SU981348A1 - Способ эксплуатации установок по газификации пылевидного топлива - Google Patents

Description

1

Изобретение касаетс  способа эксплуатации установок по газиЛикации пылевидного топлива, в частности дл  повышени  безопасности установок в аварийных случа х.

В технике дл  получени  из твердого топлива синтез-газа, газа-восстановител , отопительного газа и газа дл  коммунального хоз йства целесообразным решением  вл етс  газификаци  топлива в пылевидном состо нии путем мастичного окислени . В процессе газификации пылевидное топливо реагирует с дутьем, содержащим свободный кислород при нормальном давлении или при повышенном давлении в интервале температур от 1Г.ОО до 1бОО°С, с преимущественным образова-, нием СО и Hj. Процесс газиЛикации осуществл етс  в пустой реакционной камере, причем средн   продолжительность пребывани  топлива или получаемого из него газа в гор чей реакционной каморе достигает пор дка 0,5

10 с. Дутье представл ет собой смесь технического кислорода и вод ного пара, причем дол , технического кислорода колеблетс  в пределах 60-95% в зависимости от топлива и назначени  получаемого газа Управление процессом , в частности поддержание оптимальных температур в реакционной ка- i мере, осуществл етс  путем регулирова Q ни  отношени  технического кислорода к пылевидномутопливу, причем отклонение от заданной величины весового отношени  кислорода к топливу на 10 может привести к изменени м температу ,j ры в реакционной камере на 200 К.

При эксплуатации установки .по газификации в случае нарушени  топливоподачи , в особенности при уменьшении расхода пылевидного топлива, темпераго туры в реакционной камере повышаютс  до таких значений, при которых техническа  безопасность установки нарушаетс , В случае, если расход пылевидного топлива уменьшаетс  до такой сте3 эйтз

пени, что отношение кислорода к топливу превышает необходимую дл  полного сгорани  стехиометрическую вели ину , или если подача пылевидного топ-лива прекращаетс  полностью, то избыточныи кислород в течение не;скольких секунд мох{ет взаимодействовать с полученным в лроцессе газификации газом СО и Н, наход щимс  в гор чей реакционной камере. Если подача кислорода не будет надежно отключена, то температура в реакционной камере начнет уменьшатьс , но возникает опасность , состо ща  в том, что за несколько секунд непрореагировавший свободный кислород из гор чей реакционной камеры поступит в подключенные узлы охлаждени  и обработки полученного газа, что приведет к образованию там взрывчатых смесей кислорода И получаемого горючего водородсодержа щего газа и вызовет опасные взрывы. В цел х предотвращени  таких .сложных ситуаций установки по газификации пылевидного топлива оборудованы автоматическими устройствами аварийного отключени , которые надежно отключают подачу кислорода и перевод т установку на безопасный режим, в част ности при заниженном расходе пылевидного топлива по сравнению с заданным расходом, при завышенном расходе кислорода по сравнению с заданным рас ходом и при выходе температуры в ре- акционной камере за заданные пределы, т.е„ в сторону завышени  и занижени  Устройство автоматического аварийного отключени  неизбежно поражено мерт вым временем, -завис щим от мертвого времени учета измеренных данных и от продолжительности закрыти  запорных средств дл  кислородного потока. В случае мощных установок эта продолжительность закрыти  может составл ть несколько секунд и существенно вли .Я1.ь i)a общее мертвое врем . Несмотр  на продолжительность закрыти  и в слу чае внезапного прекращени  подачи пылевидного топлива защита от поступлени  кислорода в узлы охлаждени  дости гаетс  тогда,- когда отношение подаваемого за единицу времени количества кислорода к количеству СО и Н,2, наход щемус  в нормальном состо нии в реакторе ,  вл етс  достаточно малым и обеспечиваетс  удовлетворительна  рециркул ци  в самом реакторе, однако такое решение приводит к низкой удельной производительности реактора.

и следовательно к слишком большим размерам реактора.

Claims (2)

1. Другое известное решение предусматривает разделение реакционной камеры 10 15 I 5 1 несколько участков, эксплуатируемых в. значительной мере независимо друг от друга, причем каждый участок имеет свою систему подачи топлива и дуть , и в аварийном случае остающийс  в одном из участков непрореагировавший кислород может взаимодействовать с газом, полученным в других част х реакционной камеры, что предотвращает поступление его в холодные , части установки. Это решение требует сложного аппаратурного оформлени . .Цель изобретени  - создание способа эксплуатации установок по газификации пылевидного топлива, который предотвращает опасность поступлени  кислорода в узлы охлаждени  и обработки полученного газа при нарушении подачи пылевидного топлива в реактор, в частности в случае внезапного прекращени  этой подачи. В основе изобретени  лежит задача создани  способа эксплуатации установок по газификации пылевидного топли- ва ,предотвращающего опасность поступлени  кислорода в узлы охлаждени  и обработки полученного газа при нарушении подачи пылевидного топлива в реактор, в частности при внезапном прекращении этой подачи, с учетом конечной продолжительности закрыти  автоматически управл емых запорных средств дл  кислорода, позвол ющего высокие удельные нагрузки реакционной камеры и пригодного дл  установок высокой производительности. Согласно изобретению, поставленна  задача решаетс  следующим образом. В дополнительном резервуаре хранитс  топливо хорошей сыпучести или текучести под давлением, превышающем рабочее давление реактора. При помощи трубопровода, отключенного в нормальном режиме работы посредством автоматически управл емых запорных средств, дополнительное топливо хорошей сыпучести при открывании запорных средств подаватьс  в реакционную камеру вблизи места или мест ввода кислорода или кислород содержащего дуть  о При нарушении подачи пылевидного топлива в реакционную камеру одновременно со срабатыванием системы аварийного отключени  в реакционную камеpy при автоматическом открыв.ании запо ных средств вводитс  за счет существующей разности давлени  хранимое в резервуаре дополнительное топливо хорошей сыпучести или текучести. Поступакхцие в реактор дополнительное топливо хорошей сыпучести вследст вие имеющихс  в реакционной камере вы соких температур взаимодействует с кислородом, поступающим в реакционную камеру до обеспечени  полного срабатывани  автоматического отключени , и таким образом предотвращает поступление кислорода в узлы охлаждени . Согласно изобретению, давление и объем резервуара, а также гидравлическое сопротивление части, соедин ющей резервуар и реакционную камеру, согласуютс  друг с другом таким образом , что количество дополнительного топлива хорошей сыпучести, поступающего в реакционную камеру в течение промежутка времени от включени  системы аварийного отключени  до полного прекращени  подачи кислорода в реактор, превышает-количество топлива , стехиометрически необходимого дл  полного св зывани  поступающего кислорода. Не предъ вл ютс  дополнительные требовани  к количеству этого дополнительного топлива. В решении, согласно изобретению, в зависимости от вида дополнительного топлива хорошей сыпучести или давлени  в резервуаре ножно использовать трубопроводы, соедин ющие резервуар и реакционную камеру с такими сечени ми , при которых продолжительность открывани  запорных средств в соедини тельном трубопроводе  вл етс  небольшой по сравнению с продолжительностью закрывани  запорных средств в тру бопроводе подачи кислорода. В соответствии с пропускной способностью V общеприн тых запорных вентилей и имеющимс  во врем  срабатывани  системы аварийного отключени  максимальным значением разности давлений между резервуаром и реакционной камерой, при незначительном запуске запорного вентил  двигаетс  большой - по отношению к максимальному расходу - расход дополнительного топлива между тем как поступление кислорода значительно уменьшаетс  незадолго до достижени  крайнего положени  запорной арматуры дл  подачи кислорода. В способе в качестве дополнительного топлива хорошей сыпучести предпочтительно используетс  горючий, по возможности высококалорийный, газ из собственного производства или другого происхождени , например природный газ. В качестве топлива хорошей сыпучести можно использовать жидкое топливо , причем необходимое давление в резервуаре обеспечиваетс  давлением пара жидкого топлива или буйером посредством инертных или горючих газов. При использовании жидкого топлива рекомендуетс  применение топлива, обладапщего хорошей жидкотекучестью при температуре окружающей среды и лишенного склонности к образованию смол или других твердых осадков.Весьма небольша  по сравнению с объемом производства установки потребность в т.аком дополнительном топливе оправды- . в.ает экономичность использовани  высококачественного и дорогосто щего топлива дл  этой цели. При применении средних или т желых отопительных масел в качестве топлива хорошей сыпучести установку необходимо снабдить отоплением. . В, качестве дополнительного топлива хорошей сыпучести можно использовать и пылевидное твердое топливо хоропей текучести, причем в качестве резервуара дл  дополнительного топлива примен етс  сосуд, давление в котором вследствие использовани  инертного или гсгрючего газа превышает рабочее давление в реакторе Указанный сосуд предпочтительно расположен выше входного отверсти  реактора Конструкци  и принцип такого сосуда известны из области пневмотранспорта. Используемое дл  этой цели пылевидное топливо может быть идентичным и используемым в качестве рабочего топлива пылевидным топливом. Однакоj в цел х достижени  улучшенной текучести оно может  вл тьс  и фракцией, полученной из основного топлива дополнительным меропри тием обогащени , как например, просеиванием или воздушной сепарацией, или оно может быть получено по отдельному процессу обогащени , особенно пригодному дл  достижени  хорошей текучести. Дл  использовани  изобретени  не важно, в каком виде и какими средст-вами пылевидное топливо подводитс  к горелке или к горелкам реактора газификации при нормальном режиме экс-., плуатации. Целесообразным  вл етс  использование изобретени  в том criyчае , когда одновременно с пылевидным топливом в реактор газификации подают с  и .другие текучие топлива, взаимодействующие с содержащим свободный .кислород дутьем с образованием газа, содержащего СО и Н. Изобретение может быть использовано , в частности и в том случае, когда пылевидное топливо подаетс  в реактор газификации в виде взвеси в жидком топливе, например в отопительном ; масле или смоле. На фиг. 1 показана схема осуществлени  способа, в котором в качестве дополнительного топлива хорошей сыпучести используетс  горючий газ; на фиг. 2 - схема осуществлени  способа, в котором в качестве дополнительного пылевидного топлива хорошей текучести используетс  буроугольна  пыль. П р и- м е р 1. Реактор, дл  газифи кации пылевидного топлива 1 при рабочем давлении 2,5 МПа рассчитан На выра ботку 50000 нм сырого газа в час. Пылевидное топливо в виде плотной взвеси в инертном газе-носителе,технический кислород и вод ной пар ввод тс  в реакционную камеру через горе ку 2, расположенную в верхней части р.еактора,причем перемешивание трех потоков осуществл етс  непосредственно после выхода из горелки внутри реакционной камеры Потребность в техническом кислороде составл ет | 14000 нм в ч; это соответствует количёству чистого кислорода нм в ч или 3,7 нм в сек при чистоте технического кислорода в размере 9б.. Реактор оснащен автоматической системой аварийного отключени  3. Мертвое врем  от момента нарушени  в подаче топлива (занижение нижнего предельного значени  ), показываемого устройством замера-количества пыли k, до начала процессов отключени  составл ет 7 сек. Через следующие 5 сек подача кислорода полностью прекращаетс  вентилем 5. Во врем  первой стадии мертпого времени в реактор .поступают 26 нм кислорода, во врем  второй .стадии, обусловленной продолжительнос тью закрывани  запорного вентил  дл  кислорода, поступает 15 нм- кислорода (в среднем ВП% нормального расхода). Установка в соответствии с изобретением оборудована напорным резервуаром 6, в котором под давлением 3,2 МПа хранитс  метан (п)иродный газ). g ts Напорный резервуар при помощи трубопровода соединен с входным патрубком горелки дл  вод ного пара 2, При срабатывании аварийного отключени  посредством системы автоматического аварийного отключени  3 открываетс  вентиль 7, и природный газ из резервуара 6 поступает в реактор 1 до выравнивани  давлени . Емкость резервуара 6 составл ет 6 м, так что при аварийном, отключении в реактор поступает примерно ЦО нм природного газа. Природный газ взаимодействует с поступаю1цим свободным кислородом , причем дл  св зывани  кислорода требуетс  максимально 20,5 нм. До пуска установки по газификации в эксплуатацию в резервуаре 6 необходимо подн ть давление при помощи природного газа по заданной величине посредством компрессора 8. Пример 2. В данном примере в качестве дополнительного топлива используетс  буроугольна  пыль хорошей текучести,. Буроугольна  пыль хранитс  в напорном резервуаре в количестве 130 г в резервуаре 6, причем путем подачи азота при помощи компрессора 8 азота в резервуаре поддерживаетс  давление 3,2 МПа. Обща  емкость резервуара составл ет 6 м, из них примерно об|ъем 0,25 м заполнен пылью. Напорный резервуар 6. располохен выше горелки 2реактора 1 и при помощи трубопровода соединен с вход ным патрубком дл  угольной пыли горелки
2. 2. При срабатывании аварийного отключени  посредством системы автоматического аварийного отключени  3 открываетс  запорный орган 7, пригодный дл  пропускани  угольной пыли, а хранимый в резервуаре 6 азот поступает в реактор 1 до выравнивани  давлени , причем наход ща с  в резервуаре 6 пыль полностью поступает в реактор 1 , Пыль взаимодействует с притекающим в реактор кислородом, причем дл  полного св зывани  кислорода стехиометрических требуетс  АО кг пыли. До пуска установки в эксплуатацию следует обеспечить, чтобы резервуар 6, в котором-сначала имеетс  атмосферное давление, из бункера-хранилища 9 был заполнен необходимым количеством угольной пыли с последую1цим подн тием давлени  до 3,2 МПа при помощи азота. Формула изобретени  1. Способ эксплуатации установок ПО газификации пылевидного топлива, в котором пылевидное топливо подаетс  в. реактор при помощи механических средств или в горючей или не горючей газообразнойили жидкой среде в виде взвеси и взаимодействует с содержащим свободный кислород дутьем с об- ю да,

   разованием горючего газа, содержащего СО и И,, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, в дополнительном резервуаре хранитс  топливо хорошей сыпучести (или текучести гюд давлением, превышающим рабочее давление реактора газификации, и в случае нарушений подачи пылевидного топлива хранимое в резервуаре топливо хорошей сыпучесТ1 или текучести за короткий промежуток времени переводитс  в реакционную камеру установки по газификации за счет имеющегос  в резервуаре давлени , ввод указанного топлива хорошей сыпучести или текучести в реакционную камеру осуществл етс  вблизи места или мест ввода содержащего свободный кислород дуть  или содержащего свободный кислород потока дуть  или содержащих свободный кислород потоков дуть , причем давление, объем резервуара и гидравлическое сопротивление соединительной части между резервуаром и реакционной камерой реактора газификации согласованы друг.. 981

   ру за этот промежуток времени.

   2, Способ по п, 1, о т л и ч а ющ и и с   тем, что в качестве топлива хорошей текучести используетс  горючий газ, преимущественно горючий газ с высокой теплотой сгорани .

   Зо Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что в качестве топлива хорошей текучести используетс  жидкое топливо, причем давле,ние в резервуаре создаетс  собственным давлнием пара жидкости или подачей горючей или инертной газообразной среды. .

   А. Способ по п. 1,отличающ и и с   тем, что в качестве топлива хорошей сыпучести используетс  пылевидное твердое топливо и давление в резервуаре создаетс  подачей горючей или инертной газообразной среды.

   Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной ведомством по изобретательству Германской 810 с другом так, чтобы количество топлива хорошей сыпучести, переводимого в реакционную камеру за короткий промежуток времени от наступлени  привод сцего к отключению нарушени  до полного прекращени  подвода свободного кислорода, превысило стехиометрически необходимое количество дл  полного св зывани  свободного кислоропритекающего в реакционную камеДемократической Республики. ю-- rt -J .1 r ЧХИЭг хЬ4

   и

   Синтез-газ