RU2287011C1 - Method of the layerwise coal gasification - Google Patents
Method of the layerwise coal gasification Download PDFInfo
- Publication number
- RU2287011C1 RU2287011C1 RU2005124137/04A RU2005124137A RU2287011C1 RU 2287011 C1 RU2287011 C1 RU 2287011C1 RU 2005124137/04 A RU2005124137/04 A RU 2005124137/04A RU 2005124137 A RU2005124137 A RU 2005124137A RU 2287011 C1 RU2287011 C1 RU 2287011C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- gas
- gasification
- industry
- layerwise
- Prior art date
Links
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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения энергетического или технологического газа из угля и может быть использовано в энергетике и химической промышленности.The invention relates to the field of producing energy or process gas from coal and can be used in the energy and chemical industries.
Известен целый ряд способов слоевой газификации угля с использованием воздушного и паровоздушного дутья. Например, в процессе Wellman-Galusha (Шиллинг Г.-Д. Газификация угля /Г.-Д. Шиллинг, Б.Борн, У.Краус. - М.: Недра, 1986. - 175 с.) предварительно подожженная снизу засыпка угля в аппарате шахтного типа продувается паровоздушной смесью снизу вверх.There are a number of known methods for layer-by-layer gasification of coal using air and steam-air blasting. For example, in the Wellman-Galusha process (Schilling G.-D. Gasification of coal / G.-D. Schilling, B. Born, U. Kraus. - M .: Nedra, 1986. - 175 p.) Pre-ignited coal filling in a mine-type apparatus, it is blown up with a steam-air mixture.
Главный недостаток данного способа заключается в том, что получаемый газ насыщен продуктами пиролиза угля и содержит до 0,1 кг смолы на 1 нм3 газа. Такой газ имеет ограниченное применение. Примерно каждые 3-4 месяца требуется очистка трубопроводов от конденсата и отложений смолы, что препятствуем длительной непрерывной эксплуатации оборудования. Охлаждение газа и его отмывка от смолистых веществ значительно увеличивают капитальные и эксплуатационные затраты и снижает КПД процесса газификации.The main disadvantage of this method is that the resulting gas is saturated with coal pyrolysis products and contains up to 0.1 kg of resin per 1 nm 3 of gas. Such a gas has limited use. Approximately every 3-4 months, the pipelines must be cleaned of condensate and resin deposits, which impedes long-term continuous operation of the equipment. Gas cooling and its washing from resinous substances significantly increase capital and operating costs and reduce the efficiency of the gasification process.
Наиболее близким к заявляемому способу по достигаемому результату является способ получения полукокса и попутного горючего газа (патент РФ №2169166, 20.06.2001 г.), представляющий собой разновидность способа слоевой газификации угла. Способ предполагает продувку слоевой засыпки угля смесью воздуха и горючего газа (примерно 8-10% от объема получаемого в вертикальном аппарате шахтного типа). Дутье подают с противоположной розжигу угля стороны с удельным расходом 100-400 м3/(м2·ч) так, что температура угля во фронте карбонизации составляет 920-950°С. Продукты пиролиза угля, образующиеся во фронте карбонизации, сгорают в потоке воздуха, образуя преимущественно диоксид углерода и водяной пар. Далее эти газы восстанавливаются до оксида углерода и водорода на раскаленной поверхности полукокса. Таким образом, получаемый газ не содержит конденсируемые продукты пиролиза угля и может использоваться в дальнейших переделах без промежуточных стадий охлаждения и отмывки от смолы.Closest to the claimed method according to the achieved result is a method for producing semicoke and associated combustible gas (RF patent No. 2169166, 06/20/2001), which is a variation of the method of layer gasification of the angle. The method involves blowing a layer of coal filling with a mixture of air and combustible gas (approximately 8-10% of the volume obtained in a vertical shaft type apparatus). The blast is fed from the opposite side of the coal ignition with a specific flow rate of 100-400 m 3 / (m 2 · h) so that the temperature of the coal in the carbonization front is 920-950 ° C. Coal pyrolysis products formed in the carbonization front are burnt in the air stream, forming mainly carbon dioxide and water vapor. Further, these gases are reduced to carbon monoxide and hydrogen on the hot surface of the semicoke. Thus, the resulting gas does not contain condensable products of coal pyrolysis and can be used in further processing without intermediate stages of cooling and washing from the resin.
Недостатком данного способа, с точки зрения производства газа, не содержащего конденсируемые продукты пиролиза угля, является неполная газификация углеродсодержащей части угля. Примерно 50-60% органической части угля превращается в газ, а остальная часть выводится в виде полукокса. Относительно низкая температура во фронте карбонизации (до 920-950°С) ограничивает скорость эндотермических реакций углерода с диоксидом углерода и водяным паром, поэтому объемное содержание оксида углерода и водорода в газе не превышает 33%, а его удельная теплота сгорания составляет 600-900 ккал/нм3, что ограничивает сферу применения такого газа в качестве энергоносителя.The disadvantage of this method, from the point of view of the production of gas that does not contain condensable products of coal pyrolysis, is the incomplete gasification of the carbon-containing part of coal. About 50-60% of the organic part of the coal is converted into gas, and the rest is discharged in the form of semi-coke. The relatively low temperature in the carbonization front (up to 920–950 ° C) limits the rate of endothermic reactions of carbon with carbon dioxide and water vapor; therefore, the volume content of carbon monoxide and hydrogen in the gas does not exceed 33%, and its specific calorific value is 600–900 kcal / nm 3 , which limits the scope of such a gas as an energy carrier.
Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является двухступенчатая газификация движущегося слоя твердого топлива в газогенераторе шахтного типа (Федосеев С.Д. Полукоксование и газификация твердого топлива / С.Д.Федосеев. - М.: Гостоптехиздат, 1960. - 326 с.). В газогенераторе осуществляется горизонтальная продувка верхней части слоя топлива газовым теплоносителем, полученным путем сжигания части продуктового газа. Образующийся в результате пиролиза полукокс перемещается в нижнюю часть шахты, где подвергается полной газификации паровоздушной смесью. Газовые потоки после первой и второй ступени смешиваются и поступают на стадию охлаждения и очистки от смолы.Closest to the claimed method according to the technical essence is a two-stage gasification of a moving layer of solid fuel in a shaft type gas generator (Fedoseev S.D. Semicoking and gasification of solid fuel / S.D. . In the gas generator, the upper part of the fuel layer is horizontally purged with a gas coolant obtained by burning part of the product gas. The semi-coke formed as a result of pyrolysis is transported to the lower part of the mine, where it undergoes complete gasification with a steam-air mixture. The gas flows after the first and second stages are mixed and enter the stage of cooling and purification from the resin.
Недостатком данного способа является то, что полученный газ содержит продукты пиролиза.The disadvantage of this method is that the resulting gas contains pyrolysis products.
Задача настоящего изобретения состоит в получении газа, не содержащего конденсируемые продукты пиролиза, расширении сферы применения газа, повышении эффективности и КПД.The objective of the present invention is to obtain a gas that does not contain condensable pyrolysis products, expanding the scope of gas, increasing efficiency and efficiency.
Техническим результатом изобретения является повышение удельной теплоты сгорания газа, не содержащего конденсируемые продукты пиролиза, при условии полной газификации органической массы исходного угля.The technical result of the invention is to increase the specific heat of combustion of a gas not containing condensable pyrolysis products, provided that the organic mass of the source coal is completely gasified.
Технический результат достигается за счет двухстадийной слоевой газификации угля в вертикальном аппарате шахтного типа, включая первую стадию - нагрева, сушки, карбонизации исходного угля и частичной газификации углерода и вторую стадию - полной газификации углерода, содержащегося в коксовом остатке. На первой стадии подачу воздушного дутья в количестве 150-600 м3/(м2·ч) осуществляют со стороны, противоположной розжигу слоя, на второй стадии (после достижения фронтом реагирования стороны слоя угля, противоположной розжигу) к дутью добавляют водяной пар в количестве до 100 кг/(м2·ч), необходимый для поддержания температуры во фронте газификации не выше 1100-1200°С (ограничением является температура размягчения золы).The technical result is achieved due to a two-stage layer gasification of coal in a vertical shaft-type apparatus, including the first stage - heating, drying, carbonization of the initial coal and partial gasification of carbon, and the second stage - the complete gasification of carbon contained in the coke residue. In the first stage, the supply of air blast in an amount of 150-600 m 3 / (m 2 · h) is carried out from the side opposite to the ignition of the layer, in the second stage (after the front of the reaction reaches the side of the coal layer opposite to the ignition), water vapor in the amount of up to 100 kg / (m 2 · h), necessary to maintain the temperature in the gasification front no higher than 1100-1200 ° С (the limitation is the softening temperature of ash).
Для достижения технического результата способ осуществляется следующим образом. В вертикальный аппарат шахтного типа на всю высоту загружают дробленый уголь класса 5-50 мм, подают воздушное дутье с удельным расходом от 150 до 600 м3/(м2·ч) и поджигают слой угля со стороны, противоположной подаче дутья. Образующийся фронт реагирования с постоянной скоростью смещается навстречу потоку воздуха, а за фронтом остается слой горячего коксового остатка. Уголь при прохождении через фронт реагирования последовательно подвергается нагреву, сушке и пиролизу. Горючие компоненты продуктов пиролиза полностью окисляются кислородом воздуха с образованием диоксида углерода и водяного пара, а затем путем восстановления на горячей поверхности коксового остатка превращаются в горючие компоненты газа (оксид углерода и водород), который не содержит конденсируемые продукты пиролиза. При этом температура во фронте реагирования достигает 1000-1200°С, а удельная теплота сгорания газа составляет 1000-1200 ккал/нм3.To achieve a technical result, the method is as follows. Crushed coal of a class of 5-50 mm is loaded into a vertical shaft type apparatus to the entire height, air blasting with a specific flow rate of 150 to 600 m 3 / (m 2 · h) is fed, and a layer of coal is ignited from the side opposite to the blast feed. The formed reaction front with a constant speed is shifted towards the air flow, and behind the front there is a layer of hot coke residue. When passing through the reaction front, coal is subsequently subjected to heating, drying, and pyrolysis. The combustible components of the pyrolysis products are completely oxidized by atmospheric oxygen to form carbon dioxide and water vapor, and then, by reduction on the hot surface of the coke residue, they turn into combustible components of the gas (carbon monoxide and hydrogen), which does not contain condensable pyrolysis products. The temperature in the front of the reaction reaches 1000-1200 ° C, and the specific heat of combustion of the gas is 1000-1200 kcal / nm 3 .
После достижения фронтом реагирования стороны слоя, противоположной стороне розжига, к дутью добавляется водяной пар в количестве до 100 кг/(м2·ч) и осуществляется полная парокислородная газификация углерода, содержащегося в коксовом остатке, и фронт газификации продвигается в сторону первичного розжига слоя. Образующийся при этом горючий газ не содержит конденсируемые продукты пиролиза угля, а удельная теплота сгорания газа составляет 1000-1200 ккал/нм3. Количество водяного пара в дутье выбирается таким образом, чтобы температура во фронте газификации не превышала температуру размягчения золы для данного угля (1100-1200°С).After the reaction front reaches the side of the layer opposite to the ignition side, water vapor in the amount of up to 100 kg / (m 2 · h) is added to the blast and complete vapor-oxygen gasification of the carbon contained in the coke residue is carried out, and the gasification front moves towards the primary ignition of the layer. The resulting combustible gas does not contain condensable products of coal pyrolysis, and the specific heat of gas combustion is 1000-1200 kcal / nm 3 . The amount of water vapor in the blast is selected so that the temperature in the gasification front does not exceed the softening temperature of the ash for a given coal (1100-1200 ° C).
После окончания процесса производится выгрузка шлака с нижней стороны вертикального аппарата.After the end of the process, the slag is unloaded from the bottom of the vertical apparatus.
Для выравнивания состава продуктового горючего газа и удельной производительности по газу предпочтительно одновременно использовать не менее четырех аппаратов, работающих с равными сдвигами по фазе осуществления процесса.To equalize the composition of the product combustible gas and the specific gas productivity, it is preferable to simultaneously use at least four devices operating with equal shifts in the phase of the process.
В примерах, иллюстрирующих способ, использован вертикальный аппарат шахтного типа с внутренним диаметром 0,5 м и высотой 1,5 м. В качестве сырья использовали уголь фракции 5-20 мм марки Б2 (разрез "Березовский" Канско-Ачинского угольного бассейна), имеющий следующий технический и элементный состав:In the examples illustrating the method, a vertical shaft-type apparatus was used with an internal diameter of 0.5 m and a height of 1.5 m. Coal of fraction 5-20 mm of grade B2 (Berezovsky open pit of the Kansk-Achinsk coal basin) was used as raw material, having the following technical and elemental composition:
Пример 1.Example 1
Удельная подача воздуха - 235 м3/(м2·ч).The specific air supply is 235 m 3 / (m 2 · h).
Удельная подача пара на второй стадии - 61 кг/(м2·ч).The specific steam supply in the second stage is 61 kg / (m 2 · h).
Температура в зоне реагирования - 1100-1150°С.The temperature in the reaction zone is 1100-1150 ° C.
Состав газа (об.%):The composition of the gas (vol.%):
Удельная теплота сгорания газа .Specific heat of gas .
Содержание углерода в твердом остатке - 1,9%.The carbon content in the solid residue is 1.9%.
Пример 2 (сравнительный).Example 2 (comparative).
Удельная подача воздуха - 107 м3/(м2·ч).The specific air supply is 107 m 3 / (m 2 · h).
Температура в зоне реагирования - 900-930°С.The temperature in the reaction zone is 900-930 ° C.
Состав газа (об.%):The composition of the gas (vol.%):
Удельная теплота сгорания газа .Specific heat of gas .
Содержание углерода в твердом остатке - 81,5%.The carbon content in the solid residue is 81.5%.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005124137/04A RU2287011C1 (en) | 2005-07-29 | 2005-07-29 | Method of the layerwise coal gasification |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005124137/04A RU2287011C1 (en) | 2005-07-29 | 2005-07-29 | Method of the layerwise coal gasification |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2287011C1 true RU2287011C1 (en) | 2006-11-10 |
Family
ID=37500804
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005124137/04A RU2287011C1 (en) | 2005-07-29 | 2005-07-29 | Method of the layerwise coal gasification |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2287011C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA015935B1 (en) * | 2011-06-30 | 2011-12-30 | Закрытое Акционерное Общество "Карбоника-Ф" | Method for production synthesis gas |
WO2013002668A1 (en) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | Закрытое Акционерное Общество "Kapбohиka-Ф" | Method for producing synthesis gas |
RU2516651C1 (en) * | 2012-11-01 | 2014-05-20 | Леонид Анатольевич Ярыгин | Method of coal gasification |
RU2518624C2 (en) * | 2012-07-27 | 2014-06-10 | Сергей Романович Исламов | Coal thermal benefication and device to this end |
RU2637551C2 (en) * | 2015-10-09 | 2017-12-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Сибирский научно-исследовательский институт углеобогащения" (ООО "Сибнииуглеобогащение) | Method of thermal coal enrichment |
-
2005
- 2005-07-29 RU RU2005124137/04A patent/RU2287011C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA015935B1 (en) * | 2011-06-30 | 2011-12-30 | Закрытое Акционерное Общество "Карбоника-Ф" | Method for production synthesis gas |
WO2013002668A1 (en) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | Закрытое Акционерное Общество "Kapбohиka-Ф" | Method for producing synthesis gas |
RU2518624C2 (en) * | 2012-07-27 | 2014-06-10 | Сергей Романович Исламов | Coal thermal benefication and device to this end |
RU2516651C1 (en) * | 2012-11-01 | 2014-05-20 | Леонид Анатольевич Ярыгин | Method of coal gasification |
RU2637551C2 (en) * | 2015-10-09 | 2017-12-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Сибирский научно-исследовательский институт углеобогащения" (ООО "Сибнииуглеобогащение) | Method of thermal coal enrichment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2287010C2 (en) | Environmental safe process for obtaining energy from coal (options) | |
KR101633951B1 (en) | Process and apparatus for utilizing the enthalpy of a synthesis gas by means of additional and post-gassing of renewable fuels | |
Susanto et al. | A moving-bed gasifier with internal recycle of pyrolysis gas | |
JP5763618B2 (en) | Two-stage dry feed gasifier and method | |
RU2544669C1 (en) | Method for processing combustible carbon- and/or hydrocarbon-containing products, and reactor for implementing it | |
RU2287011C1 (en) | Method of the layerwise coal gasification | |
RU2288937C1 (en) | Metallurgical medium-temperature coke production process | |
RU97727U1 (en) | DEVICE FOR THERMAL CONVERSION OF GRANULATED BIOMASS TO CARBON MONODOXIDE AND HYDROGEN | |
CN87102450A (en) | The cocurrent gasification of coal Processes and apparatus | |
RU2673052C1 (en) | Method for coal processing and device for its implementation | |
KR20130106853A (en) | Method and equipment for producing coke during indirectly heated gasification | |
US11542448B2 (en) | Method for gasifying carbon-containing material | |
RU84375U1 (en) | ORGANIC MATERIALS PYROLYSIS PROCESSING DEVICE | |
RU2169166C1 (en) | Method of preparing semicoke | |
RU2301374C1 (en) | Method and device for preparing fuel for combustion | |
CN112662436A (en) | Anthracite low-methane gasification process and gasifier | |
DK3067407T3 (en) | Apparatus and method for gasification of carbonaceous material | |
RU2733777C2 (en) | Method of producing combustible gas free from pyrolysis resins during condensed fuel gasification and device for implementation thereof | |
JP3559163B2 (en) | Gasification method using biomass and fossil fuel | |
RU2278817C1 (en) | Method of production of semi-coke and the device for its realization | |
RU2261891C1 (en) | Method of producing liquid hydrocarbon mixtures from solid hydrocarbon raw material | |
RU2437914C2 (en) | Procedure for production of reducing gas from solid products of coal pyrolysis | |
RU2345116C1 (en) | Method for making gas carbon and synthesis gas in coal conversion | |
EA007798B1 (en) | Method of laminar coal gasification | |
CZ305766B6 (en) | Process for producing lumpy low-temperature coke |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20100624 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20110331 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20130506 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160606 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200730 |