PL41628B1 - - Google Patents

Description

W kopalniach wegla wskutek rozwoju eksplo¬ atacji powstaja i zwiekszaja sie z czasem haldy i baseny szlamowe. Haldy moga ulegac stosun¬ kowo latwo zapalaniu sie przez przeniesienie ognia przez niezgaszony popiól z kotlowni lub przez samozaplon, spowodowany tarciem lub Btale wzrastajacym naciskiem nasypywanych materialów. Temperatura wskutek takiego po¬ wolnego palenia sie materialów haldy moze sie¬ gac temperatury nadtapiania kamienia. To zja¬ wisko wskazuje, ze pozostalosci weglowe tak zmasowanie w haldach, jak i w basenach, zawie¬ raja jeszcze pewna ilosc czynnych skladników, przeróbka takich pozostalosci w celu wyekstra¬ howania i zuzytkowania ich cennych skladni¬ ków moze stac sie korzystne i rentowne.Wynalazek ma na celu wykorzystanie takich odpadów i, ogólnie biorac, wszelkich malowar¬ tosciowych surowców organicznych, dotyczy on sposobu stalego zgazowywania i ekonomicznego wykorzystania tych surowców w celu wyekstra¬ howania wszelkich skladników i substancjf na¬ dajacych sie do jakiegokolwiek zastosowania przemyslowego.Cecha charakterystyczna sposobu wedlug wy¬ nalazku jest fakt, ze gazyfikacja materialów poddawanych traktowaniu, zostaje zapewniona przez dzialanie na nie silnie przegrzana para wodna. Przegrzanie pary do temperatury gazy¬ fikacji uzyskuje sie przez ogrzewanie jej lukiem elektrycznym. Pare wodna otrzymuje sie przez oddanie masie wody uchodzacego cieola straco¬ nego a wywiazanego podczas produkcji gazu.Para wodna silnie przegrzana dziala na mate¬ rialy zgazowywane w ten sposób, aby uniknac tworzenia sie stalych kolumn z substancji i spo¬ wodowania stalego osuwania sie tych materia¬ lów do strefy gazyfikacyjnej. Z drugiej strony gazyfikujaca para wodna moze byc doprowadza¬ na do tej strefy pod róznym cisnieniem zalóz-nie od tego, czy ma sie spowodowac zwykla reakcje gazu wodnego.C + H2O = CO + H2 pod normalnym cisnieniem (okolo 2 tog/cm2) lub reakcje C + 2 H2 = CH4 przy cisnieniu pary okolo 20 at. Zuzle powsta¬ jace podczas gazyfikacji sa calkowicie chemicz¬ nie nieczynne i nie zawieraja ani siarki ani jej zwiazków.Urzadzenie do wykonywania tego sposobu sklada sie zasadniczo z czadnicy do gazyfikacji materialów oraz z chlodnicy i oczyszczacza wy¬ tworzonych gazów.Czadnica posiada jako zasadnicza ceche cha¬ rakterystyczna oslone podwójna, otaczajaca jej strefe silnie ogrzewana wskutek przebiegu ga¬ zyfikacji. Ta oslona w postaci plaszcza jest czesciowo wypelniona woda i pozwala na odzy¬ skiwanie wytworzonego ciepla promieniowania, wykorzystane do odparowywania wody i wstep¬ nego ogrzewania pary wodnej stosowanej do gazyfikacji. Ponadto czadnica jest polaczona z podgrzewaczem ogrzewanym lukiem elektrycz¬ nym, sluzacym do przegrzania pary wodnej wstepnie ogrzanej w wymienionej oslonie az do osiagniecia temperatury gazyfikacji, tj. do tem¬ peratury okolo 1500°C. Z drugiej strony czadni¬ ca zawiera w strefie gazyfikacji palenisko wy¬ konane z ogniotrwalego materialu, ponad któ¬ rym znajduje sie zbiornik zasilajacy i pod któ¬ rym jest umieszczona komora do zbierania cieklego zuzla. Ta komora sluzy z korzyscia równiez jako komora rozdzialu silnie przegrza¬ nej pary, przeznaczonej do -gazyfikacji materia¬ lów. Do wprowadzenia tej pary do strefy gazy¬ fikacji, dno oddzielajace palenisko od tej komo¬ ry posiada oitwór srodkowy oraz kanaly roz- mceszczone najlepiej na obwodzie paleniska w poblizu komory. Górne wyloty niektórych z tych kanalów wychodza poziomo, a wyloty .pozosta¬ lych kanalów pochylo od strony strefy gazyfi¬ kacyjnej w celu zapewnienia równoczesnie osio¬ wego i promieniowego doprowadzania pary wodnej do wymienionej strefy i spowodowania w ten sposób wirowania jej wewnatrz materia¬ lów poddawanych gazyfikacji oraz w celu unik¬ niecia tworzenia sie kolumn stalych gazyfiko- wanego materialu. Czadnica jest równiez za¬ opatrzona w dmuchawe do wytwarzania zmien¬ nego cisnienia, sluzaca do doprowadzania silnie przegrzanej pary wodnej do strefy gazyfikacji.W celu zapewnienia regularnego zasilania czad¬ nicy materialami gazyfikowanymi wbrew dzia¬ laniu panujacego cisnienia w czadnicy i w zbiorniku zasilajacym zastosowano zbiornik na¬ pelniajacy, osadzony ponad zbiornikiem zasila¬ jacym, który tworzy pewnego rodzaju sluze mdedzy dysza zasalajaca a wyimienaonym zbior¬ nikiem. Zbiornik napelniajacy daje sie zamy¬ kac za pomoca zaworów tak w kierunku dyszy, jak i w kierunku zbiornika zasilajacego.Inne cechy sposobu i urzadzenia, bedacych przedmiotem wynalazku wynikaja z nizej przy¬ toczonego opisu oraz rysunku. Na rysunku uwidoczniono przykladowo i schematycznie u- rzadzenie wedlug wynalazku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój pionowy czadnicy; fig. 2 — schemat calkowitego urzadzenia wraz z chlodnica i oczyszczaczem, a fig. 3 — przekrój poprzeczny urzadzenia do przegrzewania pary wodnej za pomoca luku elektrycznego.Wedlug fig. 1 czadnica sluzy do gazyfikacji organicznych surowców o malej wartosci, np. odpadów kopalnianych pochodzacych z hald, z basenów szlamowych lub ze zlóz weglowych zbyt ubogich i nie nadajacych sie do normalnej eksploatacji. Posiada ona oslone 1 wypelniona czesciowo woda, której sciana wewnetrzna 2 sluzy w jej górnej czesci do wstepnego ogrze¬ wania pary wodnej wytworzonej za pomoca ciepla promieniowania wytwarzanego przez ga¬ zyfikacje. Wykladzina 3 z masy ogniotrwalej otacza palenisko 4 czadnicy, pod którym znaj¬ duje sie komora zbiornicza 5 na ciekle zuzle.Komora ta sluzy równoczesnie do rozdzialu pa¬ ry sMnde przegrzanej. Wode doprowadza sde przez rure 6 do oslony 1, a para wodna wstepnie ogrzana uchodzi przez króciec 6a do znanego podgrzewacza 7. Gaz wyprodukowany odprowa¬ dza sie przewodem 16. Zbiornik zasilajacy 8 jest polaczony z czadnica rura 9. Zbiornik na¬ pelniajacy 10 jest osadzony z przodu zbiornika 8 i pozwala na zasilanie czadnicy sposobem ciaglym materialami zgazowywanymi i na zgazo- wywanie ich niezaleznie od cisnienia panujace¬ go w tym zborniku i w zbiorniku 8. W tym ce¬ lu zbiorndk 10 posiada u góry i u dolu zawory 11, 12. Srodkowy otwór 13 jest utworzony przez zwezenie dna paleniska 4. Liczby 4 i 14' ozna¬ czaja kanaly wykonane w wykladzinie ognio¬ trwalej 3, z których kanaly 14 sa polaczone z paleniskiem przez wyloty skierowane pozio¬ mo, a (kanaly 14' posiadaja wyloty skierowane pochylo do góry. Liczba 15 oznacza otwór do odprowadzania cieklego zuzla. Pare wodna prze¬ grzana do temperatury okolo 1500°C doprowa¬ dza sie przez przewód 16a. — 2 —Pare przegrzewa sie w podgrzewaczu 7, prizedstawdonym w przekroju poprzecznym ma £lg. 3. Posiada on oslone z masy ogniotrwalej oraz szereg elektrod V do wytwarzania luku elektrycznego sluzacego do przegrzewania pary wodnej.W celu szylbkiego uiruchomienia czadnicy pa¬ lenisko 4 mozna wypelnic czesciowo drzewem i rozpalic je przy uzyciu wentylatora 18 (fig. 2), dzieki czemu materialy zgazowywane moga byc doprowadzone szybko do temperatury gazyfika¬ cji. Po uruchomieniu czadnicy moze ona byc za¬ silania normalnie ze zbiornika 8 oraz zbiornika napelniajacego 10, poprzez zawory 11 i 12. Pare wodna wytwarza sie i podgrzewa w oslonie 1 oraz silnie przegrzewa w podgrzewaczu 7. Na¬ stepnie pare wdmuchuje sie do komory 5 i roz¬ dziela w palenisku 4. Gdy czadnica pracuje pod normalnym cisnieniem wentylatora, wówczas wytworzony gaz bedzie odpowiadac typowi gazu wodnego o wzorze CO + H2. Jezeli natomiast czadnica pracuje pod cisnieniem zwiekszonym, to wytworzony gaz stanowic bedzie weglowodór o bardzo wysokiej wartosci kalorycznej, zasad¬ niczo metan CH4. Dzialanie gazyfikujace prze¬ biega w warunkach bardzo ekonomicznych i dzieki wstepnemu ogrzewaniu pary w plaszczu czadnicy, ilosc ciepla konieczna do dostarczenia przez podgrzewacz 7 z lukiem elektrycznym jest stosunkowo miala.Gaz otrzymany w czadnicy ochladza sie nastepnie i oczyszcza w urzadzeniu przedsta¬ wionym na fig. 2. Urzadzenie to sklada sie z dwóch chlodnic 20 i 21 do ochladzania gazu, do¬ prowadzanego z czadnicy przez przewody 16, 16'; gaz jest chlodzony woda przeplywajaca w przeciwpradzie i przechodzaca, wstepnie ogrza¬ na przez gaz w czadnicy przewodami 6, 6'. W tych chlodnicach wydziela sie z gazu smoly, które odprowadza do zbiornika 22 przewodem 24. Uchodzacy z chlodnicy 21 gaz kieruje sie przewodem 25 do oczyszczacza 23, gdzie zacho¬ dzi proces eliminowania zwiazków siarkowych, azotu i ewentualnie innych zanieczyszczen.Oczyszczony gaz wodny, pozbawiony azotu mozna stosowac w przemysle chemicznym, gdzie jego czesc, zawierajaca wodór po oddzieleniu CO, sluzy do wzbogacania zebranych smól. Gaz metanowy znalezc moze rozmaite zastosowania, np. jako gaz swietlny lub jako paliwo do silni¬ ków spalinowych z samoczynnym zaplonem lub z zaplonem sterowanym lub tez do innych ce¬ lów. Jezeli chodzi o zuzle, które wydziela sie z czadnicy wystanie cieklym, a po skrzepnieciu miele sie je; sa one pozbawione siarki usunie¬ tej podczas procesu gazyfikacji wedlug reakcji SO3 + H^O = H2SO4 która jest unoszona przez wytworzony gaz. Zuzle mozna stosowac do wy¬ twarzania materialów budowlanych lub cemen¬ tu o wysokiej jakosci. PL

Claims (12)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób gazyfikacji ciaglej materialów ma- lowartosciowych w celu wyekstrahowania zawartych w mich wszelkich skladników i substancji dajacych sie zuzytkowac przemy¬ slowo, znamienny tym, ze do zgazowywa- nia materialów stosuje sie pare wodna sil¬ nie przegrzana do temperatury gazyfikacji za pomoca luku elektrycznego, uzyskana przez udzielenie maisie wody ciepla wytwo¬ rzonego podczas produkcji gazu.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pare wodna silnie przegrzana doprowa¬ dza sie tak, aby uniknac utworzenia sie ko¬ lumn stalych ze zgazowywanego materialu i zapewnic staly poslizg tych materialów do strefy gazyfikacji.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze pare wodna doprowadza sie do stre¬ fy gazyfikacji pod zmiennym cisnieniem, zaleznie od tego czy wytwarza sie gaz we¬ dlug reakcji C + H20 = CO + H2, pod nor¬ malnym cisnieniem (okolo 2 kg/cmz) lub tez gaz wedlug reakcji C + 2H2 = CH4 pod ci¬ snieniem pary okolo i20 at.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym, ze zwiazki siarki SO3, zawarte w materiale zgazowywanym przemienia sie na gazowy H2S04 pod dzialaniem pary wodnej podczas gazyfikacji.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1—4, znamienny tym, ze wytworzony gaz doprowadza sie do chlodnicy w celu usuniecia z niego smól i ewentualnie do oczyszczania w celu usu¬ niecia niepozadanych zwiazków siarkowych i ewentualnie innych zanieczyszczen.
6. 6. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1—5, skladajace sie z czadnicy, chlodnicy i oczyszczacza, znamienne tym, ze czadnica posiada oslone (1) otaczajaca strefe gazyflilkacjiij, czesciowo wypelniona woda i umozliwiajaca odzyskiwanie ciepla wypro- mieniowanego, sluzacego do odparowywania wody i wstepnego ogrzania pary wodnej stosowanej do gazyfikacji.
7. 7. Urzadzenie wedlug zastrz. 6, znamienne rym, ze czadnica jest polaczona z podgrze¬ waczem (7) do przegrzania lukiem elektrycz- — 3 —nym pary wodnej wstepnie ogrzanej w oslo¬ nie (1) czadnicy az do osiagniecia tempera¬ tury gazyfikacji okolo 1500°C.
8. 8. Urzadzenie wedlug zastrz. 6 i 7, znamienne tym, ze czadnica posiada palenisko (4) z ma¬ terialu ogniotrwalego, ponad którym znaj¬ duje sie zbiornik zasilajacy (8) a ponizej umieszczona jest komora zbiorcza (5) do gromadzenia cieklych zuzli, przy czym ko¬ mora sluzy równoczesnie do rozdzialu prze¬ grzanej pary.
9. 9. Urzadzenie wedlug zastrz. 6—8, znamienne tym, ze do doprowadzania pary wodnej do strefy gazyfikacji dno paleniska (4) posia¬ da otwór srodkowy (13) i kanaly (14, 14') rozmieszczone najlepiej na obwodzie pale¬ niska, przy czym kanaly (14) posiadaja wy¬ loty górne poziome, a kanaly (14') wyloty skierowane ku górze.
10. 10. Urzadzenie wedlug zastrz. 6—9, znamienne tym, ze jest zaopatrzone w wentylator (18) do wytwarzania zmiennego cisnienia pary wodnej wprowadzanej do strefy gazyfikacji.
11. 11. Urzadzenie wedlug zastrz. 6—10, znamienne tym, ze jest zaopatrzone w zbiornik napel¬ niajacy (10) osadzony ponad zbiornikiem za¬ silajacym (8) i korzacy jakby sluze miedzy wylotem zasilajacym a wymienionym zbior¬ nikiem, przy czym zbiornik (10) posiada za¬ wory (11, 12) zmontowane w górnej i dol¬ nej jego czesci,
12. 12. Urzadzenie wedlug zastrz. 6—11, znamienne tym, ze posiada kilka chlodnic do usuwania zawartych w gazach smól. Rudolf Weiss Alfred Sturm Zastepca: Kolegium Rzeczników Patentowych Fig. IDo opteu patentowego nr 41d28 PL