RU2499189C1

RU2499189C1 - Method and installation for activation of pulverised coal particles that are fractionated as to size

Info

Publication number: RU2499189C1
Application number: RU2012123081/04A
Authority: RU
Inventors: Константин Владимирович Осинцев; Владимир Валентинович Осинцев; Евгений Васильевич Торопов; Ахмет Курманбекович Джундубаев; Тулеуген Ашикбаевич Акбаев; Сергей Павлович Ким; Гали Такимович Альмусин; Владимир Иванович Богаткин
Original assignee: Акционерное общество "Шубарколь комир"; Открытое акционерное общество "Объединение ВНИПИэнергопром"
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2013-11-20

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention refers to an activation method of pulverised coal particles fractionated as to size by their introduction as vertical slot flows mixed with combustion products and heating with cocurrent vertical slot gas flames in horizontal chamber-flame heaters, emission and combustion of light and heavy fractions of volatile matters at interaction with gaseous combustion products, air and steam in inverter reactors, air cooling in a fluidised bed with simultaneous removal of heat to a surface heat exchanger, which differs by the fact that flame heating is performed at oxygen deficit with release of moisture and light fractions of volatile matters, and incomplete combustion products and heated coal particles are introduced to vertical inverter annular reactors, in which at first, ignition and combustion of light fractions of volatile matters is arranged in annular down flows with air make-up of flames with radial jets from vertical paraxial sections; then, heavy fractions of volatile matters are removed and burnt in down flows with blowdown of flames with tangential steam jets at simultaneous removal of heat to built-in surface coolers. Besides, the invention refers to an installation for implementation of the above method.

EFFECT: lower gas consumption and losses of coal activation heat.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области промышленной теплоэнергетики и может быть использовано в производстве активного угля.The invention relates to the field of industrial power engineering and can be used in the production of activated carbon.

Известен способ активирования порошкообразного угля путем ввода и нагрева газовым факелом, выделения и сжигания легких и тяжелых фракций летучих веществ в реакторе с пересыпающимся слоем противотоком факелу-нагревателю и газообразным продуктам сгорания, струям воздуха и пара, последующего охлаждения в вынесенных охладителях готового продукта (X.Кинле, Э.Бадер. Активные угли и их промышленное применение. Химия, Л., 1984, с.50-53).There is a method of activating powdered coal by introducing and heating with a gas torch, separation and burning of light and heavy fractions of volatile substances in a reactor with an overflowing layer countercurrent to the torch-heater and gaseous products of combustion, air and steam jets, subsequent cooling in the finished product coolers (X. Kinle, E. Bader. Active carbons and their industrial application. Chemistry, L., 1984, S. 50-53).

Известна установка активирования фракционированных по размеру частиц порошкообразного угля, реализующая вышеописанный способ и содержащая реактор с пересыпающимся слоем противотоком факелу-нагревателю, газообразным продуктам сгорания, струям воздуха и пара, и вынесенный охладитель готового продукта (X.Кинле, Э.Бадер. Активные угли и их промышленное применение. Химия, Л., 1984, с.50-53).A known installation for activating particle size-fractioned coal powder, implementing the method described above and containing a reactor with a cross-flowing bed countercurrent to the torch-heater, gaseous products of combustion, jets of air and steam, and a remote cooler of the finished product (X. Kinle, E. Bader. Active carbons and their industrial application. Chemistry, L., 1984, S. 50-53).

Недостаток способа и реализующей его установки - большие расход газа на нагрев и потери теплоты в процессе активирования угля, в том числе с активируемым материалом при выгорании мелких пылевидных фракций.The disadvantage of the method and its installation is the high gas consumption for heating and heat loss during the activation of coal, including with the activated material during the fading of fine dust fractions.

Известен способ нагрева, выделения и выжигания летучих веществ порошкообразного угля в инверторных реакторах с вводом через потолочное перекрытие и боковые горизонтальные патрубки исходного материала, воздуха, струй пара и инертного газа, балластирующих зоны реагирования и замедляющих процесс горения (Ю.Л.Маршак. Топочные устройства с вертикальными циклонными предтопками. Энергия, М., 1966, 320 с.).A known method of heating, separation and burning of volatile substances of powdered coal in inverter reactors with input through the ceiling and horizontal lateral pipes of the source material, air, jets of steam and inert gas, ballasting the reaction zone and slowing down the combustion process (Yu.L. Marshak. Furnace devices with vertical cyclone pre-furnaces. Energy, Moscow, 1966, 320 pp.).

Известна установка нагрева, выделения и выжигания летучих веществ порошкообразного угля, реализующая этот способ и содержащая инверторные реакторы - вертикальные предтопки с узлами ввода в потолочных перекрытиях и боковых стенах исходного материала - сырых частиц порошкообразного угля, воздуха, струй пара и инертного газа, балластирующих зоны реагирования и замедляющих процесс горения (Ю.Л.Маршак. Топочные устройства с вертикальными циклонными предтопками. Энергия, М., 1966, 320 с.).A known installation of heating, separation and burning of volatile substances of powdered coal, implementing this method and containing inverter reactors — vertical pre-furnaces with input units in ceiling ceilings and side walls of the starting material — raw particles of powdered coal, air, steam jets and inert gas, ballasting reaction zones and slowing down the combustion process (Yu.L. Marshak. Furnace devices with vertical cyclone pre-furnaces. Energy, Moscow, 1966, 320 pp.).

Недостаток способа и реализующей его установки - также большие расход газа и потери теплоты, в том числе с выгораемыми мелкими фракциями угля.The disadvantage of the method and its installation is also the high gas consumption and heat loss, including with burnable small fractions of coal.

Известен способ нагрева порошкообразного угля с выделением из него и последующего сжигания летучих веществ в призматических реакторах путем спутного ввода исходного материала с потоками воздуха, газа, продуктов сгорания, охлаждения угольных частиц (Д.М.Хзмалян, Я.А.Каган. Теория горения и топочные устройства. Энергия, М., 1976, с.418-443).A known method of heating powdered coal with the release of it and subsequent combustion of volatile substances in prismatic reactors by means of satellite input of source material with flows of air, gas, products of combustion, cooling of coal particles (D.M. Khzmalyan, Ya.A. Kagan. Combustion theory and furnace devices. Energy, M., 1976, p. 418-443).

Известна установка, реализующая этот способ и содержащая топочный реактор, обеспечивающий ввод и нагревание частиц угля с выделением из них легких и тяжелых фракций летучих веществ, а также сжигание последних при взаимодействии с кислородом вводимого в зону реагирования воздуха; установка содержит также последовательную систему теплообменных аппаратов для охлаждения продуктов сгорания и выводимых из реактора угольных частиц (Д.М.Хзмалян, Я.А.Каган. Теория горения и топочные устройства. Энергия, М., 1976, с.418-443).A known installation that implements this method and containing a combustion reactor, providing input and heating of coal particles with the release of light and heavy fractions of volatile substances from them, as well as burning the latter when interacting with oxygen, introduces air into the reaction zone; the installation also contains a sequential system of heat exchangers for cooling the combustion products and coal particles removed from the reactor (D.M. Khzmalyan, Ya.A. Kagan. Combustion theory and furnace devices. Energy, M., 1976, p. 418-443).

Недостаток способа и реализующей его установки - большие расход газа на нагрев и потери теплоты при активировании, в том числе с выгоранием мелких фракций угольного порошка.The disadvantage of the method and its installation is the high gas consumption for heating and heat loss during activation, including the burning of fine fractions of coal powder.

Известен способ активирования фракционированных по размеру частиц порошкообразного угля путем ввода в реактор исходного материала вертикально-щелевыми потоками в смеси с продуктами сгорания и его нагрева спутными вертикально-щелевыми газовыми факелами (патент РФ №2306484; F23С 1/12 от 13.06.2006 г.; БИ №26, 2007 г.).A known method of activating particle-sized particles of powdered coal by introducing into the reactor the source material with vertical slit streams mixed with combustion products and heating it with satellite vertical slit gas flares (RF patent No. 2306484; F23C 1/12 of 06/13/2006; BI No. 26, 2007).

Известна установка активирования фракционированных по размеру частиц порошкообразного угля, реализующая этот способ и содержащая призматический реактор с боковыми, фронтовой и задней стенами, размещенные на фронтовой стене вертикально-щелевые каналы для ввода исходных угольных частиц в смеси с газообразными продуктами сгорания и установленные параллельно газовые горелки с вертикально-щелевыми каналами для ввода окислителя и вертикальными насадками с газовыми соплами, направленными в рабочую зону реактора (патент РФ №2306484; F23С 1/12 от 13.06.2006 г.; БИ №26, 2007 г.).A known installation for activating particle-sized particles of powdered coal, implementing this method and comprising a prismatic reactor with side, front and rear walls, vertically slotted channels placed on the front wall for introducing initial coal particles mixed with gaseous products of combustion and gas burners installed in parallel with vertical slit channels for entering the oxidizing agent and vertical nozzles with gas nozzles directed to the working area of the reactor (RF patent No. 2306484; F23C 1/12 from 06/13/2006; BI No. 26, 2007).

При активировании фракционированных по размеру частиц с использованием этих способа и установки в отсутствии мелочи существенно снижается прогорание коксовой основы угля. Однако сохраняется прежний недостаток - перерасход газа на нагрев и значительные потери теплоты процесса активирования.By activating particle size fractionated particles using these methods and apparatus in the absence of fines, the burnup of the coke base of the coal is substantially reduced. However, the previous drawback remains - gas overrun for heating and significant heat loss of the activation process.

Известен наиболее близкий способ активирования фракционированных по размеру частиц порошкообразного угля путем их ввода вертикально-щелевыми потоками в смеси с продуктами сгорания и нагрева спутными вертикально-щелевыми газовыми факелами в горизонтальных камерно-факельных нагревателях, выделения и сжигания легких и тяжелых фракций летучих веществ при взаимодействии с газообразными продуктами сгорания, воздухом и паром в инверторных реакторах, охлаждения воздухом в кипящем слое с одновременным отводом теплоты поверхностному теплообменнику (X.Кинле, Э.Бадер. Активные угли и их промышленное применение. Химия, Л., 1984, с.177-179, рис.10.89).The closest known method of activating particle-sized particles of powdered coal by introducing them with vertically slit streams in a mixture with products of combustion and heating with satellite vertically slit gas torches in horizontal chamber-torch heaters, separating and burning light and heavy fractions of volatile substances in interaction with gaseous products of combustion, air and steam in inverter reactors, air cooling in a fluidized bed with simultaneous heat removal to surface heat exchanger (X. Kinle, E. Bader. Active carbons and their industrial applications. Chemistry, L., 1984, p. 177-179, Fig. 10.89).

Известна установка, реализующая данный способ и содержащая горизонтальные камерно-факельные нагреватели с вертикально-щелевыми проходными сечениями, имеющие потолочные и подовые перекрытия, вертикальные боковые стены, торцевые стены с установленными газовыми горелками, имеющими вертикально-щелевые каналы для ввода окислителя и вертикальные насадки с газовыми соплами, направленными в сторону горизонтальных камерно-факельных нагревателей, и вертикально-щелевыми каналами для ввода смеси исходных частиц и продуктов сгорания, а также вертикально-щелевые окна для вывода нагретых угольных частиц и продуктов неполного сгорания, вертикальные инверторные кольцевые реакторы с вертикальными осями симметрии, вертикальные боковые цилиндрические стены которых имеют окна для ввода нагретых угольных частиц и продуктов неполного сгорания, совмещенные с окнами для вывода угольных частиц и продуктов неполного горения из горизонтальных камерно-факельных нагревателей, потолочные перекрытия, размещенные в одной горизонтальной плоскости с потолочными перекрытиями горизонтальных камерно-факельных нагревателей, примыкающие к ним полые вертикальные цилиндрические насадки, оси симметрии которых совмещены с вертикальными осями симметрии вертикальных инверторных кольцевых реакторов, имеющих размещенные на боковых стенах сопла для ввода пара и сопла для ввода воздуха, выполненные в виде пережимов подовые перекрытия с окнами вывода частиц и газообразных продуктов вертикальных инверторных кольцевых реакторов, вертикальный призматический реактор, имеющий вертикальные фронтовую, заднюю и боковые стены, потолочное перекрытие с окнами для ввода частиц и газообразных продуктов вертикальных инверторных кольцевых реакторов, совмещенными с окнами вывода частиц и газообразных продуктов из вертикальных инверторных кольцевых реакторов, а также подовое перекрытие с окном вывода частиц и газообразных продуктов из вертикального призматического реактора на охлаждение, совмещенное с окном их ввода в охладитель кипящего слоя со встроенным водонагревателем (X.Кинле, Э.Бадер. Активные угли и их промышленное применение. Химия, Л., 1984, с.177-179, рис.10.89).A known installation that implements this method and containing horizontal chamber-flare heaters with vertical slit pass-through sections, having ceiling and hearth ceilings, vertical side walls, end walls with installed gas burners having vertical slotted channels for introducing oxidizer and vertical nozzles with gas nozzles directed towards horizontal chamber-flare heaters and vertically slotted channels for introducing a mixture of initial particles and combustion products, as well as vertical slit windows for the output of heated coal particles and products of incomplete combustion, vertical inverter ring reactors with vertical axis of symmetry, the vertical side cylindrical walls of which have windows for the input of heated coal particles and products of incomplete combustion, combined with windows for the output of coal particles and products of incomplete combustion combustion from horizontal chamber-flare heaters, ceiling ceilings placed in the same horizontal plane with ceiling ceilings chamber-torch heaters, hollow vertical cylindrical nozzles adjacent to them, the axis of symmetry of which are aligned with the vertical axis of symmetry of the vertical inverter ring reactors having nozzles for introducing steam and nozzles for introducing air located on the side walls, made in the form of pinch-shaped floor ceilings with outlet windows particles and gaseous products of vertical invertor ring reactors, a vertical prismatic reactor having vertical front, rear and side walls, a ceiling overlap with windows for introducing particles and gaseous products of vertical invertor ring reactors combined with windows for withdrawing particles and gaseous products from vertical inverter ring reactors, as well as a floor overlap with a window for withdrawing particles and gaseous products from a vertical prismatic reactor for cooling, combined with their window input to the cooler of a fluidized bed with a built-in water heater (X. Kinle, E. Bader. Active carbons and their industrial applications. Chemistry, L., 1984, p. 177-179, Fig. 10.89).

Недостаток этих способа и установки - значительные расход газа и потери теплоты процесса активирования.The disadvantage of this method and installation is the significant gas flow and heat loss of the activation process.

Техническая задача изобретения направлена на снижение расхода газа на нагрев и потерь теплоты процесса активирования.The technical task of the invention is aimed at reducing gas consumption for heating and heat loss of the activation process.

Для решения поставленной задачи при осуществлении способа активирования фракционированных по размеру частиц порошкообразного угля путем их ввода вертикально-щелевыми потоками в смеси с продуктами сгорания и нагрева спутными вертикально-щелевыми газовыми факелами в горизонтальных камерно-факельных нагревателях, выделения и сжигания легких и тяжелых фракций летучих веществ при взаимодействии с газообразными продуктами сгорания, воздухом и паром в инверторных реакторах, охлаждения воздухом в кипящем слое с одновременным отводом теплоты поверхностному теплообменнику, согласно изобретению, факельный нагрев осуществляют при недостатке кислорода с выделением влаги и легких фракций летучих веществ, а продукты неполного сгорания и нагретые частицы угля вводят в вертикальные инверторные кольцевые реакторы, в которых вначале организуют воспламенение и сжигание легких фракций летучих веществ в кольцевых опускных потоках с воздушной подпиткой факелов радиальными струями из вертикально-приосевых участков, затем выводят и сжигают тяжелые фракции летучих веществ в опускных потоках с продувкой факелов тангенциальными струями пара при одновременном отводе теплоты встроенным поверхностным охладителям.To solve this problem, when implementing a method for activating powder-sized coal particles by size by introducing vertically slit streams in a mixture with products of combustion and heating with satellite vertically slit gas torches in horizontal chamber-torch heaters, extracting and burning light and heavy fractions of volatile substances when interacting with gaseous products of combustion, air and steam in inverter reactors, air cooling in a fluidized bed with simultaneous removal of heat From the surface heat exchanger according to the invention, flare heating is carried out with a lack of oxygen with the release of moisture and light fractions of volatile substances, and products of incomplete combustion and heated coal particles are introduced into vertical invertor ring reactors, in which ignition and burning of light fractions of volatile substances in ring lower flow streams with air recharge of torches with radial jets from vertically-axial sections, then heavy fractions of volatile substances are removed and burned to the lowering s flows with tangential jets blowing torches steam while removing heat integrated surface coolers.

В установке, реализующей предлагаемый способ и содержащей горизонтальные камерно-факельные нагреватели с вертикально-щелевыми проходными сечениями, имеющие потолочные и подовые перекрытия, вертикальные боковые стены, торцевые стены с установленными газовыми горелками, имеющими вертикально-щелевые каналы для ввода окислителя и вертикальные насадки с газовыми соплами, направленными в сторону горизонтальных камерно-факельных нагревателей, и вертикально-щелевыми каналами для ввода смеси исходных частиц и продуктов сгорания, а также вертикально-щелевые окна для вывода нагретых угольных частиц и продуктов неполного сгорания, вертикальные инверторные кольцевые реакторы с вертикальными осями симметрии, вертикальные боковые цилиндрические стены которых имеют окна для ввода нагретых угольных частиц и продуктов неполного сгорания, совмещенные с окнами для вывода угольных частиц и продуктов неполного горения из горизонтальных камерно-факельных нагревателей, потолочные перекрытия, размещенные в одной горизонтальной плоскости с потолочными перекрытиями горизонтальных камерно-факельных нагревателей, примыкающие к ним полые вертикальные цилиндрические насадки, оси симметрии которых совмещены с вертикальными осями симметрии вертикальных инверторных кольцевых реакторов, имеющих размещенные на боковых стенах сопла для ввода пара и сопла для ввода воздуха, выполненные в виде пережимов подовые перекрытия с окнами вывода частиц и газообразных продуктов вертикальных инверторных кольцевых реакторов, вертикальный призматический реактор, имеющий вертикальные фронтовую, заднюю и боковые стены, потолочное перекрытие с окнами для ввода частиц и газообразных продуктов вертикальных инверторных кольцевых реакторов, совмещенными с окнами вывода частиц и газообразных продуктов из вертикальных инверторных кольцевых реакторов, а также подовое перекрытие с окном вывода частиц и газообразных продуктов из вертикального призматического реактора на охлаждение, совмещенное с окном их ввода в охладитель кипящего слоя со встроенным водонагревателем, согласно изобретению, одна из двух боковых стен каждого горизонтального камерно-факельного нагревателя установлена тангенциально к боковой вертикальной стене подключенного вертикального инверторного кольцевого реактора, а другая установлена к первой под острым углом и образует односторонний вертикальный конфузор с минимальным расстоянием между боковыми стенами в выходном окне, в вертикальных насадках размещены радиально и равномерно по высоте и периметру воздушные сопла, паровые сопла вынесены на боковые стены вертикальных инверторных кольцевых реакторов и установлены тангенциально вдоль поверхностей подовых пережимов, а в вертикальном призматическом реакторе размещены теплоотводящие поверхности парогенератора.In the installation that implements the proposed method and contains horizontal chamber-flare heaters with vertical slit bore sections, having ceiling and hearth ceilings, vertical side walls, end walls with installed gas burners having vertical slotted channels for introducing oxidizer and vertical nozzles with gas nozzles directed towards horizontal chamber-flare heaters, and vertically slotted channels for introducing a mixture of initial particles and combustion products, as well as vertical slotted windows for the output of heated coal particles and products of incomplete combustion, vertical invertor ring reactors with vertical axis of symmetry, the vertical side cylindrical walls of which have windows for the input of heated coal particles and products of incomplete combustion, combined with windows for the output of coal particles and products of incomplete combustion combustion from horizontal chamber-flare heaters, ceiling, placed in the same horizontal plane with ceiling ceilings of horizontal chamber-torch heaters, hollow vertical cylindrical nozzles adjacent to them, the axis of symmetry of which are aligned with the vertical axis of symmetry of the vertical inverter ring reactors having nozzles for introducing steam and nozzles for introducing air located on the side walls, made in the form of pinch-shaped floor ceilings with outlet windows particles and gaseous products of vertical invertor ring reactors, a vertical prismatic reactor having vertical front, rear and side walls, a ceiling a slab with windows for introducing particles and gaseous products of vertical invertor ring reactors combined with windows for discharging particles and gaseous products from vertical invertor ring reactors, as well as a floor slab with a window for discharging particles and gaseous products from a vertical prismatic reactor for cooling, combined with their window entering into the cooler fluidized bed with a built-in water heater, according to the invention, one of the two side walls of each horizontal chamber-flare is heated It is installed tangentially to the side vertical wall of the connected vertical inverter ring reactor, and the other is mounted to the first at an acute angle and forms a one-sided vertical confuser with a minimum distance between the side walls in the exit window, air nozzles are placed radially and uniformly along the height and perimeter of the air nozzles, steam nozzles are placed on the side walls of vertical invertor ring reactors and are installed tangentially along the surfaces of the bottom clamps, and in the vertical ikalnom prismatic reactor has the steam generator heat sink surface.

Сжигание газа в горизонтальных камерно-факельных нагревателях при недостатке кислорода в забалластированной продуктами сгорания среде обеспечивает нагрев частиц угля с безвоспламенительным выходом влаги и летучих веществ; последующий вывод частиц из горизонтальных камерно-факельных реакторов и ввод в вертикальные инверторные кольцевые реакторы в смеси с продуктами неполного сгорания с организацией первоначального воспламенения и сжигания легких фракций летучих веществ в кольцевых опускных потоках с воздушной подпиткой факелов радиальными струями из вертикально-приосевых участков, последующего выделения и сжигания тяжелых фракций летучих веществ в опускных потоках с продувкой факела тангенциальными струями пара при одновременном отводе теплоты встроенным поверхностным охладителям обеспечивает снижение потерь теплоты процесса активирования и расхода газа на нагрев, то есть решает поставленную задачу изобретения.Gas combustion in horizontal chamber-flare heaters with a lack of oxygen in the medium ballasted by the combustion products ensures the heating of coal particles with a flame-free yield of moisture and volatile substances; subsequent withdrawal of particles from horizontal chamber-flare reactors and introduction into vertical invertor ring reactors mixed with incomplete combustion products with the organization of the initial ignition and burning of light fractions of volatile substances in annular bypass flows with air-fed flares from the vertical-axial sections, subsequent separation and burning of heavy fractions of volatile substances in the downstream flows with the torch blowing with tangential steam jets while simultaneously removing heat swarming surface coolers reduces the activation process heat losses and gas consumption for heating, i.e. the invention solves the problem.

Предлагаемые способ и реализующая его установка поясняются чертежами.The proposed method and its installation is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена схема двухпоточной установки активирования фракционированных частиц порошкообразного угля, продольный разрез; на фиг.2 - та же схема двухпоточной установки, разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - схема двухпоточной установки, разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - узлы ввода угольных частиц, газа и продуктов его сгорания, вид В на фиг.3.Figure 1 presents a diagram of a two-stream installation of activation of fractionated particles of powdered coal, a longitudinal section; figure 2 is the same diagram of a dual-stream installation, section aa in figure 1; figure 3 is a diagram of a dual-stream installation, section bB in figure 2; figure 4 - nodes input coal particles, gas and products of its combustion, view In figure 3.

Установка активирования фракционированных по размеру частиц порошкообразного угля на фиг.1, 2, 3, 4 содержит горизонтальные камерно-факельные нагреватели 1 (далее нагреватели), выполненные в виде односторонних вертикальных конфузоров с вертикально-щелевым проходным сечением, имеющие потолочные и подовые перекрытия 2, 3 соответственно, боковые прямые стены 4 и боковые конфузорообразующие стены 5, фронтовые торцевые стены 6 с установленными со стороны стен 5 вертикально-щелевыми узлами ввода 7 смеси фракционированных по размеру частиц 8 порошкообразного угля и газообразных продуктов сгорания 9, а также размещенными со стороны стен 4 узлами ввода 10 газообразных продуктов сгорания 9 с газовыми соплами 11. Выходные окна 12 нагревателей 1 подключены к окнам 13 в боковых стенах 14 вертикальных инверторных кольцевых реакторов 15 (далее реакторы первой ступени) с вертикальными осями симметрии k, а окна 12 и 13 совмещены между собой. Реакторы первой ступени 15 оснащены потолочными перекрытиями 16, размещенными в одной горизонтальной плоскости у с потолочными перекрытиями 2 нагревателей 1, встроенными вдоль вертикальных осей k осесимметричными насадками 17 с радиальными воздушными соплами 18, размещенными равномерно по периметру и высоте насадков 17. Вертикальные оси m насадков 17 совмещены с осями k реакторов первой ступени 15. Насадки 17 ограничены высотой Н, соответствующей высоте участков 19 протекания первичных реакций с выделением и выгоранием легких фракций летучих веществ. Под участками 19 на боковых стенах 14 реакторов первой ступени 15 размещены паровые сопла 20. Под соплами 20 размещены подовые перекрытия 21, выполненные в виде пережимов с окнами 22 вывода частиц 8 угля и газообразных продуктов сгорания 9 из реакторов первой ступени 15, подключенных к окнам потолочного перекрытия 24 вертикального призматического реактора 25 (далее реактор второй ступени) с теплоотводящими парогенерирующими трубными поверхностями 26 (далее поверхности нагрева); в реакторе второй ступени 25 выделяют и сжигают тяжелые фракции летучих веществ; окна 22 реакторов первой ступени 15 совмещены с окнами 23 реактора второй ступени 25. Подовый участок 27 реактора второй ступени 25 подключен к потолочному окну 28 охладителя 29 активированного угля кипящего слоя. В охладитель 29 встроены поверхности нагрева 26 и дутьевые сопла 30, узел вывода 31 охлажденного материала 32, потолочное окно 33 для отвода газообразных продуктов сгорания с установленными в нем фильтром 34 и системой продувки 35 фильтра 34. Фильтр 34 подключен к сбросному газоходу (дымовой трубе) 36. К газоходу 36 подключен газоход рециркуляции 37 продуктов сгорания и охлаждения с вентилятором 38.The activation unit for particle size fractionated coal powder in FIGS. 1, 2, 3, 4 contains horizontal chamber-flare heaters 1 (hereinafter referred to as heaters) made in the form of one-sided vertical confusers with a vertical slit passage section having ceiling and hearth ceilings 2, 3, respectively, lateral straight walls 4 and lateral confuser-forming walls 5, front end walls 6 with vertically slotted input nodes 7 installed from the side of walls 5 of a mixture of particle size fractionated particles 8 powder of coal and gaseous products of combustion 9, as well as input nodes 10 located on the side of the walls 10 of the gaseous products of combustion 9 with gas nozzles 11. The output windows 12 of the heaters 1 are connected to the windows 13 in the side walls 14 of the vertical invertor ring reactors 15 (hereinafter the first stage reactors ) with vertical axes of symmetry k, and windows 12 and 13 are aligned with each other. The reactors of the first stage 15 are equipped with ceiling slabs 16 located in the same horizontal plane y with ceiling slabs 2 of the heater 1, integrated along axisymmetric nozzles 17 with radial air nozzles 18, arranged uniformly along the perimeter and height of nozzles 17. Vertical axis m of nozzles 17 combined with the axes k of the reactors of the first stage 15. Nozzles 17 are limited by a height H corresponding to the height of the sections of the course of the primary reactions 19 with the emission and burning out of light fractions of volatile matter natural Under nozzles 19 on the side walls 14 of the first stage reactors 15 are placed steam nozzles 20. Under the nozzles 20 there are hearth ceilings 21 made in the form of clamps with windows 22 for outputting particles of 8 coal and gaseous products of combustion 9 from the first stage reactors 15 connected to the windows of the ceiling overlapping 24 of the vertical prismatic reactor 25 (hereinafter referred to as the second stage reactor) with heat-removing steam generating pipe surfaces 26 (hereinafter referred to as the heating surface); in the reactor of the second stage 25, heavy fractions of volatile substances are isolated and burned; the windows 22 of the first stage reactors 15 are aligned with the windows 23 of the second stage reactor 25. The hearth section 27 of the second stage reactor 25 is connected to the ceiling window 28 of the fluidized bed activated carbon cooler 29. The cooler 29 has a built-in heating surface 26 and blast nozzles 30, an outlet assembly 31 of chilled material 32, a ceiling window 33 for venting gaseous products of combustion with a filter 34 installed in it and a purge system 35 of the filter 34. The filter 34 is connected to an exhaust gas duct (chimney) 36. To the duct 36 is connected to the recirculation duct 37 of the products of combustion and cooling with a fan 38.

При работе установки на фиг.1, 2, 3, 4 реализуется способ активирования фракционированных по размеру частиц 8 порошкообразного угля путем ввода вертикально-щелевыми потоками в смеси с продуктами сгорания 9 и нагрева спутными вертикально-щелевыми газовыми факелами, образованными струями газа 39 и продуктами сгорания 9, в нагревателях 1, выделения и сжигания легких и тяжелых фракций летучих веществ при взаимодействии с газообразными продуктами сгорания 9, воздухом 40, паром 41 в реакторах первой и второй ступеней 15, 25, охлаждения воздухом 42 в кипящем слое с одновременным отводом теплоты поверхностям нагрева 26. При реализации способа факельный нагрев частиц 8 в нагревателях 1 осуществляют при недостатке кислорода с выделением влаги и легких фракций летучих веществ, а из нагревателей 1 выводят продукты неполного сгорания 43 и нагретые частицы 8 угля, в реакторах первой ступени 15 на участках 19 организуют воспламенение и сжигание легких фракций летучих веществ в кольцевых опускных потоках 44 с воздушной подпиткой факелов радиальными струями 45 из вертикально-приосевых участков с насадками 17, затем выводят и сжигают тяжелые фракции летучих веществ в опускных потоках 46 с продувкой факела тангенциальными струями 47 пара 41 вдоль поверхностей пережимов 21 при одновременном отводе теплоты поверхностям нагрева 26. Охлажденные частицы 32 активированного угля выводят через газоплотный питатель - узел вывода 31. Отвод продуктов сгорания 48 в атмосферу осуществляют через фильтр 34. Из отводимых в атмосферу газообразных продуктов сгорания 48 отбирают часть 9 их расхода. Продукты 9 направляют в узлы 7, 10, а в реакторе второй ступени 25 и охладителе 29 утилизируют теплоту активирования угля благодаря встроенным поверхностям нагрева 26 и вырабатывают собственный пар 41 из исходной воды 49.When the installation of FIGS. 1, 2, 3, 4, a method of activating powdered coal fractioned by particle size 8 is implemented by introducing vertically slit streams into a mixture with combustion products 9 and heating with satellite vertically slit gas torches formed by gas jets 39 and products combustion 9, in heaters 1, separation and burning of light and heavy fractions of volatile substances when interacting with gaseous products of combustion 9, air 40, steam 41 in reactors of the first and second stages 15, 25, cooling with air 42 in boiling m layer with simultaneous heat removal to heating surfaces 26. When implementing the method, the flare heating of particles 8 in the heaters 1 is carried out with a lack of oxygen with the release of moisture and light fractions of volatile substances, and products of incomplete combustion 43 and heated coal particles 8 are removed from the heaters 1 in the reactors the first stage 15 in sections 19 organize the ignition and burning of light fractions of volatile substances in the annular lowering flows 44 with air-fed flares with radial jets 45 from vertically axial sections with nozzles and 17, then the heavy fractions of volatile substances are removed and burned in the downstream flows 46 with the torch being flushed with tangential jets 47 of the steam 41 along the surfaces of the pinches 21 while the heat is removed from the heating surfaces 26. The cooled activated carbon particles 32 are removed through a gas-tight feeder — output unit 31. products of combustion 48 to the atmosphere are carried out through a filter 34. Part 9 of their consumption is taken from the gaseous products of combustion 48 discharged into the atmosphere. Products 9 are sent to nodes 7, 10, and in the second stage reactor 25 and cooler 29 they utilize the heat of activation of coal due to the built-in heating surfaces 26 and generate their own steam 41 from the source water 49.

Сжигание газа 39 в нагревателях 1 при недостатке кислорода в забалластированной продуктами сгорания 9 среде обеспечивает нагрев частиц 8 угля с безвоспламенительным выходом влаги и летучих веществ; последующий вывод частиц 8 из реакторов 1 и ввод в реакторы первой и второй ступени 15, 25 в смеси с продуктами неполного сгорания 43 с организацией первоначального воспламенения и сжигания легких фракций летучих веществ в кольцевых опускных потоках 44 с воздушной подпиткой факелов радиальными струями 45 из вертикально-приосевых участков, последующего выделения и сжигания тяжелых фракций летучих веществ в опускных потоках 46 с продувкой факела тангенциальными струями 47 пара 41 при одновременном отводе теплоты встроенным поверхностям нагрева 26 обеспечивает снижение потерь теплоты процесса активирования и расхода газа 39 на нагрев, то есть решает поставленную задачу изобретения.The combustion of gas 39 in the heaters 1 with a lack of oxygen in the medium ballasted by the combustion products 9 ensures the heating of the particles of coal 8 with a non-igniting yield of moisture and volatile substances; subsequent withdrawal of particles 8 from reactors 1 and introduction into reactors of the first and second stages 15, 25 mixed with products of incomplete combustion 43 with the organization of the initial ignition and burning of light fractions of volatile substances in annular bypass streams 44 with air recharge of torches with radial jets 45 from vertically near-axial sections, subsequent separation and burning of heavy fractions of volatile substances in the downstream flows 46 with the torch blowing with tangential jets 47 of the steam 41 while simultaneously removing heat to the built-in heating surfaces 2 6 provides a reduction in heat loss of the activation process and gas flow 39 for heating, that is, it solves the problem of the invention.

До ввода частиц в установку на фиг.1, 2, 3, 4 их фракционируют по размерам 0,2-1,0 мм, 1,0-2,0 мм, 2,0-3,0 мм. Подобное фракционирование исключает излишний обгар коксовой основы мелких частиц (<0,2 мм, <1,0 мм, <2,0 мм соответственно).Before entering the particles into the apparatus of FIGS. 1, 2, 3, 4, they are fractionated in sizes of 0.2-1.0 mm, 1.0-2.0 mm, 2.0-3.0 mm. Such fractionation eliminates excessive burning of the coke base of small particles (<0.2 mm, <1.0 mm, <2.0 mm, respectively).

Предлагаемый способ может быть реализован также в установках с однопоточным и многопоточным (более двух) вводом и активированием угольных частиц.The proposed method can also be implemented in installations with single-threaded and multi-threaded (more than two) input and activation of coal particles.

Практическое использование способа связано с установкой на фиг.1, 2, 3, 4, привязанной, в частности, к промышленным печам коксохимического производства, вырабатывающим коксовый газ, другим производствам, вырабатывающим промышленный газ, более дешевый, чем природный. При необходимости установку на фиг.1, 2, 3, 4 переводят в режим выработки только одного пара для собственных нужд производства и возобновляют производство активированного угля при его спросе.The practical use of the method is associated with the installation of FIGS. 1, 2, 3, 4, which is tied, in particular, to industrial coke ovens producing coke oven gas, to other industries producing industrial gas, which is cheaper than natural gas. If necessary, the installation of figure 1, 2, 3, 4 is transferred to the mode of production of only one steam for their own production needs and resume the production of activated carbon at its demand.

Claims

1. A method of activating particle-size-fractioned coal powder by introducing vertically slit streams in a mixture with products of combustion and heating with satellite vertically slit gas torches in horizontal chamber-torch heaters, extracting and burning light and heavy fractions of volatile substances when interacting with gaseous combustion products, air and steam in inverter reactors, air cooling in a fluidized bed with simultaneous heat removal to a surface heat exchanger, characterized Ie, that flare heating is carried out with a lack of oxygen with the release of moisture and light fractions of volatile substances, and products of incomplete combustion and heated coal particles are introduced into vertical invertor ring reactors, in which ignition and burning of light fractions of volatile substances in annular lowering flows with air are first organized by feeding torches with radial jets from vertically-axial sections, then heavy fractions of volatile substances are removed and burned in lowering flows with torch blowing with tangential uyami pair while removing heat built surface coolers.

2. Installation for activating particle size fractionated coal powder containing horizontal chamber-flare heaters with vertical slit openings, having ceiling and hearth ceilings, vertical side walls, end walls with installed gas burners having vertical slit channels for introducing oxidizing agent and vertical nozzles with gas nozzles directed towards the horizontal chamber-flare heaters and vertically slotted channels for introducing the mixture particles and products of combustion, as well as vertical slotted windows for the output of heated coal particles and products of incomplete combustion, vertical invertor ring reactors with vertical axis of symmetry, the vertical side cylindrical walls of which have windows for introducing heated coal particles and products of incomplete combustion, combined with the windows for the withdrawal of coal particles and products of incomplete combustion from horizontal chamber-flare heaters, ceiling ceilings placed in the same horizontal plane with by horizontal ceilings of horizontal chamber-flare heaters, hollow vertical cylindrical nozzles adjoining to them, the symmetry axes of which are aligned with the vertical symmetry axes of the vertical invertor ring reactors having nozzles for introducing steam and nozzles for introducing air located on the side walls, made in the form of clamps with exit windows for particles and gaseous products of vertical inverter ring reactors, a vertical prismatic reactor having vertical fronts u, rear and side walls, a ceiling with windows for introducing particles and gaseous products of vertical invertor ring reactors, combined with windows for withdrawing particles and gaseous products from vertical invertor ring reactors, as well as a hearth ceiling with a window for removing particles and gaseous products from a vertical prismatic reactor for cooling, combined with the window of their entry into the fluidized bed cooler with a built-in water heater, characterized in that one of the two side walls of each horizontal The chamber-flare heater is installed tangentially to the side vertical wall of the connected vertical inverter ring reactor, and the other is mounted to the first at an acute angle and forms a one-sided vertical confuser with a minimum distance between the side walls in the exit window, in the vertical nozzles are arranged radially and uniformly in height and air nozzles, steam nozzles are placed on the side walls of vertical invertor ring reactors and are installed tangentially along overhnostey hearth pinch, and in the vertical reactor has a prismatic surface of the steam generator heat sink.