RU47886U1

RU47886U1 - Intra-cycle gasification system for steam and gas installations on solid fuels

Info

Publication number: RU47886U1
Application number: RU2005114962/22U
Authority: RU
Inventors: С.И. Сучков; В.А. Нечаев; Э.П. Дик; А.А. Сомов
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2005-05-18
Publication date: 2005-09-10

Abstract

Система внутрицикловой газификации для парогазовых установок на твердом топливе с повышенной теплотой сгорания генераторного газа, его высокотемпературной очисткой от механического уноса и технологическим использованием грубого уноса и система внутрицикловой газификации для парогазовых установок на твердом топливе с повышенной теплотой сгорания генераторного газа, глубокой высокотемпературной очисткой его от механического уноса и технологическим использованием грубого и тонкого уноса (реферат). Полезная модель относится к области энергетики и может быть использована для внутрицикловой газификации углей в парогазовых энергетических установках на твердом топливе с использованием вырабатываемого в процессе газификации генераторного газа для сжигания в камерах сгорания газотурбинных установок. Достигаемыми результатами полезной модели являются улучшение качества генераторного газа, обеспечение оптимальной температуры и повышение глубины его высокотемпературной механической очистки, а также обеспечение возможности технологической утилизации грубого и тонкого уноса. Согласно полезной модели указанные результаты обеспечиваются тем, что система газификации горнового типа с двумя ярусами фурм при подаче в нижний ярус воздуха, а в верхний - пара содержит линию подачи в верхний ярус фурм дополнительно сжатого воздуха. Кроме того, она содержит оборудованную паровым эжектором линию рециркуляции горячего генераторного газа через течку в верхний ярус фурм, а линия для отвода грубого уноса (кокса) из газогенератора соединена с технологической линией получения активного угля. При этом установка для тонкой очистки генераторного газа выполнена в виде по меньшей мере одного коррозионностойкого и жаропрочного металлотканого рукавного фильтра. При газификации германийсодержащих углей линия для отвода тонкого уноса может быть соединена с технологической линией получения германия, а на линии подачи генераторного газа в установку для тонкой очистки в этом случае должен быть расположен поверхностный охладитель.Intra-cycle gasification system for combined-cycle plants for solid fuel with increased heat of combustion of the generator gas, its high-temperature cleaning from mechanical entrainment and technological use of coarse entrainment and an intra-cycle gasification system for combined-cycle plants for solid fuel with high heat of combustion of the generator gas, deep high-temperature cleaning of mechanical ablation and technological use of coarse and fine ablation (abstract). The utility model relates to the field of energy and can be used for in-cycle gasification of coal in combined-cycle power plants using solid fuel using the generator gas generated during gasification for combustion in the combustion chambers of gas turbine plants. The achievable results of the utility model are improving the quality of the generator gas, ensuring the optimum temperature and increasing the depth of its high-temperature mechanical cleaning, as well as providing the possibility of technological utilization of coarse and fine entrainment. According to the utility model, the indicated results are ensured by the fact that the gasification system is of a furnace type with two tuyere layers when air is supplied to the lower layer and the upper one contains a supply line of additional compressed air to the upper layer of the tuyeres. In addition, it contains a hot generator gas recirculation line equipped with a steam ejector through the estrus to the upper lance of the tuyere, and a coarse abstraction (coke) removal line from the gas generator is connected to the active carbon production line. The installation for fine cleaning of the generator gas is made in the form of at least one corrosion-resistant and heat-resistant metal-woven bag filter. During gasification of germanium-containing coals, the fine ablation line can be connected to the germanium production line, and in this case a surface cooler should be located on the generator gas supply line to the fine-cleaning plant.

Description

Система внутрицикловой газификации для парогазовых установок на твердом топливе с повышенной теплотой сгорания генераторного газа, его высокотемпературной очисткой от механического уноса и технологическим использованием грубого уноса и система внутрицикловой газификации для парогазовых установок на твердом топливе с повышенной теплотой сгорания генераторного газа, глубокой высокотемпературной очисткой его от механического уноса и технологическим использованием грубого и тонкого уносаIntra-cycle gasification system for combined-cycle plants for solid fuel with increased heat of combustion of the generator gas, its high-temperature cleaning from mechanical entrainment and technological use of coarse entrainment and an intra-cycle gasification system for combined-cycle plants for solid fuel with high heat of combustion of the generator gas, deep high-temperature cleaning of mechanical ablation and technological use of coarse and fine ablation

Полезная модель относится к области энергетики и может быть использована для внутрицикловой газификации углей в парогазовых энергетических установках (ПТУ) на твердом топливе с использованием вырабатываемого в процессе газификации генераторного газа для сжигания в камерах сгорания (КС) газотурбинных установок (ГТУ).The utility model relates to the field of energy and can be used for on-cycle gasification of coal in combined-cycle power plants (PTU) on solid fuel using the generator gas generated in the gasification process for burning gas turbine plants (GTU) in the combustion chambers (CS).

Известна система внутрицикловой газификации для парогазовых установок на твердом топливе, содержащая газогенератор горнового типа с фурмами (соплами) для ввода дутья в слой топлива и установку мокрой контактной очистки генераторного газа от механического уноса и смол [1] - аналог. В данной системе используется одноярусная подача в газогенератор дутья с содержащимся в нем водяным паром, что приводит к снижению температуры ядра горения, образующегося за фурмами, и, соответственно, к снижению надежности образования и эвакуации жидкого шлака. При такой подаче дутья для обеспечения достаточно высокой температуры в ядре горения необходимо использование в составе дутья кислорода и, следовательно, включение в состав ПТУ воздухоразделительной установки, что существенно усложняет ПТУ и снижает ее КПД. Кроме того, используемая в [1] мокрая контактная очистка генераторного газа, хотя и обеспечивает требуемую для современных высокотемпературных газовых турбин глубину очистки от механических загрязнений (5-10 мг/м³), но сопровождается непродуктивным охлаждением генераторного газа до 160°С (с потерей для газотурбинного цикла основной части физической теплоты генераторного газа) и сложной комплексной очисткой загрязненных водных стоков (промывочной воды).A known system of in-cycle gasification for combined-cycle plants for solid fuels, containing a gas generator of the furnace type with tuyeres (nozzles) for introducing blast into the fuel layer and a wet contact cleaning system for generating gas from mechanical entrainment and resins [1] is an analogue. This system uses a single-tier supply of blast into the gas generator with the water vapor contained in it, which leads to a decrease in the temperature of the combustion core formed behind the tuyeres and, accordingly, to a decrease in the reliability of the formation and evacuation of liquid slag. With such a supply of blast, to ensure a sufficiently high temperature in the combustion core, it is necessary to use oxygen in the blast composition and, therefore, the inclusion of an air separation unit in the composition of the technical colleges, which significantly complicates the technical colleges and reduces its efficiency. In addition, the wet contact purification of the generator gas used in [1], although it provides the depth of mechanical impurities required for modern high-temperature gas turbines (5-10 mg / m ³ ), is accompanied by unproductive cooling of the generator gas to 160 ° C (s loss for the gas turbine cycle of the bulk of the physical heat of the generator gas) and complex integrated treatment of contaminated water effluents (flushing water).

Известна система внутрицикловой газификации для ПТУ на твердом топливе, содержащая газогенератор горнового типа с реакционной камерой, течкой для подачи в нее кускового топлива, расположенными в два яруса фурмами воздушного дутья в нижнем ярусе и парового дутья - в верхнем ярусе, леткой для жидкого шлакоудаления, а также двухступенчатую установку для соответственно грубой и тонкой сухой очистки генераторного газа от механического уноса, линию подачи сжатого воздуха в нижний ярус фурм, линию подачи пара в верхний ярус фурм, линию подачи неочищенного генераторного газа в установку для его очистки, линию подачи очищенного генераторного газа потребителю и линии отвода отделенного от газа грубого и тонкого уноса [2] - прототип. К достоинствам прототипа по сравнению с аналогом [1] можно отнести то, что подача воздушного дутья без пара в нижний ярус фурм создает в ядре горения этого яруса температуру, при определенных условиях достаточно высокую для обеспечения надежного выхода жидкого шлака. Кроме того, при сухой газоочистке физическая теплота генераторного газа не пропадает и может быть эффективно использована в газотурбинном цикле ПТУ, а загрязненные водные стоки отсутствуют. Система [2] была создана для топлив, в процессе газификации которых не происходит смолообразование. Однако, как показали исследования, при температуре генераторного газа свыше 450°С, легко достигаемой в горновом газогенераторе сокращением подачи пара на газификацию, система [2] может быть использована и для смолообразующих при газификации топлив с сохранением смол в парообразном состоянии на тракте газоочистки и последующим их сжиганием в КС ГТУ. Недостатками [2] являются низкая степень разложения водяного пара из-за его подачи вне зоны горения, что снижает качество генераторного газа, а также использование для тонкой очистки циклонных аппаратов, не позволяющих обеспечить требуемую глубину очистки.There is a known system of in-cycle gasification for solid fuel fired propellants containing a gas generator of the furnace type with a reaction chamber, a chute for feeding lump fuel into it, two-tier tuyeres of air blast in the lower tier, and steam blast in the upper tier, a notch for liquid slag removal, and also a two-stage installation for respectively coarse and fine dry cleaning of the generator gas from mechanical entrainment, a compressed air supply line to the lower tuyere, a steam supply line to the upper tuyere, a supply line n crude generator gas to the installation for its purification, the supply line of the purified generator gas to the consumer and the exhaust line of coarse and fine entrainment separated from the gas [2] - prototype. The advantages of the prototype compared to the analogue [1] include the fact that the supply of air blast without steam into the lower tuyere creates a temperature in the core of the combustion of this layer, under certain conditions, high enough to ensure reliable exit of liquid slag. In addition, during dry gas purification, the physical heat of the generator gas does not disappear and can be effectively used in the gas turbine cycle of the vocational school, and there are no contaminated water effluents. System [2] was created for fuels in the process of gasification of which tar formation does not occur. However, studies have shown that when the temperature of the generator gas exceeds 450 ° C, which is easily achieved in the gas generator by reducing the steam supply for gasification, the system [2] can also be used for resin-forming fuels during gasification with preservation of the resins in the vapor state on the gas cleaning path and subsequent their burning in the gas turbine compressor station. The disadvantages [2] are the low degree of decomposition of water vapor due to its supply outside the combustion zone, which reduces the quality of the generator gas, as well as the use for cyclone fine cleaning, which does not allow to provide the required cleaning depth.

Одним из достигаемых результатов полезной модели является повышение в реакционной камере степени разложения подаваемого в нее водяного пара с соответствующим улучшением качества генераторного газа, обеспечение One of the results of the utility model is to increase the degree of decomposition of the water vapor supplied to it in the reaction chamber with a corresponding improvement in the quality of the generator gas, ensuring

оптимальной температуры и повышение глубины его механической очистки.optimal temperature and increasing the depth of its mechanical cleaning.

Указанный результат обеспечивается тем, что в системе внутрицикловой газификации для парогазовых установок на твердом топливе, содержащей газогенератор горнового типа с реакционной камерой, течкой для подачи в нее кускового топлива, расположенными в два яруса фурмами воздушного дутья в нижнем ярусе и парового дутья - в верхнем ярусе, леткой для жидкого шлакоудаления, а также двухступенчатую установку для соответственно грубой и тонкой очистки генераторного газа от механического уноса, линию подачи сжатого воздуха в нижний ярус фурм, линию подачи пара в верхний ярус фурм, линию подачи неочищенного генераторного газа в установку для его очистки, линию подачи очищенного генераторного газа потребителю и линии отвода отделенного от газа грубого и тонкого уноса, согласно одному из вариантов полезной модели система дополнительно содержит линию подачи сжатого воздуха в верхний ярус фурм. Это позволяет создать собственный очаг горения в слое топлива на выходе дутья из верхнего яруса фурм, что обеспечивает высокую температуру нагрева пара, подаваемого в составе дутья, его активное разложение и взаимодействие с топливным веществом. В результате появляется возможность за счет кислорода разложившегося пара сократить подачу воздуха в реакционную камеру газогенератора, что повышает качество генераторного газа из-за уменьшения содержания в нем балластного азота при увеличении содержания горючих компонентов (водорода). Теплота сгорания генераторного газа соответственно возрастает, а его удельный объем на единицу топлива снижается. Кроме того, из-за более активного протекания эндотермических реакций снижается температура газа в верхних слоях топливной засыпки и в свободном от топлива пространстве над ней. Это вызывает снижение скорости движения генераторного газа данных областях реакционной камеры и, соответственно, сокращение выноса твердой фазы из нее, что облегчает работу газоочистительных аппаратов.The specified result is ensured by the fact that in the on-cycle gasification system for combined-cycle solid fuel plants containing a gas generator of the furnace type with a reaction chamber, a flow for supplying lump fuel into it, two-tier air blast tuyeres in the lower tier and steam blast in the upper tier , a tap hole for liquid slag removal, as well as a two-stage installation for respectively coarse and fine cleaning of the generator gas from mechanical entrainment, a compressed air supply line to the lower tuyere, whether steam supply to the upper layer of the tuyeres, a raw gas supply line to the installation for its purification, a purified generator gas supply line to the consumer and a coarse and fine entrainment discharge line, according to one embodiment of the utility model, the system further comprises a compressed air supply line to upper layer of tuyeres. This allows you to create your own burning zone in the fuel layer at the outlet of the blast from the upper layer of the tuyeres, which provides a high temperature for heating the steam supplied as part of the blast, its active decomposition and interaction with the fuel substance. As a result, it becomes possible to reduce the air supply to the reaction chamber of the gas generator due to the oxygen of the decomposed steam, which increases the quality of the generator gas due to a decrease in the content of ballast nitrogen in it with an increase in the content of combustible components (hydrogen). The heat of combustion of the generator gas increases accordingly, and its specific volume per unit of fuel decreases. In addition, due to the more active occurrence of endothermic reactions, the gas temperature in the upper layers of the fuel filling and in the space free from the fuel above it decreases. This causes a decrease in the speed of movement of the generator gas in these areas of the reaction chamber and, accordingly, a decrease in the removal of the solid phase from it, which facilitates the operation of gas purifiers.

Еще одним достигаемым результатом полезной модели является обеспечение при сухой высокотемпературной очистке генераторного газа от механических Another achievable result of the utility model is the provision of mechanical gas during dry high-temperature cleaning of generator gas

загрязнений требуемой для современных высокотемпературных газовых турбин глубины очистки, не достигаемой при использовании только циклонных аппаратов.pollution required for modern high-temperature gas turbines cleaning depth, not achieved when using only cyclone devices.

Это обеспечивается тем, что в системе внутрицикловой газификации для парогазовых установок на твердом топливе, содержащей газогенератор горнового типа с реакционной камерой, течкой для подачи в нее кускового топлива, расположенными в два яруса фурмами воздушного дутья в нижнем ярусе и парового дутья - в верхнем ярусе, леткой для жидкого шлакоудаления, а также двухступенчатую установку для соответственно грубой и тонкой очистки генераторного газа от механического уноса, линию подачи сжатого воздуха в нижний ярус фурм, линию подачи пара в верхний ярус фурм, линию подачи неочищенного генераторного газа в установку для его очистки, линию подачи очищенного генераторного газа потребителю и линии отвода отделенного от газа грубого и тонкого уноса, согласно полезной модели установка для тонкой очистки генераторного газа выполнена в виде по меньшей мере одного коррозионностойкого и жаропрочного металлотканого рукавного фильтра. Это позволяет резко увеличить глубину высокотемпературной очистки генераторного газа до указанного выше допустимого показателя. Металлоткань из легированной аустенитной стали обеспечивает стойкость металлотканого фильтра к коррозии в газогенераторной среде при температурах до 600°С. При таком температурном уровне смолы не задерживаются на фильтрах и попадают в КС ГТУ в парообразном состоянии, где полностью сгорают, не образуя отложений на турбинных лопатках.This is ensured by the fact that in the on-cycle gasification system for combined-cycle solid fuel plants containing a gas generator of the furnace type with a reaction chamber, a flow for supplying lump fuel into it, two-tier air-blast tuyeres in the lower tier and steam blast in the upper tier, for liquid slag removal, as well as a two-stage installation for coarse and fine cleaning of the generator gas from mechanical entrainment, a compressed air supply line to the lower tuyere, a steam supply line to the upper layer of the tuyeres, the supply line of the crude generator gas to the installation for its purification, the supply line of the purified generator gas to the consumer and the exhaust lines of coarse and fine entrainment separated from the gas, according to a utility model, the installation for fine purification of the generator gas is made in the form of at least one corrosion-resistant and heat resistant metal woven bag filter. This allows you to dramatically increase the depth of high-temperature cleaning of the generator gas to the above acceptable value. Metal fabric from alloyed austenitic steel ensures the resistance of the metal fabric filter to corrosion in a gas-generating medium at temperatures up to 600 ° С. At this temperature level, the resins do not linger on the filters and end up in the gas turbine compressor station in the vapor state, where they completely burn out without forming deposits on the turbine blades.

Оптимальной температурой генераторного газа по технологическим и экономическим соображениям является 700-900°С. Согласно полезной модели в качестве материала для изготовления металлотканого фильтра, способного работать в таких температурных условиях, служит нихром.The optimal temperature of the generator gas for technological and economic reasons is 700-900 ° C. According to a utility model, nichrome serves as a material for manufacturing a metal-woven filter capable of operating under such temperature conditions.

Каждая из систем согласно полезной модели может дополнительно содержать оборудованную паровым эжектором линию рециркуляции горячего генераторного газа через течку в верхний ярус фурм реакционной камеры. При этом линия для отвода грубого уноса (кокса) может быть соединена с Each of the systems according to the utility model may further comprise a steam generator gas recirculation line equipped with a steam ejector through the estrus to the upper tier of the tuyeres of the reaction chamber. In this case, the line for removal of rough ablation (coke) can be connected with

технологической линией получения активного угля. Пропускание горячего генераторного газа через течку обеспечивает подсушку и начальный пиролиз топлива перед его поступлением в реакционную зону. Это наряду с подводом воздуха в верхний ярус фурм способствует завершению пиролиза топлива, уносимого из реакционной камеры с получением коксового остатка в уносе. Получаемый кокс является сырьем для производства активного угля - товарного продукта, широко используемого в химической, фармацевтической и других отраслях промышленности.technological line for the production of activated carbon. Passing the hot generator gas through the estrus provides drying and initial pyrolysis of the fuel before it enters the reaction zone. This, along with the supply of air to the upper layer of the tuyeres, contributes to the completion of the pyrolysis of the fuel carried away from the reaction chamber to obtain a coke residue in the ablation. The resulting coke is a raw material for the production of activated carbon - a marketable product widely used in chemical, pharmaceutical and other industries.

Еще одним достигаемым результатом полезной модели является обеспечение возможности технологической утилизации не только грубого, но и тонкого уноса из газогенератора.Another achievable result of the utility model is the possibility of technological disposal of not only coarse, but also fine entrainment from the gas generator.

Это обеспечивается тем, что при использовании германийсодержащих углей в системе газификации с металлотканым фильтром согласно полезной модели линия для отвода из фильтра тонкого уноса соединена с технологической линией получения германия, а на линии подачи генераторного газа в установку для тонкой очистки расположен поверхностный охладитель. Такая возможность утилизации германия основана на том, что, как показали исследования, при горновой газификации германийсодержащего угля происходит обогащение германием летучей золы. Природа этого явления заключается в возгонке германия при высоких температурах и его последующей сублимации на охлажденных в теплообменнике до 500-600°С частицах летучей золы. Температуру генераторного газа в ступени грубой очистки посредством технологических мер целесообразно удерживать при этом выше 800°С во избежание сублимации германия на частицах улавливаемого грубого уноса.This is ensured by the fact that when using germanium-containing coals in a gasification system with a metal-woven filter according to a utility model, the line for withdrawing from the fine ablation filter is connected to the germanium production line, and a surface cooler is located on the generator gas supply line to the fine-cleaning plant. This possibility of utilization of germanium is based on the fact that, as studies have shown, with furnace gasification of germanium-containing coal, fly ash is enriched with germanium. The nature of this phenomenon consists in the sublimation of germanium at high temperatures and its subsequent sublimation on particles of fly ash cooled in a heat exchanger to 500-600 ° C. It is advisable to keep the temperature of the generator gas in the coarse cleaning stage by means of technological measures above 800 ° C in order to avoid sublimation of germanium on the particles of coarse entrainment.

На фиг.1 изображена принципиальная схема системы внутрицикловой газификации углей согласно полезной модели с двумя футерованными циклонами в качестве ступеней грубой и тонкой очистки; на фиг.2 - та же система с коррозионностойким жаропрочным металлотканым фильтром в качестве ступени тонкой очистки; на фиг.3 то же - с линией рециркуляции через топливную течку генераторного газа и технологической линией получения активного угля; на фиг.4 - то же с технологической линией получения германия Figure 1 shows a schematic diagram of a system of intra-cycle gasification of coal according to a utility model with two lined cyclones as stages of coarse and fine cleaning; figure 2 - the same system with a corrosion-resistant heat-resistant metal-woven filter as a stage of fine cleaning; figure 3 is the same with the recirculation line through the fuel heat of the generator gas and the production line of activated carbon; figure 4 is the same with the production line of Germany

и поверхностным охладителем на линии подачи генераторного газа в металлотканый фильтр.and a surface cooler on the generator gas supply line to the metal fabric filter.

Система внутрицикловой газификации для парогазовых установок на твердом топливе согласно полезной модели содержит газогенератор 1 горнового типа с реакционной камерой 1.1, течкой 1,2 для подачи в нее кускового топлива, расположенными в два яруса фурмами 1.3, 1.4 соответственно воздушного дутья в нижнем ярусе и парового дутья - в верхнем ярусе, леткой 1.5 для жидкого шлакоудаления. Система содержит также двухступенчатую установку 2 для соответственно грубой и тонкой очистки генераторного газа от механического уноса, линию 3 подачи сжатого воздуха, в том числе 3.1 - в нижний ярус фурм, 3.2 - в верхний ярус фурм и 3.3 - рециркуляции полукокса; эжектор 3.4 на линии 3.3 сжатого воздуха, линию 4 подачи пара в верхний ярус фурм, эжектор 4.1 на линии 4 (фиг.3), линию 5.1 подачи неочищенного генераторного газа в первую ступень установки для его грубой очистки, линию 5.2 подачи газа из первой ступени установки 2 во вторую, линию 6 подачи очищенного генераторного газа потребителю и линии 7.1, 7.2 отвода отделенного от газа соответственно грубого и тонкого уноса. Система содержит также линию 3.1 для дополнительной подачи сжатого воздуха в верхний ярус фурм 1.4 парового дутья. Установка 2 для очистки генераторного газа от механических загрязнений в качестве первой (грубой) ступени очистки во всех случаях представляет собой футерованный циклон 2.1. В качестве ступени тонкой очистки в отдельных исключительных случаях может служить также футерованный циклон 2.2 (фиг.1), но для основного применения используется коррозионностойкий жаропрочный металлотканый рукавный фильтр 2.3, изготовленный из нержавеющей легированной стали или нихрома.The intra-cycle gasification system for combined cycle solid fuel plants according to the utility model comprises a gas generator 1 of a furnace type with a reaction chamber 1.1, a chute 1.2 for supplying lump fuel into it, lances 1.3, 1.4 arranged in two tiers, respectively air blast in the lower tier and steam blast - in the upper tier, 1.5 year old for liquid slag removal. The system also contains a two-stage installation 2 for respectively coarse and fine cleaning of the generator gas from mechanical entrainment, a compressed air supply line 3, including 3.1 to the lower tier of the tuyeres, 3.2 to the upper tier of the tuyeres and 3.3 - recirculation of semi-coke; ejector 3.4 on line 3.3 of compressed air, line 4 for supplying steam to the upper layer of the tuyeres, ejector 4.1 on line 4 (Fig. 3), line 5.1 for supplying untreated generator gas to the first stage of the installation for its rough cleaning, line 5.2 for supplying gas from the first stage installation 2 in the second, line 6 for supplying purified generator gas to the consumer and lines 7.1, 7.2 for discharge of coarse and fine entrainment separated from the gas, respectively. The system also contains line 3.1 for additional supply of compressed air to the upper layer of the lance 1.4 of steam blast. Installation 2 for cleaning the generator gas from mechanical impurities as the first (rough) stage of cleaning in all cases is a lined cyclone 2.1. A lined cyclone 2.2 (Fig. 1) can also serve as a stage of fine cleaning in some exceptional cases, but for the main application, a corrosion-resistant heat-resistant metal-woven bag filter 2.3 made of stainless steel or nichrome is used.

Система по фиг.3 согласно полезной модели дополнительно содержит оборудованную паровым эжектором 8 линию 9 рециркуляции горячего генераторного газа через течку 1.2 в верхний ярус фурм 1.4 реакционной камеры 1.1, а линия 7.1 для отвода грубого уноса (кокса) соединена с технологической линией 10 получения активного угля.The system of FIG. 3 according to a utility model further comprises a hot generator gas recirculation line 9 equipped with a steam ejector 8 through the estrus 1.2 to the upper tier of the tuyere 1.4 of the reaction chamber 1.1, and the coarse abstraction (coke) discharge line 7.1 is connected to the activated carbon production line 10 .

В системе по фиг.4 полезной модели линия 7.2 для отвода тонкого уноса соединена с технологической линией 11 получения германия, а на линии 5.2 подачи генераторного газа в рукавный фильтр 2.3 расположен поверхностный охладитель 12.In the system of FIG. 4 of the utility model, the fine ablation line 7.2 is connected to a germanium production line 11, and a surface cooler 12 is located on a line 5.2 for supplying generator gas to the bag filter 2.3.

Под леткой 1.5 в газогенераторе 1 установлена заполненная водой ванна 13 для грануляции жидкого шлака, соединенная с линией 14 отвода шлака в систему гидрозолоудаления (ГЗУ). Патрубок 15 в верхней части реакционной камеры 1.1 служит для отсоса с генераторным газом водяных паров из ванны 13. На всех линиях установлена запорная арматура 16. На линиях 13, 7.1 и 7.2 соответственно удаления шлака в ГЗУ и отвода твердых продуктов уноса из ступеней очистки генераторного газа установлены шлюзовые камеры 17.Under letka 1.5 in the gas generator 1, a bath 13 for granulating liquid slag filled with water is installed, connected to the slag removal line 14 to the hydraulic ash removal system (GZU). The pipe 15 in the upper part of the reaction chamber 1.1 is used to suck off water vapor from the bath 13 with the generator gas. Shutoff valves 16 are installed on all the lines. On slots 13, 7.1, and 7.2, respectively, the slag is removed from the gas storage unit and the solid removal products are removed from the generator gas cleaning stages installed lock cameras 17.

Система внутрицикловой газификации согласно полезной модели работает следующим образом. Дробленный уголь загружается в работающий под давлением газификатор 1, где под действием высокотемпературных продуктов сгорания нижних слоев топлива, воздуха и парового дутья образуется сырой (неочищенный) генераторный газ, выходящий из газогенератора 1 при температуре 700-900°С. В фурмы 1.3, 1.4 можно дополнительно подавать угольную пыль, которая сгорает в ядре горения. Подаваемый в реакционную зону через верхние фурмы 1.4 пар, разлагаясь при высоких температурах, «экономит» расход воздуха за счет кислорода разложившегося пара. При этом в генераторном газе сокращается содержание азота и увеличивается содержание водорода. Для активизации разложения пара и перемешивания его с потоком генерируемого газа к пару во втором ярусе фурм 1.4 примешивается воздух, подаваемый по линии 3.2.The system of gas cycle gasification according to the utility model operates as follows. Crushed coal is loaded into a gasifier 1 operating under pressure, where, under the influence of high-temperature products of combustion of the lower layers of fuel, air and steam blast, crude (uncleaned) generator gas is formed, leaving gas generator 1 at a temperature of 700-900 ° С. In tuyeres 1.3, 1.4, you can additionally supply coal dust, which burns in the combustion core. 1.4 steam supplied to the reaction zone through the upper tuyeres, decomposing at high temperatures, “saves” air consumption due to the oxygen of the decomposed steam. In this case, the nitrogen content is reduced in the generator gas and the hydrogen content is increased. To activate the decomposition of steam and mixing it with the flow of generated gas to the steam in the second tier of tuyeres 1.4, air is mixed in, supplied through line 3.2.

Полученный генераторный газ подается по линии 5.1 в футерованный циклон 2.1 грубой ступени очистки. Далее предварительно очищенный генераторный газ поступает в установку второй (тонкой) ступени очистки. В качестве такой ступени в отдельных случаях может служить футерованный циклон 2.2 (фиг.1). Однако степень очистки газа в такой ступени не превышает 50%. Поэтому в подавляющем большинстве предпочтительны системы по The resulting generator gas is fed via line 5.1 to the coarse lined cyclone 2.1. Next, the pre-cleaned generator gas enters the installation of the second (thin) stage of purification. As such a step in some cases, a lined cyclone 2.2 can serve (Fig. 1). However, the degree of gas purification in this stage does not exceed 50%. Therefore, the vast majority of preferred systems for

фиг.2-4, где в качестве ступени тонкой очистки установлен коррозионно-стойкий жаропрочный металлотканый рукавный фильтр 2.3 с пневмоимпульсной регенерацией. Степень очистки запыленного газа в таком фильтре достигает 99%. При изготовлении тканого рукава из нержавеющей легированной стали Х18Н9Т допустимая температура очищаемого газа составляет 600°С. Оптимальная температура генераторного газа за реакционной камерой составляет 700-900°С, то есть эксплуатация металлотканого фильтра из подобной стали требует установки перед фильтром поверхностного охладителя 12 (фиг.4). При изготовления фильтра из нихрома установка охладителя не требуется (фиг.2, 3).figure 2-4, where as the stage of fine cleaning installed corrosion-resistant heat-resistant metal-woven bag filter 2.3 with pneumatic pulse regeneration. The degree of purification of dusty gas in such a filter reaches 99%. In the manufacture of a woven sleeve from stainless steel X18H9T, the permissible temperature of the gas to be cleaned is 600 ° C. The optimum temperature of the generator gas behind the reaction chamber is 700-900 ° C, that is, the operation of a metal-cloth filter of similar steel requires the installation of a surface cooler 12 in front of the filter (Fig. 4). When manufacturing a filter from nichrome, the installation of a cooler is not required (figure 2, 3).

Очищенный высокотемпературный генераторный газ подается под давлением в КС ГТУ (не показано). При этом к теплоте продуктов сгорания генераторного газа, образующих рабочее тело газотурбинного цикла, добавляется физическая теплота высокотемпературного генераторного газа, что повышает удельную выработку электроэнергии ПТУ. Смолы при применяемом в заявленных системах диапазоне температур 500-900°С (с охладителем и без охладителя) находятся в генераторном газе в парообразном состоянии и, попадая вместе с ним в КС ГТУ, сгорают без остатка, не требуя дополнительной очистки.The purified high-temperature generator gas is supplied under pressure to the gas turbine compressor station (not shown). At the same time, the physical heat of the high-temperature generator gas is added to the heat of the products of combustion of the generator gas forming the working fluid of the gas-turbine cycle, which increases the specific power generation of the technical training colleges. The resins, when used in the claimed systems, the temperature range of 500-900 ° C (with a cooler and without a cooler) are in a vapor state in the generator gas and, falling with it into the gas turbine compressor station, burn without residue, without requiring additional purification.

Отделенные от генераторного газа в циклоне 2.1 крупные частицы механического уноса в зависимости от степени выхода летучих из обрабатываемого топлива могут представлять собой полукокс, кокс или их смесь.Large particles of mechanical entrainment separated from the generator gas in cyclone 2.1, depending on the degree of release of volatiles from the processed fuel, can be semi-coke, coke, or a mixture thereof.

В системах фиг.1, 2, 4 механический унос в виде полукокса или смеси полукокса с коксом возвращаются по линии 3.3 с помощью эжектора 3.4 через фурмы 1.3 в реакционную зону газогенератора 1 для последующего дожигания с удалением золы в виде шлака в систему ГЗУ. Туда же в соответствии с системами фиг.1-3 удаляется по линии 7.2 золовая пыль. В системе фиг.3 предусмотрена технологическая утилизация отходов производства генераторного газа для получения товарного активного угля из отделяемых в циклоне 2.1 крупных коксовых частиц. Для получения кокса в реакционную камеру 1.1 газогенератора 1 через эжектор 4.1, установленный на линии 4 подачи In the systems of figures 1, 2, 4, mechanical entrainment in the form of a semi-coke or a mixture of semi-coke with coke is returned via line 3.3 using an ejector 3.4 through tuyeres 1.3 to the reaction zone of gas generator 1 for subsequent afterburning with the removal of ash in the form of slag into the GZU system. There, in accordance with the systems of FIGS. 1-3, fly ash is removed along line 7.2. In the system of figure 3 provides for the technological disposal of waste from the production of generator gas to produce marketable activated carbon from large coke particles separated in cyclone 2.1. To obtain coke in the reaction chamber 1.1 of the gas generator 1 through the ejector 4.1 installed on the supply line 4

пара, производится рециркуляция части высокотемпературного неочищенного генераторного газа через топливную течку 1.2, что благодаря прогреву обеспечивает газификацию твердого топлива до стадии кокса, по существу уже представляющего собой активный уголь, в виде отделяющихся от генераторного газа в циклоне 2.1 твердых частиц. Для получения товарного активного угля выходной патрубок циклона 2.1 (фиг.3) соединен с соответствующей технологической линией 10.steam, part of the high-temperature crude gas is recirculated through fuel flow 1.2, which, thanks to heating, provides gasification of solid fuel to the coke stage, which is essentially already active carbon, in the form of solid particles separated from the generator gas in cyclone 2.1. To obtain marketable activated carbon, the outlet pipe of the cyclone 2.1 (figure 3) is connected to the corresponding production line 10.

В системе фиг.4 предусмотрена технологическая утилизация товарного германия из золовой пыли германийсодержащих топлив. Для получения товарного германия линия 7.2 отвода обогащенной германием золовой пыли из металлотканого фильтра 2.3 тонкой очистки соединена с технологической линией 11 получения германия. При этом для повышения эффективности улавливания германия тонкой золой температуру очищаемого газа необходимо снизить с помощью охладителя 12 до температурного диапазона 500-600°С, при котором находящиеся в газе частицы германия наиболее активно сорбируются мелкими частицами золы.In the system of figure 4 provides for the technological disposal of commodity germanium from the ash dust of germanium-containing fuels. To obtain marketable germanium, line 7.2 of the extraction of ash rich in germanium from dust from a metal-woven filter 2.3 of fine cleaning is connected to the production line 11 for producing germanium. At the same time, in order to increase the efficiency of capturing germanium with thin ash, the temperature of the gas to be cleaned must be reduced with a cooler 12 to a temperature range of 500-600 ° C, in which germanium particles in the gas are most actively sorbed by small ash particles.

Представленные выше технические решения основаны на результатах многолетних исследований во Всероссийском теплотехническом научно-исследовательском институте горнового метода газификации углей.The technical solutions presented above are based on the results of many years of research at the All-Russian Thermotechnical Research Institute of the coal mining gasification method.

Источники информации:Sources of information:

1. SWZ Schwarze Pumpe gasifies coal and wastes.- Modem Power Systems Supplement, Wilmington Publishing, 1996, p.41-44, fig.2.1. SWZ Schwarze Pumpe gasifies coal and wastes. - Modem Power Systems Supplement, Wilmington Publishing, 1996, p. 41-44, fig. 2.

2. Газогенератор ВТИ для газотурбинных установок. - Х.И.Колодцев, В.И.Бабий, С.П.Кустовский. - Теплоэнергетика, 1961, №4, с.44-48, рис.1,2.2. VTI gas generator for gas turbine plants. - H.I. Kolodtsev, V.I. Babi, S.P. Kustovsky. - Heat Power Engineering, 1961, No. 4, p. 44-48, Fig. 1.2.

Claims

1. Intra-cycle gasification system for combined cycle solid fuel plants, comprising a furnace type gas generator with a reaction chamber, a chute for feeding lump fuel into it, air blast tuyeres located in two tiers in the lower tier, and steam blast in the upper tier, and a slurry for liquid slag removal as well as a two-stage installation for respectively coarse and fine dry cleaning of the generator gas from mechanical entrainment, a compressed air supply line to the lower tuyere, a steam supply line to the upper tuyere, whether iju crude generator gas feed to the plant for cleaning, the supply line to the consumer of the purified gas generator and the exhaust line separate from the gas coarse and fine ash, characterized in that the system further comprises a compressed air supply line in the upper tier tuyeres.

2. The intra-cycle gasification system according to claim 1, characterized in that it further comprises a line of recirculation of hot generator gas equipped with a steam ejector through the estrus to the upper tier of the tuyeres of the reaction chamber, and the line for removal of rough entrainment (coke) is connected to the active carbon production line .

3. Intra-cycle gasification system for combined-cycle solid fuel plants, containing a furnace type gas generator with a reaction chamber, a chute for feeding lump fuel into it, air blast tuyeres located in two tiers in the lower tier and steam blast in the upper tier, and a slurry for liquid slag removal as well as a two-stage installation for coarse and fine cleaning of the generator gas from mechanical entrainment, a compressed air supply line to the lower tuyere, a steam supply line to the upper tuyere, a line along sweeping the raw generator gas into the installation for its purification, the supply line of the purified generator gas to the consumer and the discharge lines of coarse and fine entrainment separated from the gas, characterized in that the installation for fine cleaning of the generator gas is made in the form of at least one corrosion-resistant and heat-resistant metal-woven bag filter .

4. The intra-cycle gasification system according to claim 3, characterized in that it further comprises a line of recirculation of hot generator gas equipped with a steam ejector through the estrus to the upper tier of the tuyeres of the reaction chamber, and the line for removal of coarse ablation (coke) is connected to the active carbon production line .

5. The intra-cycle gasification system according to claim 3, characterized in that nichrome serves as a material for the manufacture of a metal-cloth filter.

6. The intra-cycle gasification system according to claim 3, characterized in that the fine ablation line is connected to a germanium production line, and a surface cooler is located on the generator gas supply line to the fine-cleaning plant.