RU2818558C1 - Газификатор переработки твердого низкосортного углеродсодержащего сырья - Google Patents
Газификатор переработки твердого низкосортного углеродсодержащего сырья Download PDFInfo
- Publication number
- RU2818558C1 RU2818558C1 RU2023126562A RU2023126562A RU2818558C1 RU 2818558 C1 RU2818558 C1 RU 2818558C1 RU 2023126562 A RU2023126562 A RU 2023126562A RU 2023126562 A RU2023126562 A RU 2023126562A RU 2818558 C1 RU2818558 C1 RU 2818558C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- bed reactor
- outlet
- inlet
- supplying
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к химической технологии и теплоэнергетике. Газификатор переработки твердого низкосортного углеродсодержащего сырья, содержащий вертикальный футерованный корпус, тангенциальные сопла для подачи топливно-кислородной смеси и материала, реактор кипящего слоя, установленный над реактором неподвижного слоя, при этом они и объединены в единый футерованный корпус, который выполнен снизу-вверх с нарастающими диаметром, верхняя часть реактора неподвижного слоя и нижняя часть реактора кипящего слоя выполнена в виде разделительной конусообразной перегородки, снаружи в нижней части реактора с неподвижным слоем установлен зольный шлюз для отвода золы, в нижней боковой части выполнено отверстие, в которое установлено сопло подачи вторичных компонентов газификации, которое соединено с вращающейся решеткой, закрепленной на дне ректора, в верхней части реактора в центре закреплен выходной патрубок в форме трубы круглого сечения, при этом выходной патрубок соединен со входом теплообменника горячих газов, выход которого через патрубок соединен со входом фильтра горячего газа, первый выход которого соединен со входом дымососа, а второй - со входом дозатора, выход которого через патрубок подачи возвратной пыли жестко соединен с соплом для подачи материала. Технический результат - повышение конверсии углеродсодержащих компонентов, состоящих из пылевидных и газифицирующих веществ. 1 ил.
Description
Изобретение относится к химической технологии и теплоэнергетике и основано на переработке твердого низкосортного углеродсодержащего сырья, в том числе битуминозного (древесины, торфа, бурых углей, различных отходов), путем газификации с получением генераторного газа, содержащего оксид углерода и водород, для последующего использования в качестве силового газа в транспортных и энергетических установках.
Известно устройство газификатор углеродсодержащего сырья (патент RU №187978, опубл. 26.03.2019), содержащий вертикальный футерованный корпус, по всей высоте которого равномерно расположены тангенциальные сопла, установленные в несколько ярусов, каждый из которых содержит по две диаметрально-противоположных тангенциальных амбразуры для подачи топливно-кислородной смеси с одинаковым направлением крутки, отличающийся тем, что оси амбразур направлены между стыками лопастей лопаточных завихрителей с полой вставкой, установленных внутри корпуса и выполненных из перфорированных полуколец, причем полые вставки выполнены снизу-вверх с нарастающими диаметрами и заведены одна в другую с образованием кольцевых зазоров.
Недостатком является наличие одного реактора сгорания, что приводит к неполной конверсии исходного материала.
Известно устройство газификации твердого топлива и отходов (патент RU №112195, опубл. 10.01.2012 г.), содержащее реактор вращающегося типа, угол наклона которого к горизонту предусматривает продольное перемещение засыпки сырья, устройство подачи измельченной горючей массы в реактор, устройство ввода окислителя, устройство подвода пара в реактор и вывод продукта - газа, отличающееся тем, что вводы газифицирующих сред - окислителя, пара подключены к реактору со стороны подачи сырья в реактор на газификацию, а вывод продукта - газа находится на противоположной стороне реактора, и дополнительно на стороне тракта вывода продукта - газа подключена линия отбора части горючего газа на регенерацию к паровому эжектору, из которого эжектируемые газы в смеси с эжектирующим паром направляются на вход в реактор, притом реактор выполнен с пережимами сечения винтовой или кольцевой геометрии.
Недостатком данного устройства является использование парового эжектора, что приводит к необходимости использования водяного пара.
Известно устройство газификации органических веществ (патент RU №62926, опубл. 10.05.2007 г.), которое включает пиролизную камеру, причем устройство также включает бункер для входного сырья, камеру сушки с коллектором для сбора пара, шнек для сушки исходного сырья, бункер для приема сухого сырья, шнек подачи топлива в пиролизную камеру, шнековый пиролизер, коллектор для сбора пиролизного газа, камеру приема газа и полукокса, снабженную водоохлаждаемым шнеком, и дымоход.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции, содержащей шнек сушки сырья, шнек подачи топлива в пиролизную камеру и шнековый пиролизер, что приводит к существенному снижению производительности установки.
Известно устройство для переработки конденсированного топлива (патент РФ №2322641, опубл. 20.04.2008), включающее вращающийся цилиндрический реактор, установленный под углом к горизонту в пределах от 22 до 65°, привод вращения реактора, загрузочное устройство и вывод продукт-газа в верхней части реактора, разгрузочное устройство и устройство подачи газифицирующего агента - в нижней части реактора, уплотнения, обеспечивающие газоплотность реактора при вращении.
Недостатком данного устройства является наличие одного реактора сгорания, что приводит к неполной конверсии исходного материала.
Известен мультифазный газификатор кипящего слоя (патент RU №202426, опуб. 17.02.2021), принятый за прототип. Устройство для газификации содержит вертикальный футерованный корпус, тангенциальные сопла для подачи топливно-кислородной смеси и материала, отличающийся тем, что реактор кипящего слоя установлен над реактором неподвижного слоя, при этом они и объединены в единый футерованный корпус, который выполнен снизу-вверх с нарастающими диаметром, верхняя часть реактора неподвижного слоя и нижняя часть реактора кипящего слоя выполнена в виде разделительной конусообразной перегородки, снаружи в нижней части реактора с неподвижным слоем установлен зольный шлюз для отвода золы, в нижней боковой части выполнено отверстие, в которое установлено сопло подачи вторичных компонентов газификации, которое соединено с вращающейся решеткой, закрепленной на дне ректора, в верхней части реактора кипящего слоя установлено сопло для подачи воды, а в центре закреплен выходной патрубок в форме трубы круглого сечения, который подключен к циклону, соединенному с дымососом через теплообменник.
Недостатком данного устройства является использование циклона для сбора отходящих газов с твердыми частицами, что не предусматривает возврат углесодержащей пыли обратно в реактор, а также наличие сопла для подачи воды, это приводит к необходимости отвода и утилизации тепла получаемого в результате закалки отходящих газов.
Техническим результатом является повышение конверсии углеродсодержащих компонентов, состоящих из пылевидных и газифицирующих веществ.
Технический результат достигается тем, что выходной патрубок соединен со входом теплообменника горячих газов, выход которого через патрубок соединен со входом фильтра горячего газа, первый выход которого соединен со входом дымососа, а второй - со входом дозатора, выход которого, через патрубок подачи возвратной пыли жестко соединен с соплом для подачи материала.
Газификатор переработки твердого низкосортного углеродсодержащего сырья поясняется следующей фигурой:
фиг. 1 - общий вид устройства;
1 - футерованный корпус
2 - внешняя рубашка высокого давления
3 - водяное пространство
4 - внутренняя рубашка
5 - футеровка газификатора
6 - выходной патрубок
7 - вращающаяся решетка
8 - неподвижный слой
9 - разделительная перегородка
10 - кипящий слой
11 - поверхность неподвижного слоя
12 - сопло для подачи материала
13 - сопло для подачи газифицирующих компонентов
14 - теплообменник горячих газов
15 - фильтр горячего газа
16 - дымосос
17 -дозатор
18 - патрубок возвратной пыли
19 - сопло вторичных газифицирующих компонентов
Газификатор переработки твердого низкосортного углеродсодержащего сырья, выполненный снизу-вверх с нарастающими диаметром. состоит из двух реакторов неподвижного 8 и кипящего слоя 10, которые объединены в один футерованный 5 корпус 1 с внешней 2 и внутренней 4 рубашкой высокого давления, между которыми расположено водяное пространство 3. В нижней части реактора с неподвижным слоем 8 установлен выходной патрубок кубового продукта для отвода золы 6. В отверстие, которое выполнено в нижней боковой части реактора с неподвижным слоем 8 установлено сопло подачи вторичных компонентов газификации 19 соединенное с вращающейся решеткой 7. Вращающейся решетка 7 закреплена на дне внутри ректора неподвижного слоя 2. Верхняя часть реактора неподвижного слоя 8 выполнена в виде разделительной конусообразной перегородки 9 которая является нижней частью реактора кипящего слоя 10. В нижней части реактора кипящего слоя установлено диаметрально-противоположное тангенциальное сопло для подачи материала 12, и сопло для подачи газифицирующих компонентов 13. В верхней части реактора кипящего слоя в центре закреплен выходной патрубок 6 в форме трубы круглого сечения, который соединен со входом теплообменника горячих газов 14, выход которого через патрубок соединен со входом фильтра горячего газа 15, первый выход которого соединен со входом дымососа 16, а второй - со входом дозатора 17. Выход дозатора 17 через патрубок подачи возвратной пыли 18 жестко соединен с соплом для подачи материала 12.
Газификатор переработки твердого низкосортного углеродсодержащего сырья работает следующим образом. Смесь кислорода и пара, представляющая собой окислитель, подводится в реактор неподвижного слоя 8 через сопло вторичных газифицирующих компонентов 19 и вращающуюся решетку 7. Сухая зола выводится через вращающуюся решетку 7 и попадает в выходной патрубок кубового продукта 6. Над неподвижным слоем расположена конусообразная разделительная зона где происходит разделение частиц по массе. Более крупные частицы движутся вниз и падают на поверхность неподвижного слоя. Более мелкие частицы направляются вверх, в реактор кипящего слоя 10. Лишь небольшая часть материала остается более длительное время в этой зоне, с образованием кипящего слоя. Процесс сепарации частиц зависит от диаметра реактора, который расширяется к его верхней части. Над разделительной конусообразной перегородкой расположен реактор кипящего слоя 10. В этой зоне газификатора через диаметрально-противоположные тангенциальные сопло для подачи материала 12 и сопло для подачи газифицирующих компонентов 13, подводится соответственно кислород в качестве первичного окислителя, и свежие порции материала с добавлением возвратной пыли, которые вступают в контакт с окислителем. Ввиду экзотермической реакции окисления угля, кипящий слой характеризуется наиболее высокой температурой внутри реактора. В этой зоне газификатора температура возрастает до 2000°С. После достижения определенного уровня конверсии углерода, зола смягчается и подвергается парциальному переходу в жидкое состояние. Ввиду этого поверхность частиц золы становится липкой, что приводит к образованию агломератов. Частицы золы, ставшие слишком тяжелыми, выпадают из кипящего слоя и опускаются на дно реактора в неподвижный слой. В ректоре кипящего слоя 10 происходит осушка кусков угля и выход летучих веществ из угля. Часть летучих веществ, прежде всего высшие углеводороды, подвергаются реакциям крекинга, ввиду относительно высокой температуры реактора. Вследствие этого качество полученного синтез-газа значительно увеличивается. В верхней части реактора кипящего слоя скорость потока газа наиболее высокая, так как конверсия угля сопровождается выделением газообразных продуктов. Образуется зона кипящего слоя с высокоскоростным псевдоожижением, характеристики которого лежат между циркулирующим кипящим слоем и поточной газификацией. В этой зоне больше нет остаточного кислорода, протекают лишь эндотермические реакции газификации. Температура газа опускается до 1000-1200°С. При необходимости, температура газа на выходе из реактора может быть дополнительно понижена до 900-950°С.
Газифицирующие компоненты, через сопло для подачи газифицирующих компонентов 13 и возвратная пыль из сопла для подачи материала 12, используются для противоточного охлаждения окисленных реакционных продуктов, которые состоят из кислорода и диоксида углерода. Температура данных компонентов максимально близка к температуре окружающей среды, что с одной стороны позволяет использовать тепло окисленных продуктов для процесса газификации и с другой стороны, отказаться от дополнительного охлаждения, необходимого для переработки золы. Преимущества использования углекислого газа в качестве охладителя становятся очевидными из того факта, что температура выхода шлака составляет приблизительно 500°C в случае использования кислорода и пара в качестве второго газифицирующего компонента. Однако эта температура может быть понижена до 300°C в случае использования диоксида углерода вместо водяного пара. В результате полученные окисленные продукты (практически не содержащие углерод) в виде шлака могут быть в последующем легко утилизированы или переработаны.
Неочищенный газ, выделяющиеся в результате процесса газификации засасывается в выходной патрубок 6 и поступает в теплообменник горячих газов 14, а затем на фильтре горячего газа 15 происходит очистка от углерод содержащей пыли, которая посыпает в дозатор 17, который транспортирует угольную пыли по патрубку возвратной пыли 18 обратно в зону кипящего слоя 10. Очищенный синтез-газ из фильтра горячего газа 15 через дымосос 16 поступает на дальнейшую переработку.
Повышение конверсии углеродсодержащих компонентов в газификаторе достигается за счет установки фильтра горячего газа, дымососа, дозатора, и системы патрубков.
Claims (1)
- Газификатор переработки твердого низкосортного углеродсодержащего сырья, содержащий вертикальный футерованный корпус, тангенциальные сопла для подачи топливно-кислородной смеси и материала, реактор кипящего слоя, установленный над реактором неподвижного слоя, при этом они и объединены в единый футерованный корпус, который выполнен снизу-вверх с нарастающими диаметром, верхняя часть реактора неподвижного слоя и нижняя часть реактора кипящего слоя выполнена в виде разделительной конусообразной перегородки, снаружи в нижней части реактора с неподвижным слоем установлен зольный шлюз для отвода золы, в нижней боковой части выполнено отверстие, в которое установлено сопло подачи вторичных компонентов газификации, которое соединено с вращающейся решеткой, закрепленной на дне ректора, в верхней части реактора в центре закреплен выходной патрубок в форме трубы круглого сечения, отличающийся тем, что выходной патрубок соединен со входом теплообменника горячих газов, выход которого через патрубок соединен со входом фильтра горячего газа, первый выход которого соединен со входом дымососа, а второй - со входом дозатора, выход которого через патрубок подачи возвратной пыли жестко соединен с соплом для подачи материала.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2818558C1 true RU2818558C1 (ru) | 2024-05-02 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4343626A (en) * | 1980-02-19 | 1982-08-10 | Brennstoffinstitut Freiberg | Reactor for producing a carbon monoxide and hydrogen containing gas |
| RU2193591C2 (ru) * | 1998-07-01 | 2002-11-27 | Ноэлл - Крк Энерги - Унд Умвельттехник Гмбх | Устройство для газификации углеродсодержащих топлив, остатков обработки и отходов (варианты) |
| RU112195U1 (ru) * | 2011-05-17 | 2012-01-10 | ООО Платекс КиМ | Устройство газификации твердого топлива и отходов |
| RU125305U1 (ru) * | 2012-09-21 | 2013-02-27 | Валерий Григорьевич Лурий | Установка для газификации твердого топлива |
| RU165402U1 (ru) * | 2016-03-01 | 2016-10-20 | Игорь Александрович Берлин | Устройство для переработки отходов |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4343626A (en) * | 1980-02-19 | 1982-08-10 | Brennstoffinstitut Freiberg | Reactor for producing a carbon monoxide and hydrogen containing gas |
| RU2193591C2 (ru) * | 1998-07-01 | 2002-11-27 | Ноэлл - Крк Энерги - Унд Умвельттехник Гмбх | Устройство для газификации углеродсодержащих топлив, остатков обработки и отходов (варианты) |
| RU112195U1 (ru) * | 2011-05-17 | 2012-01-10 | ООО Платекс КиМ | Устройство газификации твердого топлива и отходов |
| RU125305U1 (ru) * | 2012-09-21 | 2013-02-27 | Валерий Григорьевич Лурий | Установка для газификации твердого топлива |
| RU165402U1 (ru) * | 2016-03-01 | 2016-10-20 | Игорь Александрович Берлин | Устройство для переработки отходов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1348011B1 (en) | Multi-faceted gasifier and related methods | |
| CA2387690C (en) | Method for gasifying organic materials and mixtures of materials | |
| EP1278813B1 (en) | A method and a system for decomposition of moist fuel or other carbonaceous materials | |
| US3981690A (en) | Agglomerating combustor-gasifier method and apparatus for coal gasification | |
| US20130312328A1 (en) | Method and apparatus for particle recycling in multiphase chemical reactors | |
| US5851246A (en) | Apparatus for gasifying organic materials | |
| RU2544669C1 (ru) | Способ переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов и реактор для его осуществления | |
| BG64909B1 (bg) | Метод и устройство за пиролиза и газифициране на органични вещества или смеси от органични вещества | |
| JP2003504454A5 (ru) | ||
| US6883442B1 (en) | Process for the production of a gaseous fuel | |
| CN105861066A (zh) | 一种劣质煤分段耦合气化装置及气化方法 | |
| US5133780A (en) | Apparatus for fixed bed coal gasification | |
| JPH08503253A (ja) | 高性能石炭ガス化装置 | |
| RU2818558C1 (ru) | Газификатор переработки твердого низкосортного углеродсодержащего сырья | |
| US5145490A (en) | Process for fixed bed coal gasification | |
| JP3938981B2 (ja) | 廃棄物ガス化処理におけるガスリサイクル方法 | |
| RU202426U1 (ru) | Мультизонный газификатор кипящего слоя | |
| PT1021499E (pt) | Método e aparelho para a gaseificação de um material carbonífero sólido | |
| US11713428B2 (en) | Gasification reactor adaptable for feedstock with wide particle size distribution | |
| JPS6045935B2 (ja) | 隔板付内筒を用いて紛粒体を循環する流動層熱分解ガス化方法およびその装置 | |
| JPS5829999B2 (ja) | 固形燃料のガス化装置 | |
| AU2002230588B2 (en) | Multi-faceted gasifier and related methods | |
| WO2023148784A1 (en) | An oxygen enriched air blown pilot scale pressurized fluidized bed refractory lined gasifier | |
| Dallas et al. | The gasification of wood using the oxygen donor process | |
| JPS5817795B2 (ja) | 石炭類のガス化方法及び装置 |