PL168853B1 - Urzadzenie do zgazowywania paliwa stalego i sposób zgazowywania paliwa stalego PL PL - Google Patents

Urzadzenie do zgazowywania paliwa stalego i sposób zgazowywania paliwa stalego PL PL

Info

Publication number
PL168853B1
PL168853B1 PL91299063A PL29906391A PL168853B1 PL 168853 B1 PL168853 B1 PL 168853B1 PL 91299063 A PL91299063 A PL 91299063A PL 29906391 A PL29906391 A PL 29906391A PL 168853 B1 PL168853 B1 PL 168853B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
pressure vessel
coal
grate
fuel
gasification
Prior art date
Application number
PL91299063A
Other languages
English (en)
Other versions
PL299063A1 (en
Inventor
Richard S Sadowski
Original Assignee
Crs Sirrine Engineers Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Crs Sirrine Engineers Inc filed Critical Crs Sirrine Engineers Inc
Publication of PL299063A1 publication Critical patent/PL299063A1/xx
Publication of PL168853B1 publication Critical patent/PL168853B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/58Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels combined with pre-distillation of the fuel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20Apparatus; Plants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20Apparatus; Plants
    • C10J3/22Arrangements or dispositions of valves or flues
    • C10J3/24Arrangements or dispositions of valves or flues to permit flow of gases or vapours other than upwardly through the fuel bed
    • C10J3/26Arrangements or dispositions of valves or flues to permit flow of gases or vapours other than upwardly through the fuel bed downwardly
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48Apparatus; Plants
    • C10J3/485Entrained flow gasifiers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • C10J3/721Multistage gasification, e.g. plural parallel or serial gasification stages
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K3/00Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
    • C10K3/001Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by thermal treatment
    • C10K3/003Reducing the tar content
    • C10K3/008Reducing the tar content by cracking
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0983Additives
    • C10J2300/0993Inert particles, e.g. as heat exchange medium in a fluidized or moving bed, heat carriers, sand
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0983Additives
    • C10J2300/0996Calcium-containing inorganic materials, e.g. lime

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Solid-Fuel Combustion (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

1 Urzadzenie do zgazowywania paliwa stalego, zawierajace nagrzewane naczynie cisnieniowe, majace pionowe sciany i górny koniec oraz dolny koniec, rurowa obudowe, majaca górny wylotowy koniec i dolny wlo- towy koniec, polaczona z dolnym koncem naczynia cis- nieniowego a czesc rurowej obudowy staje pionowo do wnetrza naczynia, równolegle do scian tego naczynia, tworzac pierscieniowa przestrzen miedzy pionowymi scianami naczynia a obudowa dla otaczania zloza paliwa stalego, przewody umieszczone w sasiedztwie dolnego konca rurowej obudowy, dla doprowadzania paliwa, palnego gazu 1 utleniacza do dolnego wlotowego konca rurowej obudowy oraz przewody, dostarczajace zgazo wujace reagenty do górnego konca naczynia cisnienio- wego dla laczenia wspomnianych reagentów z dowolnym stalym i gazowym materialem, wychodzacym z górnego konca rurowej obudowy, znamienne tym, ze obrotowy ruszt (56), umieszczony wokól rurowej obudowy (26) w pierscieniowej przestrzeni . 7. Sposób zgazowywania paliwa stalego w naczyniu cisnieniowym, polegajacy na wprowadzaniu paliwa sta- lego pod cisnieniem do pierwszego konca rury piroliza- tora o koncu otwartym, przy czym wspomniana rura ma górny koniec wchodzacy do wspomnianego naczynia cisnieniowego ze zlozem paliwa, dokonywaniu zaplonu gazu palnego dla utworzenia popiolu, wegla odbarwiaja- cego 1 substancji lotnych, i odprowadzaniu paliwa poz- bawionego zdolnosci ulatniania z wylotowego konca rury pirolizatora do naczynia cisnieniowego, znamienny tym, ze miesza sie i utlenia paliwo pozbawione zdolnosci ulatniania, popiól i wegiel odbarwiajacy . FIG. 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do zgnzowywania paliwa stałego i sposób zgazowywnain paliwa stałego, zwłaszcza węgla.
Konwersję węgla, węgla odbaiaaiającego lub koksu na gazowy produkt reakcji z nagrzewanym powietrzem, tlenem, parą wodną lub dwutlenkiem węgla, albo ich mieszaninami, obejmuje znany proces zwany zgnzownpiρm węgla. Produktem zgnzowapia węgla jest mieszanina, zawierająca wodór i tlenek węgla oraz zmienne ilości azotu, dwutlenku węgla, pary wodnej, siarkowodoru, organiczne związki siarki, jak również możliwymi produktami są smoła i pył, zależnie od stosowanego procesu ognzowapla i substratu reakcji.
Prawie całe stulecie badano procesy zgaoowanln węgla w ciśnieniu atmosferycznym i zwiększonym, lecz nadal występuje wiele problemów, które ograniczają wydajną produkcję gazu. W węglu występuje tendencja do tworzenia się kleistej spiekalnej powierzchni, co jest wynikiem występowania frakcji asfaltowych i smołowych, wytwarzających produkty wypacm^ podczas nagrzewania węgla. W znanych generatorach gazowych wykorzystujących odmiany węgla o dużych wskaźnikach wolnego wydymania węgla, występowały istotne problemy związane z tworzeniem się płytek i brył węglowych.
Ponieważ typowy generator gazowy jest urządzeniem o przepływie przeciwprądowym, przy czym węgiel przesuwa się ku dołowi pod działaniem siły ciężkości, natomiast powietrze i para wodna, służące do nagrzewania i zgazowaaia węgla przepływają ku górze poprzez pokład węgla, surowy węgiel aiρwzbogncoay doprowadza się do stosunkowo chłodnej strefy w górnej części generatora gazowego, w pobliże miejsca, od którego węglowe gazy i inne części lotne odprowadza się pp zewnątrz urządzenia. To pogarsza cechy wydymania i zbrylania węgla.
Konwencjonalny ciśnieniowy generator gazowy typu Lurgi zawiera ciśnieniowe naczynie, mające pp swoim górnym końcu zbiornik ze śluzą węgla, poprzez który doprowadza się pod ciśnieniem węgiel sortowany. Pokład węgla jest poruszany w jego górnym końcu, aby utrzymywać porowatość strefy usuwania stanu lotnego oraz rozbijać wszystkie tworzące się skupiska. Węgiel ogrzewa się do temperatury od 980°C do 1260°C za pomocą dodatkowego doprowadzania nagrzanej pary wodnej i tlenu do dolnego końca naczynia ciśnieniowego. Obrotowy ruszt umieszcza się wewnątrz dolnego zakończenia naczynia ciśnieniowego oraz jest on ładowany węglem, przeznaczonym do ogazowania. Generator gazowy typu Lurgi ma istotną wadę, bo wylot gazu surowego znajduje się bardzo blisko wierzchołka podkładu węglowego, przez co smoły oraz drobnoziarnisty pył i węgiel mogą być przechwytywane wewnątrz odlotowego strumienia w generatorze gazowym.
168 853
Gazo generator produkowany przez Morgantown Energy Techology Center (METC) opiera się na podobnym pomyśle, przy czym węgiel doprowadza się do wierzchołka, natomiast powietrze i parę wodną doprowadza się od dołu w przeciwprądzie. Zwykle zbiornik ze śluzą ciśnieniową doprowadza węgiel do obrotowego podajnika o regulowanej prędkości, który dozuje węgiel na podajnik śrubowy. Podajnik śrubowy pracuje przy stałej prędkości, dostatecznie dużej, aby przesuwał on węgiel do objętości naczynia ciśnieniowego, zanim stanie się on dostatecznie gorący, aby stać się kleistym i zapoczątkować blokowanie. Mieszadło o trzech łopatach, chłodzone wodą i napędzane hydraulicznie, wykorzystuje się do utrzymywania porowatości złoża i zapewnia możliwość wykorzystywania silnie koksujących gatunków węgla. Podobnie, jak w gazogeneratorze typu Lurgi, smoły i małe bryłki występują w gazie wytwarzanym. Bardziej istotnym jest to, że konstrukcja METC potrzebuje funkcji głębokiego mieszania złoża. To nakłada na konstrukcję łożyskową i uszczelnienie ciśnieniowe złożone siły odnośnie do wału chłodzonego wodą, przy czym ten wał powoli obraca się i przemieszcza, podczas gdy przechodzi do naczynia ciśnieniowego gazogeneratora.
Stosowanie silnie spiekających odmian węgla w tych konwencjonalnych gazogeneratorach węgla doprowadza do zmniejszonej wydajności i dlatego gazowanie jest na wyjściu znacznie zmniejszone, czasami nawet do mniej niż połowy całkowitej zdolności ładunkowej. Jest to bezpośrednim wynikiem stosowania kleistego, pęczniejącego węgla, co wymusza skrócenie drogi przepływu gazu poprzez pęknięcia wewnątrz pokładu węgla. To skracanie drogi przepływu jest nazywane „tworzeniem się kanałów“ i stanowi istotny problem, bo niszczy konieczne stykanie się gazu i węgla oraz wzajemne działanie, potrzebne w celu wykonania skutecznych reakcji zgazowania.
Gdyby ogrzewanie węgla można było wykonać przy wartościach temperatury dostatecznie dużych, aby przyspieszać i skracać czas przejścia przez urządzenie zgazowania, to sam proces swobodnego wydymania węgla można byłoby ograniczać nawet dla silnie spiekających odmian węgla. Dlatego byłoby użyteczne zaproponowanie procesu zgazowania węgla, umożliwiającego usunięcie lotności węgla przez ogrzewanie bez zlepiania się i następującego potem wytwarzania kanalików.
Dlatego celem wynalazku jest proces i urządzenie do zgazowania paliwa o zwiększonej zdolności przetwarzania szerszych zakresów odmian węgla bez ograniczeń wydajności.
Innym celem wynalazku jest proces zgazowania węgla i urządzenie, które nie wykorzystuje przepływu przeciwprądowego, przez co minimalizuje się przenoszenie smoły węglowej do palnego gazu, który jest wytwarzany.
Jeszcze innym celem wynalazku jest minimalizowanie przekazywania lotnych alkaliów sodu i potasu do wytwarzanego gazu palnego.
Jeszcze innym celem tego wynalazku jest urządzenie zgazowania węgla i proces, który minimalizuje tworzenie kanałów dla powietrza i pary wodnej poprzez pokład węgla.
Ten wynalazek obejmuje sposób i urządzenie do zgazowania paliwa złoża nieruchomego, przy czym jest on przydatny do zgazowania nawet silnie spiekających substancji, takich jak gatunki węgla.
Aparatura według wynalazku wykorzystuje urządzenie do pirolizy węgla, umieszczane wewnątrz naczynia ciśnieniowego. Urządzenie do pirolizy zawiera rurową obudowę z otwartym zakończeniem. Obudowa ta jest wysunięta do naczynia ciśnieniowego. Korzystnie, obudowa jest współosiowa z ciśnieniowym naczyniem gazogeneratora węglowego pokładu nieruchomego. Wytwarza się pierścieniowa przestrzeń pomiędzy urządzeniem do pirolizy a naczyniem ciśnieniowym, natomiast ruszt obrotowy wewnątrz tej przestrzeni umieszcza się wokół urządzenia do pirolizy. Materiał uwalniany z rurowego pirolizatora do naczynia ciśnieniowego może być osadzany na tym ruszcie. Urządzenie do pirolizy nagrzewa węgiel, doprowadzany do jego dolnego zakończenia, przy czym węgiel osiąga temperaturę dostateczną, aby odparować lotne składniki węgla i utworzyć raczej ochronną skorupę na powierzchni węgla, niż formować kleisty smołowy produkt wypacania. Produkty pirolizy węgla odpływają od górnego zakończenia urządzenia do pirolizy bezpośrednio do ciśnieniowego naczynia zgazowania węgla. Zgazowujące substraty reakcji doprowadza się do naczynia ciśnieniowego obok wylotowego końca pirolizatora. Dostateczny czas przebywania zapewnia się dla materiałów w naczyniu ciśnieniowym w celu reagowania ze zgazowującymi
168 853 substratami reakcji, aby umożliwiać węglowej zawartości w węglu, bez ulatniania składników, utlenianie do postaci tlenku węgla. Zgazowanie w tym naczyniu ciśnieniowym dokonuje się bez konieczności kierowania uwagi na spiekanie węgla i towarzyszące temu skupianie się.
Sposób według wynalazku obejmuje czynności doprowadzania paliwa do pierwszego końca rury pirolizatora o otwartym końcu. Paliwo przechwytuje się wewnątrz rury i ogrzewa za pomocą łączenia palnego gazu i utleniacza z tym paliwem. Te składniki płyną strumieniem we wspólnym kierunku, a paliwo zostaje pozbawione zdolności ulatniania się. Następnie produkty pirolizy są częściowo spalane w ciśnieniowym naczyniu gazogeneratora pokładu nieruchomego. Pozbawione zdolności ulatniania paliwo dozuje się od pirolizatora bezpośrednio do naczynia ciśnieniowego, jako kombinacja gazu i popiołu, który opada grawitacyjnie wewnątrz ciśnieniowego naczynia gazogeneratora. Para wodna i powietrze, potrzebne do zgazowania węgla, doprowadza się od wierzchołka naczynia ciśnieniowego takim sposobem, że gaz i popiół, odpływające do pirolizatora, przepływają współbieżnie ku dołowi poprzez gorący obszar zgazowania naczynia ciśnieniowego przy dostatecznym czasie przebywania, aby umożliwiać całości węgla tworzenie tlenku węgla. Gaz o małej wartości opałowej, wytwarzany z kombinacji pirolizy paliwa i zgazowania, zostaje następnie uwalniany z naczynia ciśnieniowego.
Figura 1 przedstawia szkicową ilustrację zgazowującego urządzenia według wynalazku.
Figura 2 przedstawia główne eksploatacyjne cechy zgazowującego urządzenia według wynalazku.
Figura 3 przedstawia bliższe przedstawienie obrotowego rusztu, jak na fig. 1 i 2.
W ujęciu ogólnym, urządzenie zawiera co najmniej dwa składniki, a mianowicie naczynie ciśnieniowe do zgazowania paliwa i zespół do pirolizowania paliwa stałego. Obydwa składniki można łączyć różnymi sposobami. Jest jednak istotne, aby zasadniczo całość paliwa była poddana pirolizie przed zgazowaniem. To zapewnia, że cząstki paliwa nie zbrylają się lub skupiają, tak jak niżej opisuje się. Korzystnie, paliwo pirolizowane i pozbawione zdolności ulatniania wychodzi od pirolizatora do wysokotemperaturowego obszaru gazogeneratora. Materiał stały, który podlega zgazowaniu, opada grawitacyjnie na obrotowy ruszt złoża nieruchomego. Według jednego korzystnego wykonania, pirolizujący składnik przesuwa się do naczynia ciśnieniowego od dołu, mimo że inne konfiguracje są też możliwe. Określenie „paliwo oznacza, że ono dotyczy każdego stałego materiału, zawierającego węgiel. Przykładami tego, lecz bez ograniczania są tylko do nich, są węgiel, materiały odpadowe i drewno. Mimo że opis urządzenia i sposobów według wynalazku odnosi się do węgla, rozumie się, ze inne paliwa wyżej wspomniane mogą być również stosowane.
Na figurze 1 przedstawiono przykładowe wykonanie urządzenia do zgazowania węgla według wynalazku. Urządzenie 10 zawiera dwa składniki, a mianowicie urządzenie do pirolizy złoża unieruchomionego lub pirolizator 12, który ustawia się współosiowo z naczyniem ciśnieniowym 14, które jest zasadniczo wewnątrz niego umieszczone. Pirolizator 12 łączy węgiel, powietrze i palny gaz 16 oraz przemieszcza współbieżnie ich mieszaninę zapaloną ku górze przy wysokiej temperaturze poprzez pirolizator 12. Uwolniona z węgla kleista smoła, kiedy węgiel zaczyna przetwarzać się na stan lotny, pęka przy dużych wartościach temperatury, wytwarzanych w pirolizatorze. Pękanie tej smoły i frakcji asfaltowych węgla zmniejsza tendencję węgla do tworzenia kleistej zbrylonej powierzchni wewnątrz urządzenia zgazowującego. Produkty pirolizy węgla uchodzą wierzchołkiem pirolitycznego urządzenia 12, a stałe materiały opadają grawitacyjnie na górną powierzchnię
168 853 złoza nieruchomego ciśnieniowego naczynia 14. Stałe materiały, uwalniane z pirolitycznego urządzenia, utleniają się w obecności ogrzanego powietrza i pary wodnej, które doprowadza się kanałem 20 u góry naczynia ciśnieniowego. Zawierający węgiel materiał oraz inne wytwarzane gazy płyną następnie współbieżnie ku dołowi, a następnie ku górze wokół wewnętrznego kołnierza 55, a potem wypływają z naczynia ciśnieniowego kanałem 22. Niepalny stały materiał, taki jak popiół, wychodzi z urządzenia poprzez odlotowy otwór 24. Kanałem 57 doprowadza się dostateczną ilość powietrza, aby wypalić resztkowy węgiel pozostawiony w popiele oraz doprowadza się parę wodną (jeśli trzeba), aby chłodzić ruszt.
Określenie „piroliza określa ogólny proces ogrzewania węgla, przy czym obejmuje ekstensywny rozkład cieplny węgla i progresywne wzbogacanie resztkowego stałego materiału w węglu. Zwykle występuje to przy wartościach temperatury wyższych niż 500°C do 550°C. Produktami typowej wysokotemperaturowej pirolizy węgla są: (a) lotna frakcja o dużej zawartości wodoru, mająca gazy i smołę oraz (b) stała frakcja o dużej zawartości węgla, zwana węglem odbarwiającym. Gazowe składniki lotne, wytworzone pirolizą węgla, zawierają, lecz nie tylko, metan, tlenek węgla, dwutlenek węgla, parę wodną, wodór, etan oraz tlenki azotu. Określenie „złoże unieruchomione określa sposób pirolizy, wykorzystujący stabilną zawiesinę cząstek węglowych w podnoszącym się strumieniu gazu. Te cząstki węglowe są przenoszone głównym przepływem gazowym przez iniektor oraz do gorącego pionowego pieca.
Nawiązując do figury 2, pirolizator 26 o złożu nieruchomym ma konwencjonalną konstrukcję. Pirolizator jest rurą lub walcem 28 z otwartym końcem, przy czym ten walec można nagrzewać co najmniej do 1037°C. Pirolizator przezwycięża główną trudność, którą napotyka się przy pirolizowaniu węgla, to znaczy zbrylanie węgla, podczas gdy jest ogrzewany, za pomocą otaczania nagrzewanych cząstek węglowych obojętnym materiałem w złożu przechwytywanym. Korzystnymi obojętnymi materiałami są węgiel odbarwiający, kamień wapienny lub piasek. Obojętny materiał służy trzem podstawowym celom. Gwałtowne mieszanie piasku lub węgla odbarwiającego zapewnia bardzo szybkie przenoszenie ciepła do cząstek paliwa, zawierających węgiel, podlegających ścieraniu i mieleniu. To ścieranie stale odsłania świeże reaktywne stałe powierzchnie oraz zmniejsza tendencję zbrylania reagujących cząstek paliwa. Tym sposobem cząstki węglowe dostatecznie rozcieńcza się obojętnym węglem odbarwiającym lub piaskiem, aby uniknąć spiekania. Po drugie, złoze materiału obojętnego działa, jako masywny radiator cieplny w celu tłumienia fluktuacji wartości temperatury. Po trzecie, kamień wapienny kalcynuje się i usuwa pewną ilość siarki w postaci siarczka wapniowego (CaS).
Pirolizator działa przy zastosowaniu kruszonego węgla, w przybliżeniu do 1/10”. Korzystny średni rozmiar cząstek węgla, stosowany w pirolizatorze, zawiera się w przybliżeniu od 0,015 do 0,250”. Kruszony węgiel o tym rozmiarze ma dostateczny obszar powierzchniowy, aby szybko mógł być pozbawiony zdolności do ulatniania, kiedy zostanie ogrzany ponad 870°C.
Ponownie w odniesieniu do fig. 2, stosuje się trzy sekcje w pirolizatorze o złożu unieruchomionym według wynalazku. W gorącej dolnej komorze 30, spala się rozruchowy gaz palny, taki jak gaz ziemny (ponad 90% metanu) w obecności utleniacza. Utleniacz, taki jak powietrze, doprowadza się gazowym wylotem 32. Gorące palne gazy miesza się w celu przesyłania poprzez inne sekcje pirolizatora, siatkową płytę 34 oraz reaktorowe złoże 36. Mała rura 38, typ stopu 347, jest współosiowo ustawiona z dolnym końcem pirolizatora. Ta mała rura transportuje węgiel, który pneumatycznie doprowadza się do pirolizatora 26. Pneumatyczne doprowadzanie węgla z dolnego końca pirolizatora może ulegać zmianom. Mieszanie gorących spalinowych gazów sprawia, że wytwarza się stabilna zawiesina cząstek węglowych w podnoszącym się przepływie gazu. Kompozycja spalin może być regulowana w ograniczonym zakresie dodatkowym powietrzem od powietrznego wlotowego kanału 33, aby wytwarzać konkretne stosunki składników.
Między sekcją 30 komory spalania gazów a sekcją 36 złoża reaktorowego znajduje się opcjonalna siatkowa płyta 34. Ta płyta jest płytą rozdziału gazu i można ją wykonać ze stali nierdzewnej typu 310, mimo ze inne kompozycje mogą być zastosowane z równym powodzeniem. Płyta rozdziału gazu zawiera wiele otworów, skrośnie przechodzących poprzez tę płytę. Wszystkie te otwory służą do mieszania spalinowych gazów i do równomiernego rozdziału gorących gazów doprowadzanych do sekcji 36 złoza reaktorowego.
168 853
Ί
W przybliżeniu sekcja górnych dwóch trzecich pirolizatora zawiera sekcję 36 złoża reaktorowego, przy czym ta sekcja 36 jest wewnątrz ciśnieniowego naczynia 40. Sekcja reaktorowa zawiera uwięzione złoże, w którym są cząstki obojętne, korzystnie węgiel odbarwiający oraz palące się cząstki węglowe. Reaktorowa sekcja, która zawiera to unieruchomione złoże, jest zbudowana ze stopu odpornego na działanie płomienia. Izolacyjna wykładzina może być cegłą ogniotrwałą i odlewanym materiałem ogniotrałym, aczkolwiek można również zastosować inne odporne na ciepło kompozycje i (lub) rury spawane, chłodzone wodą. Nad sekcją 36 złoża reaktorowego, średnica reaktorowa jest ogólnie stała, lecz może być zwiększana, aby tworzyć większą komorę. Górna sekcja pirolizatora jest takim samym sposobem wykładana, jak sekcja złoża reaktorowego.
Wysokość złoza pirolizatora, to znaczy pionowa długość rury, wewnątrz której węgiel i materiał obojętny są umieszczane, może być zmieniana. Tym sposobem względne wymiary składników pirolizatora mogą zmieniać się w szerokim zakresie, zależnie od okoliczności. Na przykład, dolny koniec pirolizatora może mieć zewnętrzną średnicę w przybliżeniu 4, przy czym rura 38 ma zewnętrzną średnicę 1. Przy takich wymiarach, sekcja reaktorowa z unieruchomionym złożem może mieć zewnętrzną średnicę, wynoszącą 8. Te wymiary można odpowiednio określać przy zastosowaniu metod budowlanych i technicznych dobrze znanych w tej dziedzinie.
Pirolizator wytwarza dostateczne ciepło, aby odpędzić lotną substancję w węglu, obejmującą dwa produkty, a mianowicie palny gaz o małej wartości opałowej i dodatkowy węgiel odbarwiający (nieprzereagowany węgiel i popiół). Pirolizatorowy składnik według wynalazku nie podlega szkodliwemu działaniu od spiekania i zbrylania węgla, ponieważ węgiel i powietrze przepływają ku górze współbieżnie przy dostatecznie wysokiej temperaturze, aby tworzyć ochronną skorupę na powierzchni węgla, zamiast tworzenia kleistego smołowego produktu wypacania. Przy większych wartościach temperatury pirolizatora smołowy produkt wypacania pęka i tworzy węgiel odbarwiający.
Tym niemniej, pirolizator nie zużywa dużo węgla odgazowanego w materiale węglowym. Dlatego, węgiel odbarwiający wytwarzany, jako skutek szybkiej pirolizy, nie jest dostatecznie zgazowany, aby spowodować, że jakikolwiek popiół, wytwarzany podczas procesu zgazowania, jest zdolny do usunięcia.
Aby dodatkowo częściowo utlenić węgiel bez zbrylania, pirolizator 26 bezpośrednio ma wylot wewnątrz ciśnieniowego naczynia 40. Lotny, odpływowy gaz, zawierający smołę z węgla kamiennego i stałe produkty pirolizy (węgiel, popiół i węgiel odbarwiający) tłoczy się od górnego wylotowego końca rury pirolitycznej i przepływa poprzez wysokotemperaturową sekcję ciśnieniowego naczynia 42, w którym smoła dodatkowo krakuje na węgiel i gazowe węglowodory.
Ciśnieniowe naczynie 40 lub gazogenerator węglowy o złożu nieruchomym utlenia większość nieruchomej węglowej zawartości węgla. Produkty zgazowania węgla są gazem o małej wartości opałowej, który zawiera więcej tlenku węgla niż gaz wytwarzany podczas pirolizy, ponieważ więcej węgla wykorzystuje się w zgazowaniu materiału węglowego. Popiół razem z małą ilością nieprzereagowanego węgla pierwiastkowego znajduje się w pozostałych produktach.
Odnośnie do figury 2, ciśnieniowe naczynie 40 reaktora zgazowania zawiera reaktorową osłonę 44 o skończonej grubości, przy czym ta grubość wyznacza ścianę 46. Ściana 46 gazogeneratora może być wykładana izolacyjnym wysokotemperaturowym materiałem ogniotrwałym 48. Mimo że podawano znaczącą, zwiększoną tendencję do klinkierowania w konwencjonalnych gazogeneratorach wykładanych materiałem ogniotrwałym, opisane tutaj przykładowo urządzenie może uniknąć tego problemu, bo rura pirolizatora skutecznie zmniejsza lotne składniki węgla do poziomu, przy którym utrudnia się klinkierowanie. Tym sposobem naczynie ciśnieniowe można wykładać materiałem ogniotrwałym bez szkodliwych skutków. Alternatywnie, reaktor może mieć ścianę, którą chłodzi się wodą na całej długości lub na pewnej jej części.
Zgazowujący reaktor 40 może być wykonywany na ciśnienie atmosferyczne i inne wartości ciśnienia od 6 do 7 MPa. Wartości temperatury naczynia ciśnieniowego są zwykle od 925°C do 1050°C. Przy tych wartościach temperatury i pod tymi ciśnieniami, uwodornienie węgla jest tak korzystne, że gaz wytwarzany może zwykle zawierać 50% wodoru, 35% tlenku węgla oraz 15% metanu, kiedy stosuje się tlen, jako czynnik zgazowania. Gdy stosuje się powietrze, jako czynnik zgazowania, gaz wytwarzany może zwykle zawierać 15% wodoru, 20% tlenku węgla i 3% metanu.
168 853
Osłona 44 ma wiele kanałów 50, aby doprowadzać czynniki zgazowania, to znaczy ogrzane powietrze, parę wodną, tlen i/lub dwutlenek węgla. Te przewody 50 umieszcza się blisko lub w górnym końcu naczynia ciśnieniowego, aby uzyskać reagowanie wspomnianych czynników z dowolnym węglem pozbawionym zdolności ulatniania i gazem, które przepływają ku górze i wypływają ze złoża 36 reaktora pirolizatora, jako odpływ zawierający gaz i węgiel odbarwiający z popiołem. Naczynie ciśnieniowe 40 jest dlatego konkretnie konstruowane, aby zgazowujące czynniki, potrzebne do zgazowania węgla, doprowadzać u wierzchołka naczynia ciśnieniowego w celu umożliwienia współbieżnego przepływu gazu i węgla odbarwiającego ku dołowi poprzez sekcję wysokotemperaturową lub obszar 42 zgazowania naczynia ciśnieniowego 40.
Obszar zgazowania 42 znajduje się blisko górnego końca pirolizatora i wystaje na pewną odległość od niego ku dołowi. Zawiera obszar zgazowania o temperaturze 982°C do 1260°C. Główne reakcje w tej strefie zgazowania są następujące:
Egzotermiczne spalanie węgla
C + O2 -> CO2
Endotermiczne reakcje węgla z parą wodną i dwutlenkiem węgla C + H2O - CO + H2
C + CO2 —> 2CO Egzotermiczna reakcja przemieszczenia gazu wodnego
CO + H2O - CO2 + H2
Metan można wytwarzać z uwodorniania węgla i cieplnego krakowania węgla przy wysokich ciśnieniach, napotykanych w naczyniu ciśnieniowym.
Węgiel, który odprowadza się od pirolizatora 26 oraz powietrze lub tlen i para wodna lub woda od przewodów 50 płyną współbieżnie ku dołowi przez naczynie ciśnieniowe 40. Lotny gaz, który odpływa od pirolizatora 26, tłoczy się poprzez wysokotemperaturową strefę naczynia 42 zgazowania węgla, w którym smołę krakuje się na węgiel i gazowe węglowodory. Ta wewnętrzna recyrkulacja gazu odpływowego minimalizuje smołę węglową, która przedostaje się do wytwarzanego gazu palnego. Współbieżny przepływ też jest korzystny, bo lotne alkalia sodu i potasu, utworzone podczas pirolizy, w wysokotemperaturowej strefie 42 gazogeneratora skroplą się i strącą na popiół, kiedy ochłodzą się poniżej 870°C w chłodniejszych obszarach 52 reaktora zgazowania.
Wolny od alkaliów gaz usuwa się z naczynia ciśnieniowego 40 jednym lub wieloma odlotowymi przewodami 54, umieszczonymi blisko górnego końca naczynia ciśnieniowego 40. Korzystnie, odlotowe przewody 54 umieszcza się zewnątrz wewnętrznego płaszcza lub kołnierza 55, przy czym ten kołnierz jest rozmieszczony wewnątrz naczynia ciśnieniowego 40 i jest zasadniczo równoległy do ścian naczynia ciśnieniowego. Ten kołnierz wyznacza przestrzeń 59 między ścianami 46 naczynia ciśnieniowego 40 i kołnierzem 55 oraz służy do tłoczenia gazów odpływających od wierzchołka pirolitycznego cylindra 26 ku dołowi poprzez wysokotemperaturową strefę 42 ciśnieniowego naczynia zgazowania. Odlotowe przewody 54 współdziałają z przestrzenią 59, wyznaczoną kołnierzem 55 i naczyniem ciśnieniowym 40. Kołnierz zapewnia bardziej wydajny współbieżny przepływ, który maksymalizuje wewnętrzną recyrkulację odlotowego gazu, ponieważ gazy, które odpływają do pirolizatora, tłoczy się w celu obiegu okrężną drogą, zanim wypłyną z naczynia ciśnieniowego 40.
Gdy współbieżny przepływ odpływającego pirolitycznego gazu, węgla odbarwiającego i czynników zgazowania kieruje się ku dołowi chłodniejszymi obszarami strefy zgazowania 52, napotykają wartości temperatury niższe niż w przybliżeniu 870°C, tam gdzie pozostały niespalony węgiel i popiół osadzają się na ruszcie 56. Dodatkowe powietrzne i parowe przewody 57 są umieszczone na spodzie naczynia ciśnieniowego obok rusztu 56. Te dodatkowe powietrzne i parowe przewody służą dwojakiemu celowi. Zapewniają chłodzenie dla rusztu i dodatkowo doprowadzają czynniki zgazowania, aby osiągnąć końcowe spalanie całości węgla, który osadził się na ruszcie 56.
Ruszt 56 może być dowolnego typu rusztu mechanicznego, jeśli jest on przystosowany w celu pomieszczenia cylindra 26 pirolizatora. Ruszt 56 umożliwia funkcję fizycznej podpory masy złoża. Ponadto usuwa on najniższą część cząstek stałych złoża z regulowaną ilością. Teoretycznie, spód tego złoza usuwa się jednakowo tak, jak strefa spalania przemieszcza się ku górze w gazogeneratorze, przy czym sprawia, ze strefa spalania pozostaje unieruchomiona pionowo. Objętościowe usuwanie cząstek stałych określa się obrotami rusztu.
168 853
Korzystnie, ruszt 56 jest obracany za pomocą obrotowego elementu 58 i powoduje, że popiół ogólnie opada ku dołowi wzdłuż powierzchni rusztu do odprowadzeniowego otworu 60. Rusztowa konstrukcja na fig. 2 jest rusztem typu Lurgi, aczkolwiek mogą być również stosowane inne konstrukcje.
Inny przykład wykonania obrotowego rusztu jest zmodyfikowanym rusztem typu METC, mającym połączone liczne równoległe poziome płyty 62, pokazane na fig. 3. Każda pozioma płyta ma otwór 64, który przebiega całkowicie skrośnie poprzez nią. Płyty 62 łączy się ich poziomymi powierzchniami wzajemnie za pomocą wielu połączeniowych elementów 63, które tak się ustawia, aby ich odpowiednie otwory tworzyły pierścieniową przestrzeń, a rura 26 pirolioatora może być do niej wstawiona. Rura piroliontora nie musi być koniecznie uszczelniająco zakładana do otworów płyt, lecz rura ta ma zasadniczo mniejszą średnicę niż otwór, tak aby przestrzeń o skończonej grubości była wyznaczana między rurę 26 a zewnętrznym brzegiem 66 otworu 64.
Kilka z wielu równoległych poziomych płyt 62 ustawia się mimośrodowo względem osi airolizatora, która jest osią obrotu rusztu (pp fig. 3, tylko krańcowo górna płyta jest pokazana w tej konfiguracji). Niektóre płyty mają zgarniacze 68,70 w celu regulowania promieniowego przepływu popiołu. Zestaw montażowy obraca się wewnątrz mocnego zużywanego kołnierza lub łożyska (nie pokazanego). Przy odpowiednim działaniu, ruszt obraca się w prawo, gdy patrzy się od wierzchołka naczynia ciśnieniowego oraz co najmniej jedna z dwóch górnych płyt 62 jest mimośrodowa względem środkowej linii pirolizntorn 26. Ponieważ airolioator 26 jest również współosiowy z linią środkową naczynia ciśnieniowego, to co najmniej jedna z dwóch górnych płyt 62 jest również mimośrodowa względem środkowej linii gazogeperatora. Popiół pobiera się z obszaru ściany gnzogenerator;ł z pomocą usuwającego czerpaka 70, umieszczonego pp środkowej płycie 62 i pod działaniem siły przesuwa się promieniowo do wewnątrz, aby przemieszczać się pad/pod środkową płytą 62 i opadać poprzez duże środkowe otwory 64 w środkowej i spodniej płycie do odprowadzeniowego otworu 60. Usuwający czerpak 70 umieszcza się pp przedłużeniu 71, umocowanym do zewnętrznego obrzeża płyty, przy czym przedłużenie 71 wystaje promieniowo na zewnątrz od tego obrzeża. Deflektorowy zgarniacz 68 powoduje, że popiół na górnej płycie 62 odchyla się i opada na dolny poziom, skąd zostaje pobrany odprowadzeniowym zgarniaczem 70. Podczas gdy pewna ilość popiołu opada poprzez obrzeże spodniej płyty do odprowadzeniowego otworu 60, znaczna większość popiołu odchodzi od obszaru rusztu 56 poprzez środkowy otwór 64 w spodniej płycie 62. Wszelkie bryłki zbyt duże, aby przesunąć się poprzez szczeliny między płytami uderzają i mijają zgarniacz oraz są kruszone między mimośrodowo założonymi płytami i otaczającym łożyskiem, gdy mimośrodowo założone płyty osiągają odstęp bliski zero.
Odprowadzeniowy otwór 60 może być prostym przewodem, poprzez który odprowadza się popiół od urządzenia.
Zasadniczą zaletą tej konstrukcji rusztowej jest jej zdolność do skutecznego regulowania przepływu prawie każdego typu popiołu od proszku do małych bryłek klinkieru. Rozmiar klinkieru, który daje się uwzględniać, jest określany odstępem między płytami, tak jak to jest wyznaczane długością połączeniowych elementów 63. Korzystnie, jeśli ten odstęp jest równy 6.
Zgodnie z innym wykonaniem według wynalazku, bryłki klinkieru można usuwać z naczynia ciśnieniowego za pomocą przerywanego natryskiwania wodnego, aby rozbijać formację klinkieru. Odnośnie do fig. 1 i 2, doprowadza się wodę do boków naczynia ciśnieniowego 40 wodnymi przewodami 72, rozmieszczonymi w dolnym końcu naczynia ciśnieniowego. Wodne urządzenia natryskowe mogą być wycofywane i mogą działać w sposób przerywany. Typowe gazogeneratory węgla odstawia się z eksploatacji, kiedy takie operacje powodują wytworzenia formacji klinkieru większych niż mogą być przesunięte poprzez ich obrotowe ruszty. Zastosowanie chłodzenia i rozbijania klinkieru za pomocą doprowadzeniowych przewodów natrysku wodnego może zapobiegać, aby naczynie ciśnieniowe nie musiało być odstawiane z eksploatacji, gdyby wadliwe czynności obsługowe dopuszczały do odchyleń temperatury dostatecznie dużych, aby powodować formowanie klinkieru. Tworzenie klinkieru nie ma żadnego bezpośredniego działania na jakość gazu, lecz zmniejsza lub usuwa zdolność gazogeneratorp do odprowadzania popiołu. Następnie to powoduje, że strefy reakcji przesuwają się ku górze w gazogeneratorze i w końcu niszczą wartość opałową gazu wytwarzanego.
168 853
Inne wykonania według wynalazku również przyczyniają się do pomiarów, które są krytyczne dla obsługi gazogeneratora o złożu nieruchomym. Te parametry obejmują poziomy temperatury w dolnych obszarach, temperaturę gazu wytwarzanego, wejściowe przepływy i temperaturę substratu reakcji, fizyczne umieszczenie złoża węgla oraz wartość opałową gazu wytwarzanego.
Przestrzeganie poziomów temperatury w dolnych częściach gazogeneratora zapewnia to, co jest prawdopodobnie najkorzystniejszym sposobem wykonalnym w celu wyznaczenia położenia, rozmiaru i natężenia strefy spalania. Można to otrzymywać przez to, że kontroluje się przebieg temperatury wywołany chłodzeniem wodnym za pomocą monitorów założonych do wysokotemperaturowej sekcji 42 naczynia ciśnieniowego.
Temperatura gazu wytworzonego, mimo że nie jest aktualnie potrzebna do regulacji działania gazogeneratora, staje się bardzo wartościowa, jeśli operacje gazogeneratora stają się rzeczywiście nienormalne przy zbyt dużym spalaniu w złożu. Tę temperaturę można łatwo otrzymywać za pomocą sondy do pomiaru strumienia gazu, produkowanej przemysłowo.
Pomiary temperatury i natężenia przepływu przewodów 50, zasilających parę wodną i powietrze do gazogeneratora są znane i mogą być wykonywane konwencjonalnymi przepływomierzami.
Umieszczenie fizycznej powierzchni złoża węglowego jest istotne, aby utrzymywać względną stałość cech gazu wytwarzanego. Istnieje wiele sposobów podejścia do tego pomiaru, które można wykorzystywać według wynalazku. Takie sposoby pomiarowe wykorzystują elektryczne sondy pojemnościowe i rezystancyjne oraz sprawdziany jądrowe. W najbardziej niezawodnej technice wykorzystuje się jądrowy sprawdzian w celu pomiaru tłumienia wiązki promieniowania jądrowego przez złoże węglowe. Zgodnie z przykładem według wynalazku ta densytometria opiera się na wytwarzaniu promieni gamma, pochodzących od zewnętrznie zakładanego źródła kobaltu 60, wykrywanego układem komór jonizacyjnych, rozmieszczonych na boku naczynia ciśnieniowego na przeciwko źródła kobaltu 60. Źródła kobaltu 60 są przemysłowo wytwarzane, są stosunkowo tanie i doprowadzają promienie gamma o energii 1,17Mev oraz 1,33 Mev.
Obecnie po opisaniu urządzenia do zgazowania węgla, zostanie opisany sposób w szczególnym nawiązaniu do fig. 2. Pirolizator 26 jest przeznaczony do wytwarzania gazu z węgla za pomocą odpędzania lotnej substancji w tym węglu z wynikiem o postaci palnego gazu i węgła odbarwiającego. Gazogenerator 40 o nieruchomym złożu naczynia ciśnieniowego jest przeznaczony do usuwania większości nieruchomej zawartości węgla pierwiastkowego pozostającego materiału węglowego dodatkowo do jego lotnej zawartości, przy czym przez to wytwarza się gaz palny i popiół.
W celu obsługiwania pirolizatora 26 o złozu unieruchomionym, sekcja 36 złoża reaktorowego jest napełniana materiałem obojętnym do uprzednio określonej wysokości złoża. Prędkość gazu poprzez złoże, zapewniona wlotami 32, 33, utrzymuje się na poziomie, tak aby zapewnić szybkie mieszanie węgla odbarwiającego, a potem złoże nagrzewa się do uprzednio wybranej temperatury, w przybliżeniu do 760°C do 1037°C za pomocą spalania gazów w dolnej sekcji 30 reaktora.
Po osiągnięciu przez złoze 36 potrzebnej temperatury, natężenia przepływu gazu są regulowane, aby otrzymywać właściwe parametry, tak jak określone szczególnymi warunkami. Pirolizator o złożu unieruchomionym może wtedy uzyskać przybliżony stan ustalony, co na przykład ocenia się według stałej temperatury złoża. Paliwo zawierające węgiel doprowadza się do pirolizatora, na przykład za pomocą transportu pneumatycznego. Zwykle, temperatura złoża opada wtedy natychmiastowo z powodu wyczuwalnego ciepła, potrzebnego do nagrzania węgla i uzyskania temperatury rekacji oraz ciepła pirolizy. Pneumatyczny transport węgla i natężenia przepływu gazu można regulować, tak aby temperatura złoża unieruchomionego nie opadała poniżej w przybliżeniu 760°C. Rura pirolizatora jest nagrzewana, tak aby usunąć ulatnianie paliwa przy dostatecznie dużych wartościach temperatury za pomocą tworzenia ochronnej skorupy na powierzchni węgla. Wartości temperatury w zakresie od 870°C do 1037°C są odpowiednio zalecane. Paliwo bez zdolności ulatniania oraz węgiel odbarwiający odprowadza się pod działaniem ciśnienia od górnego końca rury pirolizatora bezpośrednio do górnego końca naczynia ciśnieniowego 40. Para wodna i powietrze potrzebne do zgazowania węgla doprowadza się przewodami 50 u góry naczynia ciśnieniowego, tak aby gaz i węgiel odbarwiający współbieżnie płynęły ku dołowi poprzez gorący obszar zgazowania 42 naczynia ciśnieniowego. Korzystne wartości temperatury tego obszaru zawierają się od 980°C a 1260°C, tak jak zezwalają na to cechy topnienia węgla.
168 853
Nieprzereagowane paliwo i popiół, wytwarzany podczas procesu zgazowania, chłodzą się. Nieprzereagowane paliwo łącznie z pozostałym popiołem osadza się na obrotowym ruszcie 56, a następnie usuwa z naczynia ciśnieniowego odprowadzeniowym otworem 60.
Istotną cechą tej procedury jest to, że gorący strumień gazowy, wypływający z rury 26 pirolizatora, musi przepływać poprzez gorącą strefę zgazowania węgla 42 w obecności dodatkowej pary wodnej i powietrza, aby krakować smołę i zapewniać wystarczającą powierzchnię popiołu w celu osadzania alkaliów przy chłodzeniu przed wyjściem ze złoża popiołu. Jest to szczególnie korzystne w tym układzie zgazowania przedmuchanym powietrzem, ponieważ gorący strumień gazowy może być utrzymywany na całej drodze do turbiny gazowej bez jakiejkolwiek troski o lotne alkalia lub smoły zawierające siarkę, osadzane na rurach.
Specjaliści z tej dziedziny wiedzą lub mogą sprawdzać, wykorzystując nie więcej niż zwykłe doświadczenia, że istnieje wiele równoważnych rozwiązań, odpowiadających konkretnym przykładom według opisanego wynalazku. Te i inne rozwiązania równoważne są objęte następującymi zastrzeżeniami patentowymi.
168 853
FIG. 2
FKL 3
168 853
FIG. I
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims (8)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Urządzenie do zgazowywania paliwa stałego, zawierające nagrzewane naczynie ciśnieniowe, mające pionowe ściany i górny koniec oraz dolny koniec, rurową obudowę, mającą górny wylotowy koniec i dolny wlotowy koniec, połączoną z dolnym końcem naczynia ciśnieniowego a część rurowej obudowy staje pionowo do wnętrza naczynia, równolegle do ścian tego naczynia, tworząc pierścieniową przestrzeń między pionowymi ścianami naczynia a obudową dla otaczania złoża paliwa stałego, przewody umieszczone w sąsiedztwie dolnego końca rurowej obudowy, dla doprowadzania paliwa, palnego gazu i utleniacza do dolnego wlotowego końca rurowej obudowy oraz przewody, dostarczające zgazowujące reagenty do górnego końca naczynia ciśnieniowego dla łączenia wspomnianych reagentów z dowolnym stałym i gazowym materiałem, wychodzącym z górnego końca rurowej obudowy, znamienne tym, że obrotowy ruszt (56), umieszczony wokół rurowej obudowy (26) w pierścieniowej przestrzeni między tą częścią rurowej obudowy (26), która wystaje do wnętrza naczynia ciśnieniowego (40) a ścianami (46) naczynia ciśnieniowego, przy czym wspomniany ruszt (56) ma wiele wzajemnie połączonych, poziomych, równoległych płyt (62), na których może się osadzać stały materiał, wychodzący z rurowej obudowy (26).
  2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wewnątrz naczynia ciśnieniowego (40) przy jego górnym końcu znajduje się wewnętrzny kołnierz (55), który jest zasadniczo równoległy do ścian naczynia ciśnieniowego (40) i wyznacza przestrzeń (59) między ścianami (46) naczynia ciśnieniowego (40) a tym kołnierzem (55), współdziałającą w prowadzeniu wychodzącego gazu do wyładowczego przewodu (54).
  3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że co najmniej jedna ze wspomnianych wzajemnie połączonych równoległych płyt (62) obrotowego rusztu (56) jest umieszczona mimośrodowo wokół rurowej obudowy (26).
  4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wzdłuż zewnętrznej powierzchni naczynia ciśnieniowego (40) są rozmieszczone wodne przewody (72) do natryskiwania wody do naczynia ciśnieniowego (40), przy czym te przewody wystają do wewnątrz tego naczynia (40) i są umieszczone w sąsiedztwie obrotowego rusztu (56).
  5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że na ścianach (46) naczynia ciśnieniowego (40) jest zamontowany zespół pomiarowy (80, 82) do pomiaru położenia fizycznej powierzchni złoża paliwa.
  6. 6. Urządzenie do zgazowywania paliwa stałego, zawierające naczynie ciśnieniowe, mające pionowe ściany oraz górny i dolny koniec, w które zachodzi rurowa obudowa mająca górną część wchodzącą pionowo do naczynia ciśnieniowego równolegle do jego ścian, pierścieniową przestrzeń między rurową obudową a ścianami naczynia ciśnieniowego, przy czym ta rurowa obudowa ma dolne przewody wlotowe do odbierania paliwa stałego, zaś w ścianach naczynia ciśnieniowego znajdują się przewody doprowadzające zgazowujące reagenty do naczynia ciśnieniowego dla łączenia się ze stałym lub gazowym materiałem, wychodzącym z górnego wylotowego końca rurowej obudowy, znamienne tym, że ma obrotowy ruszt (56), otaczający część rurowej obudowy (26), która wchodzi do naczynia ciśnieniowego (40), przy czym ten ruszt (56) zawiera płyty (62), na których osadza się materiał stały po wyjściu z wylotowego końca rurowej obudowy (26), przewody (72) do natryskiwania wody do naczynia ciśnieniowego (20) w sąsiedztwie rusztu (56) dla rozbijania stałych skupisk, tworzących się na ruszcie (56) oraz wyładowczy otwór (60) poniżej rusztu (56) i blisko dolnego końca naczynia ciśnieniowego (40) do usuwania cząstek stałych z naczynia (40).
  7. 7. Sposób zgazowywania paliwa stałego w naczyniu ciśnieniowym, polegający na wprowadzaniu paliwa stałego pod ciśnieniem do pierwszego końca rury pirolizatora o końcu otwartym, przy czym wspomniana rura ma górny koniec wchodzący do wspomnianego naczynia ciśnieniowego ze złożem paliwa, dokonywaniu zapłonu gazu palnego dla utworzenia popiołu, węgla odbarwiającego i substancji lotnych, i odprowadzaniu paliwa pozbawionego zdolności ulatniania z wylotowego końca rury pirolizatora do naczynia ciśnieniowego, znamienny tym, że miesza się i utlenia paliwo
    168 853 3 pozbawione zdolności ulatniania, popiół i węgiel odbarwiający za pomocą obrotowego rusztu, umieszczonego w naczyniu ciśnieniowym i otaczającego górny koniec rury pirolizatora.
  8. 8. Sposóp zgazowywania paiiwa stałego, polegający na wprowadzaniu paliwa stałego, ewlaszcza węgla, gazu palnego i utleniacza do jednego końca rury pirolizntora o końcu otwartym, zawierającego zwieszone złoże paliwa, a drugi koniec tej rury wchodzi do naczynia ciśnieniowego, spalaniu gazu palnego przy temperaturze bliskiej 466°C w rurze pirolizntorn dla pozbawienia paliwa zdolności ulatniania, i usuwaniu paliwa pozbawionego zdolności ulatniania, gazowych substancji lotnych i węgla odbarwiającego z drugiego końca rury pirolizntora do naczynia ciśnieniowego, znamienny tym, że obraca się ruszt umieszczony w naczyniu ciśnieniowym i otaczający tę część rury pirolloatora, która wchodzi do naczynia ciśnieniowego tak, ze pozbawione zdolności ulatniania paliwo i węgiel odbarwiający tworzą złoże na tym ruszcie, wprowadza się czynniki ognoowujące do naczynia ciśnieniowego dla krakowania smoły i frakcji asfaltowych, utrzymuje się temperaturę naczynia ciśnieniowego w zakresie od 496°C do 565°C dla wytworzenia gazów węglowych i popiołu z paliwa pozbawionego zdolności ulatniania i popiołu w tym złożu, i obraca się ruszt dla wymieszania złoża i usunięcia popiołu i gazyfikatora.
PL91299063A 1990-08-09 1991-07-23 Urzadzenie do zgazowywania paliwa stalego i sposób zgazowywania paliwa stalego PL PL PL168853B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/565,039 US5133780A (en) 1990-08-09 1990-08-09 Apparatus for fixed bed coal gasification
PCT/US1991/005180 WO1992002599A1 (en) 1990-08-09 1991-07-23 Process and apparatus for fixed bed coal gasification

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL299063A1 PL299063A1 (en) 1994-03-07
PL168853B1 true PL168853B1 (pl) 1996-04-30

Family

ID=24256958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL91299063A PL168853B1 (pl) 1990-08-09 1991-07-23 Urzadzenie do zgazowywania paliwa stalego i sposób zgazowywania paliwa stalego PL PL

Country Status (8)

Country Link
US (1) US5133780A (pl)
EP (1) EP0544753A4 (pl)
JP (1) JPH06500134A (pl)
CN (1) CN1028112C (pl)
AU (1) AU647520B2 (pl)
PL (1) PL168853B1 (pl)
RU (1) RU2084493C1 (pl)
WO (1) WO1992002599A1 (pl)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994024230A1 (en) * 1993-04-08 1994-10-27 Shell Oil Company Method of reducing halides in synthesis gas
US5618321A (en) * 1994-09-15 1997-04-08 Thermal Technologies, Inc. Pyrolysis gasifier with inner sleeve member
US5895508A (en) * 1996-08-09 1999-04-20 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Down-flow moving-bed gasifier with catalyst recycle
RU2261891C1 (ru) * 2004-05-31 2005-10-10 Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) Способ получения жидких углеводородных смесей из твердого углеродсодержащего сырья
WO2006061738A2 (en) * 2004-12-08 2006-06-15 Sasol-Lurgi Technology Company (Proprietary) Limited Fixed bed coal gasifier
US20080314726A1 (en) * 2005-09-08 2008-12-25 Edek Choros Hybrid Energy System
EA007798B1 (ru) * 2005-10-25 2007-02-27 Ооо "Сибтермо" Способ слоевой газификации угля
RU2323878C1 (ru) * 2006-08-02 2008-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Способ получения активного угля
RU2333929C1 (ru) * 2007-02-26 2008-09-20 Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) Способ и установка для газификации твердого топлива
US7910392B2 (en) * 2007-04-02 2011-03-22 Solaria Corporation Method and system for assembling a solar cell package
US8690977B2 (en) 2009-06-25 2014-04-08 Sustainable Waste Power Systems, Inc. Garbage in power out (GIPO) thermal conversion process
DE102009036119A1 (de) * 2009-08-05 2011-02-10 Uhde Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases
DE202011004328U1 (de) 2011-03-22 2012-06-25 Big Dutchman International Gmbh Schachtvergaser zum Betrieb bei einer unterstöchiometrischen Oxidation
AU2012367827A1 (en) * 2012-01-24 2014-08-21 Sasol Technology (Proprietary) Limited Rotary plough for gasifiers
CN103045307B (zh) * 2012-12-21 2014-09-24 中国科学院过程工程研究所 一种制备无焦油富氢气体的热解气化方法及热解气化装置
CN103952183A (zh) * 2014-03-25 2014-07-30 佛山市凯沃森环保科技有限公司 生物质燃气化设备
CN105238442B (zh) * 2014-05-30 2018-08-10 中国科学院工程热物理研究所 处理含有碱金属化合物的燃料的方法和设备
US10800987B2 (en) * 2014-06-27 2020-10-13 University Of Wyoming Composite iron-sodium catalyst for coal gasification
GB2527829A (en) * 2014-07-03 2016-01-06 Dps Bristol Holdings Ltd A gasifier
CN111690437B (zh) * 2020-05-29 2021-05-28 中国科学院广州能源研究所 一种适应易结渣的农林生物质气化装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2577632A (en) * 1946-08-27 1951-12-04 Standard Oil Dev Co Process for supplying plasticizable carbonaceous solids into a gasification zone
US2582710A (en) * 1946-09-28 1952-01-15 Standard Oil Dev Co Method for the conversion of carbonaceous solids into volatile products
US2582712A (en) * 1947-05-17 1952-01-15 Standard Oil Dev Co Fluidized carbonization of solids
US2677603A (en) * 1947-12-29 1954-05-04 Directie Staatsmijnen Nl Process and apparatus for the gasification of fine-grained carbonaceous substances
US2662816A (en) * 1948-07-20 1953-12-15 Hydrocarbon Research Inc Gasification of carbonaceous materials containing volatile constituents
DE1545461A1 (de) * 1966-05-20 1970-01-29 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Herstellung von ueberwiegend Kohlenmonoxyd und bzw. oder Wasserstoff enthaltenden Gasen aus festen Brennstoffen
US3463623A (en) * 1967-09-07 1969-08-26 Us Interior Process for gasifying caking coals
ZA745349B (en) * 1973-10-24 1975-09-24 Metallgesellschaft Ag Process and apparatus for a continuos gasification of coal under superatmospheric pressure
CH599991A5 (pl) * 1976-05-26 1978-06-15 Rieter Ag Maschf
DE2736687A1 (de) * 1977-08-16 1979-03-01 Metallgesellschaft Ag Verfahren und vorrichtung zur vergasung koerniger kohle unter erhoehtem druck
US4300914A (en) * 1980-03-20 1981-11-17 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method and apparatus for gasifying with a fluidized bed gasifier having integrated pretreating facilities
DE3032949A1 (de) * 1980-09-02 1982-04-22 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Verfahren und vorrichtung zum aufgeben fester brennstoffe in die festbett-vergasung
US4405339A (en) * 1980-08-07 1983-09-20 Mittetu Chemical Engineering, Ltd. Process and apparatus for gasifying combustible materials
US4372756A (en) * 1981-06-30 1983-02-08 Mansfield Carbon Products, Inc. Two-stage coal gasification process
US4400181A (en) * 1982-01-28 1983-08-23 Hydrocarbon Research, Inc. Method for using fast fluidized bed dry bottom coal gasification
FI80066C (fi) * 1986-01-22 1991-07-29 Ahlstroem Oy Foerfarande och anordning foer foergasning av kolhaltigt material.

Also Published As

Publication number Publication date
CN1028112C (zh) 1995-04-05
AU8406891A (en) 1992-03-02
EP0544753A1 (en) 1993-06-09
US5133780A (en) 1992-07-28
EP0544753A4 (en) 1993-12-01
JPH06500134A (ja) 1994-01-06
AU647520B2 (en) 1994-03-24
CN1058801A (zh) 1992-02-19
PL299063A1 (en) 1994-03-07
RU2084493C1 (ru) 1997-07-20
WO1992002599A1 (en) 1992-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL168853B1 (pl) Urzadzenie do zgazowywania paliwa stalego i sposób zgazowywania paliwa stalego PL PL
US8438983B2 (en) Waste treatment process and apparatus
US5226927A (en) Wood gasifier
US7658155B2 (en) Waste treatment process and apparatus
US6005149A (en) Method and apparatus for processing organic materials to produce chemical gases and carbon char
EP2948658B1 (en) Method and device for gasifying feedstock
RU2607662C2 (ru) Способ и устройство для газификации твердых горючих материалов под давлением в стационарном слое
US5145490A (en) Process for fixed bed coal gasification
EP3997197A1 (en) An improved reactor for the gasification of wood-cellulose residual materials
RU2631808C2 (ru) Способ газификации топливной биомассы и устройство для его осуществления
WO2011057040A2 (en) Direct-fired pressurized continuous coking
EP2666845A1 (en) Gas producing apparatus
JP2004256598A (ja) 可燃物のガス化方法及び装置並びにガス化溶融システム
JP2019007718A (ja) 廃棄物溶融炉及びその運転方法
WO2023150830A1 (en) Method and system for producing syngas from a combustible material
HK1109197B (en) Waste treatment process and apparatus