RU2315910C1 - Установка для термической обработки измельченного твердого топлива - Google Patents
Установка для термической обработки измельченного твердого топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2315910C1 RU2315910C1 RU2006111019/06A RU2006111019A RU2315910C1 RU 2315910 C1 RU2315910 C1 RU 2315910C1 RU 2006111019/06 A RU2006111019/06 A RU 2006111019/06A RU 2006111019 A RU2006111019 A RU 2006111019A RU 2315910 C1 RU2315910 C1 RU 2315910C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- gas
- heat exchanger
- installation
- heat
- Prior art date
Links
Landscapes
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области промышленной теплотехники, в частности термической обработки пылевидного твердого топлива, преимущественно низкосортного, например горючих сланцев. Задачей изобретения является повышение эффективности работы установки за счет более полного использования вторичных энергоресурсов и улучшения качества получаемых парогазовых продуктов. Установка для термической обработки измельченного твердого топлива в потоке газа-носителя, содержащая камеру с газораспределительной решеткой и засыпкой инертных твердых частиц, технологическую топку для сжигания коксового остатка, трубчатые реакторы, размещенные в засыпке, сепараторы и питатели топлива и коксового остатка, теплообменник для утилизации теплоты уходящих газообразных продуктов сгорания, отличается тем, что дополнительно установлены трубчатый теплообменник контактного типа для закалки получаемого целевого газа и предварительного подогрева частиц топлива и теплообменник для передачи теплоты зольного остатка газу-носителю, подаваемому в трубчатые реакторы. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области промышленной теплотехники, в частности термической обработки пылевидного твердого топлива, преимущественно низкосортного, например горючих сланцев. Термическая обработка твердого топлива проводится с целью получения газообразных продуктов (целевого газа), образующихся в результате реакций термодеструктивных превращений топливного вещества и используемых в качестве энергоносителя или сырья для промышленности органического синтеза.
Известны установки для термической обработки измельченного топлива в потоке газа-носителя с трубчатыми реакторами [1]. Развитая площадь контакта частиц топлива с реакционным газом-носителем и проточность трубчатых реакторов по обеим фазам потока "газ-твердое" обеспечивают высокие скорости реакций термического разложения топлива и большую удельную производительность. Недостатком установок является то, что необходимая для осуществления процесса теплота выделяется при окислении части обрабатываемого топлива в зоне его нагрева и разложения. Получаемый при этом целевой газ содержит в себе продукты сгорания топлива, что снижает его качество для дальнейшего использования как сырье в химической промышленности и как топливо в энергетике.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка для термической обработки измельченного твердого топлива с комбинированным подводом теплоты в реакционную зону, работающая в режиме газовзвеси [2] - прототип.
Установка содержит трубчатые реакторы, размещенные в засыпке инертных твердых частиц, псевдоожижаемой высокотемпературными дымовыми газами. Теплота в реакционную зону подается с газом-носителем и через стенки трубчатых реакторов от псевдоожижающих дымовых газов, которые образуются при сжигании в топке получаемого в результате термической обработки топлива твердого коксового остатка. Установка имеет теплообменник для утилизации теплоты уходящих из псевдоожиженного слоя дымовых газов, питатели и сепараторы топлива и коксового остатка. Развитие поверхности теплопередачи за счет размещения в псевдоожиженном слое многих реакторных труб позволяет обеспечить подвод через стенки труб значительного количества теплоты к потоку газовзвеси «топливо-несущий газ» для нагрева и покрытия эндотермического теплового эффекта разложения топливного вещества. Это позволяет снизить или совсем исключить содержание продуктов сгорания и греющего теплоносителя в получаемом целевом газе и тем самым повысить его качество. Возможно эффективно управлять процессом разложения топлива за счет регулирования температуры нагрева и времени пребывания топливных частиц в реакционной зоне.
Недостаток известной установки состоит в том, что в ней отсутствуют устройства для закалки получаемых целевых парогазовых продуктов, которая является одним из средств управления их компонентным составом. Быстрое охлаждение (закалка) получаемых газов исключает протекание в них реакций вторичного пиролиза (крекинга) и позволяет полнее использовать химический потенциал исходного топлива. Кроме того, в известной установке при наличии нескольких выходящих высокотемпературных материальных потоков утилизируется только теплота уходящих из псевдоожиженного слоя газообразных продуктов сгорания коксового остатка, что дает основание заключить о наличии неиспользованных возможностей по энергосбережению.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности работы установки за счет более полного использования вторичных энергоресурсов и улучшения качества получаемых парогазовых продуктов.
Поставленная задача решается тем, что в установке для термической обработки измельченного твердого топлива в потоке газа-носителя, содержащей камеру с газораспределительной решеткой и засыпкой инертных твердых частиц, технологическую топку для сжигания коксового остатка, трубчатые реакторы, размещенные в засыпке, сепараторы и питатели топлива и коксового остатка, теплообменник для утилизации теплоты уходящих газообразных продуктов сгорания, дополнительно установлены трубчатый теплообменник контактного типа для закалки получаемого целевого газа и предварительного подогрева частиц топлива и теплообменник для передачи теплоты зольного остатка газу-носителю, подаваемому в трубчатые реакторы.
В отличие от известного устройства дополнительная установка закалочного трубчатого теплообменника, где охлаждение получаемых парогазовых продуктов термического разложения твердого топлива осуществляется путем смешения их с частицами исходного топлива, позволяет в условиях высокоинтенсивного теплообмена и развитой поверхности теплопередачи быстро уменьшить температуру газового потока и тем самым остановить вторичные термодеструктивные реакции в газовой фазе. При этом в составе газа сохраняются многие ценные продукты термического разложения топлива и качество целевого газа становится выше. Кроме того, полезно используется теплота газового потока для предварительного подогрева исходного твердого топлива. Это дает возможность снизить тепловую нагрузку трубчатых реакторов и выполнять их с меньшими размерами, более компактными.
Наличие дополнительного зольного теплообменника для подогрева потока газа-носителя, подаваемого в трубчатые реакторы, повышает тепловую эффективность и улучшает энерго-экономические показатели установки.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна».
Известные технические решения [1] с автотермическим способом нагрева топлива энергетически и технологически несовершенны. Они не обеспечивают управляемый, высокотемпературный нагрев топлива и закалку парогазовых продуктов.
Все это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «существенные отличия».
На чертеже представлена схема предлагаемой установки для термической обработки измельченного твердого топлива.
Установка содержит прямоугольную камеру 1 с газораспределительной решеткой 2 и засыпкой 3 инертных твердых частиц, в которой размещены трубчатые реакторы 4. Трубчатые реакторы 4 оснащены питателями-дозаторами 5 топлива на входе и сепараторами 6 «газ-твердые частицы» на выходе. Вне камеры 1 расположены трубчатый теплообменник 7 контактного типа для закалки получаемого целевого газа и предварительного подогрева частиц топлива, оснащенный питателем-дозатором 8 и сепаратором 9, которых может быть по одному или несколько, а также теплообменник 10 для передачи теплоты зольного остатка газу-носителю, подаваемому в трубчатые реакторы. Установка имеет технологическую топку 11 и теплообменник 12 для утилизации теплоты уходящих газообразных продуктов сгорания.
Установка работает следующим образом. Высушенное измельченное твердое топливо питателем-дозатором 8 подается в поток горячих парогазовых продуктов и транспортируется потоком через трубчатый теплообменник 7. В процессе транспортирования газовая фаза охлаждается (идет закалка), а топливные частицы нагреваются. На выходе из теплообменника 7 в сепараторе 9 осуществляется разделение фаз потока. Целевой газ направляется по назначению, а твердое топливо опускается под действием силы тяжести по стояку 13 к питателю-дозатору 5, откуда подается в поток газа-носителя и транспортируется в потоке газовзвеси через трубчатый реактор 4. Поток газовзвеси нагревается до температуры обработки топлива, воспринимая теплоту через стенку трубчатого реактора 4 от засыпки 3 инертных твердых частиц, приведенных при работе установки в состояние высокотемпературного псевдоожиженного слоя. При необходимости часть теплоты для осуществления процесса обработки топлива может подводиться за счет окисления соответствующим газом-носителем некоторой доли органического вещества транспортируемого топлива. Выходящие из трубчатого реактора 4 продукты поступают в сепаратор 6, где осуществляется разделение газовой и твердой фаз потока. Парогазовые продукты направляются в теплообменник 7 для закалки, а твердый коксовый остаток направляется полностью или частично в технологическую топку 10, где сжигается. В качестве окислителя при сжигании кокса используется горячий воздух, который поступает в технологическую топку 11 из теплоутилизатора 12. Высокотемпературные газообразные продукты сгорания из технологической топки 11 поступают через газораспределительную решетку 2 в засыпку 3 инертных твердых частиц и придают ей состояние псевдоожиженного слоя. Отдав часть своей теплоты в псевдоожиженном слое трубчатым реакторам 4, продукты сгорания выходят из камеры 1 и поступают в теплоутилизатор 12, где за счет дальнейшего их охлаждения производится подогрев воздуха, направляемого в технологическую топку 11. Выходящий из топки 11 высокотемпературный зольный остаток поступает в теплообменник 10, где теплота золы используется для нагрева газа-носителя.
Предлагаемая установка дает возможность эффективно управлять процессом термической обработки твердого топлива и получать продукты требуемого качества. Для этого используются высокоскоростные режимы нагрева топливной газовзвеси в трубчатых реакторах и охлаждения получаемых парогазовых целевых продуктов в закалочном теплообменнике. Изменяя температурный уровень и время пребывания того и другого потока в зоне тепловой обработки, можно влиять на состав получаемых продуктов. Принятая тепловая схема установки позволяет наилучшим образом использовать вторичные энергоресурсы и обеспечивает высокий тепловой к.п.д. обработки топлива.
При термической обработке, например, волжских горючих сланцев (Саратовская область) с целью их пирогазификации при температуре 800-850°С и следующих исходных данных - расход сланцев через один трубчатый реактор 100 кг/ч, их влажность не более 8%, размер частиц от 0 до 300 мкм, низшая теплота сгорания рабочей массы 6360 кДж/кг, в качестве газа-носителя используется воздух - потребуется выполнять трубчатый реактор внутренним диаметром 20 мм и рабочей длиной 3 м. Расход газа-носителя составит 18 кг/ч, дутьевого воздуха для сжигания кокса - 158 кг/ч, выход газообразных продуктов сгорания с температурой 1000°С из топки - 162 кг/ч, золы из топки - 57 кг/ч. Из трубчатого реактора выходит 57 кг/ч парогазовых продуктов и 60,5 кг/ч кокса, который весь направляется в технологическую топку для сжигания. В состав сухого пиролизпого газа входят сероводород - 0,4% (объемн.), оксид углерода - 9,5%, диоксид углерода - 17,9%, водород - 19%, метан - 8,2%, азот - 39,8%, непредельные углеводороды - 5,2%.
Низшая теплота сгорания рабочей массы получаемого пиролизного газа составляет 8,39 МДж/м3. Получаемый кокс имеет размер частиц от 0 до 250 мкм и следующий элементарный состав аналитической массы: углерод 12-13%, водород 0,8-1,04%, сера общая 3,23-3,65%, сера сульфидная 1,06-1,65%, двуокись углерода карбонатов 12,37-12,2%. Кокс представляет собой хорошо сыпучий порошок, который плохо поглощает воду.
Тепловой к.п.д. установки для пирогазификации горючих сланцев, определенный как отношение химической теплоты, которая может выделиться при сжигании получаемого целевого газа, к введенной химической теплоте исходного топлива составляет 88%.
Использование предлагаемой установки для термической обработки измельченного твердого топлива обеспечивает по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества:
- наличие трубчатого теплообменника контактного типа для закалки целевого газа исключает протекание вторичных реакций в получаемых парогазовых продуктах и обеспечивает более высокое их качество; использование в теплообменнике в качестве холодного теплоносителя частиц исходного твердого топлива решает задачу возврата теплоты процесса закалки в трубчатый реактор и, кроме того, обеспечивает высокую скорость закалки, так как теплообмен при контакте газа с твердыми частицами имеет большую интенсивность;
- наличие теплообменника для утилизации теплоты зольного остатка позволяет возвратить в основной процесс обработки топлива данный вторичный теплоэнергоресурс и тем самым повышает эффективность работы установки.
Источники информации
1. Шиллинг Г.-Д., Бонн Б., Краус У. Газификация угля. Пер с нем. -М.: Недра, 1986, с. 99,114,115,124.
2. Печенегов Ю.Я. Теплообмен и теплоносители в процессах термической обработки измельченного твердого топлива. Изд-во Саратовского гос. университета, 1983, с.24.
Claims (1)
- Установка для термической обработки измельченного твердого топлива в потоке газа-носителя, содержащая камеру с газораспределительной решеткой и засыпкой инертных твердых частиц, технологическую топку для сжигания коксового остатка, трубчатые реакторы, размещенные в засыпке, сепараторы и питатели топлива и коксового остатка, теплообменник для утилизации теплоты уходящих газообразных продуктов сгорания, отличающаяся тем, что дополнительно установлены трубчатый теплообменник контактного типа для закалки получаемого целевого газа и предварительного подогрева частиц топлива и теплообменник для передачи теплоты зольного остатка газу-носителю, подаваемому в трубчатые реакторы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006111019/06A RU2315910C1 (ru) | 2006-04-05 | 2006-04-05 | Установка для термической обработки измельченного твердого топлива |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006111019/06A RU2315910C1 (ru) | 2006-04-05 | 2006-04-05 | Установка для термической обработки измельченного твердого топлива |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2315910C1 true RU2315910C1 (ru) | 2008-01-27 |
Family
ID=39110053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006111019/06A RU2315910C1 (ru) | 2006-04-05 | 2006-04-05 | Установка для термической обработки измельченного твердого топлива |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2315910C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2656669C2 (ru) * | 2015-01-20 | 2018-06-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Реактор термохимической конверсии твердых горючих ископаемых, биомассы, бытовых отходов и резинотехнических изделий |
-
2006
- 2006-04-05 RU RU2006111019/06A patent/RU2315910C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ПЕЧЕНЕГОВ Ю.Я. Теплообмен и теплоносители в процессах термической обработки измельченного твердого топлива. Изд-во Саратовского гос. университета, 1983, с.24. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2656669C2 (ru) * | 2015-01-20 | 2018-06-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Реактор термохимической конверсии твердых горючих ископаемых, биомассы, бытовых отходов и резинотехнических изделий |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2387690C (en) | Method for gasifying organic materials and mixtures of materials | |
CN100594228C (zh) | 油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺 | |
RU2272064C2 (ru) | Способ пиролиза и газификации органических веществ или смесей органических веществ и устройство для осуществления способа | |
AU2013261467B2 (en) | Biomass gasifier device | |
CN100582197C (zh) | 循环流化床热电气焦油多联产装置及其方法 | |
Hernandez-Atonal et al. | Combustion of refuse-derived fuel in a fluidised bed | |
CN103756731B (zh) | 一种交互循环双流化床固体燃料气化装置及方法 | |
RU2766422C2 (ru) | Устройство газификации биомассы | |
CN109456800B (zh) | 一种基于双床热解的生活垃圾梯级利用系统及方法 | |
CN103666503A (zh) | 外热式固体含碳物料热解方法以及热解系统 | |
CN100363461C (zh) | 一种生物质/生活垃圾双床式热解制取燃气的方法及装置 | |
EP3083886B1 (en) | Apparatus for pyrolysing carbonaceous material | |
US4700639A (en) | Utilization of low grade fuels | |
CA2185964A1 (en) | Process for the thermal disposal of loose refuse | |
RU2315910C1 (ru) | Установка для термической обработки измельченного твердого топлива | |
CN101921625B (zh) | 双筒燃烧气化制合成气的方法与装置 | |
CN110484284A (zh) | 一种可燃固体废弃物热解装置及热解方法 | |
CN103666501A (zh) | 用于固体含碳物料的热解系统以及热解方法 | |
CN109385309A (zh) | 一种燃煤耦合生活垃圾热解的发电系统及方法 | |
CN109385308A (zh) | 一种燃煤耦合生活垃圾热解的双床发电系统及方法 | |
CN103664016B (zh) | 一种有源煤气化生产水泥的方法和回转窑装置 | |
WO2022115897A1 (en) | Processes and methods for the calcination of materials | |
JP4440519B2 (ja) | 固形供給物の熱変換から得られるガスから可燃性ガスを製造する方法およびプラント | |
RU97728U1 (ru) | Устройство конверсии гранулированных органических веществ в газообразное топливо | |
Bertling et al. | Derived Solid Fuels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100406 |