RU2183651C1 - Method and apparatus for thermal processing of small-grain fuel - Google Patents
Method and apparatus for thermal processing of small-grain fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2183651C1 RU2183651C1 RU2001105297/04A RU2001105297A RU2183651C1 RU 2183651 C1 RU2183651 C1 RU 2183651C1 RU 2001105297/04 A RU2001105297/04 A RU 2001105297/04A RU 2001105297 A RU2001105297 A RU 2001105297A RU 2183651 C1 RU2183651 C1 RU 2183651C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- activator
- fuel
- reactor
- solid
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам и установкам для термической переработки мелкозернистого топлива и может быть использовано в ряде отраслей промышленности, нуждающихся в активных углях технологического и экологического назначения, - энергетике, химической, металлургической, пищевой, фармацевтической и др. отраслях. The invention relates to methods and plants for the thermal processing of fine-grained fuel and can be used in a number of industries that require activated carbons for technological and environmental purposes - energy, chemical, metallurgical, food, pharmaceutical and other industries.
Известен способ термической переработки твердого топлива, включающий сушку и измельчение топлива, нагрев его твердым теплоносителем в реакторе-пиролизере с получением полукокса и парогазовой смеси при 600-650oС, подачу полукокса в топку и нагрев его, сжигание горючей массы полукокса в режиме пневмотранспорта, отделение части нагретого полукокса с температурой 850-900oС от газовой фазы в первом циклоне с возвратом его в качестве теплоносителя в реактор, отделение оставшегося полукокса от газовой фазы во втором циклоне в качестве готового продукта с возвратом части этого продукта в количестве 10-30 мас.% обратно в топку и подачу в нее перегретого водяного пара в количестве 5-10 мас.% от выводимого в топку полукокса (патент РФ 1773928, кл. С 10 В 49/16, 21.12.90).A known method of thermal processing of solid fuel, including drying and grinding of fuel, heating it with a solid heat carrier in a pyrolysis reactor to obtain a semi-coke and steam-gas mixture at 600-650 o C, feeding the semi-coke into the furnace and heating it, burning the combustible mass of the semi-coke in pneumatic transport mode, separating a portion of the heated char with a temperature of 850-900 o C from a gas phase in the first cyclone with its return as a coolant to the reactor, separating the char remaining from the gas phase in the second cyclone to a final etc. a product with the return of a portion of this product in an amount of 10-30 wt.% back to the furnace and supplying superheated water vapor in it in an amount of 5-10 wt.% of the semi-coke discharged into the furnace (RF patent 1773928, class C 10 V 49/16 12/21/90).
Известна установка для термической переработки твердого топлива, содержащая последовательно расположенные средства для сушки и измельчения топлива, циклон для отделения сушильного агента, реактор термического разложения топлива, топку, циклон для отделения теплоносителя, подключенный к верхней части реактора, циклоны для отделения неуловленного полукокса, охладитель полукокса. Топка в нижней части снабжена патрубком для подачи водяного пара и соединена с нижним выходом циклона для отделения неуловленного полукокса (см. указанное выше). A known installation for thermal processing of solid fuel, containing sequentially arranged means for drying and grinding the fuel, a cyclone for separating a drying agent, a reactor for thermal decomposition of fuel, a furnace, a cyclone for separating a heat carrier connected to the upper part of the reactor, cyclones for separating an uncoiled semi-coke, a semi-coke cooler . The furnace in the lower part is equipped with a pipe for supplying water vapor and is connected to the lower outlet of the cyclone to separate the non-trapped semi-coke (see above).
Недостатком вышеописанных способа и установки является то, что по этой технологии можно переработать только измельченное (пылевидное) топливо, для которого остаток на сите с ячейками 200 мкм не превышает 30 мас.%, а с ячейками 100 мкм - 60 мас.%. Соответственно, по этому изобретению может быть получен только пылевидный сорбент, который используется в ограниченном числе процессов для очистки жидких и газообразных сред. The disadvantage of the above method and installation is that this technology can only process crushed (pulverized) fuel, for which the residue on a sieve with 200 μm cells does not exceed 30 wt.%, And with 100 μm cells - 60 wt.%. Accordingly, according to this invention, only a dusty sorbent can be obtained, which is used in a limited number of processes for the purification of liquid and gaseous media.
При этом пылевидный сорбент может быть использован только так называемым методом углевания - путем его смешения с очищаемой средой с последующим его осаждением из очищаемой среды и не может использоваться в сорбционных фильтрах. Поэтому пылевидный сорбент не может конкурировать с зернистым, область применения которого значительно шире. In this case, the dust-like sorbent can be used only by the so-called carbohydrate method - by mixing it with the medium to be purified, followed by its precipitation from the medium to be purified, and cannot be used in sorption filters. Therefore, a dusty sorbent cannot compete with granular, the scope of which is much wider.
Другим серьезным недостатком указанных способа и установки является пониженный выход готового продукта - активированного полукокса из-за неконтролируемых соотношений направляемых в топку материальных потоков (воздушного дутья, водяного пара и т.д.), что приводит к повышенному содержанию свободного кислорода в газовой смеси, подаваемой на активацию, сгоранию части полукокса в топке на стадии его активации и образованию крупнопористой структуры сорбента. К тем же последствиям приводят относительно высокая температура 850-900oС в зоне активации и низкое содержание водяного пара в смеси газов, вдуваемых в топку (5-10 мас.% от вводимого в топку полукокса). По этой причине выход активированного полукокса не превышает 35% от массы перерабатываемого топлива и полученный полукокс обладает крупнопористой структурой с небольшой сорбционной емкостью по фенолам и иоду.Another serious drawback of the indicated method and installation is the reduced yield of the finished product — activated semi-coke due to uncontrolled ratios of material streams sent to the furnace (air blast, water vapor, etc.), which leads to an increased content of free oxygen in the gas mixture supplied activation, combustion of part of the semicoke in the furnace at the stage of its activation and the formation of a large-pore sorbent structure. The relatively high temperature of 850-900 o C in the activation zone and the low content of water vapor in the mixture of gases injected into the furnace (5-10 wt.% Of the semi-coke introduced into the furnace) lead to the same consequences. For this reason, the yield of activated semicoke does not exceed 35% of the mass of processed fuel and the resulting semicoke has a large-pore structure with a small sorption capacity for phenols and iodine.
Известен также способ термической переработки мелкозернистого топлива, включающий сушку топлива, пиролиз его твердым теплоносителем в кипящем слое в первом реакторе с получением полукокса и парогазовой смеси, подачу полукокса во второй реактор и нагрев его в кипящем слое в присутствии дымовых газов с отводом готового продукта и возврат нагретого полукокса в первый реактор в качестве твердого теплоносителя (Андрющенко А.И., Попов А.И. Основы проектирования энерготехнологических установок электростанций. М.: Высшая школа, 1980, с. 49-53). There is also known a method of thermal processing of fine-grained fuel, including drying the fuel, pyrolyzing it with a solid coolant in a fluidized bed in the first reactor to obtain a semi-coke and steam-gas mixture, feeding the semi-coke into the second reactor and heating it in a fluidized bed in the presence of flue gases with removal of the finished product and return heated semi-coke to the first reactor as a solid heat carrier (Andryushchenko AI, Popov AI Fundamentals of designing energy-technological installations of power plants. M: Higher school, 1980, p. 49-53).
Недостатком этой технологии является то, что она не позволяет наряду с другими целевыми продуктами (смолой, газом пиролиза и т.д.) получать полукокс, свойства которого удовлетворяли бы требованиям, предъявляемым к углеродсодержащим сорбентам. Получаемый по описанной технологии полукокс характеризуется низкой сорбционной способностью из-за развитой крупнопористой структуры, и в нем содержится повышенное количество мелких (пылевидных) частиц размером менее 0,5 мм. The disadvantage of this technology is that it does not allow, along with other target products (resin, pyrolysis gas, etc.) to obtain a semi-coke whose properties would satisfy the requirements for carbon-containing sorbents. The semi-coke obtained by the described technology is characterized by a low sorption capacity due to the developed large-pore structure, and it contains an increased amount of small (dusty) particles less than 0.5 mm in size.
Известен наиболее близкий способ (прототип) термической переработки мелкозернистого топлива, в котором топливо сушат, подвергают пиролизу твердым теплоносителем в кипящем слое в первом реакторе с получением полукокса и парогазовой смеси, подают полукокс и смесь, содержащую дымовые газы и водяной пар в количестве 50-75 об.% от смеси, с соотношением водяного пара к полукоксу (1-8):1 во второй реактор, в котором полукокс нагревают до 700-850oС с получением готового продукта и возвращают нагретый полукокс в первый реактор в качестве твердого теплоносителя. Содержание кислорода в дымовых газах составляет 0,05-0,1 об. % (патент РФ 2074223, С 10 В 49/22, С 01 В 31/08, от 1997 г.).The closest known method (prototype) for the thermal processing of fine-grained fuel, in which the fuel is dried, is subjected to pyrolysis with a solid coolant in a fluidized bed in the first reactor to obtain a semi-coke and steam-gas mixture, serves semi-coke and a mixture containing flue gases and water vapor in an amount of 50-75 vol% of the mixture, with the ratio of steam to the char (1-8.): 1 to the second reactor, wherein the char is heated to 700-850 o C to give the final product and recycled char is heated in the first reactor as a solid Teplon rer. The oxygen content in the flue gas is 0.05-0.1 vol. % (RF patent 2074223,
Известна установка (по указанному патенту) для термической переработки мелкозернистого топлива, содержащая первый реактор для пиролиза и второй реактор кипящего слоя, соединенные между собой трубопроводами для передачи полукокса и теплоносителя. Второй реактор снабжен муфелем с установленной в нем горелкой, сепараторами для очистки отходящих газов с патрубком их отвода и патрубками вывода сорбента. Верхняя часть первого реактора при помощи трубопровода для отвода парогазовых продуктов с установленным на нем патрубком подачи мелкозернистого перерабатываемого топлива соединена с теплообменником-адсорбером. Нижняя часть адсорбера трубопроводом с установленным на нем циклонным сепаратором соединена с нижней частью первого реактора (см. указанное выше). A known installation (according to the specified patent) for the thermal processing of fine-grained fuel, containing a first reactor for pyrolysis and a second fluidized bed reactor, interconnected by pipelines for the transfer of semi-coke and coolant. The second reactor is equipped with a muffle with a burner installed in it, separators for purification of exhaust gases with a branch pipe for their discharge and branch pipes for the output of the sorbent. The upper part of the first reactor is connected to a heat exchanger-adsorber by means of a pipeline for the removal of combined-cycle products with a supply pipe for fine-grained processed fuel installed on it. The lower part of the adsorber is connected by a pipeline with a cyclone separator to the lower part of the first reactor (see above).
С целью предотвращения слишком интенсивного взаимодействия активируемого углеродсодержащего материала с активирующей парогазовой смесью, избежания развития неуправляемого процесса активации и избыточного обгара материала с образованием крупнозернистой структуры сорбента содержание в активирующем газе кислорода должно быть строго ограничено. Это указано в прототипе, в котором введен конкретный диапазон, ограничивающий содержание кислорода в активирующем газе в пределах 0,05-0,1 об.%. In order to prevent too intense interaction of the activated carbon-containing material with the activating vapor-gas mixture, to avoid the development of an uncontrolled activation process and excessive burning of the material with the formation of a coarse-grained sorbent structure, the oxygen content in the activating gas should be strictly limited. This is indicated in the prototype, which introduced a specific range, limiting the oxygen content in the activating gas in the range of 0.05-0.1 vol.%.
Однако реальное стабильное поддержание содержания О2 в газах на таком низком уровне и в указанных строгих границах практически недостижимо. При этом в прототипе вообще не приведены средства достижения низкого содержания О2 в газах и поддержания его концентрации в столь узком диапазоне.However, the real stable maintenance of the O 2 content in gases at such a low level and within the specified strict boundaries is practically unattainable. Moreover, the prototype does not provide any means of achieving a low O 2 content in gases and maintaining its concentration in such a narrow range.
Практически поддерживать концентрацию кислорода на столь низком уровне возможно лишь с помощью специальных средств, и такой уровень - 0,05-0,1 об.% не может быть достигнут путем поддержания низкого значения коэффициента избытка воздуха α≤1,0, т. к. это приведет к неполному сгоранию подаваемого в муфель топлива с образованием продуктов неполного сгорания, в том числе сажи, что недопустимо с точки зрения проведения процесса активации. It is practically possible to maintain the oxygen concentration at such a low level only with the help of special means, and such a level of 0.05-0.1 vol.% Cannot be achieved by maintaining a low value of the coefficient of excess air α≤1.0, because this will lead to incomplete combustion of the fuel supplied to the muffle with the formation of products of incomplete combustion, including soot, which is unacceptable from the point of view of the activation process.
Помимо указанного выше, прототип обладает следующими недостатками:
- в процессе не используется в качестве топлива парогазовая смесь, получаемая при пиролизе угля, что снижает технико-экономическую эффективность технологии;
- в процессе не используются ни химическое, ни физическое тепло газов активации, что также снижает технико-экономическую эффективность технологии;
- для сушки угля не используется вторичное тепло процесса, что выгодно с точки зрения теплового КПД процесса;
- не осуществляется пиролиз парогазовой смеси, который увеличивает удельный выход полукокса и одновременно, освобождая парогазовую смесь от наиболее тяжелых фракций смолы, улучшает свойства парогазовой смеси как топлива для его использования в муфелях, применяемых в технологии;
- не обеспечены условия для смешения теплоносителя с перерабатываемым углем в пиролизере.In addition to the above, the prototype has the following disadvantages:
- the steam-gas mixture obtained during the pyrolysis of coal is not used in the process as fuel, which reduces the technical and economic efficiency of the technology;
- neither chemical nor physical heat of activation gases is used in the process, which also reduces the technical and economic efficiency of the technology;
- for the drying of coal secondary heat of the process is not used, which is beneficial from the point of view of thermal efficiency of the process;
- there is no pyrolysis of the vapor-gas mixture, which increases the specific yield of semicoke and at the same time, freeing the vapor-gas mixture from the heaviest fractions of the resin, improves the properties of the vapor-gas mixture as fuel for use in muffles used in the technology;
- the conditions for mixing the coolant with the processed coal in the pyrolyzer are not provided.
Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков прототипа, повышение качества и количества получаемых активных углей, повышение теплового КПД процесса за счет эффективного использования получаемой в процессе парогазовой смеси (ПГС) в качестве топлива и утилизации вторичного тепла процесса в технологии. The aim of the invention is to eliminate these disadvantages of the prototype, improving the quality and quantity of activated carbons obtained, increasing the thermal efficiency of the process due to the efficient use of the gas-vapor mixture (ASG) obtained in the process as fuel and the recycling of secondary process heat in the technology.
В заявленном изобретении предлагается просто реализуемый способ получения активирующего газа, не содержащего кислорода, путем фильтрации получаемых в муфеле активатора продуктов сгорания ПГС через высокотемпературный кипящий слой углеродсодержащего мелкозернистого материала, при которой происходит химическое взаимодействие и связывание содержащегося в газе кислорода с углеродсодержащим материалом, в качестве которого используется часть получаемого в процессе полукокса или активного угля, с образованием оксидов углерода. The claimed invention provides a simply implemented method for producing an activating gas that does not contain oxygen by filtering the ASG combustion products obtained in the activator muffle through a high-temperature fluidized bed of carbon-containing fine-grained material, in which there is a chemical interaction and binding of the oxygen contained in the gas to a carbon-containing material, in which part of the semi-coke or activated carbon obtained in the process is used to form carbon oxides.
Для достижения указанных целей способ термической переработки мелкозернистого топлива включает сушку топлива с его последующим отделением от сушильного агента, нагрев высушенного топлива смешением с парогазовой смесью, его отделение от парогазовой смеси, подачу осажденного топлива в поток твердого теплоносителя, направляемого на стадию пиролиза, пиролиз топлива в реакторе в кипящем слое твердым теплоносителем с получением полукокса и парогазовой смеси, направляемой на смешение с топливом, подачу полукокса в активатор, его нагрев в кипящем слое активирующим агентом с отводом из получаемой твердой фазы готового продукта и получением газов активации, возврат одной части нагретой твердой фазы на стадию пиролиза в качестве потока твердого теплоносителя, подачу второй части твердой фазы на дополнительно установленную в активаторе нижнюю газораспределительную решетку фильтрующего кипящего слоя с подачей под нее активирующего агента, подачу третьей части твердой фазы в качестве твердого теплоносителя в газовый объем реактора на смешение с парогазовой смесью, дожигание в газовом объеме активатора газов активации и направление их на стадию сушки. To achieve these goals, the method of thermal processing of fine-grained fuel involves drying the fuel with its subsequent separation from the drying agent, heating the dried fuel by mixing with the vapor-gas mixture, separating it from the vapor-gas mixture, supplying the deposited fuel to the solid heat carrier flow directed to the pyrolysis stage, and pyrolyzing the fuel into in a fluidized bed reactor with a solid coolant to obtain a semi-coke and a gas-vapor mixture, directed to mixing with fuel, feeding the semi-coke to the activator, heating it to the heeling layer with an activating agent with removal of the resulting solid phase of the finished product and receiving activation gases, returning one part of the heated solid phase to the pyrolysis stage as a solid heat carrier flow, supplying the second part of the solid phase to the lower gas distribution filtering fluidized bed additionally installed in the activator with feeding under it an activating agent, feeding a third part of the solid phase as a solid heat carrier into the gas volume of the reactor for mixing with the vapor-gas mixture, afterburning in the gas volume of the activator activating gas and forwarding them to a drying step.
Кроме того, часть отделенной от топлива парогазовой смеси направляют на получение активирующего агента в муфель активатора. In addition, part of the vapor-gas mixture separated from the fuel is sent to an activating agent in an activator muffle.
Подача третьей части твердой фазы в качестве твердого теплоносителя в газовый объем реактора осуществляется путем распыления. The third part of the solid phase is supplied as a solid coolant to the gas volume of the reactor by spraying.
Указанные цели достигаются также тем, что установка термической переработки твердого топлива содержит сушилку с циклоном для отделения топлива от сушильного агента, теплообменник-адсорбер, снабженный циклоном для отделения топлива от парогазовой смеси и подключенный к нижнему выходу циклона, служащего для отделения топлива от сушильного агента, реактор пиролиза с кипящим слоем, снабженный патрубком вывода парогазовой смеси, подключенным к теплообменнику-адсорберу, активатор с кипящим слоем, снабженный верхней - основной газораспределительной решеткой, муфелем для получения активирующего агента, патрубком для вывода газовой фазы, подключенным ко входу сушилки, и патрубком вывода готового продукта, переточный трубопровод полукокса, переточный трубопровод твердого теплоносителя, подключенный к нижнему выходу циклона для отделения топлива от парогазовой смеси, и переточный трубопровод твердой фазы, соединяющий кипящий слой активатора с газовым объемом реактора пиролиза. These goals are also achieved by the fact that the installation of thermal processing of solid fuel contains a dryer with a cyclone for separating fuel from a drying agent, a heat exchanger-adsorber equipped with a cyclone for separating fuel from a vapor-gas mixture and connected to the lower outlet of a cyclone serving to separate fuel from a drying agent, a fluidized bed pyrolysis reactor equipped with a steam-gas mixture outlet pipe connected to an adsorbing heat exchanger, a fluidized bed activator equipped with a main gas distribution top a casting grate, a muffle for producing an activating agent, a gas phase outlet pipe connected to the dryer inlet, and a finished product outlet pipe, a semi-coke transfer pipe, a solid coolant transfer pipe, connected to the lower outlet of the cyclone to separate the fuel from the vapor-gas mixture, and a transfer pipe solid phase connecting the fluidized bed of the activator with the gas volume of the pyrolysis reactor.
Кроме того, активатор снабжен нижней - дополнительной газораспределительной решеткой фильтрующего кипящего слоя, установленной между основной газораспределительной решеткой и муфелем, переточной трубой, соединяющей верхний и нижний кипящие слои активатора для подачи части твердой фазы в фильтрующий кипящий слой, и средствами для подачи воздушного дутья в газовый объем активатора, расположенными по всему периметру последнего. In addition, the activator is equipped with a lower - additional gas distribution grid of the filtering fluidized bed installed between the main gas distribution grid and the muffle, a transfer pipe connecting the upper and lower boiling layers of the activator to supply part of the solid phase to the filtering fluidized bed, and means for supplying air blast to the gas volume of activator, located around the perimeter of the latter.
Верхний выход циклона для отделения топлива от парогазовой смеси подключен к муфелю активатора. The upper outlet of the cyclone for separating fuel from the gas mixture is connected to the activator muffle.
Конец переточного трубопровода твердой фазы, расположенный в газовом объеме реактора пиролиза, снабжен отбойной плитой для распределения подаваемой в реактор твердой фазы по сечению реактора. The end of the solid-phase transfer piping located in the gas volume of the pyrolysis reactor is equipped with a baffle plate for distributing the solid phase supplied to the reactor over the reactor cross section.
На чертеже представлена схема установки термической переработки твердого топлива. The drawing shows a diagram of the installation of thermal processing of solid fuel.
Установка содержит сушилку 1, циклон 2 для осаждения твердой фазы, теплообменник-адсорбер 3, подключенный к пылеотводящему патрубку 5 циклона 2 и снабженный циклоном 4 для осаждения угля из парогазовой смеси, реактор пиролизера 6 с кипящим слоем, снабженный патрубком 7 вывода парогазовой смеси, подключенным к теплообменнику-адсорберу 3, активатор 8 с кипящим слоем, переточный трубопровод полукокса 9, переточный трубопровод твердого теплоносителя 10 для подачи твердого теплоносителя в реактор пиролиза 6 с подключенным к нему пылеотводящим патрубком 11 циклона 4, переточный трубопровод 12, соединяющий кипящий слой активатора 8 с газовым объемом 13 реактора 6. Активатор 8 дополнительно снабжен газораспределительной решеткой 18 фильтрующего кипящего слоя, установленной между основной газораспределительной решеткой 14 и муфелем 15, переточной трубой 19, соединяющей верхний и нижний кипящие слои активатора 8 для подачи части твердой фазы в фильтрующий кипящий слой, и снабженный соплами коллектор 20 для подачи воздушного дутья в газовый объем активатора 8, расположенными по всему периметру последнего. Верхний выход 21 циклона 4 для осаждения топлива из парогазовой смеси подключен к муфелю 15 активатора 8, а пылеотводящий патрубок циклона 4 снабжен устройством 22 для ввода топлива в трубопровод 10. The installation comprises a
Реактор пиролиза 6 оборудован циклонами 23 для очистки парогазовой смеси. Активатор 8 снабжен циклонами 24 для очистки газов активации. The
Конец переточного трубопровода 12, расположенный в газовом объеме 13 реактора пиролиза 6, снабжен отбойной плитой 25. The end of the transfer pipe 12, located in the gas volume 13 of the
Технологический процесс осуществляется следующим образом. The technological process is as follows.
Мелкозернистое топливо, например уголь, с размером частиц 0-5 мм подают в сушилку, в которой производится предварительная сушка топлива от исходной влажности ~ 30% до влажности 10-20% с помощью отходящих газов активатора 8, имеющих температуру в пределах 750-900oС. Подсушенное топливо отделяется от сушильного агента в циклоне 2, отходящие газы которого направляются в топку котла-утилизатора, а осажденный в циклоне 2 уголь подают в теплообменник-адсорбер 3, в котором уголь досушивается до 3-5% влажности, охлаждая при этом ПГС и содержащиеся в ней частицы пылевидного полукокса и активного угля, которые при этом адсорбируют из ПГС тяжелые фракции смолы.Fine-grained fuel, for example coal, with a particle size of 0-5 mm is fed into the dryer, in which the fuel is pre-dried from the initial moisture content of ~ 30% to a moisture content of 10-20% using exhaust gases of
В циклоне 4 уголь отделяется от ПГС и направляется в переточный трубопровод 10, в котором он смешивается с основной массой твердого теплоносителя, подаваемого из активатора 8 в реактор пиролиза 6, и вместе с теплоносителем поступает в кипящий слой реактора пиролиза 6. Меньшая часть твердой фазы поступает из активатора 8 в реактор пиролиза 6 по трубопроводу 12. In cyclone 4, the coal is separated from the ASG and sent to the
В реакторе 6 уголь нагревается до заданной температуры 500-600oС (в зависимости от вида перерабатываемого угля) и разлагается с выделением ПГС, а получающийся из угля полукокс непрерывно отводится из реактора 6 по трубопроводу 9 в активатор 8 для его переработки в активный уголь. В нижнюю часть кипящего слоя реактора пиролиза 6 через коллектор подают распределенный по периметру пар для стабилизации кипящего слоя и улучшения условий отгазовки полукокса и его частичной активации.In
Часть твердого теплоносителя по трубопроводу 12 подают в газовый объем 13 реактора и с помощью отбойной плиты 25 распыляют по сечению газового объема 13 реактора, благодаря чему он контактирует по всему сечению реактора с выходящим потоком ПГС и обеспечивает ее перегрев от 500-600oС до 700-800oС и пиролиз содержащихся в ПГС паров смолы. В результате этого процесса в ПГС снижается содержание наиболее тяжелых фракций смолы и одновременно увеличивается масса получаемого в реакторе полукокса за счет образования при пиролизе смоляного кокса.Part of the solid heat carrier through the pipe 12 is fed into the gas volume 13 of the reactor and, using the baffle plate 25, is sprayed along the cross section of the gas volume 13 of the reactor, due to which it contacts the entire cross section of the reactor with the exhaust gas stream and ensures its overheating from 500-600 o С to 700 -800 o C and pyrolysis of the vapor contained in the ASG resin. As a result of this process, the content of the heaviest fractions of the resin decreases in PGS and at the same time the mass of the semi-coke obtained in the reactor increases due to the formation of resin coke during pyrolysis.
Пройдя сверху вниз через газовый объем 13 реактора, твердый теплоноситель подается в кипящий слой реактора, в котором он смешивается с подаваемым в него высушенным углем. Passing from top to bottom through the gas volume 13 of the reactor, the solid heat carrier is supplied to the fluidized bed of the reactor, in which it is mixed with the dried coal supplied to it.
Покидающая реактор ПГС проходит через циклоны 23, в которых она частично обеспыливается, а осажденная в них твердая фаза с помощью стояков возвращается в кипящий слой. The ASO leaving the reactor passes through cyclones 23, in which it is partially dedusted, and the solid phase deposited in them is returned to the fluidized bed using risers.
Циркуляция твердой фазы между реактором 6 и активатором 8 осуществляется по трубопроводам 10, 9 и 12 в псевдоожиженном состоянии за счет разности гидростатического давления в опускных (напорных) и подъемных (восходящих) стояках трубопроводов 10, 9 и 12, которая создается путем подачи водяного пара в нижнюю часть восходящих трубопроводов, как это показано на чертеже. The circulation of the solid phase between the
Отходящие газы реактора 6, состоящие из парогазовых продуктов пиролиза угля, из циклона 4 подают в топку котла-утилизатора и частично в муфель 15 активатора 8, в котором они сжигаются, а образующиеся продукты сгорания, имеющие температуру 800-900oС, в смеси с подаваемым в муфель водяным паром используются в качестве активирующего газового агента. Избыточную ПГС сбрасывают в топку котла-утилизатора.The exhaust gases of the
Чтобы освободить получаемые в муфеле 15 продукты сгорания ПГС от остаточного кислорода, присутствие которого в активирующих газах недопустимо, так как наличие кислорода нарушает нормальное протекание процесса активации, получаемые в муфеле 15 продукты сгорания ПГС до их подачи через газораспределительную решетку активатора 14 в зону активации пропускают через высокотемпературный (~ 800oС) фильтрующий кипящий слой, представляющий собой кипящий слой углеродсодержащего мелкозернистого материала, расположенного на газораспределительной решетке 18.In order to free the residual oxygen obtained in the muffle 15 from the residual oxygen, the presence of which in the activating gases is unacceptable, since the presence of oxygen violates the normal course of the activation process, the obtained combustion products of the PGS in the muffle 15 before passing through the gas distribution grid of the activator 14 into the activation zone are passed through high-temperature (~ 800 o C), the fluidized bed filter, which is a fluidized bed of fine-grained carbonaceous material disposed on the gas distribution p lattice 18.
Продукты сгорания, прошедшие через фильтрующий кипящий слой и освобожденные от кислорода, далее поступают через решетку 14 активатора в зону активации. В фильтрующем кипящем слое происходит химическое взаимодействие кислорода дымовых газов с углеродсодержащим материалом. The combustion products passing through the filtering fluidized bed and freed from oxygen, then pass through the grating 14 of the activator in the activation zone. In the fluidized bed, a chemical interaction of the flue gas oxygen with the carbon-containing material occurs.
В качестве материала фильтрующего кипящего слоя используют твердую фазу, поступающую из зоны активации по переточной трубе 19. По мере расходования углеродного материала (его выгорания) производят подпитку кипящего фильтрующего слоя твердой фазой, для чего с помощью нижнего разгрузочного клапана 17 производится периодическая или непрерывная разгрузка материала из кипящего фильтрующего слоя. Разгружаемый отработанный материал является товарным продуктом - активным углем с несколько ухудшенными характеристиками за счет более макропористой структуры (из-за повышенного обгара) и некоторого повышения зольности. As the material of the filtering fluidized bed, the solid phase is used, which comes from the activation zone through the transfer pipe 19. As the carbon material is consumed (burned out), the fluidized bed is fed with the solid phase, for which, using the lower discharge valve 17, the material is periodically or continuously unloaded from a boiling filter layer. Unloaded waste material is a marketable product - activated carbon with slightly deteriorated characteristics due to a more macroporous structure (due to increased burning) and some increase in ash content.
В активаторе 8 протекает процесс активации материала, поступающего в него из реактора пиролиза 6 в виде смеси полукокса и твердого теплоносителя - активного угля. In the
Дополнительный подвод тепла к кипящему слою активируемого материала осуществляется за счет сжигания горючих компонентов газов активации в газовом объеме активатора 8, в который для этого через патрубок 20 подается воздушное дутье. Товарный продукт - активный уголь через верхний клапан выгружают из кипящего слоя активатора периодически или непрерывно. An additional supply of heat to the fluidized bed of the activated material is carried out by burning the combustible components of the activation gases in the gas volume of the
Подача пара не только в зону активации, но и во все транспортные коммуникации полукокса и активного угля и в кипящий слой реактора пиролиза способствует процессам активации полукокса. Steam supply not only to the activation zone, but also to all transport communications of the semicoke and activated carbon and to the fluidized bed of the pyrolysis reactor facilitates the processes of semicoke activation.
Пример осуществления предлагаемого способа. Исходный мелкозернистый уголь (класса 0-5 мм), например бурый уголь Ирша-Бородинского месторождения Канско-Ачинского бассейна, со следующими характеристиками (%): Wr=30,0; Аd= 11,0; Vdaf=47,0; Sd=0,3; Qr=3650 ккал/кг подают в аэрофонтанную сушилку 1 в количестве 4 т/час (производительность типовой опытно-промышленной установки подобного типа). В сушилке уголь подсушивается от начальной влажности W = 30% до W≅18% за счет тепла отходящих газов активатора, поступающих в нее с температурой ~ 750oС.An example implementation of the proposed method. The initial fine-grained coal (class 0-5 mm), for example brown coal of the Irsha-Borodinsky deposit of the Kansk-Achinsky basin, with the following characteristics (%): W r = 30.0; A d = 11.0; V daf = 47.0; S d = 0.3; Q r = 3650 kcal / kg is supplied to the
При этом из угля испаряется ~ 600 кг/час влаги, а подсушенный уголь после его отделения от сушильного агента в циклоне 2 в количестве 3230 кг/час поступает в теплообменник-адсорбер 3. При этом ~ 5% подсушенного угля (~ 170 кг/час) уносится из циклона 2 с отработанным сушильным агентом и поступает в топку котла-утилизатора. At the same time, ~ 600 kg / h of moisture evaporates from the coal, and dried coal after it is separated from the drying agent in
В теплообменнике-адсорбере 3 уголь дополнительно высушивается до влажности порядка 2,5%, теряя при этом ~ 500 кг/час влаги. In the heat exchanger-
В результате в реактор пиролиза 6 поступает ~ 2600 кг/час высушенного угля, который, разлагаясь при температуре ~ 550oС, выделяет ~ 900 кг/час парогазовой смеси (~ 30%) и образует ~ 1700 кг/час полукокса (65%). Часть ПГС из циклона 4 используется в качестве топлива в муфеле 15 активатора 8 - от 200 до 400 кг/час - в зависимости от режимов работы активатора и реактора пиролиза. Избыточная часть ПГС сжигается в топке котла-утилизатора.As a result, ~ 2600 kg / hr of dried coal enters the
Для нагревания 2600 кг/час угля, поступающего в реактор пиролиза 6, от ~ 100oС до 550oС и перегрева ПГС от ~ 550 до 750oС из активатора 8 в пиролизер по трубопроводам 10 и 12 непрерывно подается твердый теплоноситель в количестве 3000-4000 кг/час с температурой ~ 800oС. Столько же твердой фазы (полукокса) непрерывно отводится из реактора 6 в активатор 8 по трубопроводу 9.To heat 2600 kg / h of coal entering the
В муфель 15 для сжигания ПГС и образования высокотемпературных газов активации (~ 800oС) подают воздушное дутье в объеме 1,5-3,0 тыс. нм3/час и водяной пар в количестве 1-2,0 тыс. кг/час.In the muffle 15 for the combustion of ASG and the formation of high-temperature activation gases (~ 800 o C) serves air blast in the amount of 1.5-3.0 thousand nm 3 / hour and water vapor in the amount of 1-2.0 thousand kg / hour .
Из получаемых в реакторе пиролиза 6 1700 кг/час полукокса в активаторе производится ~ 850 кг/час активного угля (при обгаре ~ 50%), который выводят из зоны активации, охлаждают и рассеивают на фракции. Of the 1700 kg / h of semi-coke obtained in the pyrolysis reactor, ~ 850 kg / h of activated carbon (with a burn of ~ 50%) is produced in the activator, which is removed from the activation zone, cooled and dispersed into fractions.
Ниже приведены данные, подтверждающие получение технических результатов, достигаемых изобретением по сравнению с ближайшим аналогом. The following are data confirming the receipt of technical results achieved by the invention in comparison with the closest analogue.
1. Повышение технико-экономической эффективности технологического процесса достигается за счет подачи и сжигания парогазовой смеси в муфеле 15 активатора 8 (п. 1 формулы). Расчеты сделаны на одну тонну рабочего топлива - каменного угля Тугнуйского месторождения: Wp = 30%; А = 15,7%; Vг = 49,5%; Q = 7140 ккал/кг, исходя из балансовых характеристик, приведенных в ближайшем аналоге (патент РФ 2074223, С 10 В 49/22, С 01 В 31/08 от 1997 г.).1. Improving the technical and economic efficiency of the technological process is achieved by feeding and burning a gas-vapor mixture in the muffle 15 of the activator 8 (
При сжигании в муфеле активатора 207 кг парогазовой смеси (ПГС), получаемой из 1 т исходного угля, (114 кг смолы с Q≅9000 ккал/кг и 93 кг газа с Q≅5000 ккал/кг) будет получено 1490000 ккал. При частичном пиролизе смолы теплопроизводительность ПГС снизится не более чем на 15%, т.е. до ~ 1,26•106 ккал.If 207 kg of a gas-vapor mixture (ASG) obtained from 1 t of raw coal (114 kg of tar with Q≅9000 kcal / kg and 93 kg of gas with Q≅5000 kcal / kg) is burned in an activator muffle, 1490000 kcal will be obtained. With partial resin pyrolysis, the thermal performance of ASG will decrease by no more than 15%, i.e. up to ~ 1.26 • 10 6 kcal.
Для перегрева 2700 кг водяного пара от 200 до 800oС и нагревания до 800oС 2270 кг полукокса, поступающего в активатор (во второй реактор по терминологии аналога) с температурой 550oС требуется ~ 950000 ккал. Следовательно, тепла, получаемого от сжигания ПГС, достаточно для осуществления указанных технологических операций.For overheating of 2700 kg of water vapor from 200 to 800 o C and heating to 800 o C, 2270 kg of semi-coke entering the activator (into the second reactor in analogous terminology) with a temperature of 550 o C requires ~ 950,000 kcal. Therefore, the heat received from the combustion of ASG is enough to carry out the indicated technological operations.
Экономический эффект равен стоимости 100-150 кг жидкого топлива на 1 т перерабатываемого угля. The economic effect is equal to the cost of 100-150 kg of liquid fuel per 1 ton of processed coal.
2. Использование тепла отходящих газов активатора 8 для предварительной сушки угля от ~ 30% до ~ 10% влажности и его предварительного нагрева обеспечивает экономию энергии (тепла) в количестве ~ 150000 ккал (на 1 т рабочего топлива), которую пришлось бы затрачивать при внешней сушке угля в отдельном цикле. 2. The use of heat from the
3. Предусмотренный изобретением пиролиз ПГС в объеме реактора 13 (за счет подачи и распыления в нем высокотемпературного твердого теплоносителя - полукокса) обеспечивает повышение выхода полукокса за счет осаждения на поверхности частиц полукокса смоляного кокса. При общем выходе смолы 114 кг (на 1 т перерабатываемого угля), содержании в смоле тяжелых фракций ~ 30% и образовании смоляного кокса в количестве ~ 50% от пиролизуемой смолы выход полукокса может быть увеличен на ~ 5%. 3. The pyrolysis of ASG provided in the invention in the volume of the reactor 13 (due to the supply and spraying of a high-temperature solid heat carrier - semi-coke) provides an increase in the yield of semi-coke by depositing tar coke on the surface of the particles of the semi-coke. With a total resin yield of 114 kg (per 1 ton of processed coal), heavy fractions in the resin of ~ 30% and the formation of resin coke in the amount of ~ 50% of the pyrolyzable resin, the yield of semicoke can be increased by ~ 5%.
4. На основании имеющихся опытных данных установлено, что полное устранение кислорода из активирующей парогазовой смеси, которое достигается в данном изобретении благодаря применению специального углеродного фильтра, предотвращает избыточный обгар материала и приводит к перераспределению пористой структуры в пользу микро- и мезопор при некотором увеличении общего объема пор и удельной поверхности активированного полукокса (см. таблицу). 4. Based on the available experimental data, it was found that the complete elimination of oxygen from the activating vapor-gas mixture, which is achieved in this invention through the use of a special carbon filter, prevents excessive burning of the material and leads to the redistribution of the porous structure in favor of micro- and mesopores with a slight increase in the total volume pores and specific surface area of activated semicoke (see table).
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001105297/04A RU2183651C1 (en) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | Method and apparatus for thermal processing of small-grain fuel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001105297/04A RU2183651C1 (en) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | Method and apparatus for thermal processing of small-grain fuel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2183651C1 true RU2183651C1 (en) | 2002-06-20 |
Family
ID=20246491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001105297/04A RU2183651C1 (en) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | Method and apparatus for thermal processing of small-grain fuel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2183651C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2482159C2 (en) * | 2007-10-11 | 2013-05-20 | Валтион Текниллинен Туткимускескус | Apparatus for producing pyrolysis product |
CN111086988A (en) * | 2018-10-24 | 2020-05-01 | 中国石油化工股份有限公司 | Method for preparing activated carbon and co-producing synthesis gas from animal excrement |
-
2001
- 2001-02-27 RU RU2001105297/04A patent/RU2183651C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2482159C2 (en) * | 2007-10-11 | 2013-05-20 | Валтион Текниллинен Туткимускескус | Apparatus for producing pyrolysis product |
CN111086988A (en) * | 2018-10-24 | 2020-05-01 | 中国石油化工股份有限公司 | Method for preparing activated carbon and co-producing synthesis gas from animal excrement |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1039653C (en) | Integrated carbonaceous fuel drying and gasification process and apparatus | |
US9624109B2 (en) | Method of manufacturing carbon-rich product and co-products | |
JP4264525B2 (en) | Method for gasifying organic substances and substance mixtures | |
EP1278813B1 (en) | A method and a system for decomposition of moist fuel or other carbonaceous materials | |
US7981835B2 (en) | System and method for coproduction of activated carbon and steam/electricity | |
RU2515307C1 (en) | Method and device for biomass pyrolysis and gasification using two intercommunicated kilns | |
US3852048A (en) | Process for producing industrial fuel from waste woody materials | |
RU2450224C2 (en) | Method and device for drying powdered fuels, mostly fuels supplied for gasification | |
US4533438A (en) | Method of pyrolyzing brown coal | |
CN101812310A (en) | High-efficiency lignite low-temperature dry distillation quality-enhancing process by using dry distillation coal gas as heat-carrying medium | |
CN101289621B (en) | Process for preparing carbocoal, coke tar and coal gas by treating bovey coal by suspending pyrogenation device | |
US20100113267A1 (en) | System and method for coproduction of activated carbon and steam/electricity | |
CN103124782A (en) | Coal processing with added biomass and volatile control | |
CN107474859B (en) | Coal pyrolysis gasification process coupling device and method thereof | |
CN102010738A (en) | Coal or biomass medium low temperature pyrolysis quality improving system and method for producing quality improved coal, high calorific value pyrolysis gas and tar or liquefied synthetic oil by utilizing same | |
EA017444B1 (en) | Process and plant for producing char and fuel gas | |
RU2340651C1 (en) | Method and installation for complex thermal treatment of solid fuel | |
WO1994024228A1 (en) | Process for the production of liquid fuel, gaseous fuel, coke and active coal | |
RU2364737C1 (en) | Method of multipurpose solid fuel use at combined cycle power plants with cogeneration of power and secondary end products in form of liquid and solid fuels with improved consumer properties | |
JP2010526193A (en) | How to produce molded parts | |
CN103450914B (en) | Method for producing liquid fuel by performing fast pyrolysis on solid organic matters | |
RU2183651C1 (en) | Method and apparatus for thermal processing of small-grain fuel | |
US4309197A (en) | Method for processing pulverized solid fuel | |
RU2073061C1 (en) | Method of producing semicoke from brown coal and coal | |
CA1096641A (en) | Power generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110228 |