RU2052133C1

RU2052133C1 - Process of thermal carbonization of solid fuel with generation of electric power

Info

Publication number: RU2052133C1
Application number: SU915003731A
Authority: RU
Inventors: В.Т. Малов; А.И. Попов; И.Т. Малов; В.Г. Батьков
Original assignee: Фирма "Авизо"; Малов Валерий Тимофеевич
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1996-01-10

Abstract

FIELD: heat power industry. SUBSTANCE: superheated steam from turbine bleed-off is used for aeration and transportation of heat transfer agent into reactor and coke heater of power technological set decreasing heat removal during period of enhanced power consumption and increasing heat removal during period of reduced power consumption with allowance for schedule of electric loads which provides for enlarged range of control of electric power, for enhanced efficiency of process of thermal carbonization and generation of electric power, for raised volume of pyrolysis gas delivered to external users. EFFECT: enhanced efficiency of process of thermal carbonization and generation of electric power. 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях при энерготехнологической переработке твердых топлив. The invention relates to a power system and can be used in thermal power plants for energy processing of solid fuels.

Известен способ переработки угля и выработки электроэнергии, включающий полукоксование угля путем нагрева твердым теплоносителем с получением мелкозернистого и пылевидного полукокса, смолы, газового бензина, пиролизного газа и пирогенетической воды, нагрев полукокса в коксонагревателе путем частичного сжигания в потоке воздуха и подачу части нагретого полукокса в качестве теплоносителя на стадию полукоксования, сжигание пылевидного полукокса и пиролизного газа в парогенераторе паротурбинной установки и подачу получаемого пара в паротубинный агрегат для выработки электроэнергии [1]
Недостатками указанного способа являются: ограничение регулировочного диапазона электрической мощности при реализации известного способа; недостаточная экономичность.A known method of processing coal and generating electricity, including semi-coking of coal by heating with a solid heat carrier to obtain fine-grained and pulverized semi-coke, resin, gas gasoline, pyrolysis gas and pyrogenic water, heating the semi-coke in a coke heater by partially burning in an air stream and supplying part of the heated semi-coke as coolant to the stage of semi-coking, combustion of pulverized semi-coke and pyrolysis gas in a steam generator of a steam turbine installation and supply of the resulting steam to Arotubine unit for generating electricity [1]
The disadvantages of this method are: limitation of the regulatory range of electric power when implementing the known method; lack of efficiency.

Целью изобретения является увеличение регулируемого диапазона электрической мощности и повышение экономичности установки, реализующей заявляемый способ. The aim of the invention is to increase the adjustable range of electrical power and increase the efficiency of the installation that implements the inventive method.

С целью устранения указанных недостатков, т.е. с целью повышения регулируемого диапазона электрической мощности и экономичности установки, реализующей заявляемый способ термококсования твердого топлива с получением электроэнергии, необходимо осуществлять аэрацию и транспорт теплоносителя в реакторе и коксонагревателе установки не пиролизным газом как в прототипе, а перегретым паром из отборов турбогенератора. In order to eliminate these disadvantages, i.e. In order to increase the adjustable range of electric power and the efficiency of the installation, which implements the inventive method for thermocoking solid fuel to produce electricity, it is necessary to aerate and transport the coolant in the reactor and coke heater of the installation not with pyrolysis gas as in the prototype, but with superheated steam from the turbine generator.

Причем в период максимального электропотребления, то есть пика электрической нагрузки, при повышении пропуска пара в конденсатор турбогенератора его расход на аэрацию и транспорт теплоносителя снижают, заменяя за этот период пар частично, либо полностью на пиролизный газ как в прототипе, что также обеспечивает условия псевдоожижения теплоносителя в подъемных и опускных стояках реактора и коксонагревателя и не ухудшает работ казанных аппаратов, а в период снижения электрических нагрузок увеличивают расход пара из турбогенератора в реактор и в коксонагреватель. Moreover, during the period of maximum power consumption, that is, the peak of the electric load, with an increase in the passage of steam into the turbogenerator’s condenser, its consumption for aeration and transport of the coolant is reduced, replacing the steam partially or completely with pyrolysis gas during this period, as in the prototype, which also provides conditions for fluidizing the coolant in the riser and lower risers of the reactor and coke heater and does not impair the operation of the above devices, and during the period of lowering electrical loads, the steam consumption from the turbogenerator in Ktorov and koksonagrevatel.

Такое техническое решение наряду с повышением маневренности повышает термодинамическую эффективность способа и увеличивает расход пиролизного газа на потребительские нужды. This technical solution along with increased maneuverability increases the thermodynamic efficiency of the method and increases the consumption of pyrolysis gas for consumer needs.

На чертеже приведена принципиальная тепловая схема установки, реализующей способ термококсования твердого топлива с получением электроэнергии. The drawing shows a schematic thermal diagram of an installation that implements the method of thermal coking of solid fuel to produce electricity.

Она включает 1 реактор термококсования твердого топлива, 2 коксонагреватель, 3 парогенератор, 4 турбогенератор, 5 систему очистки, конденсации, улавливания парогазовых продуктов, 6 аэрофонтанную сушилку, 7 охладитель полукокса, 8 теплообменник-адсорбер, 9 электрофильтр. It includes 1 solid fuel thermal coking reactor, 2 coke heater, 3 steam generator, 4 turbine generator, 5 purification, condensation, vapor-gas product recovery system, 6 air-dryer, 7 semi-coke cooler, 8 heat exchanger-adsorber, 9 electrostatic precipitator.

На тепловой схеме приведены следующие потоки: 10 трубопровод пылевидного полукокса, 11 трубопровод пиролизного газа, 12 трубопровод мелкозернистого полукокса, 13 трубопровод смолы, 14 трубопровод газового бензина, 15 трубопровод пирогенетической воды, 16 трубопровод воздуха, 17 трубопровод угля, 18 трубопровод парогазовой смеси, 19 дымоходы дымовых газов, 20 паропровод пара на аэрацию и транспорт в подъемные стояки реактора и коксонагревателя, 21 паропровод пара, 22 трубопровод пиролизного газа, направляемого потребителю. The following flows are shown in the thermal diagram: 10 pulverized semicoke pipeline, 11 pyrolysis gas pipeline, 12 fine-grained semi-coke pipeline, 13 resin pipeline, 14 gasoline pipeline, 15 pyrogenetic water pipeline, 16 air pipeline, 17 coal pipeline, 18 combined-gas mixture pipeline, 19 flue gas chimneys, 20 steam pipelines for aeration and transport to the risers of the reactor and coke heater, 21 steam pipelines, 22 pyrolysis gas pipelines sent to the consumer.

Энерготехнологическая установка термококсования твердого топлива с получением электроэнергии включает аэрофонтанную газовую сушилку 6, где происходит подогрев и сушка горячими дымовыми газами, выходящими по дымоходу 19 из коксонагревателя 2, предварительно измельченного угля, поступающего по трубопроводу 17. Сухая угольна пыль поступает в теплообменик-адсорбер 8, где смешивается с поступающими из реактора 1 газообразными продуктами термического разложения угля. Одновременно в теплообменнике-адсорбере 8 происходит утилизация физической теплоты газообразных продуктов термического разложения угля. В реакторе 1 поступающий из адсорбера уголь смешивается с горячим коксом, который поступает туда из коксонагревателя 2. В реакторе 1 уголь нагревается до заданной реакционной температуры и подвергается термическому разложению с образованием парогазовых продуктов, которые по трубопроводу 18 направляются в систему очистки, конденсации и улавливания парогазовых продуктов 5. Пылевидный полукокс после электрофильтра 9 направляется по трубопроводу 10 на сжигание в парогенератор 3. Твердый остаток термического разложения по коксопроводу возвращается в коксонагреватель 2, где он нагревается за счет частичного сжигания. Образовавшиеся дымовые газы по дымоходу 19 отводятся в аэрофонтанную сушилку 6, горячий полукокс в реактор 1 установки термококсования, избыток полукокса в охладитель полукокса 7. An energy-technological installation for thermal coking of solid fuel to generate electricity includes an aero-gas gas dryer 6, where it is heated and dried with hot flue gases leaving the chimney 19 from the coke heater 2, pre-ground coal coming in through the pipe 17. Dry coal dust enters the heat exchanger-adsorber 8, where it is mixed with the gaseous products of thermal decomposition of coal coming from reactor 1. At the same time, in the heat exchanger-adsorber 8, the physical heat of the gaseous products of thermal decomposition of coal is utilized. In reactor 1, the coal coming from the adsorber is mixed with hot coke, which enters there from the coke heater 2. In reactor 1, the coal is heated to a predetermined reaction temperature and is subjected to thermal decomposition with the formation of gas-vapor products, which are sent through pipeline 18 to the purification, condensation, and vapor-gas recovery system products 5. The pulverized semi-coke after the electrostatic precipitator 9 is sent via pipeline 10 for combustion to the steam generator 3. The solid residue of thermal decomposition through the coke return pipeline coke heater 2, where it is heated by partial combustion. The resulting flue gases through the chimney 19 are discharged into the aero-fountain dryer 6, hot semi-coke to the reactor 1 of the thermal coking unit, excess of semi-coke to the semi-coke cooler 7.

В коксонагреватель 2 подается по трубопроводу 16 воздух, количество которого можно регулировать в значительных пределах. В систему 5 и в реактор 1 по паропроводу 21 подается пар из турбогенератора 4. Полученные товарные химические продукты: мелкозернистый полукокс, смола, газовый бензин отводятся потребителям, либо на дальнейшую переработку соответственно по трубопроводам 12, 13, 14. Нетоварные продукты: пылевидный полукокс, пирогенетическая вода, пиролизный газ направляются на сжигание в топку парогенератора 3. Генерируемый в парогенераторе 3 пар срабатывается, затем в турбогенераторе 4 с получением электроэнергии. Перегретый пар по паропроводу 20 подается в подъемные стояки коксопроводов реактора 1 и коксонагревателя 2, чем обеспечивается транспорт теплоносителя между этими аппаратами и осуществление технологического процесса. Air is supplied to the coke heater 2 through a pipe 16, the amount of which can be regulated to a considerable extent. Steam from a turbogenerator 4 is supplied to system 5 and to reactor 1 through a steam line 21. Received commercial chemical products: fine-grained semi-coke, resin, gas gasoline are given to consumers, or for further processing, respectively, via pipelines 12, 13, 14. Non-marketable products: dusty semi-coke, pyrogenic water, pyrolysis gas are sent to combustion in the furnace of the steam generator 3. The steam generated in the steam generator 3 is triggered, then in the turbogenerator 4 to produce electricity. Superheated steam is supplied through steam line 20 to the risers of the coke pipes of the reactor 1 and the coke heater 2, which ensures the transport of the coolant between these devices and the implementation of the process.

Способ термококсования твердого топлива с получением электроэнергии заключается в следующем. The method of thermal coking of solid fuel to produce electricity is as follows.

В базовой части графика электрических нагрузок разность гидростатических напоров псевдоожиженного слоя, в опускных и подъемных стояках реактора 1 и коксонагреватель 2, обеспечивающую транспорт теплоносителя, между указанными аппаратами (необходимая разность плотностей ≈800 кг/м³ в опускных стояках и ≈240 кг/м³ в подъемных) поддерживают путем аэрации полукокса в коксопроводах перегретым паром, который подают по паропроводу 20, из отборов турбогенератора 4. Такое техническое решение является термодинамически выгодным.In the basic part of the graph of electrical loads, the difference between the hydrostatic heads of the fluidized bed in the lowering and lifting risers of the reactor 1 and the coke heater 2, providing transport of the coolant, between these devices (the necessary density difference ≈800 kg / m ³ in the lower risers and ≈240 kg / m ³ in lifting) support by aeration of the semicoke in the coke pipelines with superheated steam, which is supplied through the steam pipe 20, from the turbine generator 4. This technical solution is thermodynamically advantageous.

В период суточного пика графика электрических нагрузок для увеличения выработки электроэнергии, увеличивают пропуск пара в конденсатор турбогенератора, при этом снижают его подачу по паропроводу 20 в подъемные стояки реактора 1 и коксонагревателя 2. В этот период пар из турбогенератора частично либо полностью заменяют на пиролизный газ после системы 5, который подают по трубопроводу 1. During the daily peak of the electrical load schedule, to increase the generation of electricity, increase the passage of steam into the condenser of the turbogenerator, while reducing its supply through the steam line 20 to the risers of the reactor 1 and the coke heater 2. During this period, the steam from the turbogenerator is partially or completely replaced with pyrolysis gas after system 5, which is served by pipeline 1.

В период провала суточного графика электрической нагрузки, уменьшают пропуск пара в конденсатор турбогенератора 4, при этом увеличивают его подачу по паропроводу 20 в подъемные стояки реактора 1, и коксонагреватели 2 до технологически необходимого уровня. During the failure of the daily schedule of the electric load, the steam pass to the condenser of the turbogenerator 4 is reduced, while its supply through the steam line 20 to the risers of the reactor 1 and coke heaters 2 are increased to the technologically necessary level.

Например, для установки ТККУ-900, производительностью 900 т/ч Канско-Ачинского месторождения угля расход пара в подъемный стояк коксопровода коксонагреватель реактор составляет 13,4 т/ч, а в подъемный стояк коксопровода реактор-коксонагреватель 16,7 т/ч, то есть суммарно около 30 т/ч перегретого пара. For example, for the installation of TKKU-900, with a capacity of 900 t / h of the Kansk-Achinsk coal deposit, the steam consumption in the coke pipe riser of the coke heater is 13.4 t / h, and in the coke pipe riser of the reactor-coke heater 16.7 t / h, then there is a total of about 30 t / h of superheated steam.

Увеличивая подачу пара в подъемные стояки реактора и коксонагревателя, высвобождают пиролизный газ, который направляют потребителю по трубопроводу 22. By increasing the supply of steam to the risers of the reactor and coke heater, pyrolysis gas is released, which is sent to the consumer through pipeline 22.

Предлагаемый способ регулирования электрической мощности применяется, когда исчерпаны возможности регулирования электрическим оборудованием. The proposed method for regulating electric power is applied when the possibilities of regulating electric equipment are exhausted.

Экономическая эффективность предлагаемого способа термококсования твердого топлива с получением электроэнергии определяется по величине превышения экономического эффекта от реализации продукции (Δ Э) по сравнению с базовым вариантом, за который принят прототип. The economic efficiency of the proposed method of thermal coking of solid fuel with the generation of electricity is determined by the excess of the economic effect from the sale of products (Δ E) in comparison with the basic version, for which the prototype is adopted.

Claims

METHOD FOR THERMAL COXING OF SOLID FUEL WITH PRODUCTION OF ELECTRIC POWER, including semi-coking of solid fuel by heating it with a solid heat carrier in a reactor to produce fine-grained and dusty semi-coke, tar, gas gasoline, pyrolysis gas and pyrogenetic water by heating it by heating parts of heated semi-coke as a coolant to the stage of semi-coking, combustion of pulverized semi-coke and pyrolysis gas in a steam turbine steam generator installation and supply of steam to the steam turbine unit for generating electricity, characterized in that in order to increase the range of regulation of electric power and increase the efficiency of the thermal coking and power generation process, superheated steam from the turbine take-offs of the steam turbine unit is sent to aeration and heat carrier transport to the reactor and coke heater, during a period of increased power consumption, steam consumption is reduced, and during a period of reduced power consumption, they increase electrically taking into account the schedule x loads of the steam turbine unit.