PL190843B1

PL190843B1 - Sposób ogrzewania materiału stałego w naczyniu technologicznym i urządzenie do ogrzewania materiału stałego w naczyniu technologicznym

Info

Publication number: PL190843B1
Application number: PL338796A
Authority: PL
Inventors: David Stewart Conochie; Mark Howard Davies; Katherine Fiona Howison
Original assignee: Kfx Inc
Priority date: 1997-08-25
Filing date: 1998-08-25
Publication date: 2006-02-28
Also published as: CZ2000528A3; PL338796A1; US6497737B1; JP2001513430A; AUPO876797A0; HUP0003071A3; CA2301635C; UA53732C2; WO1999010078A1; ID26578A; TR200000519T2; CN1268903A; GEP20032971B; CO5040164A1; ZA987734B; KR20010030572A; CA2301635A1; HUP0003071A2; CN1098721C; TW394835B

Abstract

1. Sposób ogrzewania materialu stalego w naczyniu technologicznym, polegajacy na tym, ze w pierwszym etapie dostarcza sie ladunek materialu stalego do naczynia technologicznego i tworzy sie naladowane zloze, po czym w drugim etapie podwyzsza sie cisnienie zawartosci naczy- nia za pomoca plynu wprowadzanego do naladowanego zloza, a nastepnie w trzecim etapie ogrzewa sie material staly w naladowanym zlozu za pomoca pary wodnej do- starczanej do naczynia na drodze posredniej wymiany ciepla, a równoczesnie utrzymuje sie zawartosc naczynia pod cisnieniem, znamienny tym, ze w trzecim etapie reguluje sie warunki, najpierw w pierwszym mokrym etapie podgrzewa sie material staly do temperatury 250°C za pomoca pary wodnej nasyconej wprowadzanej pod cisnie- niem przy czym temperatura skraplania pary wodnej ……. 8. Urzadzenie do ogrzewania materialu stalego, które zawiera naczynie technologiczne do przechowywania naladowanego zloza materialu stalego oraz uklad wymiany ciepla dostarczajacy pare do naczynia technologicznego, w którego sklad wchodzi zespól wymiany ciepla umieszczony w naczyniu technologicznym zawierajacy kanal do przeply- wu pary i wiele powierzchni wymiany ciepla, które znajduja sie w naladowanym zlozu, przy czym na wylocie z naczynia technologicznego jest umieszczony skraplacz do skraplania pary odprowadzanej z zespolu wymiany ciepla, zas pomie- dzy skraplaczem a naczyniem technologicznym jest umieszczony kociol do wytwarzania pary dla ukladu wy- miany ciepla znamienne tym, ze w ukladzie wymiany ciepla, na wlocie do naczynia technologicznego jest umieszczony skraplacz do skraplania pary ……………….. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób ogrzewania materiału stałego w naczyniu technologicznym i urzą dzenie do ogrzewania materiału stałego w naczyniu technologicznym.

Wynalazek dotyczy zwłaszcza, chociaż nie wyłącznie, obróbki ładunku materiału stałego, który ma niską przewodność cieplną, w warunkach wysokiej temperatury i ciśnienia. Przedmiotem wynalazku jest zwłaszcza: uzdatnianie materiałów węglowych, przeważnie węgla, w warunkach obejmujących wysoką temperaturę i ciśnienie, w celu zwiększenia wartości BTU materiałów węglowych poprzez usunięcie wody z materiałów węglowych oraz ochładzanie ogrzanych materiałów węglowych.

Znany jest z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,290,523 zgłoszonego na rzecz Koppelman'a proces uzdatniania węgla poprzez równoczesne stosowanie temperatury i ciśnienia. W opisie tym ujawniono odwadnianie węgla pod wpływem ciepła poprzez ogrzewanie węgla w warunkach podwyższonej temperatury i ciśnienia, w celu spowodowania zmian fizycznych w węglu, a które powodują usunięcie wody z węgla poprzez reakcję „wyciskania”.

Koppelman ujawnia także utrzymywanie wystarczająco wysokiego ciśnienia podczas procesu uzdatniania tak, że woda będąca produktem ubocznym jest wytwarzana głównie jako płyn, a nie jako para.

Koppelman ujawnia także wiele różnych opcji urządzenia służących do wykonywania procesu uzdatniania. Mówiąc ogólnie opcje te bazują na zastosowaniu naczynia ciśnieniowego, które zawiera odwrócony stożkowy wlot, cylindryczny korpus, stożkowy wylot, oraz zespół pionowo albo poziomo ustawionych rur do wymiany ciepła umieszczonych w korpusie.

W jednej z konstrukcji urządzenia Koppelman'a, pokazano pionowo ustawione rury i koniec wylotowy, które są napełnione węglem, a w celu podniesienia ciśnienia w rurach i na końcu wylotowym wtryskuje się azot. Węgiel jest ogrzewany na drodze pośredniej wymiany ciepła z olejem, który jest dostarczany jako płyn przenoszący ciepło do cylindrycznego korpusu na zewnątrz rur. Dalsze ogrzewanie węgla jest wspomagane na drodze bezpośredniej wymiany ciepła pomiędzy węglem i parą, która działa jako płyn roboczy wewnątrz naładowanego złoża. Dodatkowo para zwiększa ciśnienie w rurach i na końcu wylotowym do wymaganego ciśnienia.

Połączenie warunków podwyższonego ciśnienia i temperatury w rurach i na końcu wylotowym powoduje odparowanie części wody z węgla, a następnie skraplanie części wody jako cieczy. Na skutek podwyższonego ciśnienia część pary powstałej po dodaniu wody także skrapla się do cieczy w zimniejszych rejonach rur. Para, która się nie skropli, oraz której jest w nadmiarze, musi być wypuszczona. Dodatkowo powstają gazy nie skraplające się (na przykład, CO, CO2), które muszą być też wypuszczone. Okresowo płyn jest spuszczany z końca wylotowego.

Na koniec, po wstępnie określonym czasie obróbki, w naczyniu obniża się ciśnienie, a uzdatniony węgiel jest odprowadzany przez koniec wylotowy i następnie chłodzony.

Opisane powyżej rozwiązanie wymaga zastosowania oleju jako płynu przenoszącego ciepło znajdującego się blisko granicy jego temperatury pracy. Jest to niepożądane z punktu widzenia ochrony środowiska i chorób zawodowych. Jako alternatywę można zastosować inne ciecze o wysokiej temperaturze, takie jak stopiona sól alb stopiony metal, ale ich użytkowanie jest także ograniczone.

W innym przykładzie wykonania urządzenia Koppelman'a zamiast oleju jako płyn do przesyłania ciepła stosuje się parę, będącą w bezpośrednim, a nie pośrednim kontakcie z węglem. Wadą tego rozwiązania jest ograniczona możliwość komercyjnego powiększania rozmiaru instalacji oraz trudności w regulacji prędkości ogrzewania materiału.

Należy wyjaśnić, że stosowane w opisie i zastrzeżeniach patentowych pojęcie „naczynia technologicznego” może być dowolnym typem naczynia ciśnieniowego, takim jak ten opisany w międzynarodowym zgłoszeniu WO 9830856 zatytułowanym „Reaktor”, w opisie WO 9839613 zatytułowanym „Naczynie technologiczne i sposób obróbki ładunku materiału”, w opisie WO 9842427 zatytułowanym „Oddzielanie cieczy /gazu/ materiału stałego, oraz w opisie WO 9850743 zatytułowanym „Wzmożone przesyłanie ciepła”, zgłoszonym na rzecz zgłaszającego.

Termin „warunki pracy” oznacza każde warunki, które mają wpływ na ogrzewanie materiału stałego i usuwanie wody z materiału stałego, oraz obejmują, na przykład, warunki pracy takie jak ciśnienie pary, temperatura pary i prędkość przepływu pary, które mają wpływ na temperaturę naładowanego złoża.

Celem wynalazku jest sposób ogrzewania materiału stałego w naczyniu technologicznym.

Celem wynalazku jest urządzenie do ogrzewania materiału stałego w naczyniu technologicznym.

PL 190 843 B1

Sposób ogrzewania materiału stałego w naczyniu technologicznym, polegający na tym, że w pierwszym etapie dostarcza się ładunek materiału stałego do naczynia technologicznego i tworzy się naładowane złoże, po czym w drugim etapie podwyższa się ciśnienie zawartości naczynia za pomocą płynu wprowadzanego do naładowanego złoża, a następnie w trzecim etapie ogrzewa się materiał stały w naładowanym złożu za pomocą pary wodnej dostarczanej do naczynia na drodze pośredniej wymiany ciepła, a równocześnie utrzymuje się zawartość naczynia pod ciśnieniem według wynalazku charakteryzuje się tym, że w trzecim etapie reguluje się warunki, najpierw w pierwszym mokrym etapie podgrzewa się materiał stały do temperatury 250°C za pomocą pary wodnej nasyconej wprowadzanej pod ciśnieniem przy czym temperatura skraplania pary wodnej nasyconej jest niższa niż temperatura wrzenia wody w naładowanym złożu i usuwa się wodę z materiału stałego, po czym w drugim suchym etapie ogrzewa się materiał stały do temperatury koń cowej w zakresie 270°C do 420°C za pomocą pary przegrzanej dostarczanej do naładowanego złoża pod ciśnieniem większym niż ciśnienie w naładowanym złożu i doprowadza się do wrzenia co najmniej część pozostałej ilości wody i odprowadza się ją z materiału stałego w fazie parowej.

Korzystnie dodatkowo w mokrym etapie znaczną część pary wodnej skrapla się na drodze pośredniej wymiany ciepła z materiałem stałym w naładowanym złożu.

Korzystnie w mokrym etapie skrapla się co najmniej 80% pary na drodze pośredniej wymiany ciepła z materiałem stałym.

Korzystnie w suchym etapie pozostałą wodę odparowuje się z materiału stałego, a następnie materiał stały podgrzewa się do temperatury końcowej.

Korzystnie stosuje się dwa naczynia technologiczne, przy czym podgrzewa się materiał stały w naładowanym złoż u w drugim naczyniu technologicznym na drodze pośredniej wymiany ciepła podczas mokrego etapu sposobu z parą odprowadzoną podczas suchego etapu z pierwszego naczynia technologicznego.

Korzystnie ostatecznie ogrzany materiał stały odprowadza się z pierwszego naczynia technologicznego, po czym napełnia się materiałem stałym pierwsze naczynie technologiczne i poddaje się go działaniu ciśnienia oraz zmienia się kierunek przepływu pary przegrzanej, za pomocą której najpierw podgrzewa się materiał stały w naładowanym złożu drugiego naczynia technologicznego na drodze pośredniej wymiany ciepła w suchym etapie sposobu, a następnie za pomocą pary odprowadzonej z drugiego naczynia technologicznego podgrzewa się materiał stały w pierwszym naczyniu technologicznym na drodze pośredniej wymiany ciepła w mokrym etapie sposobu.

Korzystnie powtarza się sekwencyjnie etapy opróżniania i napełniania naczyń technologicznych oraz zmiany kierunku przepływu pary przez te naczynia.

Urządzenie do ogrzewania materiału stałego, które zawiera naczynie technologiczne do przechowywania naładowanego złoża materiału stałego oraz układ wymiany ciepła dostarczający parę do naczynia technologicznego, w którego skład wchodzi zespół wymiany ciepła umieszczony w naczyniu technologicznym zawierający kanał do przepływu pary i wiele powierzchni wymiany ciepła, które znajdują się w naładowanym złożu, przy czym na wylocie z naczynia technologicznego jest umieszczony skraplacz do skraplania pary odprowadzanej z zespołu wymiany ciepła, zaś pomiędzy skraplaczem a naczyniem technologicznym jest umieszczony kocioł do wytwarzania pary dla układu wymiany ciepła według wynalazku charakteryzuje się tym, że w układzie wymiany ciepła, na wlocie do naczynia technologicznego jest umieszczony zasobnik pary albo zespół komory pary przegrzanej i komory pary nasyconej, które są połączone z zespołem wymiany ciepła, na którego przewodzie wlotowym jest umieszczony układ zaworów albo, zaś na jego przewodzie wylotowym jest umieszczony układ zaworów albo, regulujących ciśnienie i przepływ pary.

Korzystnie urządzenie zawiera ponadto co najmniej dwa naczynia technologiczne do przechowywania naładowanych złóż materiału stałego.

Korzystnie w każdym naczyniu technologicznym znajduje się jeden zespół wymiany ciepła, które to zespoły są połączone ze sobą szeregowo albo równolegle.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku uzyskano ulepszony sposób i urządzenie do uzdatniania węgla poprzez równoczesne stosowanie temperatury i ciśnienia, który nie polega na zastosowaniu oleju jako płynu do przesyłania ciepła.

Dzięki regulacji ciśnienia pary w etapie suchym względem ciśnienia w naładowanym złożu, tak aby ustawiać niższą temperaturę skraplania pary niż temperatura wrzenia wody w naładowanym złożu, unika się wrzenia wody odprowadzanej z materiału stałego w naładowanym złożu podczas mokrego etapu sposobu.

PL 190 843 B1

Zastosowanie dwóch (albo większej ilości) naczyń technologicznych z oddzielnymi ładunkami materiału stałego jest szczególnie korzystne, ponieważ wykorzystuje parę w stanie przegrzanym w suchym etapie do ogrzewania materiału stałego w naładowanym złoż u do temperatury powodują cej odprowadzanie wody z materiału stałego, a ponadto służy do ogrzewania materiału stałego do temperatury końcowej, a następnie wykorzystuje parę w etapie mokrym do ogrzewania materiału stałego bez wrzenia wody w materiale stałym.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym: fig.1 przedstawia schematycznie jeden przykład wykonania sposobu i urządzenia do ogrzewania materiału stałego według wynalazku; fig. 2-schematycznie drugi przykład wykonania sposobu i urządzenia do ogrzewania materiału stałego według wynalazku; oraz fig. 3 - schematycznie trzeci przykład wykonania sposobu i urządzenia do ogrzewania materiału stałego według wynalazku.

Poniższy opis jest wykonany w kontekście ogrzewania węgla w celu uzdatnienia węgla poprzez usunięcie wody z węgla w celu zwiększenia wartości kalorycznej węgla. Wynalazek niniejszy nie jest ograniczony do tego zastosowania i rozciąga się na obróbkę dowolnego odpowiedniego materiału stałego.

Sposób i urządzenie przedstawione na fig. 1 bazują na zastosowaniu pojedynczego naczynia technologicznego 65, które jest ukształtowane w celu przyjmowania i przechowywania naładowanego złoża węglowego 67 w warunkach podwyższonej temperatury i ciśnienia.

Urządzenie zawiera ponadto pierwszy układ wymiany ciepła służący do dostarczania pary do naczynia technologicznego 65 w celu podgrzania węgla na drodze pośredniej wymiany ciepła. W skład pierwszego układu wymiany ciepła wchodzi:

(I) zespół 64 wymiany ciepła składający się z pionowo ustawionych płyt, które tworzą powierzchnie wymiany ciepła i zawierają kanały, którymi płynie para (nie pokazane), (II) skraplacz 62 połączony z końcem wylotowym zespołu 64 wymiany ciepła w celu skraplania pary, która się jeszcze nie skropliła (III) układ kotłowy 60 połączony ze skraplaczem 62 w celu wytwarzania pary dla zespołu 64 wymiany ciepła.

Ponadto w skład układu wymiany ciepła wchodzi zasobnik pary 61 umieszczony na końcu wlotowym zespołu 64 wymiany ciepła, w którym jest przechowywana para i zapewnia on regulację ciśnienia w kanałach zespołu 64 wymiany ciepła, oraz zawór regulacyjny ciśnienia 63 umieszczony na końcu wylotowym zespołu 64 wymiany ciepła.

Urządzenie przedstawione na fig. 1 zawiera ponadto drugi układ 71, umożliwiający krążenie płynu roboczego w naładowanym złożu węglowym 67 w celu wzmożenia wymiany ciepła pomiędzy parą przepływającą przez zespół 64 wymiany ciepła i węglem w naładowanym złożu węglowym 67.

Korzystnym płynem roboczym jest gaz, który nie przechodzi zmiany fazy w warunkach pracy, według sposobu. Gazy, które mogą być stosowane jako gaz roboczy obejmują azot, parę wodną, SO2, CO2, węglowodory, gazy szlachetne, czynniki chłodnicze i ich mieszaniny.

Urządzenie przedstawione na fig. 1 zawiera ponadto wlot 77 do wprowadzania gazu do naczynia technologicznego 65 w celu podniesienia w nim ciśnienia.

Podczas użytkowania urządzenia przedstawionego na fig. 1 według korzystnego przykładu wykonania, sposób według wynalazku polega na tym, że:

(I) dostarcza się węgiel do naczynia technologicznego 65 w celu utworzenia naładowanego złoża węglowego 67;

(II) za pomocą dostarczanego z zewnątrz gazu, wytwarzanej w jego wnętrzu pary, albo obu tych elementów w naczyniu technologicznym 65 podnosi się ciś nienie do wymaganej wartoś ci, (III) dostarcza się parę do zespołu 64 wymiany ciepła w celu podgrzania węgla w naładowanym złoż u wę glowym 67.

Połączone działanie ciśnienia i temperatury w naczyniu technologicznym 65 usuwa wodę z węgla.

Para wodna jest dostarczana do zespołu 64 wymiany ciepła z zespołu kotłowego 60 w temperaturze przynajmniej 300°C. Zauważono, że znaczenie unikania odparowywania węgla jest jednym z czynników, który okreś la górną granicę temperatury pary. Zauważ ono takż e, ż e dla innych materiałów stałych maksymalna temperatura pary może być ograniczona tylko przez rodzaj kotła, a nie przez materiały stałe.

Zasobnik pary 61 reguluje dostarczanie pary do zespołu 64 wymiany ciepła aby zapewnić uzasadnioną stałą prędkość skraplania w skraplaczu 62. Zawór regulacyjny ciśnienia 63 jest używany do regulacji ciśnienia w zespole 64 wymiany ciepła i stąd reguluje temperaturę skraplania. Ustawienie

PL 190 843 B1 wymagane dla zaworu regulacyjnego ciśnienia 63 zależą od przesyłania ciepła po stronie złoża węglowego w naczyniu technologicznym 65.

W korzystnym przykładzie wykonania sposobu według wynalazku warunki pracy są regulowane po to, aby usunąć wodę z węgla w dwóch etapach, przy czym:

(I) wodę „wyciska się” z węgla i spuszcza się jako fazę ciekłą do dolnej części naczynia technologicznego 65 w pierwszym mokrym etapie sposobu; oraz (II) znaczną część pozostałej wody z węgla usuwa się jako fazę parową w drugim suchym etapie sposobu.

W korzystnym przykładzie wykonania sposobu według wynalazku dwuetapowe usuwanie wody z wę gla w naładowanym złoż u wę glowym 67 jest osią gane korzystnie za pomocą pary w mokrym etapie sposobu i pary przegrzanej w suchym etapie sposobu.

Faza mokra sposobu może być przeprowadzana skutecznie za pomocą pary nasyconej i umożliwia skroplenie znacznej części pary (przeważnie w ilości 80%). Jednak przeważnie para nie będzie podgrzewała węgla w naładowanym złożu do temperatur większych niż 270°C, którą to wielkość jest wymagana w fazie suchej sposobu celem spowodowania wrzenia znacznej części wody pozostającej w wę glu po zakoń czeniu mokrej fazy sposobu. Przeważ nie faza sucha wymaga uzyskania koń cowych temperatur węgla powyżej linii pary i dlatego para nasycona nie będzie osiągać tych temperatur.

Zauważono, że temperatura przegrzania pary musi być utrzymywana w granicach, w których można oddziaływać na węgiel bez znacznego odgazowania. To nakłada ograniczenia na bilans ciepła dostępnego w etapie mokrym i suchym. Przy ogrzewaniu materiałów stałych bez ograniczenia maksymalnej temperatury jest większa możliwość optymalizacji wykorzystania energii w parze wodnej.

Zgłaszający odkrył, że korzystne jest:

(I) przeprowadzanie suchego etapu sposobu przy ciśnieniu pary, które jest wyższe niż ciśnienie w naładowanym złoż u węglowym 67, aby wspomóc wrzenie wody w wę glu poprzez skrapla nie pary od strony zasilają cej, albo stosowanie pary przegrzanej o dowolnym ciś nieniu; oraz (II) przeprowadzanie mokrego etapu sposobu przy ciśnieniu pary, które jest niższe niż ciśnienie w naładowanym złoż u wę glowym 67, aby utrzymać temperaturę skraplania pary poniż ej temperatury wrzenia wody w naładowanym złoż u wę glowym 67.

Cechą opisanej powyżej regulacji ciśnienia pary do wartości wyższej niż ciśnienie boczne złoża w suchym etapie sposobu jest to, ż e po połą czeniu z przepływem masowym płynu roboczego poprzez drugi układ 71 istnieje wysoka prędkość przesyłania ciepła nie tylko do cząsteczek węgla, ale także do wody znajdującej się w naładowanym złożu węglowym 67. Jest to szczególnie ważna cecha w przypadku, kiedy złoże jest niezwilżające i przesyłanie ciepła pomiędzy cząstkami stałymi i cieczą jest niewielkie.

Korzystny przykład wykonania niniejszego wynalazku obejmuje także wykorzystanie odwróconego przepływu płynu roboczego w asymetrycznym ukształtowaniu podczas mokrego etapu sposobu, z dłuższymi impulsami w kierunku dolnym niż w kierunku górnym, w celu przemieszczania wody w fazie ciekłej do dołu w kierunku dolnego koń ca naczynia technologicznego 65. Taki asymetryczny przepływ płynu roboczego może przyspieszyć odwadnianie naładowanego złoża węglowego 67.

Zgłaszający stwierdził, że w szczególnym przykładzie ilość ciepła wymaganego w fazie suchej i ilość ciepła wymaganego w fazie mokrej są z grubsza proporcjonalne do tego dostę pnego z jednego przepływu masowego pary przegrzanej, a odkrycie to przyczynia się do wysokiej sprawności skraplania pary przy stosowaniu wynalazku. Jeśli w fazie suchej wymagane są większe ilości pary, to sprawność skraplania jest zmniejszona, chyba że może być ona odpowiednio przywrócona wraz z większym stopniem przegrzania. Jeśli w fazie suchej są wymagane mniejsze ilości pary, wtedy para przegrzana przechodzi do stadium nasycenia i powinno być możliwe osiągnięcie sprawności dochodzącej do 100%.

Sposób i urządzenie przedstawione na fig. 2 są rozszerzeniem układu przedstawionego na fig. 1, a bazują na zastosowaniu dwóch naczyń technologicznych 65a, 65b.

Według fig. 2, urządzenie zawiera te same podstawowe składniki co przedstawione na fig. 1, konkretnie naczynia technologiczne 65a, 65b i układ wymiany ciepła.

Urządzenie zawiera ponadto dwie grupy zaworów regulacyjnych przepływu. Pierwsza grupa zaworów regulacyjnych L1, L3, R4 i R2 pracuje razem i druga grupa zaworów regulacyjnych R1, R3, L4 i L2 pracuje razem, ale w przeciwnej fazie niż pierwsza grupa zaworów. Tak więc, kiedy pierwsza grupa zaworów LI, L3, R4 i R2 jest otwarta, to druga grupa zaworów R1, R3, L4 i L2 jest zamknięta.

PL 190 843 B1

Należy stwierdzić, że przełączenie stanu każdej grupy zaworów odwraca sekwencję przepływu pary przez naczynia technologiczne 65a i 65b.

Podczas stosowania urządzenia przedstawionego na fig. 2 według korzystnego przykładu wykonania sposobu według wynalazku, po osiągnięciu stanu pracy zrównoważonej, naczynia technologiczne 65a, 65b są kolejno wypełniane węglem, podnosi się ciśnienie w naczyniach technologicznych 65a, 65b, a węgiel jest podgrzewany za pomocą korzystnego sposobu dwuetapowego poprzez pośrednią wymianę ciepła z parą.

Naczynia technologiczne 65a, 65b są opróżniane po zakończeniu drugiego suchego etapu sposobu.

Konkretnie, przepływ pary przez naczynia technologicznego 65a, 65b jest kolejno zmieniany tak, że:

(I) po pierwsze, para przegrzana przepływa przez naczynie technologicznego 65a i podgrzewa wę giel w suchym etapie sposobu, a para (która nie jest już przegrzana) odprowadzona z pierwszego naczynia technologicznego 65a przepływa przez drugie naczynie technologiczne 65b i podgrzewa wę giel w mokrym etapie sposobu; oraz (II) po drugie, para przegrzana przepływa zmienioną drogą przez naczynie technologiczne 65b i podgrzewa wę giel w suchym etapie sposobu, a para odprowadzona z drugiego naczynia technologicznego 65b przepływa przez pierwsze naczynie technologiczne 65a i podgrzewa wę giel w mokrym etapie sposobu.

Opisana powyżej sekwencja etapów obejmuje napełnianie i opróżnianie każdego z naczyń technologicznych 65a, 65b i, w rezultacie, w cyklu każdego naczynia technologicznego będą występowały okresy jałowe.

Dodatkowo, w preferowanym trybie pracy, pierwsza i druga grupa zaworów jest otwierana podczas przełączania, kiedy jedno z naczyń technologicznych 65a, 65b jest opróżniane i napełniane, a nastę pnie wymagana grupa zaworów jest stopniowo zamykana, w celu uniknię cia falowania ciś nienia w urządzeniu.

Sposób i urządzenie przedstawione na fig. 3 są rozwiązaniem alternatywnym dla tego przedstawionego na fig. 2.

Jak pokazano na fig. 3, urządzenie zawiera 6 naczyń technologicznych 65a, 65b, 65c, 65d, 65e, 65f (z których tylko jedno jest pokazane na figurze), zawierających naładowane złoża węglowe i układ wymiany ciepła do dostarczania pary nasyconej i pary przegrzanej do naczyń, w celu podgrzania węgla poprzez pośrednią wymianę ciepła w mokrym i suchym etapie opisanymi powyżej w oparciu o fig. 1 i fig. 2.

Istnieje wiele podobieństw i różnic pomiędzy obiegiem wymiany ciepła przedstawionym na fig. 3 i tymi pokazanymi na fig. 1 i 2.

Jednym podobieństwem jest to, że układ wymiany ciepła zawiera zespół 64 wymiany ciepła składający się z pionowo ustawionych płyt, kotła 60 i skraplacza 62.

Jedną z różnic jest to, że układ wymiany ciepła zawiera komorę pary przegrzanej 91 i komorę pary nasyconej 93 do przechowywania, odpowiednio, pary przegrzanej i nasyconej przed naczyniami. Komory 91, 93 stosuje się aby umożliwić zmiany przepływu i ciśnienia w zespołach 64 wymiany ciepła w naczyniach technologicznych 65a, 65b, 65c, 65d, 65e, 65f.

Drugą różnicą jest to, że układ wymiany ciepła zawiera szereg przewodów i zaworów umożliwiających oddzielne dostarczanie pary nasyconej poprzez komorę pary nasyconej 93 (przewód 81, zawór V1) i pary przegrzanej poprzez komorę pary przegrzanej 91 (przewód 83, zawór V2) do każdego z naczyń technologicznych 65a, 65b, 65c, 65d, 65e, 65f, w celu podgrzania wę gla przy podwyż szonym ciśnieniu w mokrym i suchym etapie, jak to opisano powyżej.

Ponadto obieg wymiany ciepła zawiera:

(I) separator wodno-parowy 95 na wylotowym końcu zespołu 64 wymiany ciepła każdego naczynia ciś nieniowego, służą cy do oddzielania pary i wody odprowadzanej z zespołów 64 wymiany ciepła; oraz (II) przewody 101 do przesyłania oddzielonej wody do kotła 60 i przewody 103 do przesyłana oddzielonej pary do komory pary nasyconej 93.

W opisanym powyż ej korzystnym przykładzie wykonania moż na dokonywać wielu modyfikacji, bez odchodzenia od myśli i zakresu niniejszego wynalazku.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób ogrzewania materiału stałego w naczyniu technologicznym, polegający na tym, że w pierwszym etapie dostarcza się ładunek materiału stałego do naczynia technologicznego i tworzy się naładowane złoże, po czym w drugim etapie podwyższa się ciśnienie zawartości naczynia za pomocą płynu wprowadzanego do naładowanego złoża, a następnie w trzecim etapie ogrzewa się materiał stały w naładowanym złożu za pomocą pary wodnej dostarczanej do naczynia na drodze pośredniej wymiany ciepła, a równocześnie utrzymuje się zawartość naczynia pod ciśnieniem, znamienny tym, że w trzecim etapie reguluje się warunki, najpierw w pierwszym mokrym etapie podgrzewa się materiał stały do temperatury 250°C za pomocą pary wodnej nasyconej wprowadzanej pod ciśnieniem przy czym temperatura skraplania pary wodnej nasyconej jest niższa niż temperatura wrzenia wody w naładowanym złoż u i usuwa się wodę z materiału stałego, po czym w drugim suchym etapie ogrzewa się materiał stały do temperatury końcowej w zakresie 270°C do 420°C za pomocą pary przegrzanej dostarczanej do naładowanego złoża pod ciśnieniem większym niż ciśnienie w naładowanym złożu i doprowadza się do wrzenia co najmniej część pozostałej ilości wody i odprowadza się ją z materiału stałego w fazie parowej.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e dodatkowo w mokrym etapie znaczn ą część pary wodnej skrapla się na drodze pośredniej wymiany ciepła z materiałem stałym w naładowanym złożu.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, ż e w mokrym etapie skrapla się co najmniej 80% pary na drodze pośredniej wymiany ciepła z materiałem stałym.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e w suchym etapie pozostałą wodę odparowuje się z materiału stałego, a następnie materiał stały podgrzewa się do temperatury końcowej.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e stosuje się dwa naczynia technologiczne, przy czym podgrzewa się materiał stały w naładowanym złożu w drugim naczyniu technologicznym na drodze pośredniej wymiany ciepła podczas mokrego etapu sposobu z parą odprowadzoną podczas suchego etapu z pierwszego naczynia technologicznego.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że ostatecznie ogrzany materiał stały odprowadza się z pierwszego naczynia technologicznego, po czym napełnia się materiałem stałym pierwsze naczynie technologiczne i poddaje się go działaniu ciśnienia oraz zmienia się kierunek przepływu pary przegrzanej, za pomocą której najpierw podgrzewa się materiał stały w naładowanym złożu drugiego naczynia technologicznego na drodze pośredniej wymiany ciepła w suchym etapie sposobu, a następnie za pomocą pary odprowadzonej z drugiego naczynia technologicznego podgrzewa się materiał stały w pierwszym naczyniu technologicznym na drodze pośredniej wymiany ciepła w mokrym etapie sposobu.
7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że powtarza się sekwencyjnie etapy opróżniania i napełniania naczyń technologicznych oraz zmiany kierunku przepływu pary przez te naczynia.
8. Urzą dzenie do ogrzewania materiału stałego, które zawiera naczynie technologiczne do przechowywania naładowanego złoża materiału stałego oraz układ wymiany ciepła dostarczający parę do naczynia technologicznego, w którego skład wchodzi zespół wymiany ciepła umieszczony w naczyniu technologicznym zawierający kanał do przepływu pary i wiele powierzchni wymiany ciepła, które znajdują się w naładowanym złożu, przy czym na wylocie z naczynia technologicznego jest umieszczony skraplacz do skraplania pary odprowadzanej z zespołu wymiany ciepła, zaś pomiędzy skraplaczem a naczyniem technologicznym jest umieszczony kocioł do wytwarzania pary dla układu wymiany ciepła znamienne tym, że w układzie wymiany ciepła, na wlocie do naczynia technologicznego (65, 65a, 65b) jest umieszczony zasobnik pary (61) albo zespół komory pary przegrzanej (91) i komory pary nasyconej (93), które s ą połą czone z zespołem (64) wymiany ciepła, na którego przewodzie wlotowym jest umieszczony układ zaworów (V1, V2) albo (L1, R4; L4, R1), zaś na jego przewodzie wylotowym jest umieszczony układ zaworów (63) albo (L3, R2; L2, R3), regulujących cienienie i przepływ pary.
9. Urzą dzenie według zastrz. 8, znamienne tym, ż e zawiera ponadto co najmniej dwa naczynia technologiczne (65a, 65b) do przechowywania naładowanych złóż materiału stałego.
10. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że w każdym naczyniu technologicznym (65a, 65b) znajduje się jeden zespół (64) wymiany ciepła, które to zespoły (64) są połączone ze sobą szeregowo albo równolegle.