RU2627865C1 - Production method of synthetic gas from low-calorial brown coals with high-ash and device for its implementation - Google Patents

Production method of synthetic gas from low-calorial brown coals with high-ash and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2627865C1
RU2627865C1 RU2016112977A RU2016112977A RU2627865C1 RU 2627865 C1 RU2627865 C1 RU 2627865C1 RU 2016112977 A RU2016112977 A RU 2016112977A RU 2016112977 A RU2016112977 A RU 2016112977A RU 2627865 C1 RU2627865 C1 RU 2627865C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chamber
gas
feedstock
synthesis gas
reaction chamber
Prior art date
Application number
RU2016112977A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Викторович Егоров
Александр Владимирович Зенько
Original Assignee
Негосударственная Академия Наук И Инноваций
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Негосударственная Академия Наук И Инноваций filed Critical Негосударственная Академия Наук И Инноваций
Priority to RU2016112977A priority Critical patent/RU2627865C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2627865C1 publication Critical patent/RU2627865C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: feedstock is subjected to disintegration, drying and gas generation in the field of the cyclonic swirl with the high temperature field applied to the swirling stream, where the part of the generated synthetic gas is supplied together with the high-temperature steam into the reaction chamber to activate the feedstock decomposition and increase the gas generation. The device contains the reaction chamber 4 with the power actuated screw pump 2, the swirler of the supplied superheated steam 24. The cavity of the chamber has the synthetic gas supply pipe to its purification 23, and it is also equipped with the part of the synthetic gas supply line again into the reaction area.
EFFECT: increase of the low-calorial brown coals gasification energy efficiency, productivity, synthetic gas quality, provision of the plant reliability.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области теплообменных процессов и предназначено для получения высокоэнергетического синтез-газа, горючих генераторных и топочных газов из низкокалорийных бурых углей.The invention relates to the field of heat transfer processes and is intended to produce high-energy synthesis gas, combustible generator and flue gases from low-calorie brown coal.

Бурые угли - наиболее широко распространенный вид низкосортных углей в Странах Европейского Союза, Монголии, Китайской Народной Республики и в др. странах мира. В частности, залежи бурого угля хорошо освоены в Канско-Ачинском и других буроугольных бассейнах и месторождениях России, расположенных от европейской части до Сахалина. Бурые угли могут иметь невысокую зольность - до 20%, или повышенную зольность - свыше 40%, но все бурые угли, как правило, являются повышено-влажными - с влажностью до 40-50%. Бурые угли любых марок легко поддаются газификации с выходом горючих генераторных газов, поэтому их применение в топочных целях является экономически выгодным в сравнении с иными углеродными энергоносителями, а по своей энергоемкости, составляющей в среднем 5000 ккал/м3, синтез газ для удаленных территорий вполне конкурентен с природным газом.Brown coal is the most widespread type of low-grade coal in the countries of the European Union, Mongolia, the People’s Republic of China and other countries of the world. In particular, brown coal deposits are well developed in the Kansk-Achinsky and other brown coal basins and deposits of Russia, located from the European part to Sakhalin. Brown coals can have a low ash content - up to 20%, or high ash content - over 40%, but all brown coals, as a rule, are high-moist - with humidity up to 40-50%. Lignite of any grades can be easily gasified with the release of combustible generator gases, therefore their use for furnace purposes is economically advantageous in comparison with other carbon energy carriers, and in terms of its energy intensity, which is 5000 kcal / m 3 on average, synthesis gas for remote areas is quite competitive with natural gas.

Из уровня техники известны различные способы газификации углеродосодержащего топлива. В частности, известен способ термической обработки органических углеродистых материалов [RU 1085509, 07.04.1984], который включает смешивание исходного материала с жидкостью, транспортирование полученной смеси снизу вверх через слой жидкости с регулируемый уровнем, подачу влажного материала в зону реакции, его обработку при повышенном давлении и температуре с получением газов и твердого продукта, отвод полученных газов и твердого продукта, при этом влажный материал перед подачей в зону реакции предварительно нагревают путем пропускания через него противотоком газов, полученных в зоне реакции.The prior art various methods for the gasification of carbon-containing fuel. In particular, there is a known method of heat treatment of organic carbon materials [RU 1085509, 04/07/1984], which includes mixing the source material with a liquid, transporting the resulting mixture from bottom to top through a liquid layer with an adjustable level, supplying wet material to the reaction zone, processing it at high pressure and temperature to obtain gases and a solid product, the removal of the obtained gases and solid product, while the wet material is preheated before being fed into the reaction zone by passing through n its counterflow of gases obtained in the reaction zone.

Недостатком данного способа является применение повышенного давления, повышенной температуры и необходимость нагрева материала перед подачей в зону реакции, что удорожает процесс газификации и не исключает его пожароопасность.The disadvantage of this method is the use of elevated pressure, elevated temperature and the need to heat the material before being fed into the reaction zone, which makes gasification more expensive and does not exclude its fire hazard.

Известен способ переработки угля в синтез-газ [РФ №2190661, 10.10.2002], предусматривающий дробление угля, получение дисперсной топливной массы с использованием механохимической активации, газификацию топлива в трубчатом реакторе.A known method of processing coal into synthesis gas [RF No. 2190661, 10/10/2002], providing for crushing coal, obtaining dispersed fuel mass using mechanochemical activation, gasification of fuel in a tubular reactor.

Этот способ предполагает независимый нагрев до 1000°С теплоносителя, подаваемого в межтрубное пространство реактора, отрицательно сказывающийся на энергетическом балансе процесса в целом, приводит к усложнению аппаратурного оформления технологического процесса и снижению эффективности его использования. Существенно высокая температура (200-800°С) проведения реакции между органической частью угля и водяным паром, тем не менее, не позволит обеспечить эффективное проведение этого процесса в случае использования низко реакционных углей. Получаемая дисперсная топливная система состоит из сравнительно тяжелых коллоидных частиц и подвержена расслоению, что в совокупности с отсутствием технологических приемов и режимных условий по ее очистке от примесей перед поступлением в реактор на газификацию приведет к образованию накипи в трубах, снижению скорости протекания реакций газификации, уменьшению полезного объема труб и, следовательно, объема топливной системы, перерабатываемой в единицу времени, обусловит снижение эффективности и надежности способа, увеличение затрат на обслуживание и профилактику оборудования.This method involves the independent heating to 1000 ° C of the coolant supplied to the annulus of the reactor, which adversely affects the energy balance of the process as a whole, which complicates the hardware design of the process and reduces the efficiency of its use. A substantially high temperature (200-800 ° C) of the reaction between the organic part of coal and water vapor, however, will not allow for the efficient implementation of this process in the case of using low reaction coal. The resulting dispersed fuel system consists of relatively heavy colloidal particles and is subject to separation, which, together with the lack of technological methods and operating conditions for its purification from impurities before entering the reactor for gasification, will lead to the formation of scale in the pipes, reduce the rate of gasification reactions, and reduce useful the volume of pipes and, consequently, the volume of the fuel system processed per unit time, will lead to a decrease in the efficiency and reliability of the method, an increase in costs for maintenance and equipment maintenance.

Известна установка для получения синтез-газа из водоугольного топлива [RU 2217477, 27.11.2003], при использовании которой реализуется способ переработки угля в синтез-газ, включающий получение водоугольной суспензии, сжигание ее части для поддержания процесса газификации.A known installation for producing synthesis gas from water-carbon fuel [RU 2217477, 11/27/2003], using which a method of processing coal into synthesis gas is implemented, which includes obtaining a water-coal suspension, burning part of it to maintain the gasification process.

Известное техническое решение предполагает использование в камере газификации завихрителей потока, снижающих скорость протекания реакций газификации, а следовательно, эффективность реализуемого установкой способа. Кроме того, увеличение числа сборочных единиц и соответственно площади поверхности для нежелательных отложений ухудшает показатели надежности функционирования. Предполагается необходимость проведения дополнительных мероприятий по интенсификации теплообмена между продуктами сжигания водоугольной суспензии и газифицируемой ее частью путем установки дополнительных тепловых трубок в наружной стенке камеры газификации.The known technical solution involves the use of flow swirls in the gasification chamber, which reduce the rate of gasification reactions and, consequently, the efficiency of the method implemented by the installation. In addition, an increase in the number of assembly units and, accordingly, surface area for unwanted deposits affects the reliability of operation. It is assumed that additional measures are needed to intensify heat transfer between the products of combustion of a water-coal suspension and its gasified part by installing additional heat pipes in the outer wall of the gasification chamber.

Известны [И.С. Мезин, Транспортные газогенераторы] конструкции газогенераторов, применяемых в современной промышленности.Known [I.S. Mezin, Transport gas generators] gas generator designs used in modern industry.

Сущность протекающих в данных конструкциях процессов сводиться к следующему:The essence of the processes proceeding in these constructions is as follows:

Исходный материал (например, бурый уголь) загружается в реакционную камеру и подвергается термическому воздействию при недостатке кислорода.The source material (for example, brown coal) is loaded into the reaction chamber and subjected to thermal action with a lack of oxygen.

При нагревании исходный материал подсушивается и при температуре 400°С начинается процесс газификации топлива, который заканчивается полным разложением всех органических составляющих при температуре около 900°С.When heated, the starting material is dried and at a temperature of 400 ° C, the process of gasification of fuel begins, which ends with the complete decomposition of all organic components at a temperature of about 900 ° C.

Выделившиеся газы частично сгорают при недостатке кислорода с выделением тепла.The released gases partially burn out with a lack of oxygen with the release of heat.

Далее газообразные продукты реакции проходят через слой раскаленного коксового остатка. В этой части газогенератора происходит реакция восстановления, которая идет с поглощением тепла.Further, the gaseous reaction products pass through a layer of hot coke residue. In this part of the gasifier, a reduction reaction occurs, which goes with the absorption of heat.

Для повышения калорийности в реакционную зону восстановления дополнительно добавляют водяной пар, способствующий образованию большого количества водородсодержащих компонентов с высокой энергонасыщенностью, и более полному извлечению углерода из исходного сырья. Полученные раскаленные до 1000°С газы, смешанные с пылью, направляются на очистку, охлаждение и далее потребителю.To increase calorific value, water vapor is additionally added to the reduction reaction zone, which contributes to the formation of a large number of hydrogen-containing components with high energy saturation and a more complete extraction of carbon from the feedstock. Received gases heated to 1000 ° С mixed with dust are sent for cleaning, cooling and then to the consumer.

Неорганические остатки реакции остаются в установке в виде раскаленного шлака.Inorganic reaction residues remain in the installation in the form of hot slag.

Данный способ и установка его реализации для получения синтез газа обладает следующими недостатками:This method and the installation of its implementation to obtain synthesis gas has the following disadvantages:

Большой сложностью организации непрерывного процесса подачи исходного сырья и последующего удаления шлакового остатка.The great complexity of organizing a continuous process of supplying raw materials and the subsequent removal of slag residue.

При существующем уровне техники и данном способе получения синтез газа практически невозможно строго контролировать температуру процесса и при превышении температуры 1250°С начинается процесс расплавления и спекания шлаков, крайне трудно удаляемых из установки.With the current level of technology and this method of producing gas synthesis, it is practically impossible to strictly control the process temperature and, when the temperature is exceeded, 1250 ° C, the process of melting and sintering of slags that are extremely difficult to remove from the installation begins.

С другой стороны, поднятие температуры процесса выше 1600°С для гарантированного расплавления шлаков и вывода их из установки в виде расплава многократно увеличивает образование окислов азота с понятными экологическими и техническими проблемами (в присутствии паров воды, окислы азота образуют пары азотной кислоты).On the other hand, raising the process temperature above 1600 ° С for guaranteed melting of slags and their removal from the plant in the form of a melt greatly increases the formation of nitrogen oxides with clear environmental and technical problems (in the presence of water vapor, nitrogen oxides form nitric acid vapor).

Кроме того, в широко применяемых конструкциях газогенераторов исходное топливо загружается в виде относительно крупных кусков, что приводит к низкой производительности установки, по причине малой площади на которой происходят реакции окисления - восстановления.In addition, in the widely used designs of gas generators, the initial fuel is loaded in the form of relatively large pieces, which leads to low plant productivity, due to the small area on which oxidation-reduction reactions occur.

В результате, установки, работающие на традиционных принципах получения синтез газа, обладают крайне большими габаритами, низкой производительностью и большой сложностью эксплуатации, что делает их малопригодными для использования в составе промышленных тепло генераторов большой мощности.As a result, plants operating on the traditional principles of producing gas synthesis have extremely large dimensions, low productivity and great complexity of operation, which makes them unsuitable for use as part of industrial heat generators of high power.

Известна вихревая мельница [RU №2048920], в которой исходный продукт, загружается в вертикальную, цилиндрическую помольную камеру, через осевой загрузочный патрубок, выходной конец которого расположен на некотором удалении от дна камеры по ее оси. Газ, осуществляющий размол материала, подводится через сопла специальной конструкции расположенные на боковой поверхности камеры тангенциально.Known vortex mill [RU No. 2048920], in which the initial product is loaded into a vertical, cylindrical grinding chamber, through an axial loading pipe, the output end of which is located at some distance from the bottom of the chamber along its axis. The gas grinding the material is supplied through nozzles of a special design located tangentially on the side surface of the chamber.

Выход размолотого материала осуществляется через боковые патрубки, расположенные также на боковой поверхности камеры размола. Выход отработанного газа осуществляется через патрубок, расположенный в верхней части боковой поверхности камеры, соединенной с размольной камерой осевым отверстием, через которое проходит осевой загрузочный патрубок.The output of the milled material is carried out through the side pipes, also located on the side surface of the grinding chamber. The exhaust gas is released through a nozzle located in the upper part of the side surface of the chamber connected to the grinding chamber by an axial hole through which the axial loading nozzle passes.

Существенным недостатком указанной конструкции струйной-вихревой мельницы является уже то, что она требует для своей работы большого расхода сжатого газа. Что снижает производительность и рентабельность процесса получения синтез-газа.A significant drawback of the indicated design of the jet-vortex mill is that it requires a large flow of compressed gas for its operation. Which reduces the productivity and profitability of the synthesis gas production process.

Наиболее близким по технической сущности является, по мнению заявителей, способ [RU №2190661, 10.10.2002] и устройство вихревой мельницы [RU №2048920], реализующие газификацию углеводородного сырья, включая низкокалорийные бурые угли.The closest in technical essence is, according to the applicants, the method [RU No. 2190661, 10/10/2002] and the device of a vortex mill [RU No. 2048920], realizing the gasification of hydrocarbons, including low-calorie brown coals.

Технической задачей изобретения является повышение энергоэффективности процесса газификации низкокалорийных бурых углей и увеличение производительности, а также снижение массогабаритных характеристик установок, повышение качества получаемого синтез-газа и обеспечение надежности работы установки в заданном технологическом процессе.An object of the invention is to increase the energy efficiency of the process of gasification of low-calorie brown coal and increase productivity, as well as reducing the overall dimensions of the plants, improving the quality of the resulting synthesis gas and ensuring the reliability of the installation in a given process.

Для решения технической задачи разработанный способ получения синтез газа включает одновременное выполнение операций сушки, помола, и газогенерации в циклоническом вихревом восходящем потоке в среде перегретого водяного пара.To solve the technical problem, the developed method for producing gas synthesis involves the simultaneous execution of drying, grinding, and gas generation operations in a cyclonic eddy upward flow in an environment of superheated water vapor.

Сущность предложенного способа и устройства для генерации синтез газа, заключается в том, что сушку, помол и газогенерацию осуществляют в одном устройстве, представляющем из себя вихревую помольную камеру непрерывного действия, в которой рабочим телом является перегретый до 1000°С водяной пар, смешанный с продуктами газогенерации.The essence of the proposed method and device for generating gas synthesis is that drying, grinding and gas generation is carried out in one device, which is a continuous vortex grinding chamber, in which the working fluid is superheated to 1000 ° C water vapor mixed with products gas generation.

Тепло, необходимое для запуска и поддержания реакции газогенерации, получается не от частичного сгорания сгенерированных газов в реакционной камере, а доставляется перегретым водяным паром, получаемым из независимого источника, не являющегося частью реакционной камеры.The heat required to start and maintain the gas generation reaction is not obtained from the partial combustion of the generated gases in the reaction chamber, but is delivered by superheated water vapor obtained from an independent source that is not part of the reaction chamber.

Способ получения синтез-газа из низкокалорийных бурых углей с повышенной зольностью, включающий дезинтеграцию исходного сырья, воздействие на помол высокотемпературным полем, при этом дезинтеграцию, сушку и газогенерацию из исходного сырья ведут при одновременном выполнении этих операций воздействием на исходное сырье циклоническим вихревым высокотемпературным потоком, формируемым перегретым паром и восходящей газо-аэрозольной средой, при этом часть газо-аэрозольной массы используют для формирования восходящего циклонического вихря и получения синтез-газа.A method for producing synthesis gas from low-calorie brown coals with increased ash content, including disintegration of the feedstock, exposure to grinding by a high-temperature field, disintegration, drying and gas generation from feedstock are carried out while performing these operations by treating the feedstock with a cyclonic vortex high-temperature stream formed superheated steam and ascending gas-aerosol medium, while part of the gas-aerosol mass is used to form an ascending cyclonic water cartilage and synthesis gas.

Устройство для получения синтез-газа из низкокалорийных бурых углей, содержит камеру для обработки исходного сырья, соединенную с источником высокотемпературного пара, при этом, камера выполнена в виде коаксиально размещенных полостей, образующих реакционную камеру, по оси этой камеры установлен пшековый питатель, под которым на днище камеры выполнен рассекатель потоков, в днище камеры смонтированы лопатки завихри геля подаваемого пара и паро-газо-аэрозольной смеси, в средней части камера имеет сужение к низу в виде усеченного конуса, соединенного верхним основанием с цилиндром, в полости которого размещен полый цилиндр, охватывающий с зазором пшековый питатель, при этом верхняя часть цилиндра реакционной камеры имеет патрубок отвода синтез-газа и магистраль соединяющую полость камеры с патрубком ввода высокотемпературного пара.A device for producing synthesis gas from low-calorie brown coal contains a chamber for processing feedstock connected to a source of high-temperature steam, while the chamber is made in the form of coaxially placed cavities forming a reaction chamber, an axial feeder is installed along the axis of this chamber, under which a flow divider is made on the bottom of the chamber, blades of a swirl of gel of the supplied steam and vapor-gas-aerosol mixture are mounted in the bottom of the chamber, in the middle part the chamber has a narrowing towards the bottom in the form of a truncated cone, Connections upper base of the cylinder, which is placed in the cavity of a hollow cylinder with a gap covering pshekovy feeder, with the top of the reaction chamber of the cylinder has a nozzle outlet of the synthesis gas and the pipeline connecting the cavity with the nozzle entry chamber high temperature steam.

Устройство для реализации способа получения синтез газа из низкокалорийных бурых углей с повышенной зольностью состоит из угольного бункера, шнекового дозатора с приводным двигателем, реакционной камеры, покрытой теплоизоляцией, пылеуловителя, также покрытого теплоизоляцией, приемный бункер которого оснащен рубашкой охлаждения, теплообменником-рекуператором, вихревым пароконденсатором, оснащенным рубашкой охлаждения, трех регулировочных вентилей, расходного водяного бака, одного главного насоса высокого давления, трех циркуляционных насосов, трех теплообменников, парового генератора, пароперегревателя и оснащено блоком управляющей автоматики.A device for implementing a method for producing gas synthesis from low-calorie brown coal with increased ash content consists of a coal hopper, a screw batcher with a drive motor, a heat-insulated reaction chamber, a dust collector also coated with heat insulation, the receiving hopper of which is equipped with a cooling jacket, a heat exchanger-recuperator, and a swirl vapor condenser equipped with a cooling jacket, three control valves, a water supply tank, one main high pressure pump, three circulation GOVERNMENTAL pumps, three heat exchangers, steam generator, steam superheater unit and is equipped with automatic control.

Устройство для реализации способа показано на прилагаемых чертежах,A device for implementing the method is shown in the accompanying drawings,

где:Where:

- на Фиг. 1 - функциональная схема устройства и его подключения;- in FIG. 1 - functional diagram of the device and its connection;

- на Фиг. 2 - функциональная схема реакционной камеры;- in FIG. 2 is a functional diagram of a reaction chamber;

- на Фиг. 3 - схема реакционной камеры в разрезах А-А,- in FIG. 3 - diagram of the reaction chamber in sections aa,

- на Фиг. 4 - схема реакционной камеры в разрезах Б-Б,- in FIG. 4 is a diagram of the reaction chamber in sections BB,

- на Фиг. 5 - схема реакционной камеры в разрезах В-В.- in FIG. 5 is a diagram of the reaction chamber in sections BB.

Устройство для реализации способа содержит:A device for implementing the method comprises:

1. Угольный бункер.1. The coal bunker.

2. Шнековый дозатор.2. Screw feeder.

3. Приводной двигатель.3. Drive motor.

4. Реакционная камера.4. The reaction chamber.

5. Пылеуловитель.5. Dust collector.

6. Теплообменник-рекуператор.6. Heat exchanger-recuperator.

7. Вихревой пароконденсатор.7. Vortex vapor condenser.

8. Регулировочный вентиль газосмеси.8. The control valve gas mixture.

9. Регулировочный вентиль охлажденного зольного остатка.9. Control valve for chilled ash residue.

10. Регулировочный вентиль загрязненного конденсата.10. Contaminated condensate control valve.

11. Расходный водяной бак.11. Consumable water tank.

12. Главный насос высокого давления.12. The main high pressure pump.

13. Первичный циркуляционный насос.13. The primary circulation pump.

14. Вторичный циркуляционный насос.14. Secondary circulation pump.

15. Третичный циркуляционный насос.15. Tertiary circulation pump.

16. Первичный теплообменник.16. The primary heat exchanger.

17. Вторичный теплообменник.17. Secondary heat exchanger.

18. Третичный теплообменник.18. Tertiary heat exchanger.

19. Парогенератор.19. The steam generator.

20. Пароперегреватель.20. Superheater.

21. Блок управляющей автоматики.21. The control automation unit.

22. Выходной патрубок газосмеси.22. The outlet pipe gas mixture.

23. Выходной пылевой патрубок.23. The outlet dust pipe.

24. Лопаточные завихрители.24. Scapular swirls.

25. Входной патрубок пара.25. Steam inlet.

26. Выходной патрубок синтез газа.26. The outlet pipe synthesis gas.

27. Струйный компрессор.27. Inkjet compressor.

28. Рассекатель потока.28. Flow divider.

Направление движения потоков показаны стрелками.The direction of flow is shown by arrows.

Конструкция реакционной камеры поясняется чертежом (Фиг. 2). Реакционная камера 4 представляет собой трехсекционную конструкцию цилиндроконической формы. На верхней крышке реакционной камеры 4, по оси, расположен конусный вход цилиндрической загрузочной трубы, по оси которой установлен вращаемый приводным двигателем 3 пшековый дозатор 2, питающий реакционную камеру 4 из угольного бункера 1 исходным сырьем (например, бурым углем). Верхняя камера, расположенная под крышкой реакционной камеры 4, имеет входной патрубок, расположенный на оси конструкции, коаксиально загрузочной трубе. Выходной патрубок газосмеси 22 расположенный на боковой поверхности верхней камеры радиально, через регулировочный вентиль газосмеси 8, соединен трубопроводом со струйным компрессором 27. Средняя камера, цилиндроконической формы, расположенная под верхней камерой, соединена с нижней камерой узкой конической частью, а с верхней камерой – патрубком, расположенным вокруг загрузочной трубы. На боковой цилиндрической поверхности средней камеры, врезан по касательной, по ходу к образующей коридор потока смеси, выходной пылевой патрубок 23. Нижняя камера имеет входной кольцевой канал, на входе которого установлен струйный компрессор 27, и лопаточные завихрители 24, по всей высоте нижней камеры. Нижний конец загрузочной трубы расположен на некотором расстоянии от дна нижней камеры по ее оси. Входной патрубок пара 25 соединяется с пароперегревателем 20.The design of the reaction chamber is illustrated in the drawing (Fig. 2). The reaction chamber 4 is a three-sectional cylinder-conical structure. On the top cover of the reaction chamber 4, along the axis, there is a conical inlet of a cylindrical loading tube, the axis of which is equipped with an axial metering device 2 rotated by a drive motor 3, which feeds the reaction chamber 4 from the coal hopper 1 with feedstock (e.g., brown coal). The upper chamber, located under the cover of the reaction chamber 4, has an inlet pipe located on the axis of the structure, coaxial to the loading pipe. The gas mixture outlet pipe 22 is located radially on the lateral surface of the upper chamber through the gas mixture control valve 8 and is connected by a pipeline to the jet compressor 27. The middle chamber, of a cylindrical shape located under the upper chamber, is connected to the lower chamber by a narrow conical part, and to the upper chamber, by a nozzle located around the loading pipe. On the lateral cylindrical surface of the middle chamber, there is a dust outlet 23. A lower dust chamber 23 has an inlet annular channel at the inlet of which a jet compressor 27 and bladed swirlers 24 are inserted along the tangent along the generatrix of the mixture flow stream and the blade swirlers 24 along the entire height of the lower chamber. The lower end of the loading tube is located at some distance from the bottom of the lower chamber along its axis. The steam inlet 25 is connected to the superheater 20.

Устройство для реализации способа работает следующим образом: Из расходного водяного бака 11 главный насос высокого давления 12 подает воду в первичный теплообменник 16, далее в вторичный теплообменник 17 и через третичный теплообменник 18 разогретая вода поступает в парогенератор 19.The device for implementing the method works as follows: From the supply water tank 11, the main high pressure pump 12 delivers water to the primary heat exchanger 16, then to the secondary heat exchanger 17 and through the tertiary heat exchanger 18, the heated water enters the steam generator 19.

Полученный в парогенераторе 19 пар в пароперегревателе 15 нагревается до 1000 градусов Цельсия и по входному патрубку пара 25 перегретый водяной пар подается в струйный компрессор 27, в качестве активного потока. Проходя струйный компрессор, перегретый пар подсасывает, нагревает и сжимает газовый поток из верхней камеры. В кольцевом канале нижней камеры смешанный газовый поток выравнивает свою температуру и давление. Проходя лопаточные завихрители 24, смешанный поток образует вихревой поток, вращающийся по оси установки. Установленный по оси загрузочной трубы, вращаемый приводным двигателем 3, пшековый дозатор 2 подает исходное сырье (например, бурый уголь) из угольного бункера 1 в приосевую часть вихревого потока. Необходимый для процесса газогенерации воздух попадает в реакционную камеру вместе с исходным сырьем. Подхваченные вихревым потоком куски сырья, ударяясь друг о друга и о стенки камеры, измельчаются. Так как вихревой поток имеет высокую температуру, (около 1000°С) а измельченный исходный материал большую площадь поверхности, то процесс газогенерации протекает с высокой скоростью, гарантирующей большую производительность реакционной камеры. В то же время процесс идет при температуре значительно ниже температуры плавления и спекания неорганических остатков, что исключает образование трудноудаляемых расплавленных шлаков.The steam obtained in the steam generator 19 in the superheater 15 is heated to 1000 degrees Celsius and overheated water vapor is supplied to the jet compressor 27 through the inlet pipe 25 as an active stream. Passing the jet compressor, superheated steam draws in, heats and compresses the gas stream from the upper chamber. In the annular channel of the lower chamber, the mixed gas stream equalizes its temperature and pressure. Passing the blade vortexes 24, the mixed flow forms a vortex flow, rotating along the axis of the installation. Installed along the axis of the loading pipe, rotated by the drive motor 3, the axial feeder 2 feeds the feedstock (for example, brown coal) from the coal hopper 1 to the axial part of the vortex flow. The air necessary for the gas generation process enters the reaction chamber together with the feedstock. Chunks of raw materials picked up by the vortex flow, striking against each other and against the chamber walls, are crushed. Since the vortex flow has a high temperature (about 1000 ° C) and the crushed starting material has a large surface area, the gas generation process proceeds at a high speed, which guarantees a high productivity of the reaction chamber. At the same time, the process proceeds at a temperature significantly lower than the melting and sintering temperatures of inorganic residues, which eliminates the formation of hard to remove molten slag.

Так как температура процесса не превышает 1000°С, то образование окислов азота незначительно и обеспечивается экологическая чистота процесса.Since the temperature of the process does not exceed 1000 ° C, the formation of nitrogen oxides is negligible and the process is environmentally friendly.

Газопылевой поток, сохраняя высокую скорость вращения, омывает загрузочную трубу и через узкую коническую часть попадает в среднюю камеру, где разделяется.The gas and dust flow, while maintaining a high rotation speed, washes the loading pipe and through a narrow conical part it enters the middle chamber, where it is divided.

Центральная, обеспыленная под действием центробежных сил, часть потока через соединительный патрубок попадает в верхнюю камеру, откуда через регулировочный вентиль газосмеси 8, поступает в струйный компрессор 27 в качестве пассивного потока. Использование регулятора позволяет с высокой точностью контролировать температуру процесса по показаниям термодатчиков, расположенных в каждой камере (не показанных на схеме).The central, dust-free under the action of centrifugal forces, part of the flow through the connecting pipe enters the upper chamber, from where, through the gas mixture adjustment valve 8, it enters the jet compressor 27 as a passive stream. Using a regulator allows you to accurately control the process temperature according to the readings of temperature sensors located in each chamber (not shown in the diagram).

Повторная принудительная прокачка продуктов газогенерации через зону реакции не только резко снижает необходимый объем перегретого пара, но и способствует более полной переработке исходного сырья, что гарантирует высокую экономичность предложенной реакционной камеры.Repeated forced pumping of gas generation products through the reaction zone not only sharply reduces the required volume of superheated steam, but also contributes to a more complete processing of the feedstock, which guarantees high efficiency of the proposed reaction chamber.

Загрузочная труба, омываемая продуктами реакции газогенерации, нагревается и, соответственно, высушивает и нагревает исходное сырье, подаваемое шнековым питателем.The feed pipe, washed by the gas generation reaction products, is heated and, accordingly, dries and heats the feedstock supplied by a screw feeder.

Подобная схема подачи сырья позволяет избежать резких термоударов при попадании холодного сырья в раскаленную реакционную камеру, что обеспечивает надежность и долговечность функционирования реакционной камеры.Such a scheme for supplying raw materials avoids sharp thermal shocks when cold raw materials enter the hot reaction chamber, which ensures the reliability and durability of the reaction chamber.

Периферийная часть потока вместе с пылевидными неорганическими зольными остатками покидает реакционную камеру через выходной пылевой патрубок 23 и направляется далее в пылеуловитель 5, камера разделения которого покрыта термоизоляцией для уменьшения тепловых потерь.The peripheral part of the stream, together with the dusty inorganic ash residues, leaves the reaction chamber through the dust outlet 23 and then goes to the dust collector 5, the separation chamber of which is coated with thermal insulation to reduce heat loss.

Отделившийся раскаленный зольный остаток осаждается в приемном бункере пылеуловителя, снабженном рубашкой охлаждения, где, отдав тепло теплоносителю, циркулирующему по действием третичного циркуляционного насоса 15 по контуру: рубашка охлаждения - третичный теплообменник 18, далее через регулировочный вентиль зольного остатка 9 удаляется из устройства для утилизации.Separated red-hot ash residue is deposited in the dust hopper receiving hopper equipped with a cooling jacket, where, having given heat to the heat carrier circulating by the action of the tertiary circulation pump 15 along the circuit: the cooling jacket is a tertiary heat exchanger 18, then it is removed from the disposal device through the ash control valve 9.

Очищенный от пыли поток газа, имеющий высокую температуру, поступает в теплообменник - рекуператор 6 и, отдав тепло теплоносителю, циркулирующему под действием вторичного циркуляционного насоса 14 по контуру: теплообменник - рекуператор 6-вторичный теплообменник 17, поступает в вихревой пароконденсатор 7 снабженный рубашкой охлаждения.The gas stream having a high temperature, cleaned from dust, enters the heat exchanger - recuperator 6 and, having given heat to the heat carrier circulating under the action of the secondary circulation pump 14 along the circuit: the heat exchanger - recuperator 6-secondary heat exchanger 17, enters the vortex vapor condenser 7 equipped with a cooling jacket.

В вихревом пароконденсаторе 7 содержащийся в газовой смеси пар конденсируется под действием ценгробежно-гравитационных сил, отдавая тепло теплоносителю, циркулирующему под действием первичного циркуляционного насоса 13 по контуру: рубашка охлаждения - первичный теплообменник 16. Очищенный охлажденный синтез газ через выходной патрубок синтез газа 26 поступает потребителю.In the vortex vapor condenser 7, the vapor contained in the gas mixture condenses under the action of centrifugal-gravitational forces, giving off heat to the coolant circulating under the action of the primary circulation pump 13 along the circuit: cooling jacket - primary heat exchanger 16. The purified cooled synthesis gas through the outlet pipe synthesis gas 26 is supplied to the consumer .

Выделившийся конденсат удаляется из устройства через регулировочный вентиль загрязненного конденсата 10 на утилизацию.The condensate that has evolved is removed from the device through the contaminated condensate control valve 10 for disposal.

Описанный способ газогенерации и устройство могут применяться не только для переработки бурых углей с повышенной зольностью в высококалорийный синтез газ, но и для переработка практически любых твердых видов топлива и твердых отходов, содержащих углеводородные компоненты, практически не зависимо от их зольности.The described method of gas generation and the device can be used not only for processing brown coal with high ash content into high-calorie gas synthesis, but also for processing almost any solid fuels and solid waste containing hydrocarbon components, practically regardless of their ash content.

Способ и устройство весьма актуальны для применения на ТЭЦ, работающих на бурых углях и углях с повышенной зольностью, в целях снижения вредных и дымных выбросов в воздушную среду, поскольку сам процесс размола и газификации происходит в едином блоке при помощи перегретого пара в псевдо-сжиженном слое, а образующийся в результате реакции высокоэнергетический синтез-газ подается в горелки ТЭЦ где и сгорает бездымно, обеспечивая экологическую чистоту процесса. Расчеты показывают перспективность применения данного способа и устройства для промышленного получения синтез-газа из низкокалорийных бурых углей, а также из горючих сланцев. Запасы этих сырьевых источников значительны и располагаются в регионах, где испытывают потребность в топочных и технических газовых объемах. Применение синтез газа вместо прямого сжигания бурых углей позволит на 99,0% сократить дымные выбросы и запах от сжигания угля, а кроме того, значительно (на 40-50%) уменьшить зольные отходы от сжигаемого угля.The method and device is very relevant for use at thermal power plants operating on brown coals and high-ash coals in order to reduce harmful and smoke emissions into the air, since the grinding and gasification process itself takes place in a single unit using superheated steam in a fluidized bed and the high-energy synthesis gas formed as a result of the reaction is supplied to the burners of the thermal power station where it burns smokeless, ensuring the ecological purity of the process. Calculations show the promise of using this method and device for the industrial production of synthesis gas from low-calorie brown coal, as well as from oil shale. Reserves of these raw material sources are significant and are located in regions where there is a need for furnace and technical gas volumes. The use of synthesis gas instead of direct burning of brown coals will reduce by 99.0% the smoke emissions and odor from burning coal, and in addition, significantly (by 40-50%) reduce ash waste from the burnt coal.

Claims (2)

1. Способ получения синтез-газа из низкокалорийных бурых углей с повышенной зольностью, включающий дезинтеграцию исходного сырья, воздействие на помол высокотемпературным полем, отличающийся тем, что дезинтеграцию, сушку и газогенерацию из исходного сырья ведут при одновременном выполнении этих операций воздействием на исходное сырье циклоническим вихревым высокотемпературным потоком, формируемым перегретым паром и восходящей газо-аэрозольной средой, при этом часть газо-аэрозольной массы используют для формирования восходящего циклонического вихря и получения синтез-газа.1. A method of producing synthesis gas from low-calorie brown coals with increased ash content, including disintegration of the feedstock, exposure to grinding by a high-temperature field, characterized in that disintegration, drying and gas generation from the feedstock are carried out while performing these operations by impacting the feedstock with a cyclonic swirl high-temperature flow generated by superheated steam and ascending gas-aerosol medium, while part of the gas-aerosol mass is used to form an ascending cycle a vortical vortex and synthesis gas. 2. Устройство для получения синтез-газа из низкокалорийных бурых углей, содержащее камеру для обработки исходного сырья, соединенную с источником высокотемпературного пара, отличающееся тем, что камера выполнена в виде коаксиально размещенных полостей, образующих реакционную камеру, по оси этой камеры установлен шнековый питатель, под которым на днище камеры выполнен рассекатель потоков, в днище камеры смонтированы лопатки завихрителя подаваемого пара и паро-газо-аэрозольной смеси, в средней части камера имеет сужение к низу в виде усеченного конуса, соединенного верхним основанием с цилиндром, в полости которого размещен полый цилиндр, охватывающий с зазором шнековый питатель, при этом верхняя часть цилиндра реакционной камеры имеет патрубок отвода синтез-газа и магистраль, соединяющую полость камеры с патрубком ввода высокотемпературного пара.2. A device for producing synthesis gas from low-calorie brown coal, containing a chamber for processing the feedstock, connected to a source of high-temperature steam, characterized in that the chamber is made in the form of coaxially placed cavities that form the reaction chamber, a screw feeder is installed along the axis of this chamber, under which a flow divider is made on the bottom of the chamber, blades of a swirl of the supplied steam and a vapor-gas-aerosol mixture are mounted in the bottom of the chamber, in the middle part the chamber has a narrowing towards the bottom in the form of a whisker ennogo cone connected to the upper base of the cylinder, which is placed in the cavity of a hollow cylinder with a gap encompassing the screw feeder, while the upper part of the reaction chamber of the cylinder has a nozzle outlet of the synthesis gas and the pipeline connecting the cavity with the nozzle entry chamber high temperature steam.
RU2016112977A 2016-04-06 2016-04-06 Production method of synthetic gas from low-calorial brown coals with high-ash and device for its implementation RU2627865C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016112977A RU2627865C1 (en) 2016-04-06 2016-04-06 Production method of synthetic gas from low-calorial brown coals with high-ash and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016112977A RU2627865C1 (en) 2016-04-06 2016-04-06 Production method of synthetic gas from low-calorial brown coals with high-ash and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2627865C1 true RU2627865C1 (en) 2017-08-14

Family

ID=59641712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016112977A RU2627865C1 (en) 2016-04-06 2016-04-06 Production method of synthetic gas from low-calorial brown coals with high-ash and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2627865C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2683065C1 (en) * 2018-07-23 2019-03-26 Николай Борисович Болотин Method of managing the operation mode of a gas-generator electrical installation and a gas-generator electric installation
RU2683064C1 (en) * 2018-07-23 2019-03-26 Николай Борисович Болотин Gas generator-power plant
RU2683751C1 (en) * 2018-05-24 2019-04-01 Общество с ограниченной ответственностью "Новые физические принципы" Method of gasification of coal in a highly overheated water vapor and device for its implementation
CN109652146A (en) * 2017-10-12 2019-04-19 中国石油化工股份有限公司 Down-flow fluidized bed using ECT-turbulence bubbling bed is pyrolyzed-gasifies integral method and device
RU2764686C1 (en) * 2021-03-25 2022-01-19 Валентин Федорович Надеев Device for producing hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and nitrogen

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2190661C2 (en) * 2000-07-18 2002-10-10 Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Гидротрубопровод" Method for reprocessing coal into synthesis gas
UA14890U (en) * 2004-02-25 2006-06-15 Diaprof Med Closed Joint Stock Hybrid cells strain mus musculus 156c10 - producer of monoclonal antibodies to humanæs immunoglobulins of class g
RU2342598C1 (en) * 2007-02-27 2008-12-27 Анатолий Павлович Кузнецов Gasifier for thermal recycling of carbon-bearing wastes and method of their recycling
RU2499955C1 (en) * 2012-07-02 2013-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Вихревые газовые системы" Method of vortex combustion and/or gas generation of solid fuels and reactor for its realisation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2190661C2 (en) * 2000-07-18 2002-10-10 Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Гидротрубопровод" Method for reprocessing coal into synthesis gas
UA14890U (en) * 2004-02-25 2006-06-15 Diaprof Med Closed Joint Stock Hybrid cells strain mus musculus 156c10 - producer of monoclonal antibodies to humanæs immunoglobulins of class g
RU2342598C1 (en) * 2007-02-27 2008-12-27 Анатолий Павлович Кузнецов Gasifier for thermal recycling of carbon-bearing wastes and method of their recycling
RU2499955C1 (en) * 2012-07-02 2013-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Вихревые газовые системы" Method of vortex combustion and/or gas generation of solid fuels and reactor for its realisation

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109652146A (en) * 2017-10-12 2019-04-19 中国石油化工股份有限公司 Down-flow fluidized bed using ECT-turbulence bubbling bed is pyrolyzed-gasifies integral method and device
CN109652146B (en) * 2017-10-12 2021-03-30 中国石油化工股份有限公司 Downer bed-turbulent bubbling bed pyrolysis-gasification integrated method and device
RU2683751C1 (en) * 2018-05-24 2019-04-01 Общество с ограниченной ответственностью "Новые физические принципы" Method of gasification of coal in a highly overheated water vapor and device for its implementation
RU2683065C1 (en) * 2018-07-23 2019-03-26 Николай Борисович Болотин Method of managing the operation mode of a gas-generator electrical installation and a gas-generator electric installation
RU2683064C1 (en) * 2018-07-23 2019-03-26 Николай Борисович Болотин Gas generator-power plant
RU2764686C1 (en) * 2021-03-25 2022-01-19 Валентин Федорович Надеев Device for producing hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and nitrogen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2627865C1 (en) Production method of synthetic gas from low-calorial brown coals with high-ash and device for its implementation
CN103740409B (en) Multi-stage gas distribution high-temperature coal gasification device and method
WO2015102480A2 (en) An apparatus for producing biofuels from biomass
CN101230281A (en) Solid biomass semi-water coal-gas producer
CN101955799B (en) Method for comprehensively using powdered coal to prepare coal tar, coal gas and water vapor
KR101476563B1 (en) Solid Fired Hot Gas Generator With Extended Regulating Range
US8974555B2 (en) Method and apparatus for treating a syngas
CN206033675U (en) Low tar gas device of dry distillation of jointly gasifying preparation
CA2828531C (en) Method and arrangement for burning lime mud
CN105925289B (en) A kind of combined vaporizing destructive distillation prepares low tar gas combustion apparatus
CN108410509A (en) The coke powder and coal gas environment-protection production method to be gasified based on coal powder pure oxygen half
RU2408820C1 (en) Installation for multi-phase pyrolysis of organic raw material
RU76424U1 (en) INSTALLATION FOR DISPOSAL OF BIOMASS
RU2366861C1 (en) Two-stage method of thermal plasmic preparation of lump fuel for burning, and device for method implementation
CN203582819U (en) Entrained-flow bed gasifier for cyclone melt-cinder solidification
JP3559163B2 (en) Gasification method using biomass and fossil fuel
RU74918U1 (en) SOLID FUEL CONVERSION INSTALLATION (OPTIONS)
RU106246U1 (en) ORGANIC RAW MATERIAL PROCESSING PLANT
WO2009136809A1 (en) Coal processing method and a device for carrying out said method
GB2472610A (en) Gasification Reactor with vertical grates
RU2764686C1 (en) Device for producing hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and nitrogen
RU142964U1 (en) SOLID FUEL PROCESSING DEVICE
CN203754604U (en) Group caustic calcined magnesite kiln heating device
SU1120009A1 (en) Method of heat treatment of dust like solid fuel
CN102888249A (en) Coal gasification method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180407