RU143989U1

RU143989U1 - PLANT FOR COAL PROCESSING WITH RECEIVING COX PRODUCT AND HEAT ENERGY

Info

Publication number: RU143989U1
Application number: RU2014105024/05U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Андреевич Скрябин
Priority date: 2014-02-11
Filing date: 2014-02-11
Publication date: 2014-08-10

Abstract

1. Установка для переработки угля с получением коксового продукта и тепловой энергии, содержащая котел с топочной камерой, оснащенной соплами вторичного дутья, а также установленный под топочной камерой реактор кипящего слоя с наклонной движущейся воздухораспределительной решёткой и ограждающими кипящий слой фронтовой и боковыми стенами, отличающаяся тем, что установка снабжена окнами для вывода коксового продукта, встроенными в боковые стены, ограждающие кипящий слой, по крайней мере в одну из них.2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что окна для вывода коксового продукта расположены на разной высоте относительно друг друга на уровне и ниже уровня зеркала кипящего слоя.1. Installation for coal processing to produce coke oven product and thermal energy, comprising a boiler with a combustion chamber equipped with secondary blast nozzles, and a fluidized bed reactor with an inclined moving air distribution grill and front and side walls enclosing the fluidized bed, which is installed under the combustion chamber, characterized in that the installation is equipped with windows for the withdrawal of coke oven product built into the side walls enclosing the fluidized bed in at least one of them. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the windows for the output of the coke product are located at different heights relative to each other at and below the level of the mirror of the fluidized bed.

Description

Полезная модель относится к области переработки угля, в частности к получению из угля тепловой энергии и высококалорийного коксового продукта для металлургии, энергетики и других отраслей промышленности.The utility model relates to the field of coal processing, in particular to the production of thermal energy from coal and a high-calorie coke product for metallurgy, energy and other industries.

Известна установка для переработки угля с получением коксового продукта и тепловой энергии, содержащая водогрейный котел с топочной камерой, оснащенной соплами вторичного дутья, и установленный под топочной камерой реактор кипящего слоя, снабженный горизонтальной неподвижной воздухораспределительной решеткой, ограждающими кипящий слой фронтовой и боковыми стенами, задней переливной перегородкой и трубой слива слоя для вывода шлака с поверхности решетки. Задняя переливная перегородка предназначена для поддержания высоты кипящего слоя, и, одновременно, для перепуска над собой ожиженного коксового продукта, находящегося выше перегородки, то есть для вывода коксового продукта. Труба слива слоя предназначена для вывода из слоя минеральной части перерабатывемого топлива, обеспечивая таким образом улучшение качества коксового продукта, в частности, калорийности, за счет уменьшения зольности (Исламов, С.Р. Энергетическая переработка угля / С.Р. Исламов. - Красноярск: Поликор, 2010. С. 150-151).A known installation for processing coal to produce coke oven product and thermal energy, comprising a hot water boiler with a combustion chamber equipped with secondary blast nozzles and a fluidized bed reactor installed under the combustion chamber, equipped with a horizontal stationary air distribution grill enclosing the fluidized bed with front and side walls, a rear overflow a partition and a layer drain pipe to remove slag from the surface of the grate. The rear overflow partition is designed to maintain the height of the fluidized bed, and, at the same time, to bypass above the liquefied coke product located above the partition, that is, to withdraw the coke product. The layer drain pipe is designed to remove the mineral part of the processed fuel from the layer, thus providing an improvement in the quality of the coke product, in particular, calorie content, by reducing ash content (Islamov, S.R. Energy processing of coal / S.R. Islamov. - Krasnoyarsk: Polycor, 2010.S. 150-151).

Вышеописанная установка не обладает достаточной надежностью эксплуатации при переработке углей, содержащих породу, что сопровождается вынужденными аварийными остановами на расшлаковку и удаление шлаковых спеков из реактора кипящего слоя, так как уголь является неоднородным материалом и часто содержит включения из породы и сростков ее с углем, плотность которых может в несколько раз превышать плотность частиц коксового продукта, что в свою очередь приводит к выпадению указанных включений на воздухораспределительной решетке, нарушению ожижения, вызывающему спекание слоя и последующее его шлакование; при этом труба слива слоя не способна осуществлять свою функцию - выводить из слоя упомянутые включения и шлаковые агломераты, в случае их образования, так как невозможно удалять с поверхности решетки уже осевший на ней, находящийся в неподвижном состоянии материал.The above-described installation does not have sufficient operational reliability in the processing of coal containing rock, which is accompanied by emergency shutdowns for razlakovka and removal of slag cakes from the fluidized bed reactor, since coal is a heterogeneous material and often contains inclusions from the rock and its intergrowths with coal, the density of which may several times exceed the density of particles of the coke oven product, which in turn leads to the loss of these inclusions on the air distribution grille, broken w fluidization, leading to sintering of the layer and its subsequent slagging; at the same time, the layer drain pipe is not capable of fulfilling its function - to remove the mentioned inclusions and slag agglomerates from the layer if they are formed, since it is impossible to remove material already settled on it from the surface of the grating, which is stationary.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является установка для переработки угля с получением тепловой энергии, пригодная также для получения коксового продукта, содержащая котел с топочной камерой, оснащенной соплами вторичного дутья, а также установленный под топочной камерой реактор кипящего слоя с наклонной движущейся воздухораспределительной решеткой и ограждающими кипящий слой фронтовой и боковыми стенами. Движущаяся воздухораспределительная решетка предназначена для вывода кокосового продукта (Баскаков А.П., Мацнев В.В., Распопов И.В. Котлы и топки с кипящим слоем / А.П. Баскаков, В.В. Мацнев, И.В. Распопов. - М.: Энергоатомиздат, 1996. - С. 260-265, рис. 5.50).Closest to the claimed utility model in terms of technical nature and the achieved result (prototype) is a coal processing plant for generating thermal energy, also suitable for producing a coke oven product, containing a boiler with a combustion chamber equipped with secondary blast nozzles, and a reactor installed under the combustion chamber fluidized bed with an inclined moving air distribution grill and front and side walls enclosing the fluidized bed. A moving air distribution grill is designed to output a coconut product (Baskakov A.P., Matsnev V.V., Raspopov I.V. Boilers and furnaces with a fluidized bed / A.P. Baskakov, V.V. Matsnev, I.V. Raspopov . - M .: Energoatomizdat, 1996. - S. 260-265, Fig. 5.50).

Основным недостатком указанной установки является низкое качество коксового продукта и, в частности, его пониженная калорийность, так как в процессе переработки угля, по мере выхода влаги, разложения органической массы и выхода летучих, происходит озоление получаемого продукта, в связи с чем движущейся воздухораспределительной решеткой из кипящего слоя выводится коксовый продукт, обладающий повышенной, по сравнению с исходным углем, зольностью вместе с породой и возможными шлаковыми агломератами.The main disadvantage of this installation is the low quality of the coke product and, in particular, its reduced calorific value, since in the process of coal processing, as the moisture is released, the organic matter decomposes and the volatiles are released, the resulting product is ashened, and therefore a moving air distribution grill of a fluidized bed, a coke product is produced, which has an increased ash content compared to the initial coal, together with the rock and possible slag agglomerates.

Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения качества коксового продукта при обеспечении надежной эксплуатации установки.The proposed utility model solves the problem of improving the quality of the coke oven product while ensuring reliable operation of the installation.

Поставленная задача достигается тем, что установка для переработки угля с получением коксового продукта и тепловой энергии, содержащая котел с топочной камерой, оснащенной соплами вторичного дутья, а также установленный под топочной камерой реактор кипящего слоя с наклонной движущейся воздухораспределительной решеткой и ограждающими кипящий слой фронтовой и боковыми стенами, согласно полезной модели снабжена окнами для вывода коксового продукта, встроенными в боковые стены, ограждающие кипящий слой, по крайней мере в одну из них.This object is achieved in that the installation for processing coal to produce coke oven product and thermal energy, comprising a boiler with a combustion chamber equipped with secondary blast nozzles, as well as a fluidized bed reactor with an inclined moving air distribution grid and a front and side enclosing fluidized bed installed under the combustion chamber According to the utility model, it is equipped with walls for coke outlet windows integrated into the side walls enclosing the fluidized bed in at least one of them.

Кроме того, окна для вывода коксового продукта расположены на разной высоте относительно друг друга на уровне и ниже уровня зеркала кипящего слоя.In addition, the windows for output of the coke product are located at different heights relative to each other at and below the level of the fluidized bed mirror.

Повышение качества коксового продукта при обеспечении надежной эксплуатации установки объясняется тем, что через окна, встроенные в боковых стенах реактора, по крайней мере, в одной из них, с поверхности кипящего слоя выводится кокс высокого качества, обладающий, в том числе, высокой калорийностью, а движущейся наклонной решеткой из кипящего слоя выводятся выпадающая на ней порода и шлаковые агломераты, чем предотвращается спекание слоя с последующим его шлакованием и обеспечивается надежная эксплуатация установки.The improvement in the quality of the coke oven product while ensuring the reliable operation of the installation is explained by the fact that through the windows built into the side walls of the reactor, in at least one of them, high-quality coke is discharged from the fluidized bed, which also has high calorific value, and a moving inclined grating from the fluidized bed, the rock and slag agglomerates falling out on it are removed, which prevents the sintering of the layer with its subsequent slagging and ensures reliable operation of the installation.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором схематично изображена предлагаемая установка для переработки угля с получением коксового продукта и тепловой энергии.The utility model is illustrated by the drawing, which schematically depicts the proposed installation for processing coal to produce coke and thermal energy.

Кроме этого, на чертеже дополнительно обозначено следующее:In addition, the drawing further indicates the following:

- вертикальной двойной линией со стрелкой, направленной сверху вниз, показана подача угля;- a vertical double line with an arrow pointing from top to bottom shows the supply of coal;

- вертикальной утолщенной линией со стрелкой, направленной сверху вниз, показан вывод коксового продукта из установки;- a vertical thickened line with an arrow pointing from top to bottom shows the output of the coke product from the plant;

- вертикальной пунктирной линией со стрелкой, направленной сверху вниз, показан вывод провала воздухораспределительной решетки из установки;- a vertical dashed line with an arrow pointing from top to bottom shows the output of the failure of the air distribution grille from the installation;

- вертикальной пунктирной линией со стрелкой, направленной снизу вверх, показан вывод горячей воды из установки;- a vertical dashed line with an arrow pointing upward shows the output of hot water from the installation;

- вертикальной сплошной линией со стрелкой, направленной сверху вниз, показан вывод шлака из слоя;- a vertical solid line with an arrow pointing from top to bottom shows the output of slag from the layer;

- горизонтальной двойной линией со стрелкой, направленной справа налево, показана подача вторичного воздуха в топочную камеру;- a horizontal double line with an arrow pointing from right to left shows the supply of secondary air to the combustion chamber;

- горизонтальной двойной линией со стрелкой, направленной слева направо, показан вывод дымовых газов из установки;- a horizontal double line with an arrow pointing from left to right shows the flue gas outlet from the installation;

- горизонтальной пунктирной линией со стрелкой, направленной справа налево, показан ввод воды в коксоохладитель;- a horizontal dashed line with an arrow pointing from right to left shows the input of water into the coke cooler;

- горизонтальной сплошной линией со стрелкой, направленной справа налево, показана подача первичного воздуха в кипящий слой.- a horizontal solid line with an arrow pointing from right to left shows the flow of primary air into the fluidized bed.

Установка для переработки угля с получением коксового продукта и тепловой энергии содержит котел 1 с топочной камерой 2, снабженной соплами 3 вторичного дутья, связанными с вентилятором вторичного воздуха (на чертеже не показан). Под топочной камерой 2 установлен реактор 4 кипящего слоя, оснащенный наклонной движущейся воздухораспределительной решеткой 5 цепного типа, которая является основным элементом установки, с кипящим слоем 6, огражденным фронтовой стеной 7 и боковыми стенами 8. Боковые стены 8, ограждающие кипящий слой 6, по крайней мере одна из них, снабжены окнами 9 для вывода коксового продукта. При этом окна 9 расположены на разной высоте относительно друг друга - на уровне зеркала 10 кипящего слоя 6 и ниже уровня зеркала 10 кипящего слоя.The coal processing plant for producing coke oven product and thermal energy comprises a boiler 1 with a combustion chamber 2 equipped with secondary blast nozzles 3 connected to a secondary air fan (not shown in the drawing). Under the combustion chamber 2, a fluidized bed reactor 4 is installed, equipped with an inclined moving air distribution grid 5 of the chain type, which is the main element of the installation, with a fluidized bed 6 enclosed by a front wall 7 and side walls 8. Side walls 8 enclosing the fluidized bed 6, at least at least one of them is equipped with windows 9 for outputting a coke product. Moreover, the windows 9 are located at different heights relative to each other - at the level of the mirror 10 of the fluidized bed 6 and below the level of the mirror 10 of the fluidized bed.

Воздухораспределительная решетка 5 снабжена ведущими колесами 11 для приведения ее в движение. Внутри решетки 5 установлены газонепроницаемые перегородки 12, делящие внутрирешеточную полость на несколько автономных секций 13, каждая из которых снабжена своим окном 14 для подачи воздуха в кипящий слой 6 сквозь верхнюю часть, то есть верхнее полотно решетки 5. Под нижней частью, то есть нижним полотном, решетки 5 установлен лист 15, с которым она соприкасается, обеспечивающий газоплотность секций 13 снизу.The air distribution grill 5 is provided with drive wheels 11 for driving it. Inside the lattice 5, gas-tight partitions 12 are installed, dividing the intragrating cavity into several autonomous sections 13, each of which is equipped with its own window 14 for supplying air to the fluidized bed 6 through the upper part, i.e., the upper cloth of the grill 5. Under the lower part, i.e. the lower cloth , the lattice 5 is installed sheet 15, with which it is in contact, providing gas density of the sections 13 from the bottom.

Реактор 4 кипящего слоя также снабжен бункером 16 для накопления и вывода материала, то есть провала, просыпающегося сквозь решетку 5, и бункером 17 для накопления и вывода шлака, породы и шлаковых агломератов. Бункер 17 для накопления и вывода шлака, породы и шлаковых агломератов связан с устройством удаления шлака (на чертеже не показано).The fluidized bed reactor 4 is also equipped with a hopper 16 for accumulating and discharging material, i.e. a dip waking up through the grate 5, and a hopper 17 for accumulating and discharging slag, rock and slag agglomerates. The hopper 17 for the accumulation and removal of slag, rock and slag agglomerates associated with a device for removing slag (not shown).

К окнам 14 подсоединены воздухопроводы 18 для подвода первичного воздуха, в свою очередь подключенные к вентилятору первичного воздуха (на чертеже не показан).Air ducts 18 are connected to the windows 14 for supplying primary air, which in turn are connected to a primary air fan (not shown in the drawing).

Установка для переработки угля с получением коксового продукта и тепловой энергии снабжена коксоохладителем 19 со встроенным водотрубным теплообменником 20 и бункером 21 для накопления и вывода охлажденного коксового продукта. Коксоохладитель 19 связан с окнами 9 для вывода коксового продукта коробами-течками 22, в свою очередь снабженными устройствами 23 регулирования расхода пропускаемого коксового продукта.The coal processing plant for producing coke product and heat energy is equipped with a coke cooler 19 with an integrated water pipe heat exchanger 20 and a hopper 21 for accumulating and discharging the cooled coke product. The coke cooler 19 is connected to the windows 9 for outputting the coke product by heat boxes 22, which in turn are equipped with devices 23 for controlling the flow rate of the passed coke product.

С фронта котла 1 на фронтовой стене 7 ректора 4 кипящего слоя установлено устройство 24 загрузки топлива.From the front of the boiler 1, a fuel loading device 24 is installed on the front wall 7 of the fluidized bed reactor 4.

Котел 1 оборудован поверхностью нагрева 25, соединенной с теплообменником 20 коксоохладителя 19 трубопроводом 26 в единый циркуляционный контур.The boiler 1 is equipped with a heating surface 25 connected to the heat exchanger 20 of the coke cooler 19 by a pipe 26 into a single circulation circuit.

Кроме того, установка для переработки угля с получением коксового продукта и тепловой энергии снабжена дымососом (не показан на чертеже).In addition, the installation for processing coal to produce a coke oven product and thermal energy is equipped with a smoke exhauster (not shown in the drawing).

Установка для переработки угля с получением коксового продукта и тепловой энергии работает следующим образом.Installation for the processing of coal to obtain a coke product and thermal energy works as follows.

На воздухораспределительной решетке 5 удерживается кипящий слой 6, в котором осуществляются процессы переработки угля, включающие высушивание и разложение органической массы с выходом летучих. Температура кипящего слоя поддерживается в диапазоне 650-950°C за счет частичного окисления горючих первичным воздухом, подаваемым от вентилятора первичного воздуха в кипящий слой 6 по воздухопроводам 18 через окна 14 и верхнее полотно решетки 5, в количестве 10-35% от теоретически необходимого для полного сгорания вводимого топлива.A fluidized bed 6 is held on the air distribution grill 5, in which coal processing processes are carried out, including drying and decomposition of organic matter with the release of volatiles. The temperature of the fluidized bed is maintained in the range 650-950 ° C due to the partial oxidation of combustibles by the primary air supplied from the primary air fan to the fluidized bed 6 through air ducts 18 through the windows 14 and the upper screen of the grill 5, in an amount of 10-35% of theoretically necessary complete combustion of the injected fuel.

Исходное топливо в дробленом виде устройством 24 загрузки топлива подается в установку непосредственно в кипящий слой 6 или, как показано на чертеже, на зеркало 10 кипящего слоя.The initial fuel in crushed form by the fuel loading device 24 is supplied to the installation directly in the fluidized bed 6 or, as shown in the drawing, on the mirror 10 of the fluidized bed.

Получаемый коксовый продукт из кипящего слоя 6 через окна 9 для вывода коксового продукта по коробам-течкам 22, снабженным устройствами 23 регулирования расхода коксового продукта, выводится в коксоохладитель 19, в котором охлаждается водотрубным теплообменником 20 до требуемой температуры.The resulting coke product from the fluidized bed 6 through the window 9 for output of the coke product through the ducts 22, equipped with devices 23 for controlling the consumption of coke product, is discharged into the coke cooler 19, in which it is cooled by the tube-tube heat exchanger 20 to the required temperature.

Лучшим по качеству является коксовый продукт, выводимый с поверхности зеркала 10 кипящего слоя 6, поэтому при работе установки используются окна 9 для вывода кокосового продукта, которые в момент работы установки находятся на уровне зеркала 10 кипящего слоя 6. Остальные окна 9, расположенные ниже, должны быть выведены из работы с помощью соответствующих устройств 23 регулирования расхода коксового продукта путем их закрытия.The best quality is the coke product removed from the surface of the mirror 10 of the fluidized bed 6, therefore, when the installation is used, windows 9 are used to output the coconut product, which at the time of the installation are at the level of the mirror 10 of the fluidized bed 6. The remaining windows 9, located below, should be taken out of operation by means of appropriate devices 23 for regulating the consumption of coke-oven product by closing them.

Выполнение окон 9 для вывода коксового продукта в боковых стенах 8 на разной высоте относительно друг друга обеспечивает возможность регулирования производительности установки по теплу и коксовому продукту. Например, для уменьшения производительности установки необходимо устройством 24 загрузки топлива уменьшить подачу угля с соответствующим уменьшением расхода первичного воздуха вентилятором первичного воздуха, что требуется для сохранения температуры кипящего слоя 6. При установленной скорости движения решетки указанные действия повлекут уменьшение объема кипящего слоя 6. При достижении объемом слоя величины, требуемой условием сохранения времени переработки топлива, скорость движения решетки необходимо уменьшить. С уменьшением объема кипящего слоя 6 соответственно снижается уровень зеркала 10 кипящего слоя, поэтому для обеспечения беспрерывного вывода коксового продукта необходимо задействовать в работу нижние окна 9 путем открытия соответствующих устройств 23 регулирования расхода коксового продукта.The implementation of the windows 9 for the output of the coke product in the side walls 8 at different heights relative to each other provides the ability to control the installation capacity for heat and coke product. For example, to reduce the productivity of the installation, it is necessary for the fuel loading device 24 to reduce the supply of coal with a corresponding decrease in the primary air flow rate by the primary air fan, which is required to maintain the temperature of the fluidized bed 6. At a set lattice speed, these actions will lead to a decrease in the volume of the fluidized bed 6. When the volume reaches layer of magnitude required by the condition of preserving the fuel processing time, the speed of the lattice movement must be reduced. With a decrease in the volume of the fluidized bed 6, the level of the mirror 10 of the fluidized bed accordingly decreases, therefore, to ensure the continuous output of the coke product, it is necessary to use the lower windows 9 by opening the corresponding devices 23 for controlling the consumption of coke product.

Порода, образующиеся в процессе переработки угля шлаковые агломераты и возможные посторонние включения выводятся из кипящего слоя 6 верхним полотном наклонной воздухораспределительной решетки 5 и сбрасываются в бункер 17 для накопления и вывода шлака, откуда удаляются устройством удаления шлака.The rock, slag agglomerates formed during coal processing and possible foreign inclusions are removed from the fluidized bed 6 by the upper sheet of the inclined air distribution grill 5 and are discharged into the hopper 17 for accumulation and removal of slag, from where they are removed by the slag removal device.

Просыпь сквозь решетку 5 материала кипящего слоя 6 выводится нижним полотном решетки 5 в бункер 16 для накопления и вывода материала, то есть провала, откуда удаляется устройством удаления шлака.The spill through the grate 5 of the fluidized bed material 6 is discharged by the lower web of the grate 5 into the hopper 16 for accumulation and output of material, that is, a dip, from where it is removed by the slag removal device.

Переработка топлива в кипящем слое 6 при температурах 650-950°C сопровождается растрескиванием частиц угля, их механическим разрушением и уменьшением плотности вследствие выхода влаги и летучих. В результате, выходящими из кипящего слоя 6 газами, состоящими из продуктов газификации летучих и кокса и неокисленной части летучих, в объем топочной камеры 2 выносится твердая фаза - унос, включающий мелкие частицы угля и коксового продукта, а также частицы породы и шлака.The processing of fuel in a fluidized bed 6 at temperatures of 650-950 ° C is accompanied by cracking of coal particles, their mechanical destruction and a decrease in density due to the release of moisture and volatiles. As a result, gases emanating from the fluidized bed 6, consisting of volatile and coke gasification products and an unoxidized part of the volatiles, carry a solid phase into the volume of the combustion chamber 2 - entrainment, including small particles of coal and coke product, as well as rock and slag particles.

Горючие газа и унос, попавшие в объем топочной камеры 2, дожигаются за счет вторичного воздуха, вводимого соплами 3 вторичного дутья, поступающего от вентилятора вторичного воздуха.Combustible gas and entrainment, which fell into the volume of the combustion chamber 2, are burnt out due to the secondary air introduced by the secondary blast nozzles 3 coming from the secondary air fan.

Образующиеся в топочной камере 2 дымовые газы охлаждаются поверхностью нагрева 25 котла 1 и выводятся дымососом.The flue gases generated in the combustion chamber 2 are cooled by the heating surface 25 of the boiler 1 and removed by the exhaust fan.

Получаемая в установке полезная тепловая энергия складывается из тепла, полученного водой от дымовых газов в поверхности нагрева 25 котла 1 и от коксового продукта в теплообменнике 20 коксоохладителя 19.The useful thermal energy obtained in the installation is composed of the heat received by the water from the flue gases in the heating surface 25 of the boiler 1 and from the coke oven product in the heat exchanger 20 of the coke cooler 19.

Таким образом, предложенная установка позволяет перерабатывать уголь с получением высококачественного коксового продукта и тепловой энергии при обеспечении надежной работы.Thus, the proposed installation allows you to process coal with obtaining high-quality coke oven product and thermal energy while ensuring reliable operation.

Claims

1. Installation for coal processing to produce coke oven product and thermal energy, comprising a boiler with a combustion chamber equipped with secondary blast nozzles, and a fluidized bed reactor with an inclined moving air distribution grill and front and side walls enclosing the fluidized bed, which is installed under the combustion chamber, characterized in that the installation is equipped with windows for the withdrawal of coke oven product built into the side walls enclosing the fluidized bed in at least one of them.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the windows for the output of the coke product are located at different heights relative to each other at and below the level of the mirror of the fluidized bed.