RU2782819C1 - Способ карбонизации угля в кипящем слое и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ карбонизации угля в кипящем слое и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2782819C1 RU2782819C1 RU2021124015A RU2021124015A RU2782819C1 RU 2782819 C1 RU2782819 C1 RU 2782819C1 RU 2021124015 A RU2021124015 A RU 2021124015A RU 2021124015 A RU2021124015 A RU 2021124015A RU 2782819 C1 RU2782819 C1 RU 2782819C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- fluidized bed
- reactor
- gas distribution
- boiling layer
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 238000009835 boiling Methods 0.000 title abstract description 10
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 29
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 9
- 238000005039 chemical industry Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 22
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 8
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002459 sustained Effects 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области энергетики и химической промышленности в части переработки угля в аппаратах с кипящим слоем для получения карбонизата угля. Технический результат - обеспечение долгосрочной работы реактора кипящего слоя и повышение качества карбонизата по зольности, содержанию летучих, теплотворной способности. Способ переработки угля в реакторе с кипящим слоем включает подачу угля в реактор с кипящим слоем, термическую переработку угля в реакторе с кипящим слоем, в котором регулируют объем кипящего слоя и продолжительность времени обработки угля в кипящем слое путем перемещения механическим питателем материала кипящего слоя по газораспределительной решетке, имеющей форму поверхности полуцилиндра. Очищают газораспределительную решетку от шлаков путем движения рабочего органа механического питателя. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области энергетики и химической промышленности, в части переработки угля в аппаратах с кипящим слоем для получения карбонизата угля, в частности кокса, полукокса, углеродных сорбентов и катализаторов, причем полученный продукт может быть использован в энергетике, металлургии для агломерации руд и в ферросплавных производствах взамен коксовой мелочи, а также в качестве топлива в коммунальном хозяйстве. Термоокислительную обработку угля производят в реакторе кипящего слоя, который содержит газораспределительную решетку в форме поверхности полуцилиндра с дутьевыми соплами и механический питатель кипящего слоя, снабженный приводом. При этом механический питатель производит перемещение карбонизата вдоль оси газораспределительной решетки в кипящем слое к разгрузочной стороне реактора, а также очистку газораспределительной решетки от оседающей на ее поверхности породы и образующихся шлаков.
Техническим результатом является обеспечение долгосрочной работы реактора кипящего слоя и повышение качества карбонизата путем управления временем термообработки угля в кипящем слое, степенью карбонизации топлива, и обеспечением очистки газораспределительной решетки от выпадающей породы и образующегося шлака.
Известен ряд способов энерготехнологической переработки углей с использованием техники кипящего слоя, ориентированных на получение кокса преимущественно из бурого угля. Характерным примером является технология, известная как технологический процесс «Термококс-КС» (С.Р. Исламов. Частичная газификация угля. - М.: Издательство «Горное дело». 2017. - с. 384). Коксование мелкозернистого угля осуществляется в реакторе кипящего слоя прямоугольного сечения с газораспределительной колпачковой решеткой, через которую подается дутьевой воздух. Расход и напор воздуха обеспечивают поддержание горения топлива в псевдоожиженном состоянии слоя (кипящий слой) с температурами 750-800°С. Частицы сырого угля, поступающего в реактор, быстро нагреваются, интенсивно выделяют влагу и летучие компоненты, которые сгорают, а горячий кокс (карбонизат) выводится из реактора. При этом регулирование времени пребывания частицы угля, от чего зависит степень карбонизации частицы, регулируется только расходом угля, подаваемого в кипящий слой в определенной пропорции с воздушным дутьем. Скорость вывода кокса, продукта переработки, из реактора автоматически подстраивается к скорости подачи топлива в реактор за счет текучести свободного кипящего слоя.
Практическое применение способа в промышленных условиях при модернизации энергетических котлов с установкой в топке реактора кипящего слоя типа «Термококс-КС» (котел КВТС-20, разрез «Березовский», котел БКЗ-75, Уланбаторской ТЭЦ-2) показало неэффективность принятых решений по организации управления кипящим слоем в реакторе. Котел КВТС-20 не достиг проектных параметров производительности и качества кокса в связи с периодическим нарушением режима кипящего слоя в реакторе при колебаниях качества исходного угля и последующей зашлаковкой газораспределительной решетки. Продолжительность работы котла КВТС-20 до зашлаковки составляет не более 8 суток. В котле БКЗ-75 Уланбаторской ТЭЦ-2 не удалось обеспечить стабильную работу реактора кипящего слоя более 8 часов, в связи с быстрой зашлаковкой газораспределительной решетки и нарушением кипящего слоя. После зашлаковки решетки требуется остановка установки и ручная очистка топки.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению (прототипом) является способ переработки угля в кипящем слое для получениям металлургического среднетемпературного кокса путем термоокислительной обработки угля с фракционным составом 0-15 мм в реакторе кипящего слоя (патент RU 2285715, 2006.01) В процессе термоокислительной обработки крупные частицы исходного угля, нагреваясь до температуры слоя и перемещаясь по длине реактора вследствие перемешивания слоя выгружаются из реактора путем естественного перетока через отборный патрубок, расположенный на уровне поверхности кипения слоя.
Данный способ, как и вышеописанный, предусматривает регулирование производительности процесса переработки и времени нахождения угля в высокотемпературной зоне реактора расходом угля, подаваемого в кипящий слой, что может обеспечить работу реактора только при устоявшемся режиме и стабильном фракционном составе топлива. Любое изменение условий, в том числе расхода, фракционного состава или зольности угля влечет за собой нарушение кипящего слоя и выпадение на газораспределительную решетку топлива с неуправляемым режимом роста температур в реакторе, что приводит к зашлаковке решетки и последующей остановке процесса, необходимой для очистки газораспределетильной решетки от шлака, а в итоге к снижению качества карбонизата и производительности установки.
Кроме того, способ не обеспечивает возможность поддержания кипящего слоя в реакторе при накоплении на газораспределительной решетке породы, содержащейся в угле.
Задача настоящего изобретения состоит в устранении недостатков известных способов карбонизации угля в кипящем слое, а именно - в обеспечении управляемости процессом карбонизации, что позволит увеличить КПД устройства, обеспечить надежность технологического процесса карбонизации за счет удаления шлаков и породы, оседающих на воздухораспределительную решетку реактора кипящего слоя, а также повысить качество производимого карбонизата путем управления временем его термической обработки.
Техническим результатом является стабильное осуществление технологического процесса, обеспечение долгосрочной работы реактора кипящего слоя в непрерывном режиме с реализацией постоянной очистки газораспределительной решетки от выпадающей породы и образующегося шлака, что ведет к увеличению эксплуатационной производительности реактора, а также повышению качества карбонизата по зольности, содержанию летучих, теплотворной способности путем управления временем термообработки угля в кипящем слое.
Задача изобретения решается и технический результат достигается предлагаемым способом карбонизации угля, заключающимся в том, что термическую переработку угля крупностью 0-30 мм выполняют в реакторе кипящего слоя при температуре 750-800°С, при этом очистку газораспределительной решетки реактора от шлаков и разгрузку карбонизата из реактора осуществляют посредством механического питателя.
Заявленное изобретение иллюстрируется графическими материалами, где показана конструкция устройства, вид данного устройства в разрезе, а также представлено схематическое изображение осуществления способа карбонизации угля в кипящем слое. На фиг. 1 показан общий вид реактора кипящего слоя, на фиг. 2 показан вид реактора кипящего слоя в разрезе А-А. Реактор кипящего слоя состоит из корпуса 1, газораспределительной решетки 2, имеющей форму поверхности полуцилиндра, ось вращения 3 которого совпадает с осью вращения водоохлаждаемого вала 4 привода механического питателя на котором закреплен рабочий орган 5 механического питателя. Рабочий орган механического питателя может иметь форму шнека, лопасти или скребков, установленных под углом к оси вращения вала. Газораспределительная решетка 2, на которой находится слой псевдоожиженного топлива размещена в нижней части реактора.
Способ осуществляется следующим образом. Уголь 6, крупностью куска до 30 мм, подается на газораспределительную решетку 2 реактора питателем (на чертеже не указан) через течку 7 в передней стенке реактора. Под газораспределительную решетку 2 через патрубок 8 подается воздух 9. Разгрузка образующегося карбонизата 10 из реактора осуществляется перетеканием через перегородку 11 задней стенки реактора в накопительный бункер 12, оборудованный теплообменником 13 для охлаждения карбонизата. Выходящий из кипящего слоя газ 14, имеющий температуру 600°С, сжигается в топке котла-утилизатора (на чертеже не показан). Уголь подвергается карбонизации в кипящем слое при температуре 750-800°С. Псевдоожижение угля осуществляется воздухом, который подается под газораспределительную решетку. Подача воздуха производится в диапазоне 3500-5500 м3 на 1 м2 площади газораспределительной решетки и зависит от фракционного состава угля и его кажущейся плотности. В процессе скоростного нагрева происходит интенсивное измельчение частиц угля в результате их термодеструкции и разрушения в результате соударений. Измельчение частиц сопровождается уменьшением их кажущейся плотности вследствие выделения из пор частиц паров влаги и смолы. Поэтому измельченные и облегченные частицы образовавшегося карбонизата перемещаются в верхнюю часть кипящего слоя, откуда при движении кипящего слоя к задней стенке реактора перетекают через перегородку 11 в накопительный бункер 12. Продвижение кипящего слоя вдоль оси решетки реактора организуется давлением слоя при пополнении реактора углем и движением рабочего органа механического питателя 5, периодичность включения которого и частота оборотов вала рабочего органа определяется заданным временем карбонизации угля и заданными требованиями к продукту переработки, карбонизату, по содержанию летучих и зольности. Механический питатель при движении рабочего органа 5 обеспечивает управляемую по времени выгрузку карбонизата из слоя, а также выполняет очистку газораспределительной решетки 2 от образующегося шлака, кроме того рабочим органом механического питателя вместе с карбонизатом 11 выводятся за перегородку реактора порода и сростки угля, которые вследствие их повышенной плотности оседают на поверхности газораспределительной решетки.
Отличительными характеристиками заявленного изобретения являются:
1. Реализация постоянной очистки газораспределительной решетки от выпадающей породы и образующегося шлака путем движения рабочего органа механического питателя, что приводит к долгосрочной работе реактора кипящего слоя в непрерывном режиме и ведет к увеличению эксплуатационной производительности реактора;
2. Управление временем термообработки угля в кипящем слое за счет изменения частоты оборотов рабочего органа механического питателя, что приводит к повышению качества производимого карбонизата по содержанию летучих, зольности, и теплотворной способности.
В качестве примера приводятся характеристики карбонизации бурого угля марки 2Б Березовского месторождения в пилотном аппарате по предлагаемому способу (см. табл. 1). Как следует из приведенных в табл. 1 данных, полученных на пилотном аппарате, процесс карбонизации протекает достаточно эффективно и обеспечивает более высокие показатели качества карбонизата по сравнению с прототипом. Эксплуатация пилотного аппарата в течение шести месяцев показала оправданность принятых технических решений, отмечена устойчивость поддержания кипящего слоя в реакторе при попадании включений породы и колебаниях качества подаваемого угля, шлакование газораспределительной решетки не наблюдалось.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Таким образом, устройство по настоящему изобретению являются эффективным, производительным, экономичным и способным обеспечить продолжительную работу реактора с процессом карбонизации угля в кипящем слое.
Описание способа карбонизации угля в кипящем слое и устройства для его осуществления приведено только в качестве не ограничивающего изобретение примера, и поэтому очевидно, что в рамках следующей ниже формулы изобретения возможны изменения и варианты, возникшие как в процессе создания, так и применения устройства.
Claims (3)
1. Способ переработки угля в реакторе с кипящим слоем, включающий подачу угля в реактор с кипящим слоем, термическую переработку угля в реакторе с кипящим слоем, в котором регулируют объем кипящего слоя и продолжительность времени обработки угля в кипящем слое путем перемещения механическим питателем материала кипящего слоя по газораспределительной решетке, имеющей форму поверхности полуцилиндра, и очищают газораспределительную решетку от шлаков путем движения рабочего органа механического питателя.
2. Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее реактор с кипящим слоем, газораспределительную решетку, механический питатель для перемещения материала кипящего слоя, отличающееся тем, что газораспределительная решетка расположена в нижней части реактора, имеет форму поверхности полуцилиндра, при этом механический питатель выполнен с валом и расположен над газораспределительной решеткой, причем ось вращения поверхности газораспределительной решетки совпадает с осью вращения вала привода механического питателя, на котором закреплен рабочий орган для обеспечения очистки газораспределительной решетки.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что рабочий орган механического питателя имеет форму шнека, или лопасти, или скребков, установленных под углом к оси вращения вала механического питателя.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2782819C1 true RU2782819C1 (ru) | 2022-11-03 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1617251A2 (ru) * | 1989-01-31 | 1990-12-30 | В. В. Фурника, А. И. Легенченко, А. Г. Робул, В. Б. Рахманов и Л. А. Ворона | Топка кип щего сло |
SU1719782A1 (ru) * | 1989-05-17 | 1992-03-15 | Научно-исследовательский институт санитарной техники | Топочное устройство |
RU2285715C1 (ru) * | 2005-07-29 | 2006-10-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Сибтермо" | Способ получения металлургического среднетемпературного кокса |
RU2339672C1 (ru) * | 2007-07-16 | 2008-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" (ООО "НИЦ ПО "Бийскэнергомаш") | Способ переработки угля в кипящем слое |
RU143989U1 (ru) * | 2014-02-11 | 2014-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" (ООО НИЦ ПО "Бийскэнергомаш") | Установка для переработки угля с получением коксового продукта и тепловой энергии |
CN104093481B (zh) * | 2012-01-13 | 2016-06-15 | 安德里兹公司 | 流化床气化器的格栅 |
RU2665409C2 (ru) * | 2016-08-02 | 2018-08-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Сибнииуглеобогащение" | Способ получения металлургического среднетемпературного кокса в кипящем слое |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1617251A2 (ru) * | 1989-01-31 | 1990-12-30 | В. В. Фурника, А. И. Легенченко, А. Г. Робул, В. Б. Рахманов и Л. А. Ворона | Топка кип щего сло |
SU1719782A1 (ru) * | 1989-05-17 | 1992-03-15 | Научно-исследовательский институт санитарной техники | Топочное устройство |
RU2285715C1 (ru) * | 2005-07-29 | 2006-10-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Сибтермо" | Способ получения металлургического среднетемпературного кокса |
RU2339672C1 (ru) * | 2007-07-16 | 2008-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" (ООО "НИЦ ПО "Бийскэнергомаш") | Способ переработки угля в кипящем слое |
CN104093481B (zh) * | 2012-01-13 | 2016-06-15 | 安德里兹公司 | 流化床气化器的格栅 |
RU143989U1 (ru) * | 2014-02-11 | 2014-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" (ООО НИЦ ПО "Бийскэнергомаш") | Установка для переработки угля с получением коксового продукта и тепловой энергии |
RU2665409C2 (ru) * | 2016-08-02 | 2018-08-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Сибнииуглеобогащение" | Способ получения металлургического среднетемпературного кокса в кипящем слое |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5890440B2 (ja) | 廃棄物処理方法および装置 | |
CN1179149C (zh) | 通过气化处理废物的方法 | |
CN1212487C (zh) | 气化和/或熔化物质的反应器及方法 | |
WO2015102480A2 (en) | An apparatus for producing biofuels from biomass | |
JP4925755B2 (ja) | 炭化物の製造方法とその装置 | |
US20070294937A1 (en) | Gasifier | |
RU2782819C1 (ru) | Способ карбонизации угля в кипящем слое и устройство для его осуществления | |
WO2014090574A1 (en) | Thermal processing system having an auger arrangement and method using it | |
WO2013088105A1 (en) | Thermal processing system | |
CN107335677B (zh) | 一种危险废物无害化处理方法及装置 | |
WO2011057040A2 (en) | Direct-fired pressurized continuous coking | |
WO2014207755A1 (en) | Zero effluent discharge biomass gasification | |
RU165402U1 (ru) | Устройство для переработки отходов | |
KR100470730B1 (ko) | 폐기물의 용융소각장치 및 이를 이용한 용융소각방법 | |
JP2005249310A (ja) | 塊状バイオマスを利用する廃棄物溶融処理方法 | |
CA3172343C (en) | Waste processing system | |
CN110291178B (zh) | 气化装置 | |
JP5862515B2 (ja) | アブラ椰子核殻炭による高炉操業方法 | |
RU2339672C1 (ru) | Способ переработки угля в кипящем слое | |
RU2569667C1 (ru) | Способ и устройство переработки углеводородного материала в топливные компоненты путем газификации (пиролиза) | |
JPH11241817A (ja) | ガス化溶融システム | |
RU2616079C1 (ru) | Способ и устройство для плазменной газификации твёрдого углеродсодержащего материала и получения синтез-газа | |
JP2002371307A (ja) | 有機系又は炭化水素系廃棄物のリサイクル方法及びリサイクルに適した高炉設備 | |
JP6901165B2 (ja) | 平衡接近反応器 | |
JP2004347257A (ja) | ガス化溶融炉の操業方法 |