RU2539160C1 - Solid fuel processing device - Google Patents
Solid fuel processing device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2539160C1 RU2539160C1 RU2013131061/05A RU2013131061A RU2539160C1 RU 2539160 C1 RU2539160 C1 RU 2539160C1 RU 2013131061/05 A RU2013131061/05 A RU 2013131061/05A RU 2013131061 A RU2013131061 A RU 2013131061A RU 2539160 C1 RU2539160 C1 RU 2539160C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- belt
- coal
- truncated cone
- vertical
- solid fuel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение используется в области металлургии, энергетики и химической промышленности при слоевой газификации (пиролизе) твердого топлива (заключающейся в розжиге предварительно засыпанного в корпус массива угля, углеродных сорбентов или иного углеродосодержащего полуфабриката с последующей продувкой массива воздушной, паровоздушной или парокислородной смесью) при получении:The invention is used in the field of metallurgy, energy and the chemical industry for layer-by-layer gasification (pyrolysis) of solid fuel (consisting in the ignition of a coal mass, carbon sorbents or other carbon-containing semi-finished product previously buried in the casing, followed by purging of the mass with an air, vapor-air or vapor-oxygen mixture) upon receipt:
- среднетемпературного кокса;- medium temperature coke;
- энергетического и технологического газа, не содержащего конденсируемых продуктов.- energy and process gas not containing condensable products.
Известно устройство для переработки твердого топлива и получения чистого газа, включающее верхний входной угольный шлюз с боковыми патрубками для отбора газа после продувки, отработанного пара и разравнивателем верхнего слоя угля, корпус с рубашкой (для испарительного водяного охлаждения под давлением 30 ат), мешалку, а также расположенные в нижней части корпуса вращающуюся колосниковую решетку, устройство розжига и обогреваемый шлюз с узлом продувки (заполняющего корпус массива горящего угля) парокислородной смесью снизу вверх, предназначенный для нагрева парокислородной смеси и удаления выходного продукта (кокс, зола, шлаки) [1].A device is known for processing solid fuel and producing pure gas, including an upper inlet coal gateway with side nozzles for gas extraction after purging, exhaust steam and a leveling device for the upper layer of coal, a case with a jacket (for evaporative water cooling under a pressure of 30 atm), a mixer, and also located in the lower part of the housing is a rotating grate, an ignition device and a heated gateway with a purge unit (filling the body of a burning coal array) with an oxygen-vapor mixture from the bottom up significant for heating the vapor-oxygen mixture and removing the output product (coke, ash, slag) [1].
Недостатком решения [1] является чрезвычайная насыщенность получаемого газа смолистыми веществами (до 0,1 кг/м3). Это требует дополнительной очистки от:The disadvantage of the solution [1] is the extreme saturation of the resulting gas with resinous substances (up to 0.1 kg / m 3 ). This requires additional cleaning from:
- них получаемого газового продукта (с последующим его охлаждением);- of the resulting gas product (followed by cooling);
- их отложений и конденсата, скопившихся на внутренних стенках трубопровода, предназначенного для отвода газа (примерно каждые 3…4 месяца).- their deposits and condensate accumulated on the inner walls of the pipeline intended for gas removal (approximately every 3 ... 4 months).
С учетом данных обстоятельств длительная и непрерывная эксплуатация устройства [1] представляется невозможной.Given these circumstances, the long and continuous operation of the device [1] seems impossible.
Недостатком решения [1] является также наличие выравнивателя верхнего слоя угля (конической формы). Это требует дополнительных энергозатрат, усложняет конструкцию, снижает надежность, повышает металлоемкость и себестоимость устройства.The disadvantage of the solution [1] is also the presence of an equalizer of the upper layer of coal (conical shape). This requires additional energy consumption, complicates the design, reduces reliability, increases the metal consumption and cost of the device.
Указанные недостатки ведут к увеличению капитальных и эксплуатационных вложений, к снижению КПД процесса газификации и в следствие этого к ограничению сферы применения решения [1].These shortcomings lead to an increase in capital and operational investments, to a decrease in the efficiency of the gasification process and, as a result, to a limitation of the scope of the solution [1].
Известно устройство для получения кокса и попутного газа, включающее верхний входной угольный шлюз с разравнивателем слоя и узлом продувки угля воздухом сверху вниз, корпус с воздушным охлаждением, а также расположенные в нижней трети высоты корпуса колосниковую решетку, устройство розжига, боковые патрубки для отбора газа после продувки и шлюз для удаления кокса [2].A device for producing coke and associated gas is known, including an upper inlet coal gateway with a layer leveling device and a coal blowing unit from top to bottom, an air-cooled case, as well as a grate, located in the lower third of the height of the case, an ignition device, side pipes for gas extraction after purges and a gateway for coke removal [2].
Недостатками решения [2] являются:The disadvantages of the solution [2] are:
- низкая эффективность системы воздушного охлаждения, что приводит к непроизводительным потерям технологического тепла;- low efficiency of the air cooling system, which leads to unproductive losses of process heat;
- наличие выравнивателя верхнего конусообразного слоя угля, что требует дополнительных энергозатрат, усложняет конструкцию, снижает надежность, повышает металлоемкость и себестоимость устройства;- the presence of the equalizer of the upper cone-shaped layer of coal, which requires additional energy consumption, complicates the design, reduces reliability, increases the metal consumption and the cost of the device;
- сложная система вывода твердого продукта из аппарата, способствующая образованию свода выгоревшего слоя угля и зависанию его на выходе из нижнего шлюза.- a complex system for removing solid product from the apparatus, contributing to the formation of the arch of a burnt coal layer and its freezing at the exit of the lower lock.
Наиболее близким по технической сущности известным решением является устройство переработки твердого топлива, состоящее из верхнего, среднего и нижнего поясов, верхний пояс включает загрузочный люк, выпускной патрубок газа, электротермическое устройство розжига и гидрозатвор, средний пояс включает цилиндрический корпус с водяной рубашкой и термоэлектрическими датчиками, нижний пояс включает корпус, выполненный в виде сужающегося от среднего пояса к выходу усеченного конуса, снабженный колосниковой решеткой, выгрузным узлом, термоэлектрическими датчиками, а также узлом для продувки угля воздухом или охлаждающим газом снизу вверх [3].The closest known technical solution is a solid fuel processing device consisting of upper, middle and lower belts, the upper belt includes a loading hatch, a gas outlet pipe, an electrothermal ignition device and a water seal, the middle belt includes a cylindrical body with a water jacket and thermoelectric sensors, the lower belt includes a housing made in the form of a truncated cone tapering from the middle belt to the outlet, equipped with a grate, an unloading unit, and a thermoelectric electric sensors, as well as a unit for blowing coal with air or cooling gas from the bottom up [3].
Существенными недостатками решения [3] являются неравномерность распределения в поперечном сечении угольного массива (заполняющего полость корпусов среднего и нижнего поясов устройства):Significant disadvantages of the solution [3] are the uneven distribution in the cross section of the coal mass (filling the cavity of the buildings of the middle and lower zones of the device):
- частиц верхнего конусообразного слоя, за счет чего приходится его разравнивать;- particles of the upper cone-shaped layer, due to which it is necessary to level it;
- плотности укладки частиц, давления на них (практически установлено, что вблизи продольной оси корпусов среднего и нижнего поясов укладка частиц угля менее плотная и, соответственно, давление, воздействующее на них со стороны соседних частиц, меньше, чем в зоне кольцевой части угольного массива, расположенной вблизи внутренних поверхностей стенок корпусов, т.е. имеет место снижение значений этих параметров по величине в направлении от стенок корпусов к продольной оси);- particle packing density, pressure on them (it has been practically established that near the longitudinal axis of the bodies of the middle and lower zones, the laying of coal particles is less dense and, accordingly, the pressure acting on them from the side of neighboring particles is less than in the zone of the annular part of the coal mass, located near the inner surfaces of the walls of the enclosures, i.e. there is a decrease in the values of these parameters in magnitude in the direction from the walls of the enclosures to the longitudinal axis);
- сыпучести частиц, составляющих угольный массив;- flowability of particles constituting a coal mass;
- скорости выгорания угля (вблизи продольной оси корпусов среднего и нижнего поясов значение ее значительно выше, чем в зоне кольцевой части угольного массива, расположенной вблизи внутренних поверхностей стенок корпусов, т.е. имеет место ее возрастание в направлении от стенок корпусов к продольной оси).- coal burn-up rate (near the longitudinal axis of the middle and lower girdle casings, its value is much higher than in the zone of the annular part of the coal mass located near the inner surfaces of the walls of the casings, i.e., it increases in the direction from the walls of the casings to the longitudinal axis) .
Кроме того, в зоне прилегания угольного массива к внутренним поверхностям цилиндрического корпуса среднего пояса и усеченного конического корпуса нижнего пояса устройства существенную роль оказывает коэффициент трения скольжения между углем и металлом (из которого изготовлены стенки этих корпусов), значения которого существенно превышают значения коэффициента трения между прилегающими друг к другу частицами угля, расположенными вне и вблизи этой зоны (что объясняется повышенной сыпучестью материала, расположенного вне нее). Представляется, что эти особенности являются причиной:In addition, in the zone of contact of the coal massif to the inner surfaces of the cylindrical body of the middle belt and the truncated conical body of the lower belt of the device, the coefficient of sliding friction between coal and metal (from which the walls of these bodies are made) plays a significant role, the values of which significantly exceed the values of the coefficient of friction between adjacent to each other by coal particles located outside and near this zone (which is explained by the increased flowability of the material located outside it). It seems that these features are the reason:
- пригорания угольного массива к внутренним поверхностям стенок корпусов среднего и нижнего поясов устройства в месте их контакта;- burning of the coal mass to the inner surfaces of the walls of the housing of the middle and lower zones of the device at their contact point;
- спекания значительной (по радиальной толщине) кольцевой части угольного массива, расположенной вблизи внутренних поверхностей стенок корпусов среднего и нижнего поясов устройства;- sintering a significant (in radial thickness) of the annular part of the coal mass, located near the inner surfaces of the walls of the buildings of the middle and lower zones of the device;
- образования достаточно жесткого свода зависшего спекшегося твердого продукта сгорания на выходе из выгрузного устройства.- the formation of a sufficiently rigid arch hanging sintered solid combustion product at the outlet of the discharge device.
Этим обусловливаются:This determines:
- невозможность длительной непрерывной эксплуатации устройства [3];- the impossibility of continuous continuous operation of the device [3];
- неполное сгорание вредных примесей в получаемом газе, т.е. недостаточная его чистота (в частности, с большим содержанием в нем кислородосодержащих продуктов серы), а также его повышенная влажность;- incomplete combustion of harmful impurities in the produced gas, i.e. its insufficient purity (in particular, with a high content of oxygen-containing sulfur products in it), as well as its increased humidity;
- незапланированные временные, материальные и энергозатраты на выравнивание верхнего конического слоя угля, образующегося при его загрузке в рабочую полость устройства, на отделение пригоревшей и спекшейся кольцевой части угольного массива, от внутренних поверхностей корпусов среднего и нижнего поясов, а также на разрушение свода, образовавшегося на выходе из выгрузного узла конического корпуса нижнего пояса устройства.- unplanned temporary, material and energy costs for leveling the upper conical layer of coal formed when it is loaded into the working cavity of the device, for separating the burnt and sintered annular part of the coal mass from the inner surfaces of the middle and lower girdle bodies, as well as for the destruction of the arch formed on exit from the unloading unit of the conical body of the lower belt of the device.
Указанные факторы ведут к увеличению эксплуатационных затрат, к снижению КПД, эффективности, производительности, качества готового продукта и, в конечном счете, к снижению рентабельности устройства [3].These factors lead to an increase in operating costs, to lower efficiency, efficiency, productivity, quality of the finished product and, ultimately, to reduce the profitability of the device [3].
Изобретение решает задачи интенсификации, повышения эффективности, производительности, качества готового продукта и снижения удельных энергозатрат процесса газификации угля.The invention solves the problem of intensification, increasing the efficiency, productivity, quality of the finished product and reducing the specific energy consumption of the coal gasification process.
Технический результат заключается в решении этих задач путем исключения возможных затрат на устранение необходимости:The technical result consists in solving these problems by eliminating the possible costs of eliminating the need:
- выравнивания верхнего конического слоя угля, образующегося при его загрузке в рабочую полость устройства;- alignment of the upper conical layer of coal formed when it is loaded into the working cavity of the device;
- пригорания угольного массива к внутренним поверхностям стенок корпусов среднего и нижнего поясов устройства;- burning coal mass to the inner surfaces of the walls of the housing of the middle and lower zones of the device;
- спекания значительной по величине кольцевой части угольного массива, расположенного вблизи внутренних поверхностей стенок корпусов среднего и нижнего поясов устройства;- sintering a significant in magnitude of the annular part of the coal mass, located near the inner surfaces of the walls of the buildings of the middle and lower zones of the device;
- образования и зависания жесткого свода продукта сгорания твердого топлива на выходе из выгрузного узла конического корпуса нижнего пояса устройства.- formation and freezing of the hard arch of the solid fuel combustion product at the outlet of the discharge unit of the conical body of the lower belt of the device.
Эти задачи решаются за счет обеспечения во всех точках поперечного сечения массива угля, заполняющего полость (корпусов среднего и нижнего поясов устройства), режима равномерности распределения по всему ее объему:These tasks are solved by providing at all points of the cross-section of the coal mass filling the cavity (middle and lower device belts of the device) a uniform distribution throughout its volume:
- плотности укладки частиц;- particle packing density;
- давления, оказываемого на частицы;- pressure exerted on the particles;
- скорости выгорания частиц.- particle burnup rate.
Для достижения указанного технического результата в устройстве переработки твердого топлива, состоящем из верхнего, среднего и нижнего поясов, верхний из которых включает загрузочный люк, выпускной патрубок отвода газа, электротермическое устройство розжига и гидрозатвор, средний пояс включает корпус с водяной рубашкой и термоэлектрическими датчиками, нижний пояс включает корпус, выполненный в виде сужающегося сверху вниз усеченного конуса, снабженный выгрузным узлом, колосниковой решеткой, термоэлектрическими датчиками, а также узлом для продувки угля воздухом или охлаждающим газом снизу вверх, согласно изобретению корпус среднего пояса выполнен в виде расширяющегося сверху вниз усеченного конуса, образующая которого наклонена к вертикали под отрицательным углом α=-5…-10°, образующая корпуса нижнего пояса наклонена к вертикали под углом β=15…20°, а на равномерно размещенных по окружности выступающих элементах верхнего фланца корпуса среднего пояса закреплены три электромагнитных двухтактных вибратора с частотой колебаний рабочего органа 50 Гц, причем розжиг газовый либо дизельный. Расширение корпуса среднего пояса сверху вниз существенно снижает роль коэффициента трения скольжения между углем и внутренней конической поверхностью стенки корпуса. Представляется, что за счет этого процент вероятности пригорания частиц угля к этой поверхности и спекания их в прилегающей к ней кольцевой части угольного массива при углах наклона ее образующей к вертикали:To achieve the specified technical result in the device for processing solid fuel, consisting of the upper, middle and lower belts, the upper of which includes a loading hatch, a gas outlet, an electrothermal ignition device and a water seal, the middle belt includes a housing with a water jacket and thermoelectric sensors, the lower the belt includes a housing made in the form of a truncated cone tapering from top to bottom, equipped with an unloading unit, a grate, thermoelectric sensors, and also ohm for blowing coal with air or cooling gas from bottom to top, according to the invention, the middle belt body is made in the form of a truncated cone expanding from top to bottom, the generatrix of which is inclined to the vertical at a negative angle α = -5 ... -10 °, the generatrix of the lower belt is inclined to the vertical under angle β = 15 ... 20 °, and on the protruding elements of the upper flange of the middle belt housing evenly arranged around the circumference, three electromagnetic push-pull vibrators are fixed with an oscillation frequency of the working element of 50 Hz, and the gas is fired th or diesel. The expansion of the casing of the middle belt from top to bottom significantly reduces the role of the sliding friction coefficient between coal and the inner conical surface of the casing wall. It seems that due to this, the percentage of probability of burning coal particles to this surface and sintering them in the adjacent annular part of the coal mass at angles of inclination of its generatrix to the vertical:
- меньших (-5°), достаточно большой;- smaller (-5 °), large enough;
- равных (-5°), находится в допустимых пределах для частиц угля крупной фракции;- equal (-5 °), is within acceptable limits for large particles of coal particles;
- между (-5°) и (-10°), находится в допустимых пределах для частиц угля средней фракции;- between (-5 °) and (-10 °), it is within acceptable limits for medium-sized coal particles;
- равных (-10°), находится в допустимых пределах для частиц угля мелкой фракции;- equal (-10 °), is within acceptable limits for fine particles of coal;
- больших (-10°), минимальный, но за счет возрастания величины диаметра сопряжения корпусов среднего и нижнего поясов это ведет к неоправданному увеличению габаритов и металлоемкости выгрузного узла.- large (-10 °), minimal, but due to an increase in the diameter of the mating of the bodies of the middle and lower zones, this leads to an unjustified increase in the dimensions and metal consumption of the unloading unit.
Процент вероятности пригорания частиц угля к внутренней конической поверхности корпуса нижнего пояса (суживающегося сверху вниз), спекания их (в прилегающей кольцевой части угольного массива), а также образования и зависания свода спекшегося твердого продукта сгорания) на выходе из выгрузного узла устройства) при углах между образующей внутренней конической поверхности и вертикалью:The percentage of probability of burning of coal particles to the inner conical surface of the lower belt body (tapering from top to bottom), their sintering (in the adjacent annular part of the coal mass), as well as the formation and freezing of the arch of sintered solid combustion product) at the outlet of the discharge unit of the device) at angles between forming the inner conical surface and the vertical:
- меньших 15°, минимален и находится в допустимых пределах для частиц угля мелкой фракции;- less than 15 °, minimal and within acceptable limits for fine particles of coal;
- равных 15°, находится в допустимых пределах для частиц угля средней фракции;- equal to 15 °, is within acceptable limits for medium-sized coal particles;
- выше 15° до 20°, находится в допустимых пределах для частиц угля крупной фракции;- above 15 ° to 20 °, is within acceptable limits for coarse coal particles;
- больших 20°, максимален, поскольку в этом случае величины данных углов приближаются к критическим величинам динамических углов естественного откоса, характерным для различных марок и фракций угля и кокса (находящимся в пределах 25°…35° [4]), что нежелательно из соображений сохранения технологичности, надежности и эффективности работы устройства.- large 20 °, it is maximum, since in this case the values of these angles approach the critical values of the dynamic angles of repose characteristic for various grades and fractions of coal and coke (within 25 ° ... 35 ° [4]), which is undesirable for reasons preservation of manufacturability, reliability and overall performance of the device.
Размещение вибраторов на элементах верхнего фланца корпуса среднего пояса способствует равномерности распределения частиц, давления на них, сыпучести и скорости их выгорания во всем объеме массива угля, загруженного в рабочую полость устройства. Вибрация нивелирует роль коэффициента трения скольжения между углем и внутренними коническими поверхностями стенок корпусов среднего и нижнего поясов, а также между контактирующими частицами угля кольцевой зоны, расположенной вблизи стенок этих поясов, за счет высокой и более равномерной сыпучести материала. Данная особенность объясняется тем, что вибраторы:The placement of the vibrators on the elements of the upper flange of the middle belt body contributes to the uniform distribution of particles, pressure on them, flowability and rate of burnout in the entire volume of the coal mass loaded into the working cavity of the device. Vibration eliminates the role of the coefficient of sliding friction between coal and the inner conical surfaces of the walls of the casings of the middle and lower zones, as well as between the contacting particles of coal of the annular zone located near the walls of these zones, due to the high and more uniform flowability of the material. This feature is explained by the fact that the vibrators:
- передают кратковременные принудительные возмущающие импульсы жестко связанным между собой корпусам среднего и нижнего поясов, а от их внутренних стенок частицам угля (контактирующим с последними и между собой);- transmit short-term forced disturbing impulses to the bodies of the middle and lower belts rigidly connected to each other, and from their inner walls to coal particles (in contact with the latter and between themselves);
- заставляют частицы угля совершать колебания с заданной частотой и амплитудой в режиме, когда возмущающие силы превышают силы трения.- make the coal particles oscillate with a given frequency and amplitude in the mode when the disturbing forces exceed the friction forces.
Это интенсифицирует:This intensifies:
- разравнивание верхнего конического слоя угольного массива, загруженного в рабочую полость устройства, при первоначальном включении вибраторов;- leveling the upper conical layer of the coal mass, loaded into the working cavity of the device, when the vibrators are initially turned on;
- снижение процента вероятности пригорания угля к стенкам корпусов, спекания его в прилегающей к их внутренним поверхностям кольцевой части угольного массива, а также образования и зависания свода продукта сгорания твердого топлива на выходе из выгрузного узла конического корпуса нижнего пояса устройства.- reducing the percentage of probability of burning coal to the walls of the buildings, sintering it in the annular part of the coal mass adjacent to their inner surfaces, as well as the formation and freezing of the body of solid fuel combustion product at the outlet of the discharge unit of the conical case of the lower belt of the device.
Равномерное размещение (по присоединительной окружности) трех вибраторов представляется наиболее оптимальным решением, позволяющим соединить технические возможности каждого, соответственно охватываемому им рабочему углу сектора угольного массива. Согласно данному отличительному признаку в предлагаемом устройстве обработки твердого топлива рабочий угол охвата должен составлять 120°. Существует вероятность, что при углах охвата с:The uniform placement (along the connecting circle) of the three vibrators seems to be the most optimal solution, allowing to connect the technical capabilities of each, respectively, the working angle of the coal mass sector covered by it. According to this distinguishing feature in the proposed device for processing solid fuel, the working angle of coverage should be 120 °. There is a possibility that at coverage angles with:
- большими значениями (т.е., при 1…2 вибраторах), часть угольного массива не будет охвачена вибрационным полем, что не позволит достичь ожидаемого технического результата;- large values (ie, with 1 ... 2 vibrators), part of the coal mass will not be covered by the vibration field, which will not allow to achieve the expected technical result;
- меньшими значениями (т.е. при количестве вибраторов большем 3х), технические возможности вибраторов будут превышать значения охватываемых ими рабочих углов, образующих секторы, из которых состоит угольный массив, что приведет к излишним энергозатратам.- lower values (i.e., when the number of vibrators is more than 3 x ), the technical capabilities of the vibrators will exceed the values of the working angles covered by them, forming the sectors that make up the coal mass, which will lead to excessive energy consumption.
Равномерное размещение по присоединительной окружности 3х вибраторов может также позволить вести процесс в режимах с:Uniform placement along the connecting circumference of 3 x vibrators can also allow the process to be conducted in modes with:
- последовательным включением вибраторов, за счет чего вращающееся вибрационное поле также последовательно воздействует на все секторы массива;- sequential inclusion of vibrators, due to which the rotating vibration field also sequentially affects all sectors of the array;
- одновременного включения трех вибраторов, что интенсифицирует вибрационное силовое воздействие на угольный массив;- the simultaneous inclusion of three vibrators, which intensifies the vibrational force impact on the coal mass;
- комбинированном, когда первый режим периодически чередуется со вторым, мгновенно усиливая в определенный момент силовое воздействие на частицы угольного массива.- combined, when the first mode periodically alternates with the second, instantly enhancing at a certain moment the force effect on the particles of the coal mass.
Необходимость в данных режимах может быть вполне объективно обоснована и востребована при возникновении нештатных ситуаций в условиях производства.The need for these modes can be quite objectively justified and claimed in case of emergency situations in the production environment.
Общими достоинствами всех известных электромагнитных вибраторов являются:The common advantages of all known electromagnetic vibrators are:
- отсутствие трущихся частей;- lack of rubbing parts;
- простота регулирования амплитуды колебаний рабочего органа, а следовательно, и производительности путем изменения силы тока в обмотках электромагнита.- ease of regulation of the amplitude of the oscillations of the working body, and therefore, productivity by changing the current strength in the windings of an electromagnet.
Достоинством двухтактных электромагнитных вибраторов является то, что возмущающая сила притяжения электромагнитов действует в обе стороны (вверх-вниз) и не дает нагрузки на их упругую систему. Под влиянием таких сил вибратор создает не только направленную пульсирующую силу, но и переменный момент, что представляется весьма эффективным средством, позволяющим решить сложные задачи, связанные с описанными выше особенностями.The advantage of push-pull electromagnetic vibrators is that the disturbing force of attraction of the electromagnets acts in both directions (up and down) and does not give a load to their elastic system. Under the influence of such forces, the vibrator creates not only a directed pulsating force, but also a variable moment, which seems to be a very effective means of solving complex problems associated with the features described above.
Достоинством режима функционирования рабочего органа электромагнитного вибратора с частотой колебания 50 Гц является то, что данное значение равно частоте переменного тока, подаваемого на вибратор от промышленной сети. Для множества технологических процессов такие значения частоты вибрации являются наиболее эффективными. На практике таким частотам, как правило, отдается наибольшее предпочтение.The advantage of the operating mode of the working body of the electromagnetic vibrator with a frequency of 50 Hz is that this value is equal to the frequency of the alternating current supplied to the vibrator from the industrial network. For many technological processes, such values of the vibration frequency are the most effective. In practice, such frequencies are generally preferred.
Газовый либо дизельный розжиг позволяет снизить удельный расход электроэнергии при получении среднетемпературного кокса, а также энергетического и технологического газа, не содержащего конденсируемых продуктов.Gas or diesel ignition can reduce the specific energy consumption in the production of medium-temperature coke, as well as energy and process gas that does not contain condensable products.
Кроме того, при выборе конструкции вибраторов принимались во внимание также и их тяговые характеристики и возможности управления возмущающей силой (в частности, как отмечалось выше, путем регулирования амплитудой колебания рабочего органа).In addition, when choosing the design of the vibrators, their traction characteristics and control capabilities of the disturbing force were also taken into account (in particular, as noted above, by controlling the amplitude of the oscillation of the working body).
Конечно, все приведенные выше достоинства выбранного типа вибраторов широко известны в технике. Поэтому авторы не претендуют на какую-либо новизну, связанную с конструктивными признаками выбранных вибраторов.Of course, all the above advantages of the selected type of vibrators are widely known in the art. Therefore, the authors do not claim any novelty associated with the design features of the selected vibrators.
Однако в совокупности с другими отличительными признаками использование (в области газификации твердого топлива) указанного в данной заявке типа вибрационных возбудителей представляется маловероятным. Это подтверждается результатами проведенного патентного поиска.However, in combination with other distinguishing features, the use (in the field of gasification of solid fuel) of the type of vibrational pathogens indicated in this application is unlikely. This is confirmed by the results of a patent search.
На чертеже изображена фронтальная проекция устройства переработки твердого топлива с рядом обозначений.The drawing shows a frontal projection of a solid fuel processing device with a number of symbols.
Стрелки: одинарная - загрузка твердого топлива; двойная - выгрузка шлака; тройная - подача воздуха; четверная - подача охлаждающего газа; ○→ - отвод газа, полученного в результате газификации твердого топлива.Arrows: single - solid fuel loading; double - slag unloading; triple - air supply; four - the supply of cooling gas; ○ → - removal of gas obtained as a result of gasification of solid fuel.
Латинские буквы: A - верхний пояс; B - средний пояс; C - нижний пояс; OO - вертикаль (общая для верхнего A, среднего B и нижнего C поясов устройства).Latin letters: A - upper belt; B - middle belt; C is the lower belt; OO - vertical (common for upper A, middle B and lower C device belts).
Углы: α - между образующей внутренней конической поверхности корпуса среднего пояса B и вертикалью OO, β - между образующей внутренней конической поверхности корпуса нижнего пояса C и вертикалью OO.Angles: α - between the generatrix of the inner conical surface of the middle belt case B and the vertical OO, β - between the generatrix of the inner conical surface of the lower belt body C and the vertical OO.
Устройство переработки твердого топлива состоит из верхнего A, среднего B и нижнего C поясов.The solid fuel processing device consists of upper A, middle B and lower C belts.
Верхний пояс A включает загрузочный люк 1, выпускной патрубок 2 отвода газа, гидрозатвор 3 и электротермическое устройство 4 для розжига угля. Средний пояс B включает корпус 5 с водяной рубашкой 6 и термоэлектрическими датчиками 7.The upper zone A includes a loading hatch 1, an outlet pipe 2 for gas exhaust, a
Нижний пояс C включает корпус 8, выполненный в виде усеченного конуса (сужающегося сверху вниз) с колосниковой решеткой 9, выгрузным узлом 10, термоэлектрическими датчиками 7, а также узлом 11 продувки угля воздухом или охлаждающим газом снизу вверх.The lower belt C includes a
В отличие от известного устройства [3] в предлагаемом решении:In contrast to the known device [3] in the proposed solution:
- корпус 5 среднего B пояса выполнен в виде расширяющегося сверху вниз усеченного конуса, образующая которого наклонена к вертикали OO под отрицательным углом α=-(5…10)°;- the
- образующая усеченного конического корпуса 8 нижнего пояса C наклонена к вертикали OO под углом β=(15…20)°;- the generatrix of the truncated
- на равномерно размещенных по окружности выступающих элементах верхнего фланца корпуса среднего пояса закреплены три электромагнитных двухтактных вибратора с частотой колебаний рабочего органа 50 Гц.- on the protruding elements of the upper flange of the middle belt housing evenly spaced around the circumference, three electromagnetic push-pull vibrators are fixed with an oscillation frequency of the working body of 50 Hz.
Устройство переработки твердого топлива работает следующим образом. Предварительно обработанное твердое топливо (например, уголь, углеродные сорбенты, или иной углеродосодержащий исходный продукт) подается через загрузочный люк 1 верхнего пояса A устройства (одинарная стрелка, см. чертеж), заполняя рабочую полость устройства до заданного уровня.A solid fuel processing device operates as follows. Pre-processed solid fuel (e.g. coal, carbon sorbents, or another carbon-containing starting material) is fed through the loading door 1 of the upper belt A of the device (single arrow, see drawing), filling the working cavity of the device to a predetermined level.
Загрузочный люк 1 герметично закрывают. Сливают воду из гидрозатвора 3.The loading hatch 1 is hermetically closed. Drain the water from the
Затем в отличие от известных устройств [1, 2 и 3] включают вибраторы 12, передающие вибрацию стенкам корпусов 5 и 8 среднего B и нижнего C поясов, а через них контактирующему с ними слою загруженного массива топлива.Then, in contrast to the known devices [1, 2 and 3],
Частицы твердого топлива, образующие данный слой, передают полученный импульс соседним контактирующим с ними слоям частиц. Таким образом, полученный импульс движется до вертикали OO в виде круговой волны.The solid fuel particles forming this layer transmit the received impulse to adjacent layers of particles in contact with them. Thus, the received impulse moves to the vertical OO in the form of a circular wave.
При этом радиус волны уменьшается от величины, равной радиусам окружностей (лежащих в поперечных сечениях внутренних поверхностей корпусов 5 и 8 среднего B и нижнего C поясов) до нуля (в месте прохождения вертикали OO).In this case, the wave radius decreases from a value equal to the radii of the circles (lying in cross sections of the inner surfaces of the
При этом происходит:When this happens:
- распределение частиц (составляющих массив твердого топлива, загруженного в рабочую полость устройства) во всех точках поперечных сечений массива по всей его высоте от хаотичного (до пуска вибраторов) до равномерного (по истечении определенного временного интервала после их включения);- distribution of particles (constituting an array of solid fuel loaded into the working cavity of the device) at all points of the cross-sections of the array over its entire height from chaotic (to start the vibrators) to uniform (after a certain time interval after they are turned on);
- разравнивание верхнего слоя массива твердого топлива.- leveling the upper layer of the solid fuel array.
Одновременно включаются электротермические датчики 7.At the same time,
По окончании описанных выше технологических операций, предшествующих основному процессу, включают электротермическое устройство розжига 4, работающее до тех пор, пока значение температуры в зоне верхнего слоя части массива (занимающей рабочую полость пояса A) не достигнет значения температуры самовоспламенения материала составляющих его частиц.At the end of the above-described technological operations preceding the main process, an
Это приводит к возгоранию верхнего слоя. По истечении технологически обоснованного временного интервала включают подачу через узел 11 воздуха снизу вверх с заданной температурой и влажностью (регулируемыми на стадии его кондиционирования).This leads to ignition of the upper layer. After a technologically justified time interval has elapsed, air is supplied through the
Расход воздуха также регулируется с постепенным увеличением от малого до номинального уровня.Air flow is also regulated with a gradual increase from small to nominal level.
В дальнейшем с помощью сигналов от термоэлектрических датчиков 7 расход воздуха поддерживается на номинальном уровне, определяемом:Subsequently, using signals from
- свойствами твердого топлива;- properties of solid fuels;
- площадью поперечных сечений массива загруженного топлива (являющейся для среднего пояса B в отличие от известных устройств [1, 2 и 3] величиной переменной);- the cross-sectional area of the loaded fuel array (which, for the middle belt B, in contrast to the known devices [1, 2 and 3], is a variable value);
- целью, с которой производится процесс переработки твердого топлива.- the purpose for which the process of processing solid fuel.
В процессе работы устройства фронт горения движется сверху вниз от верхнего пояса A к колосниковой решетке 9, расположенной в нижней части пояса C. При этом (в отличие от известных устройств [1, 2 и 3]) в предлагаемом решении практически близок к нулю процент вероятности:During the operation of the device, the combustion front moves from top to bottom from the upper belt A to the
- пригорания угля к стенкам корпусов 5 и 8;- burning of coal to the walls of
- спекания угля в кольцевой части массива твердого топлива, прилегающей к внутренним поверхностям стенок 5 и 8;- sintering of coal in the annular part of the solid fuel array adjacent to the inner surfaces of the
- образования жесткого свода (продуктов сгорания топлива) на выходе из выгрузного узла 10 конического корпуса 8 нижнего пояса C устройства.- the formation of a hard arch (combustion products of fuel) at the outlet of the
Этому способствует то, что в отличие от известных устройств [1, 2 и 3] в предлагаемом решении динамический коэффициент трения скольжения (между частицами угля и внутренними коническими поверхностями стенок корпусов 5 и 8, соответственно, среднего B и нижнего C поясов) нивелируется (т.е. существенно снижается) за счет того, что:This is facilitated by the fact that, in contrast to the known devices [1, 2, and 3], in the proposed solution, the dynamic coefficient of sliding friction (between coal particles and the inner conical surfaces of the walls of the
- корпус 5 среднего пояса B выполнен в виде расширяющегося сверху вниз усеченного конуса, образующая которого наклонена к вертикали OO под отрицательным углом α=(-5…-10)°;- the
- образующая усеченного корпуса 8 (сужающегося сверху вниз) нижнего пояса C наклонена к вертикали OO под углом β=(15…20)°, меньшим динамического угла естественного откоса топлива (для различных марок угля равного 25…35°);- the generatrix of the truncated body 8 (tapering from top to bottom) of the lower belt C is inclined to the vertical OO at an angle β = (15 ... 20) °, smaller than the dynamic angle of repose of the fuel (for different grades of coal equal to 25 ... 35 °);
- на равномерно размещенных по присоединительной окружности выступающих элементах верхнего фланца корпуса 5 среднего пояса B закреплены три электромагнитных двухтактных вибратора с частотой колебаний рабочего органа 50 Гц.- on the protruding elements of the upper flange of the
В момент приближения горящего фронта к колосниковой решетке 9 от термоэлектрических датчиков 7 поступает сигнал, после чего подача воздуха прекращается. При этом температура твердого остатка составляет (600…800)°C.At the moment of approaching the burning front to the
Для снижения ее до 70°C (технологически регламентированное значение) процесс переводят в режим охлаждения посредством включения принудительной циркуляции охлаждающего газа по контуру «устройство-теплообменник» с полезным использованием (отбором) тепловой энергии. В качестве охлаждающего газа в основном используется собственный попутный газ или охлажденные продукты его сгорания. Для исключения уноса из массива топливной пыли расход охлаждающего газа не должен превышать расход воздуха в номинальном режиме. Охлажденный шлак выгружается через выгрузной узел 10. Получаемый газ направляется на очистку и дальнейшую обработку. По сравнению с известными решениями [1, 2 и 3] использование заявляемого устройства переработки твердого топлива позволит:To reduce it to 70 ° C (technologically regulated value), the process is switched to cooling mode by switching on the forced circulation of cooling gas along the "device-heat exchanger" circuit with the beneficial use (selection) of thermal energy. As a cooling gas, its own associated gas or chilled products of its combustion are mainly used. To exclude the entrainment from the fuel dust array, the cooling gas flow should not exceed the air flow in the nominal mode. The cooled slag is discharged through the
- интенсифицировать процесс газификации твердого топлива за счет устранения возможности спекания значительной по величине кольцевой части угольного массива, расположенного вблизи внутренних поверхностей стенок корпусов 5 и 8 среднего B и нижнего C поясов устройства;- to intensify the process of gasification of solid fuel by eliminating the possibility of sintering significant in size of the annular part of the coal mass, located near the inner surfaces of the walls of the
- повысить эффективность за счет устранения возможности пригорания угольного массива к внутренним поверхностям стенок корпусов 5 и 8 среднего B и нижнего C поясов устройства;- increase efficiency by eliminating the possibility of burning the coal mass to the inner surfaces of the walls of the
- повысить производительность за счет сокращения временных затрат на разравнивание верхнего слоя массива топлива (после его загрузки в рабочую полость устройства), а также на зависание жесткого свода продукта сгорания твердого топлива (на выходе из выгрузного узла 10 конического корпуса 8 нижнего пояса C устройства);- increase productivity by reducing time spent on leveling the upper layer of the fuel array (after it is loaded into the working cavity of the device), as well as on the hanging of the hard arch of the solid fuel combustion product (at the outlet of the
- улучшить качество готового газового продукта путем соблюдения основных требований, касающихся повышения его чистоты, а также снижения процента содержащихся в нем нерегламентированных примесей, продуктов неполного сгорания (данные требования обеспечиваются за счет равномерного распределения частиц топлива, давления на них, а также скоростей его горения во всех точках поперечных сечений массива, по всей его высоте);- improve the quality of the finished gas product by observing the basic requirements for increasing its purity, as well as reducing the percentage of unregulated impurities contained in it, products of incomplete combustion (these requirements are ensured by the uniform distribution of fuel particles, pressure on them, as well as its burning rates all points of the cross sections of the array, over its entire height);
- снизить удельные энергозатраты за счет повышения производительности.- reduce specific energy consumption by increasing productivity.
Источники информацииInformation sources
1. Г.-Д. Шиллинг, Б. Бонн, У. Краус, "Газификация угля". Перевод с немецкого. М.: «Недра», 1986 г., с.43…51, (всего с.176).1. G.-D. Schilling, B. Bonn, W. Kraus, "Gasification of Coal." Translation from German. M .: "Nedra", 1986, p. 43 ... 51, (total p. 176).
2. United Stftes Patent, Patent Number 4883499, Int. CL4 C10B 49/06, C10I 3/14, C01B 31/10., Date of Patent Nov.28, 1989.2. United Stftes Patent, Patent Number 4883499, Int. CL 4 C10B 49/06,
3. RU, №2299901, МПК C10B 47/04, C10B 53/08, C10I 3/20, Опуб. 27.05.2007.3. RU, No. 2299901, IPC C10B 47/04, C10B 53/08,
4. ЕАПВ, №007800, B1, int. C1. C10B 11/00 (2006.01), C10B 53/08 (2006.01). Дата публикации 27.02.2007.4. EAPO, No. 007800, B1, int. C1.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013131061/05A RU2539160C1 (en) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | Solid fuel processing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013131061/05A RU2539160C1 (en) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | Solid fuel processing device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2539160C1 true RU2539160C1 (en) | 2015-01-10 |
RU2013131061A RU2013131061A (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=53279146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013131061/05A RU2539160C1 (en) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | Solid fuel processing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2539160C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2736618C1 (en) * | 2020-05-18 | 2020-11-19 | Вячеслав Родионович Курилин | Rotating device for processing of solid fuel |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4883499A (en) * | 1988-05-06 | 1989-11-28 | Beierle Frederick P | Process adapted to produce synthesis gas and activated carbon from organic input material |
SU1825369A3 (en) * | 1985-09-26 | 1993-06-30 | Юзиhop Acьep | Process for manufacturing form coke and shaft furnace for effecting same |
EA007800B1 (en) * | 2005-10-25 | 2007-02-27 | Ооо "Сибтермо" | Installation for producing metallurgical medium-temperature coke |
RU2299901C2 (en) * | 2005-07-27 | 2007-05-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Сибтермо" | Solid fuel reprocessing device |
-
2013
- 2013-07-05 RU RU2013131061/05A patent/RU2539160C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1825369A3 (en) * | 1985-09-26 | 1993-06-30 | Юзиhop Acьep | Process for manufacturing form coke and shaft furnace for effecting same |
US4883499A (en) * | 1988-05-06 | 1989-11-28 | Beierle Frederick P | Process adapted to produce synthesis gas and activated carbon from organic input material |
RU2299901C2 (en) * | 2005-07-27 | 2007-05-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Сибтермо" | Solid fuel reprocessing device |
EA007800B1 (en) * | 2005-10-25 | 2007-02-27 | Ооо "Сибтермо" | Installation for producing metallurgical medium-temperature coke |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2736618C1 (en) * | 2020-05-18 | 2020-11-19 | Вячеслав Родионович Курилин | Rotating device for processing of solid fuel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013131061A (en) | 2015-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2013153338A (en) | DEVICE AND SYSTEM FOR MANUFACTURE OF HIGH-QUALITY COAL PRODUCTS | |
RU2702066C1 (en) | Heat-generating plant with heat generator and continuous fuel supply bunker, which implement wood wastes burning method | |
JP2010101598A (en) | Hybrid water heater | |
CA2651711C (en) | Method, device and system for enhancing combustion of solid objects | |
RU2539160C1 (en) | Solid fuel processing device | |
EP3475395B1 (en) | Pyrogasification unit and process | |
RU2299901C2 (en) | Solid fuel reprocessing device | |
US4725288A (en) | Solid particles and fluid reactor | |
RU2015156393A (en) | METHOD FOR GASIFICATION OF FUEL BIOMASS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU2650154C1 (en) | Device with a fluidized spouted bed of annular form and the method of its work | |
RU2632812C2 (en) | Plant for thermochemical processing of carbonaceous raw material | |
EP3153774B1 (en) | Gas generator suitable for cogeneration systems, especially stirling cogeneration systems | |
RU2584257C1 (en) | Method of processing condensed organic fuel by gasification | |
US20190055473A1 (en) | Fast pyrolysis reactor | |
RU2513928C1 (en) | Sandwiched gasifier of continuous action | |
US725228A (en) | Furnace for steam-generators. | |
RU2607397C2 (en) | Method of solid fuel gasification and device for its implementation | |
US341035A (en) | Ore-roasting furnace | |
US856137A (en) | Gas-producer. | |
RU2656039C1 (en) | Plant for producing charcoal | |
US1235121A (en) | Furnace-grate. | |
RU2743473C1 (en) | Gas generator | |
RU2626043C1 (en) | Catalytic heat generator and method for regulating its power | |
CN107541228A (en) | A kind of powdered dry distillation apparatus for oil shale of gas-solid body dual heating type | |
US1233618A (en) | Power-generator. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150706 |