PL95059B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania popiolu i zuzla, tworzacych sie w cisnieniowym procesie zgazowania stalego paliwa weglowego.

Proces zgazowania paliwa stalego, takiego jak wegiel prowadzi sie przewaznie pod zwiekszonym cisnieniem, na ogól pod takim, pod jakim zuzywa sie koncowy produkt zgazowania wegla. Podczas zgazowania cisnieniowego pojawia sie szereg po¬ waznych problemów zwiazanych z usuwaniem po¬ piolu ze strefy zgazowania pod cisnieniem. Na ogól staly popiól usuwa sie przez leje samowyla¬ dowcze zaopatrzone w sluzy, przy czym utrzyma¬ nie ich szczelnosci jest na ogól trudne. Szczegól¬ nie zawory narazone sa na erozyjne dzialanie popiolu oraz na dzialanie wysokiej temperatury popiolu wchodzacego do lejów samowyladowczych zaopatrzonych w sluzy. Z tego wynika, ze leje samowyladowcze nie sa zbyt odpowiednie do ma¬ nipulacji duzymi ilosciami stalego popiolu wy¬ twarzanego, zwlaszcza w nowych urzadzeniach do zgazowania o podwyzszonej wydajnosci.

Rozwiazanie wedlug wynalazku pozwala na wyeliminowanie stosowania lejów samowyladow¬ czych ze sluzami do usuwania popiolu ze strefy cisnieniowego zgazowania wegla.

Wedlug wynalazku sposób usuwania popiolu i zuzla w procesie zgazowania stalego paliwa weg¬ lowego zawierajacego popiól, prowadzonego pod zwiekszonym cisnieniem, polega na tym, ze poz¬ wala sie aby powstajacy w strefie cisnieniowego zgazowania stalego paliwa weglowego, przy wy¬ twarzaniu produktu gazowego, popiól opadal pod dzialaniem sily grawitacji do zbiornika z ciecza bezposrednio polaczonego ze strefa cisnieniowego zgazowania i utrzymywanego pod cisnieniem pa¬ nujacym w strefie zgazowania, skad ciecz z po¬ piolem przesyla sie do strefy skladowania popiolu, poprzez kolumne cieczy o wysokosci odpowiedniej do hydrostatycznego zrównowazenia cisnienia w strefie zgazowania tak, ze ciecz z popiolem, która wyplywa ze zbiornika pod cisnieniem strefy zga¬ zowania, wyplywa z góry kolumny cieczy pod cisnieniem atmosferycznym. Sposobem tym popiól usuwa sie z cisnieniowego urzadzenia do gazowa¬ nia do miejsca skladowania bez odpowiednich za¬ worów i tym podobnego sprzetu, ulegajacego ero¬ zji pod wplywem popiolu.

Zgazowanie paliwa stalego pod cisnieniem pro¬ wadzi sie w znany sposób. Na ogól zgazowanie prowadzi sie w temperaturze 980—1650°C, a zwlasz¬ cza w temperaturze 1090?C—1540°C, oraz pod cis¬ nieniem od okolo 1,7 do okolo 212, a zwlaszcza 3,5—316 KG/cm3, przez reakcje stalego paliwa z tlenem molekularnym i para wodna, z czescio¬ wym utlenieniem paliwa i wytworzeniem produktu gazowego zlozonego z wodoru i tlenku wegla oraz z popiolu. Cisnieniowe urzadzenie do zgazowania stanowi znanego typu komore do spalania.

Popiól wytwarzany w procesie zgazowania pod cisnieniem moze byc stopiony, czesciowo stopiony 95 05995 OE 3 lub w ipostaci rozKkohnionej, w zaleznosci od tem¬ peratury zgazowania i temperatury topnienia po¬ piolu. Jezeli popiól wytwarzany podczas zgazowa¬ nia jest w stanie stopionym lub czesciowo stopio¬ nym, to po wprowadzeniu do masy cieczy ulega 5 zakrzepnieciu i dalej jest przenoszony poprzez ko¬ lumne cieczy w postaci stalej. Do przenoszenia popiolu, jako ciecz na -ogól stosuje sie wode z uwa¬ gi na jej niski koszt. Do przenoszenia popiolu moga byc stosowane równiez inne ciecze, ale wiaze 10 sie to ze zwiekszeniem kosztów.

W sposobie wedlug wynalazku mozna wyelimi¬ nowac koniecznosc uzycia lejów samowyladow¬ czych ze sluzami do wprowadzenia paliwa stalego do urzadzenia do zgazowania wegla pod cisnieniem 15 przez zawieszanie paliwa stalego poddawanego zgazwaniu w^tic^ftlku cieklym, takim jak olej lub wóda i nastefpriij wstepne ogrzanie zawiesmy przed wprowadzeniem' do urzadzenia do zgazowa¬ nia. W podgrzewaczu wstepnym papke ogrzewa 2o sie przewaznie do takiej temperatury, w której nosnik ciekly zostaje co najmniej czesciowo od¬ parowany, a stale paliwo mozna doprowadzic do palnika urzadzenia do zgazowania w postaci za¬ wiesiny w strumieniu gazu. W przypadku, gdy do 2s zawieszenia wegla stosuje sie ciezszy olej, do roz¬ pylenia papki mozna wykorzystac pare,- przy czym rozpylenie przeprowadza sie w koncówce palnika stosowanego w procesie zgazowania pod cisnie¬ niem. ^ 30 Do dajacych sie rozpylac nosników cieklych na¬ dajacych sie do przygotowania zawiesiny, nalezy "woda, olej weglowy, olej lupkowy, benzyna, nafta, benzyna ciezka, frakcje oleju gazowego z desty¬ latu ropy, benzen, toluen, heksan, heptan, cyklo¬ heksan, tetralina, dekalina, olej opalowy, resztko¬ wy olej opalowy, ropa stabilizowana i niestabilizo- wana oraz mieszaniny tych cieczy. Do przygotowa¬ nia papki ciecz — stale paliwo weglowe mozna wykorzystac takze mieszaniny wody i weglowodo¬ rowego paliwa cieklego, dogodnie w postaci emul- ¦ sji ze srodkiem emulgujacym lub ze srodkiem ze¬ lujacym, takim jak pektyny.

W urzadzeniu do zgazowania pod cisnieniem sta¬ le paliwo ulega czesciowemu utlenieniu z wytwo- 45 rzeniem gazu syntezowego i popiolu (okreslenie gaz syntezowy oznacza gaz skladajacy sie z tlen¬ ku wegla i wodoru). Wedlug wynalazku ciecz, zwlaszcza wode, utrzymuje sie w dolnej czesci urzadzenia do zgazowania pod cisnieniem, a zwlasz¬ cza w oddzielnym zbiorniku umieszczonym poni¬ zej strefy zgazowania i posiadajacym bezposrednie polaczenie ze strefa zgazowania pod cisnieniem dla odbioru popiolu. Ciecz pozostaje pod cisnie¬ niem utrzymywanym w urzadzeniu do zgazowania oraz w temperaturze, która wynika z oziebiania 55 popiolu, stopionego lub czesciowo stopionego do temperatury krzepniecia. W ogólnosci ciecz utrzymuje sie w temperaturze 66°C—205°C, a zwlaszcza w zakresie 82°C—177°C. Popiól wy¬ twarzany podczas zgazowania wpada do cieczy 00 i, jezeli jest stopiony, krzepnie z wytworzeniem zawieszonych w cieczy granulek stalego popiolu.

Ciecz oziebia popiól wytwarzany podczas zgazowa¬ nia niezaleznie od tego czy wytwarzany popiól jest w stanie stopionym, czy w postaci stalej. w 4 Z kolei zawiesine przenosi sie w kierunku do góry poprzez stojaca rure o wysokosci dostatecz¬ nej do zabezpieczenia slupa cieczy równowazacego cisnienie w urzadzeniu do zgazowania. Zawieszony popiól ze szczytu kolumny, która pozostaje pod cis¬ nieniem atmosferycznym, przenosi sie zwykle na drodze grawitacyjnej na odpowiednie skladowisko.

Dla lepszego zrozumienia wynalazku na; rysunku przedstawiono uproszczony schemat ideowy przy¬ kladu jego realizacji.

Na przedstawionym rysunku stale paliwo weg¬ lowe zawierajace popiól, takie jak wegiel, koks pochodzacy z wegla lub ropy, lupki naftowe, pak, itp., korzystnie wegiel, doprowadza /sie przewo¬ dem 10 do odpowiedniego mieszalnika — palni¬ ka 12 przy reaktorze 13 do cisnieniowego zgazo¬ wania. Do tego samego palnika doprowadza sie jednoczesnie przewodem 11 mieszanine pary wod¬ nej i gazu utleniajacego, na ogól tlenu, albo po¬ wietrza lub powietrza wzbogaconego w tlen. Stale paliwo wprowadza sie zwykle w znany sposób, w postaci zawiesiny w strumieniu gazu, która wy¬ twarza sie przez zawieszenie stalego paliwa w da¬ jacym sie odparowac nosniku' cieklym zwykle w oleju lub wodzie, po którym nastepuje co naj¬ mniej czesciowe odparowanie cieklego nosnika.

Mieszanine stalego paliwa, tlenu i wody wtryskuje sie poprzez palnik 12 do niewypelnionej strefy 14 reaktora 13 do cisnieniowego zgazowania, z wy¬ tworzeniem produktu gazowego zawierajacego tle¬ nek wegla i wodór. Szczególy tej reakcji nie sa przedmiotem wynalazku i poniewaz sa dobrze zna¬ ne zbedny jest dalszy ich opis. Gazowy produkt z reaktora 13 cisnieniowego zgazowania odprowa¬ dza sie przewodem 15 do dalszego przerobu i osta- teczriego wykorzystania w znany sposób jako gaz syntezowy.

Popiól lub zuzel z urzadzenia do zgazowania pod cisnieniem oraz wieksze czastki niezmienionego stalego paliwa opadaja pod/ wplywem sily grawi¬ tacji do zbiornika 101 szybkiego chlodzenia zawie¬ rajacego ciecz chlodzaca 102, zwykle wode. Jak podano powyzej, ciecz chlodzaca 102 utrzymuje sie w temperaturze, w której popiól, jezeli znajduje sie w postaci stopionej, krzepnie w postaci duzej ilosci malych granulek.

Zawiesine popiolu w cieczy chlodzacej transpor¬ tuje sie ze zbiornika 101 przez przewód 103 do rury 104 pionowej o takiej wysokosci, która za¬ bezpiecza cisnienie hydrostatyczne konieczne do zrównowazenia cisnienia w urzadzeniu do zgazo¬ wania 13. Wysokosc pionowej^ rury 104 moze byc rzedu kilkudziesieciu metrów, aby zrównowazyc cisnienie w urzadzeniu do zgazowania.

Zawiesina popiolu w cieczy chlodzacej na szczy¬ cie pionowej rury 104 znajduje sie pod cisnieniem atmosferycznym i wyplywa z ponad pionowej rury do koncentrycznej rury 105. Zawiesina popiolu pod wplywem sily ciezkosci przeplywa z kolei z rury 105 przez nachylona do dolu rure 106 na stos ozna¬ czony 107. Rura 105 oraz pozioma rura 106 moga poruszac sie po pewnym luku, aby umozliwic wy¬ sypywanie z nich zawiesiny popiolu na rózne stosy popiolu rozmieszczone na drodze luku.

Stos popiolu 107 znajduje sie zwykle na kon¬ strukcji podporowej 108 zaopatrzonej w ujscie 1095 do odbioru cieczy wyplywajacej ze stosu popiolu.

Odebrana ciecz zawraca sie nastepnie do zbiornika 101 przewodem 111 zaopatrzonym w pompe 112.

Ciecz uzupelniajaca doprowadza sie przewodem 113.

Ilosc cieczy doprowadzonej do zbiornika 101 przewodem 111 reguluje sie w celu zabezpieczenia pompowalnej zawiesiny V przewodzie 104. Ponadto reguluje sie przeplyw cieczy, aby zapobiec osa¬ dzaniu sie w tej rurze cial stalych. Nalezy miec na uwadze, ze po przerwaniu pracy urzadzenia 13 do zgazowania, woda tak dlugo bedzie splywac z rury stojacej do zbiornika 101, az zostanie wy¬ równane cisnienie. Z tego wynika, ze zbiornik musi miec pojemnosc dostatecznie tiuza do przyje¬ cia calej ilosci cieczy splywajacej.

Wynalazek nie ogranicza sie jednakze tylko do podanego typu aparatu do zgazowania. Znajduje on równiez zastosowanie w przeciwpradowych urzadzeniach do zgazowania ze stalym zlozem np. takich, jak urzadzenie do zgazowania Lurgi'ego.

Sposób wedlug wynalazku moze byc stosowany równiez do procesów zgazowania pod cisnieniem, które przeprowadza sie w cisnieniowych urzadze¬ niach do zgazowania z doprowadzeniem paliwa w postaci zawiesiny lub W zlozu fluidalnym.

Przyklad. Pod cisnieniem 14,2 KG/cm2 pod¬ daje sie zgazowaniu 907 kg/godzine wegla bitu¬ micznego o nastepujacym skladzie: Wilgoc Wegiel Wodór Tlen Azot Siarka Popiól °/o wagowe 3,0 68,8 4,2 8,6 1,1 2,5 11,8 100,0 Temperatura topnienia popiolu J 1315°C.

Sproszkowany wegiel bitumiczny przenosi sie w strumieniu przegrzanej paryr o temperaturze 404°C do palnika, przy stosunku wagowym wegla do pary wynoszacym 2,33. W tym samym czasie do palnika doplywa równiez strumien tlenu o czy¬ stosci 98Vo z szybkoscia okolo 23,7 kilomoli na go¬ dzine. W urzadzeniu zgazujacym osiaga sie tempe¬ rature 1498°C. Przy tej temperaturze zgazowaniu ulega prawie caly wegiel, a popiól wydziela sie w stanie stopionym.

Uzyskany gaz syntezowy ma nizej podany sklad w °/o objetosciowych w przeliczeniu na gaz suchy i otrzymuje sie go z szybkoscia 76,6 kilomoli na godzine w przeliczeniu na suchy gaz. °/o objetosciowe C02 11,9 CO 52,2 H* 33,0 059 6 CH4 0,2 N^-hAr 1,5 HjjS 0,9 100,0 o Popiól otrzymuje sie 'w przyblizeniu w ilosci 106,7 kg/godzine. Popiól stopiony chlodzi sie i gra¬ nuluje, po czym doprowadza sie do stojacej rury pionowej o wysokosci wystarczajacej do zrówno¬ wazenia cisnienia w urzadzeniu do zgazowania, za pomoca strumienia wody o temperaturze okolo 88°C. Do przeniesienia p,227 kg popiolu potrzeba w przyblizeniu 3,75 litra wody. Z, kolei popiól ewentualnie skladuje sie, a wode o temperaturze okolo 68°C zawraca sie, przy czym zbedne sa ja¬ kiekolwiek leje samoczynne ze sluzami* czy za¬ wory.

Zaleta wynalazku w szczególnosci jest to, ze zga- zowanie pod cisnieniem paliwa stalego prowadzi sie bez koniecznosci stosowania lejów samoczyn¬ nych ze sluzami. Co wiecej, nie ma potrzeby sto¬ sowania zadnych zaworów, które zazwyczaj sa narazone na erozje pod Wplywem popiolu. Dalsza korzyscia wynalazku jest przesylanie popiolu do skladowania bez koniecznosci stosowania specjal¬ nego wyposazenia.

Claims (5)

Zastrzezenia patentowe 30 1. Sposób usuwania popiolu i zuzla, tworzacych sie w cisnieniowym procesie zgazowania stalego paliwa weglowego zawierajacego popiól, z cisnie¬ niowej strefy zgazowania, gdzie wytwarza sie pro¬ dukt gazowy i popiól, znamienny tym, ze popiól

1. M przesyla sie grawitacyjnie do zbiornika z ciecza, który jest bezposrednio polaczony ze staefa cisnie¬ niowego zgazowania i utrzymywany jest pod cis¬ nieniem strefy zgazowania, utrzymuje sie prze¬ plyw cieczy z popiolem, od tego zbiornika do stre¬ fo fy skladowania popiolu, poprzez kolumne cieczy o wysokosci odpowiedniej do hydrostatycznego zrównowazenia cisnienia w strefie zgazowania tak, ze ciecz z popiolem, która wyplywa ze zbiornika pod cisnieniem strefy zgazowania, wyplywa z góry 45 kolumny cieczy pod cisnieniem atmosferycznym.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dla utrzymania przeplywu cieczy, ciecz odzyskana w strefie skladowania popiolu zawraca sie do zbiornika cieczy. w

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako ciecz stosuje sie wode.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze popiól wprowadza sie do cieczy utrzymywanej w temperaturze 65—205°C. 55

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w strefie zgazowania popiól wytwarza sie w po¬ staci stopionej i zestala sie go przez wprowadzenie do cieczy znajdujacej sie w zbiorniku.95 059 LZG Z-d Nr 2 — 1903/78 105 egz. form. A-4 Cena 45 zl