SU1694627A1 - Способ совместной газификации суспендированного в текучей среде твердого пылевидного топлива и зольного жидкого топлива - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  способа совместной газификации суспендированного в текучей среде твердого пылевидного топлива и зольного жидкого топлива в реакторе газификации , рассчитанного на парциальное окисление твердых пылевидных топлив с техническим кислородом и при необходимости вод ным паром при повышенном давлении в пламенной реакции. Целью изобретени   вл етс  выгодна  в экономическом отношении и гибка  в отношении объединенных производств газификаци  горючих зольных жидких остатков при полном Обеспечении технической безопасности. В основу изобретени  положена задача - разработать простой в отношении техники безопасности , регулировани  и технологии способ дл  газификации горючих зольных остатков, преимущественно высокозольных смол ных остатков от обогащени  угл . Согласно изобретению зольное жидкое топливо отдельно и независимо от горелки (горелок) вместе с вод ным паром по подающему устройству таким образом подаетс  в реакционную камеру, что вод ной пар вызывает распыление зольного жидкого топлива и одновременно служит в качестве промывочной среды дл  подающего устройства и что требуемый дл  автотермического парциального окислени  зольного жидкого топлива технический кислород вместе с предназначенным дл  газификации пылевидного топлива кислородом с помощью совместного устройства дл  измерени  и регулировани  расхода кислорода подаетс  по пылеугольной горелке (пылеугольным горелкам ) в реактор газификации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. ё О О 4 О N3

Description

Изобретение касаетс  способа совместной газификации суспендированного в текучей среде твердого пылевидного топлива и

зольного жидкого топлива в реакторе дл  газификации, рассчитанного на парциальное окисление твердых пылевидных гоплив

с техническим кислородом и при необходимости вод ным паром при повышенном давлении в пламенной реакции.

Известные способы производства сырых газов с высоким содержанием водорода и окиси углерода с помощью автотермического парциального окислени  жидких топ- лив с кислородом в пламенной реакции описаны в Хемикер-Цейтунг 3 (1972) с. 123-134, Хемикал Экономи знд Энджене- ринг Ревью 5 (1973), с. 22-28, Ульманн, Энциклопеди  технической химии, т. 14 (1977), с. 395-396 и в описании изобретени  к патенту ФРГ № OS 3242699.

Общим во всех этих способах  вл етс  то, что жидкое топливо и необходимый дл  автотермического парциального окислени  топлива технический кислород подводитс  по одной или нескольким горелкам к ограниченному огнеупорной кладкой свободному реакционному пространству внутри корпуса реактора, также тогда, когда в реакторе газифицируютс  два различных по качеству топлива, как например, угольна  пыль и мазут или природный газ и мазут (ФРГ OS 3534015).

Превращение происходит в виде пламенной реакции, при этом накаленна  огнеупорна  кладка действует как посто нный источник зажигани .

На заводах по обогащению угл  и переработке нефти получаютс  жидкие остатки углеводородов с высоким содержанием пыли и минеральных составных частей (зола), как пылесодержащие смол ные остатки или остатки гидрировани . Применение названных способов дл  утилизации такого рода зольных остатков проблематично, во многих случа х даже невозможно, так как образующийс  при пламенной реакции жидкий шлак проникает в огнеупорную кладку реакторов и разрушает ее.

Известны, например, реакторы дл  газификации твердых пылевидных топлив с техническим кислородом по принципу парциального окислени , контур реакционной камеры которых охлаждаетс  и состоит, например , из расположенных по спирали, наполненных водой под давлением труб, которые снабжены со стороны реакционной камеры штифтами и покрыты тонким слоем набивочной массы. Такие реакторы противосто т действию жидких шлаков. Однако сильно охлажденный контур реакционной камеры не выполн ет функции посто нного источника зажигани , который после кратковременных нарушений в подводе топлива должен обеспечить вновь немедленное воспламенение и тем самым безопасную дальнейшую работу. Жидкие остатки от

обогащени  угл  и переработки нефти имеютс  в колеблющемс  количестве и качестве . Также не исключаетс , что в результате расслоени  кратковременно в подающем

трубопроводе к устройству утилизации транспортируетс  вод на  пробка. Использование реактора с охлаждаемым контуром реакционной камеры требовало бы поэтому оснащени  очень затратоемкой предохра0 нительной системой, в особенности дл  контрол  качества и расхода жидкого зольного остатка, котора  с целью избежани  опасных прорывов кислорода из-за, например, ухудшени  качества жидкого зольного осг5 татка уже при сравнительно кратковременных отклонени х от нормы должна была приводить к отключению установки.

В другом способе (Ф РГ OS 2743865) дл  утилизации остатков от сжижени  угл  из

0 этих остатков в присутствии щелочноземельных соединений производитс  сначала кокс, который затем подвергаетс  газификации с вод ным паром. Такого рода переработка жидких остатков, если это вообще

5 возможно, св зана со значительными затратами .

Целью изобретени   вл етс  выгодна  в экономическом отношении и гибка  в отношении объединенных производств гази0 фикаци  горючих, но зольных жидких остатков при полном обеспечении технической безопасности.

В основу изобретени  положена задача - разработать простой в отношении техники

5 безопасности, регулировани  и технологии способ дл  газификации горючих, но зольных остатков, преимущественно высокозольных смол ных остатков от обогащени  угл .

0 Задача согласно изобретению решаетс  тем, что жидкое высокозольное топливо подаетс  в реактор газификации, реакцией на  камера которого имеет охлаждаемый контур и к которому подаютс  одновремен5 но через по крайней мере одну пылеуголь- ную горелку суспендированное в текучей среде пылевидное топливо вместе с техническим кислородом и по необходимости вод ным паром, и что зольное жидкое топливо

0 вместе с пылевидным топливом газифицируетс  по принципу автотермического парциального окислени , преимущественно при повышенном давлении, например 3,0 МПа.

5 Согласно изобретению подача зольного жидкого топлива к реактору газификации осуществл етс  через отдельное, независимое от пылеугольной горелки (пылеугольных горелок) дл  подвода пылевидного топли а и технического кислорода подающее ус гройство таким образом, что зольное жидкое топливо распыл етс  вод ным паром в реакторе газификации и вод ной пар используетс  далее как промывочна  среда дл  подающего устройства дл  зольного жидко- го топлива, когда реактор газификации вводитс  в эксплуатацию или когда следует подвергнуть газификации хот  и суспендированное в текучей среде-носителе твердое пылевидное топливо, а не зольное жидкое топливо.

Согласно изобретению к подающему устройству дл  зольного жидкого топлива подаетс  лишь только вод ной пар, а не технический кислород. Требуемый дл  пар- циального окислени  зольного жидкого топлива технический кислород подводитс  к реактору газификации по одной или нескольким пылеугольным горелкам вместе с необходимым дл  газификации твердого пылевидного топлива техническим кислородом с помощью совместного устройства дл  измерени  и регулировани  количества кислорода .

Согласно изобретению при совместной газификации суспендированного в текучей среде-носителе твердого пылевидного топлива и зольного жидкого топлива следует по причинам техники безопасности соблюдать следующие услови :

Мр LS / Ямакс 1

М

U

треб

Мс /

макс

Ямакс L s i

V0

Ятреб LS-MS+IF-MF 0,30 Ятреб 0,50; Ятреб Я«акс 1,0 ,

при этом соотношение (/о/М8)макс контролируетс  вышесто щей предохранительной системой;

Мр - массовый поток зольного жидкого топлива, кг/ч;

MS - массовый поток пылевидного топлива , кг/ч;

LF, Lo теоретический расход кислорода при стехиометрическом (полном) сжигании топлива, нм3/кг;

V0 - максимально допустимый объемный расход чистого кислорода к пылеуголь- ной горелке (горелкам), нм3/ч;

Ятреб - требуемый коэффициент избытка кислорода;

5 10

15 20 25 30

35

40

45

50

55

Дмакс - максимально допустимый коэффициент избытка кислорода.

При соблюдении этих условий возможна утилизаци  зольных жидких остатков с помощью газификации при полной гарантии технической безопасности без того, что мгновенные измеренные значени  качества и количественного потока зольного жидкого топлива, должны быть включены в предохранительную систему. Пригодный дл  предохранительной системы способ контрол  качества зольного жидкого топлива должен работать с запаздыванием максимально 1 с, что достижимо лишь с очень высокими затратами.

При кратковременном отказе в подаче зольного жидкого топлива (например, в результате транспортировки вод ной пробки) предназначенный дл  газификации зольного жидкого остатка кислород св зываетс  полностью пылевидным топливом (с образованием Н20 и СОа) без того, что кислород может попасть в подключенные за реактором газификации установки.

На чертеже представлена схема установки дл  осуществлени  способа.

В реакторе 1 газификации, контур реакционной камеры которого исполнен в виде обтекаемой водой под давлением трубчатой конструкции 2, котора  со стороны реакционного пространства защищена тонким слоем набивочной массы, осуществл етс  газификаци  буроугольной пыли с техническим кислородом (хо2 0,95) и вод ным паром в пламенной реакции в услови х автотермического парциального окислени  при температурах реакционной камеры 1400-1800°С и давлении 2,5-3,0 МПа(изб) в сырой газ с высоким содержанием водорода и окиси углерода. Флюидизированна  азотом буроугольна  пыль, имеюща  среднюю теоретическую потребность в кислороде ,2 нм -кг, технический кислород и вод ной пар подаютс  в реакционную камеру по пылеугольной горелке 3. Пылеугольна  горелка 3 рассчитана на производительность 15-30 т буроугольной пыли в час, 800-16000 нм технического кислорода в час и 1-3 т вод ного пара в час.

По причинам объединенных производств требуетс  газифицировать высокозольные остатки смол ного масла следующего состава: вес.%:

С70-78

Н8-10

О4-6

S0,5-1

N0.5-1

Н201-2

Зола5-15

со средней теоретической , отребностью в кислороде ,9 нм/кг измен ющегос  колчества вместе с угольной пылью.

Подача приведенного с помощью предварительного нагрева в текучее состо ние смол ного масла к реактору газификации производитс  вместе с вод ным паром по подающему устройству 4.

Услови  реакции следует так отрегулировать с помощью количества технического кислорода V02 (Fe), количества буроуголь- ной пыли Ms(Fy) и количества смол ного масла Мр(Рв), чтобы значение Ятреб в реакционной камере находилось в диапазоне ЯТреб 0,40. Дл  обеспечени  технической безопасности максимально допускаемое значение Я уста на вливаетс  Ямакс 0,80.

Из-за качества используемых топлив (буроугольна  пыль и смол ное масло) и технического кислорода и при соблюдении требований реакции и технической безопасности соотношение количества технического кислорода V02(F6) к количеству угольной пыли MS(F) должно быть макси- мально

V,

V°2 MQ /

макс

Ямакс Is 1i01(HM3/lcr). АО 2

Это максимально допустимое значение соотношени  контролируетс  с помощью Ft9 от вышесто щей предохранительной системы 10.

Дл  эксплуатационного режима реакто- ра газификации устанавливаетс  количест- венное соотношение технического кислорода и буроугольной пыли 80% от допустимого с точки зрени  технической безопасности максимального зна- чени  (Vo 2 /М5)макс, т.е. 0,80 нм3/кг, из чего при соблюдении требовани 

чени  промываетс  лишь вод ным паром с количеством Fn.

Claims (2)

1.Способ совместной газификации суспендированного в текучей среде твердого пылевидного топлива и зольного жидкого топлива по принципу автотермического парциального окислени  при повышенном давлении в реакционной камере, с охлаждаемым контуром, включающий подачу в реакционную камеру пылевидного топлива и технического кислорода по горелке (горелкам ), подачу зольного жидкого топлива через подающее устройство, отличающий- .с   тем, что, с целью повышени  техники безопасности за счет предотвращени  взрыва, зольное жидкое топливо распыл ют вод ным паром, подаваемым в подающее устройство, кислород, требуемый дл  окислени  зольного жидкого топлива и пылевидного топлива, подают в пылеугольную горелку (горелки) с помощью устройства дл  измерени  и регулировани  расхода кислорода .

2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что газификацию провод т при следующих услови х:

М

М

Ј tjL / макс -I . Is L р V Ятреб/

(М7)макс-Дмакс LS:

 УО

Ятреб LS-MS + LF-MP

0,30 Ятреб 0,50;

Ямакс :г;- 0,80

LSMS

Ls

LF

/

Ятреб

-1

получаетс  максимально возможное соотношение смол ного масла к буроугольной пыли 0,39 кг/кг.

В таблице представлены некоторые примеры дл  вариантов эксплуатации реактора газификации с учетом производительности пылеугольной горелки.

В примерах 1 и 6 подающее устройство дл  смол ного масла 4 дл  обеспечени  технологически правильного направлени  тегде Мр, Ms - массовые расходы зольного жидкого и твердого пылевидного топлива, кг/ч;

LF, U-теоретический расход кислорода при стехиометрическом сжигании жидкого и твердого топлива, нм3/кг; Vo - максимально допустимый объемный расход чистого кислорода в пылеугольной горелке (горелкам), нм3/ч;

Ятреб - требуемый коэффициент избытка кислорода;

Ямакс максимально допустимый коэффициент избытка кислорода.

Угольна  пыль

Кислород

/

10

HF

Жидкое топлибо

Вод ной 4 пар