/min.

Wzrost ciśnienia od 2,0 MPa do 4,0 MPa z szybkością 1,0 MPa/min.

W napełnionym zbiorniku śluzowym 3 przyrosty ciśnienia uzyskuje się przy tym w sposób, podany poniżej.

W pierwszej kolejności wykorzystuje się gaz, znajdujący się w dopiero co opróżnionym zbiorniku śluzowym 2, ponieważ zbiornik ten pozostaje początkowo jeszcze pod podwyższonym cieśnieniem. W tym celu po zamknięciu zaworu 11 przerywa się dopływ gazu do zbiornika śluzowego 2 przez zamknięcie zaworów 21 i 22. Bezpośrednio potem otwiera się zawór 13 w przewodzie łączącym 14. Wskutek tego gaz, znajdujący się w zbiorniku śluzowym 2, może przepłynąć poprzez segmenty 6 z materiału porowatego tego zbiornika do wnętrza rury 4. Stamtąd gaz płynie przewodem 15, przewodem łączącym 14 oraz przewodem 16 do znajdującej się w zbiorniku śluzowym 3 rury 4, z której wypływa poprzez segmenty 6 z materiału porowatego. Strzałki na rysunku pozwalają jasno rozpozać ten stan rzeczy.

16Ί 191

Gdy tylko różnica ciśnień pomiędzy zbiornikami śluzowymi 2 i 3 obniży się do wartości ok. 0,1 MPa, zostaje zamknięty zawór 13. Z kolei następuje dalsze obciążenie zbiornika śluzowego 3 świeżym gazem, który wpływa przewodem 17 do przewodu 18. Za pośrednictwem tego przewodu można doprowadzić gaz zarówno do rury 4, jak i do wylotu zbiornika śluzowego 3. Obwody regulacjyne 19 i 20 z zaworami 21 i 22 sterują przy tym dopływem gazu w taki sposób, że za pośrednictwem obwodu regulacyjnego 20 doprowadza się tylko tyle gazu, iż eliminuje się zagęszczenie paliwa, połączone z niebezpieczeństwem mostkowania w obszarze wylotu zbiornika śluzowego 3.

Resztę gazu, znajdującą się jeszcze w zbiorniku śluzowym 2, odprowadza się przewodem 23 do nie uwidocznionego na rysunku zbiornika buforowego. Ten gaz resztkowy można wówczas wykorzystać bądź do przenoszenia paliwa z nie uwidocznionego zespołu mielącego do zbiorników śluzowych, bądź też do wstępnego obciążenia tych ostatnich.

Gdy ciśnienie w zbiorniku śluzowym 3 wyrówna się z ciśnieniem w pojemniku dawkującym 1, zostaje otwarty zawór 12 w przewodzie 8 i zawartość zbiornika śluzowego 3 zostaje przeprowadzona do pojemnika dawkującego 1. Podczas operacji opróżniania ciśnienie w zbiorniku śluzowym 3 musi być ze zrozumiałych względów utrzymywane przez odpowiednie doprowadzanie gazu na takim poziomie, jaki istniał na początku operacji opróżniania. Gdy tylko opróżnianie zbiornika śluzowego 3 jest zakończone, zamyka się zawór 12 i przerywa dopływ gazu. Bezpośrednio potem następuje obciążenie ciśnieniem i opróżnienie zbiornika śluzowego 2, który został napełniony w międzyczasie paliwem w stanie bezciśnieniowym. Następuje to w taki sam sposób, jak to zostało opisane powyżej w odniesieniu do zbiornika śluzowego 3. Zbiornik śluzowy 2 wykazuje w układzie symetrii zwierciadlanej taki sam system doprowadzenia gazu, jak zbiornik śluzowy 3, przy czym pokrywające się oznaczenia rysunkowe przy obu zbiornikach śluzowych mają to samo znaczenie.

Z pojemnika dawkującego 1 paliwo dociera przewodem 24 do rozdzielacza 25, od którego odchodzą przewody 26 do 29 do poszczególnych palników nie uwidocznionego na rysunku reaktora zgazowującego. Nie wydaje się konieczne bliższe omawianie tu szczegółów rozwiązania konstrukcyjnego pojemnika dawkującego 1, ani regulacji różnicy ciśnień pomiędzy tym pojemnikiem, a reaktorem zgazowującym, ponieważ nie stanowi to przedmiotu wynalazku.

W celu poprawienia warunków opróżniania zbiorników śluzowych 2 lub 3 ze znajdującego się w nich zasypu paliwowego, można wyposażyć te zbiorniki w wibrator 30. Dzięki temu można zwiększyć gęstość zasypu paliwa do 30%, co sprawia, że przy tych samych wymiarach zbiorników śluzowych mogą one odebrać odpowiednio więcej pyłu paliwowego. Prowadzi to ze zrozumiałych względów do poprawienia ekonomiczności zespołu. Warunkiem stosowania wibratora 30 jest w każdym razie doprowadzanie gazu w myśl wynalazku za pośrednictwem rury 4 w opisany powyżej zostałoby osiągnięte niedopuszczalne zagęszczenie zasypu paliwowego, co miałoby ujemny wpływ na bezzakłóceniowy wypływ paliwa ze zbiornika śluzowego.

Dzięki stosowaniu urządzenia według wynalazku nie tylko udaje się generalnie uniknąć tego niedopuszczalnego zagęszczenia zasypu paliwowego w zbiorniku śluzowym. Jednocześnie można również obniżyć do ok. 40% zapotrzebowanie na gaz i energię do wytworzenia ciśnienia w napełnionym zbiorniku śluzowym, jeżeli sposób eksploatacji urządzenia stosuje się tak, jak to opisano powyżej. Ponieważ ponadto w sposobie tym gaz, uwolniony przy rozprężaniu opróżnionego zbiornika śluzowego, zostaje ponownie wykorzystany, przeto używane zazwyczaj urządzenia do zasilania gazem, a także do oczyszczania nieużytecznego już gazu można wykonać znacznie mniejszymi, niż dotychczas.

16*7191

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do przenoszenia paliwa drobnoziarnistego i pyłowego do pozostającego pod podwyższonym ciśnieniem reaktora zgazowującego, w którym paliwo podlega zgazowaniu w strumieniu lotnym z tlenem i/lub powietrzem oraz w danym przypadku z parą wodną, złożone z centralnego pojemnika dawkującego, z którego wszystkie palniki reaktora zgazowującego są zasilane paliwem i który jest utrzymywany pod ciśnieniem różnicowym, nieco podwyższonym w stosunku do ciśnienia w reaktorze, przy czym pojemnikowi dawkującemu przyporządkowane są co najmniej dwa zbiorniki śluzowe, które są na przemian napełniane paliwem w stanie bezciśnieniowym, po czym są doprowadzane do stanu ciśnieniowego za pomocą odpowiedniego gazu, a następnie są opróżniane do pojemnika dawkującego, znamienne tym, że w zbiornikach śluzowych (2 i 3) umieszczona jest służąca do doprowadzania i odprowadzania gazu rura (4), która jest wykonana odcinkami (6) z materiału porowatego i która biegnie od górnego końca zbiorników śluzowych (2 i 3) aż w pobliże wylotu.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w rurze (4) odcinki (6) z materiału porowatego są rozłożone równomiernie na całej długości rury.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 i 2, znamienne tym, że na odcinki (6) z materiału porowatego stosuje się metal spiekany o porowatości od 3 do 10 μιη.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że grubość ścianki odcinków (6) i/lub ich porowatość jest różna w poszczególnych odcinkach rury (4).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1 lub 4, znamienne tym, że udział odcinków (6) z materiału porowatego wynosi od 25 do 75% całkowitej długości rury (4).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rura (4) składa się z szeregu segmentów, przy czym występują stale na przemian segmenty (5) z materiału nie przepuszczającego gazu, oraz odcinki (6) z materiału porowatego.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że rury (4) w zbiornikach śluzowych (2 i 3) są połączone ze sobą za pośrednictwem zamykanego przewodu łączącego (14).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że na zbiornikach śluzowych (2 i 3) umieszczony jest wibrator (30).
9. 9. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rura (4) jest umieszczona centrycznie na osi środkowej zbiorników śluzowych (2 i 3).
10. 10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rura (4) jest osadzona w zbiornikach śluzowych (2 i 3) pochyło, przy czym dolny koniec rury leży na osi środkowej, natomiast górny koniec rury leży poza osią środkową zbiorników śluzowych.
11. 11. Sposób przenoszenia drobnoziarnistego i pyłowego paliwa do reaktora zgazowującego o podwyższonym ciśnieniu, znamienny tyn, że obciążenie ciśnieniem zbiornika śluzowego, napełnionego każdorazowo paliwem, powoduje się tak, iż wzrost ciśnienia przebiega początkowo bardzo powoli, a później - wraz z podwyższaniem ciśnienia - szybciej.
12. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tyn, że do wytwarzania ciśnienia w zbiorniku śluzowym, napełnianym każdorazowo paliwem, stosuje się korzystnie gaz, który zostaje uwolniony przy rozprężeniu opróżnionego każdorazowo zbiornika śluzowego.

    167 191