WO2011139181A1 - Способ псевдодетонационной газификации угольной суспензии в комбинированном цикле - Google Patents

Способ псевдодетонационной газификации угольной суспензии в комбинированном цикле Download PDF

Info

Publication number
WO2011139181A1
WO2011139181A1 PCT/RU2011/000290 RU2011000290W WO2011139181A1 WO 2011139181 A1 WO2011139181 A1 WO 2011139181A1 RU 2011000290 W RU2011000290 W RU 2011000290W WO 2011139181 A1 WO2011139181 A1 WO 2011139181A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coal
fuel
gasifier
gas
water
Prior art date
Application number
PCT/RU2011/000290
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Владимир Петрович СЕВАСТЬЯНОВ
Original Assignee
Sevastyanov Vladimir Petrovich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sevastyanov Vladimir Petrovich filed Critical Sevastyanov Vladimir Petrovich
Priority to AU2011249077A priority Critical patent/AU2011249077B2/en
Priority to US13/696,340 priority patent/US9062263B2/en
Priority to EP11777633.6A priority patent/EP2568129A4/en
Publication of WO2011139181A1 publication Critical patent/WO2011139181A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C10L1/326—Coal-water suspensions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/485—Entrained flow gasifiers
    • C10J3/487—Swirling or cyclonic gasifiers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/50—Fuel charging devices
    • C10J3/506—Fuel charging devices for entrained flow gasifiers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/82—Gas withdrawal means
    • C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/067—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00—Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15—Details of feeding means
    • C10J2200/152—Nozzles or lances for introducing gas, liquids or suspensions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0903—Feed preparation
    • C10J2300/0906—Physical processes, e.g. shredding, comminuting, chopping, sorting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093—Coal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0973—Water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/12—Heating the gasifier
    • C10J2300/1246—Heating the gasifier by external or indirect heating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Definitions

  • the main fuel for electricity production is coal, whose share is about 40%.
  • coal whose share is about 40%.
  • global demand for coal is expected to increase by 73%, as its use is growing in many industrialized countries, including the largest and fastest growing countries such as China and India, accounting for 74% of this increase .
  • the main energy resource of China is coal, however, its expanded use in the future is difficult due to the growth of the "environmental component" of its price. Therefore, significant efforts are being made in the environmental field. [2].
  • Brown coal provides about 4% of global energy production (13% of European electricity generation), but some countries are extremely dependent on use brown coal for electricity production, such as Greece (76%), Yugoslavia (67%) and the Czech Republic (51%). Germany is the largest consumer of brown coal, where 28% of the electricity is generated from brown coal. In Australia, the production of low-grade coal dominates in the state of Victoria, and it is consumed at power plants located close to the place of production, which produce 97% of the state’s electricity or 25% of Australia’s total electricity generation [3].
  • the present invention relates to the field of thermal power industry, in particular to gasification of fuel for electric power generation systems based on various coals, provides moderate capital costs and technological costs in the production of hydrogen-enriched gas.
  • the use of the invention in combination, as part of a combined cycle technology for the generation of electricity, provides a more complete utilization of thermal energy of coal with an increase in the efficiency of electricity generation up to 80 85%, with a reduction in greenhouse gas emissions - carbon dioxide to 0.38 -g-0 , 40 t / MWh.
  • the conversion efficiency is based on the use of a water-coal suspension (WC) as a fuel without the use of steam and oxygen blasting, with the complete decomposition of suspension water, conventionally represented in two parts, when the first part of the water decomposes thermally and the second part decomposes by electrolysis, enriching fuel with oxygen and hydrogen.
  • WC water-coal suspension
  • common features with the present invention are the use of promoting the reaction components under gravity in a vertical gasifier, gasification is carried out continuously in a confluent stream, fuel is used to feed the gasifier in the form of WCS, the reaction components are introduced into the gasification chamber tangentially , there is no traditionally used vapor-oxygen blasting, slag removal is carried out in the lower part of the gasifier, and cyclone treatment of synthesis gas from fly ash is applied.
  • Common features of the invention are gasification in a spiral flow with a vertical gasifier and the introduction of cooled synthesis gas into the gasifier to cure the slag particles, in order to prevent coking of the internal surfaces of the walls of the gasifier, as well as to ensure the output of slag due to its state in solid form.
  • Known invention "Method for the gasification of fine-grained coal.”
  • the intensification of the gasification process is realized due to the possibility of a relative increase in the thickness of the fluidized bed, due to the use of a more uniform fractional fuel in this layer, from the point of view of the possibility of blasting.
  • This is due to the fact that coal is sorted into classes, and WCS is produced from coal of fine fractions, which is completely burned at a level lower than the gasification chamber, and the reaction layer is blown by the combustion products of this suspension.
  • the combustion of the WCS allows one to obtain a water utilization coefficient of the order of 100% with a strictly specified quantity.
  • the produced synthesis gas is applied to the gasifier in a cooled form, in order to create a protective layer at the inner walls of the gasifier so that slag does not precipitate on the walls, and also to cure liquid slag, which when cooled turns into fly ash.
  • oxygen is also supplied to the gasifier, while some of the combustible components of the protective gas are oxidized.
  • the suspension is prepared by dry grinding of coal, followed by classification of coal according to particle size distribution, with its further degassing by vacuum followed by the addition of water and stirring of the obtained coal mixture, also under vacuum.
  • the idea of this method is to partially degass the coal, namely to remove air from the surfaces of the coal particles to wet them more, to create a water film between the coal particles in order to transport a highly concentrated suspension through pipelines.
  • common features with the invention are the use of coal grinding, its classification according to particle size distribution and partial degassing of coal before mixing with water.
  • the main objective of this method is to obtain a suspension with a high concentration of the solid phase while ensuring its minimum viscosity for pipeline transportation, on the one hand, and on the other, for direct combustion of this suspension.
  • common features with the invention are the use of coal grinding, its classification according to particle size distribution and partial degassing of coal, and partial dehydration of coal particles with an increase in the ratio of free water to internal water, as well as homogenization of the fuel suspension during its preparation.
  • common features with the present invention are the use of preliminary grinding of coal, its dosing into a mixing apparatus and the introduction of a dose of liquid components into the same mixing apparatus.
  • Common signs with the proposed invention are also a disintegrator with a feed screw and two counter-rotating working bodies - disks equipped with rows of grinding beats and the presence of a bypass line, used if necessary with a hydropercussion device.
  • a feature of the suspension preparation process by this method is the combustion in the separate combustion chamber of gaseous products that are obtained during the preparation of this top shower suspension.
  • the objective of the proposed method is to create a highly efficient technology for the production of synthesis gas highly saturated with hydrogen for burning it in a combined cycle of generating electricity with increased efficiency, using various types of coal, hard and brown, including low-grade coal.
  • the objective of the invention also involves the possibility of involving in the economic turnover for the generation of electricity unused coal wastes and coal slimes from enrichment plants.
  • the indicator of the level of carbon dioxide emission, without the use of its interception systems is 0.38 - * ⁇ 0.40 t / MWh.
  • the objectives are achieved by the fact that in the method of generating electricity from a Hybrid Combined Cycle (HCC) with Pseudo-Detonation Hydro-Gasification (PDHG), three internal technologically consistent cycles are used, in each of which electricity is generated.
  • HCC Hybrid Combined Cycle
  • PDHG Pseudo-Detonation Hydro-Gasification
  • three internal technologically consistent cycles are used, in each of which electricity is generated.
  • the energy of the released heat of the first cycle is utilized by the second cycle, and the energy of the released heat of the second, respectively, by the third.
  • This is achieved due to the use of working media in internal cycles with anisotropic boiling points, which is generally characteristic of combined type cycles.
  • the macrostructural composition of the proposed GCC construction is close to the solution described in [12].
  • the first internal cycle of the HCC used is implemented on the basis of a gas turbine operating on the combustion of high-quality gas synthesis, produced using special PDGG technology from liquid, special - AWUT, which receive, also, according to the original technology which is an integral part of the subject of the invention.
  • the energy of the waste heat of the Gas-Turbine Cycle (GTZ) is utilized in three different channels, which generally makes this utilization highly efficient.
  • GTZ Gas-Turbine Cycle
  • the processing of the low-temperature part of the gases obtained as a result of the separation of the exhaust gases of the gas turbine on the GTZ vortex devices is carried out in the third channel of energy utilization of the GTZ waste heat, namely, the low-temperature part of the gases is cooled in the first inter-cycle condenser, and the two-phase medium obtained at the outlet of this capacitor is separated in a separator into water and gases.
  • the cold part of the gas separated in the first stage of the cascade of vortex apparatuses is compressed to equalize its pressure with the cold part of the gases of the second stage of the cascade of vortex apparatuses of the GTZ, then both cold parts of the gases are combined and this combined volume is condensed, as mentioned above, in the first inter-cycle condenser .
  • the water from the separator is used for the preparation of automatic fuel transfer devices, and part of it is sent to the chemical treatment of the PTC.
  • the separated cold gases which are predominantly carbon dioxide, are compressed and used for cooling in the technology for producing generator gas, which in a sense can be considered as an additional, fourth channel for the utilization of heat energy discharged from the GTZ.
  • the second and third internal cycles of the proposed method for the implementation of HCC are performed as cycles with improved efficiency, due to the exclusion of a significant part of the intra-cycle energy losses due to its intra-cycle recovery using the effect of vortex temperature stratification, similar to the way it was done in the invention [14].
  • the second internal PTC of the proposed SCC is realized on the basis of a steam turbine driven by the heat energy of the GTC and part of the energy that is taken directly from the combustion chamber of the gas turbine by means of a heat exchange superheater.
  • the conversion of this energy of the discharged heat into the input energy of the PTC is carried out by heating the feed water in the first inter-cycle condenser and by transferring heat in the steam heater and in the steam superheater of the first recovery boiler, as mentioned above.
  • superheating of steam in the superheater is carried out by heat from the last stage of the cascade of devices for vortex mass-temperature separation of the exhaust gases of a gas turbine, and additional superheating of this steam (superheating) is carried out in a superheater that provides heat removal from the synthesis gas combustion products before feeding them to a gas turbine.
  • Such a solution provides the conversion of the thermal energy of the exhaust gases of a gas turbine into the mechanical energy of the High Pressure Cylinder (CVP) of a steam turbine at the level of supercritical parameters, on the one hand, and, on the other hand, provides the necessary lowering of the temperature of the working gases injected into the gas turbine to maintain resource for the operation of its blades before replacement.
  • CVP High Pressure Cylinder
  • the relatively high temperature of the products of combustion of highly synthesized synthesis gas about 2000 degrees C
  • the relatively high temperature of the products of combustion of highly synthesized synthesis gas can be lowered to 1100 1600 degrees C, depending on the efficiency of forced cooling of the turbine blades and on the properties of the structural materials of these blades.
  • specialists establish the design parameters of a superheater, through which heat is taken from the combustion products of the synthesis gas to be fed into the gas turbine.
  • the feed water heated in the first inter-cycle condenser Before the feed water heated in the first inter-cycle condenser is supplied to the first recovery boiler, it is additionally heated, by means of an independent heat carrier, with the energy of a steam turbine exhausted in the low-pressure cylinder, and the water under pressure in the first recovery boiler is superheated by the energy of the generator gas discharged from the gas generator.
  • the PTC feed water is evaporated in the steam generator of the first recovery boiler by means of the hot part of the steam obtained by separating the steam turbine exhausted in the CVP. Mass and temperature separation of the steam worked out in the CVP is carried out at two (or more) stages of the cascade of vortex apparatuses of the PTC.
  • the selection of the hot part of the steam directed to the steam generator of the first recovery boiler and having the highest temperature is carried out from the last stage of the cascade of vortex apparatuses.
  • the mass of steam from which part of the energy was utilized in the steam generator of the first recovery boiler is sent to the Medium-Pressure Cylinder (CSD) of the steam turbine, where the corresponding mechanical energy is generated, and this mass of spent steam is directed from the CSD, in turn, to generate energy in the low-pressure cylinder.
  • CSD Medium-Pressure Cylinder
  • the steam spent in the low-pressure cylinder is cooled, directing part of the heat received, as mentioned earlier, to feed the PTC feed water, and, in addition, another part of this heat is used in the GTZ to heat the air and synthesize gas before burning it in the combustion chamber of a gas turbine . Then, this spent steam is combined with the “cold” part of the steam obtained by mass temperature separation of the steam processed in the low-pressure cylinder. The mass of the combined steam is compressed and transferred (as the PTC waste energy) to the steam generator of the organic working medium of the second utilization boiler to generate electricity in the third internal cycle of the HCC.
  • Cold water obtained in this way is used as a cooling agent in the first inter-cycle a condenser, where it is heated by the energy of condensation of moisture, moisture contained in the exhaust gas of a gas turbine obtained by mass-temperature separation of gases, as described above.
  • titanium tetrachloride having a boiling point of 135.9 degrees. C, exhibits stable properties up to a temperature of 1727 degrees. C, and its critical temperature is 357.9 degrees. FROM.
  • the last HCC internal cycle — the organic turbine cycle — is implemented on the basis of a working medium with the property of low-temperature boiling.
  • ozone-safe freons R23, R32, R125, R134a, R152a, mixtures of freons such as R407c, R507, R508 and low-temperature mixture R404A can be used.
  • An azeotropic freon mixture R507c can be effectively used, as well as a high-density mixture R410A, which has practically no thermal glide and has high thermal conductivity, combined with a relatively low viscosity.
  • the use of promising perfluorocarbons is not excluded, if their prices are acceptable.
  • isobutane with an initial pressure in the cycle of up to 5 MPa.
  • a two-component aqueous ammonia mixture can be used according to the viburnum cycles.
  • the equilibrium state between the liquid and gaseous phases for each component of this mixture occurs at different temperatures.
  • vapors of the organic working medium from the steam generator of the second utilization boiler are sent to the steam heater of this boiler, in which the vapors are superheated to supercritical parameters due to heat exchange with superheated vapors of the same working medium, which are obtained by mass-temperature vapor separation of the organic medium in the cascade of centrifugal vortex devices. Having received on the cascade of vortex apparatuses, in turn, the cold parts of the vapors of the organic medium, they are used in the PTC and in the DHC, returning the energy of these vapors to the general MCC.
  • one part of the cold vapor is heated with water condensed in the second inter-cycle condenser (PTC condenser) using this part of the vapor further as a cooling agent in the same condenser.
  • the other coldest part of the vapors of the organic working medium obtained from the first stage of the cascade of vortex centrifugal devices is heated in an additional cooler of the condenser of the refrigerator, improving the operation of the latter.
  • this part of the vapors is compressed, equalizing its pressure with part of the cold vapors of the organic working medium used as a cooling agent in the PTC condenser, and, after this part of the vapors is removed from this condenser, these two parts of the cold vapors are also combined with in pairs worked out sequentially in the central cylinder and the low pressure cylinder of an organic turbine. Then, the entire mass of the three combined parts of the organic working medium, to increase the temperature of their condensation, is compressed and condensed into a liquid in a central heating capacitor.
  • the organic fluid of the working medium is fed into a food tank, from which this fluid, by means of a feed pump, is fed they are injected into the steam generator of the second utilization boiler, preheating it, by means of an independent heat carrier, by the heat of condensation of a part of the exhaust gases of the gas turbine, as described previously.
  • Vapors of the organic medium of supercritical parameters from the steam boiler of the second utilization boiler are triggered in the CVP of the organic turbine, and then “these” (spent) vapors are subjected to mass-temperature separation in the cascade of central heating vortex devices, as was previously mentioned.
  • Vapors, with a part of the energy removed by the steam heater of the second utilization boiler are sent to the central cylinder and then to the low-pressure cylinder of the organic turbine to generate mechanical energy. After that, these spent vapors are combined, as a third part, with two parts of cold vapors of the organic working medium heated in the PTC condenser and in the additional cooler of the condenser of the refrigerator, as described above.
  • the cooling in the condenser of the central heating unit is provided by a refrigerator, the compressor of which is driven by an organic cycle turbine.
  • the DHC condenser is also the evaporator of the refrigerator.
  • the main heat discharged after the refrigeration compressor is used to heat the automatic circuit breaker before its conversion, it is used to heat the volatiles before being fed into the gasifier, and in addition, the synthesis gas is heated by means of this discharged heat to be combusted in the GTZ combustion chamber.
  • a feature of the DHC of the proposed SCC is the need for forced commissioning of the DHC. For this, an electric central heating machine and control equipment for this machine provide the possibility of its operation not only in the generating mode, but also in the motor mode.
  • the structural and functional construction of the proposed GCC provides a highly efficient conversion of thermal energy into mechanical energy.
  • the fraction of thermal energy removed to the external environment from the SCC is determined only by the heat carried away by the water condensed from the part of the exhaust gases in the SCC and the waste heat of the DHC.
  • the overall efficiency of the conversion of the heat energy of the synthesis gas to the gas condensate complex, taking into account engineering solutions for the regenerative use of waste heat between adjacent cycles, is determined by the formula:
  • QPKU Tsgts + (1 - Pgts) X [Tspgs + (1 - Pptts) X Ptsot] -
  • ⁇ , -hz is the coefficient of conversion of thermal energy of the GTZ into electrical energy
  • Cptc is the coefficient of conversion of the thermal energy of the PTC into electrical energy
  • Ptsot is the coefficient of conversion of thermal energy of the DHC into electrical energy.
  • the objective of the invention is the high-performance production of high-quality synthesis gas highly saturated with hydrogen to ensure minimal emission of carbon dioxide during its combustion, in order to generate electricity.
  • this problem is solved by optimizing the mass transfer and convective mass transfer of the reaction components of carbon conversion, combined with the complete decomposition of water present in the AWUT in a stoichiometric ratio for chemical reactions producing synthesis gas. So, for example, in the invention [6] regarding coal gasification, it was shown that the conversion combustion of HLF allows one to obtain a water utilization coefficient of the order of 100% for a strictly specified quantity.
  • the water entering the WCF is useful for the formation of hydrogen and carbon monoxide [18], with a limit value of hydrogen content in synthesis gas of up to 56% [19].
  • AWUT is used in the proposed gasification process without vapor-oxygen blasting, and, therefore, such fuel is self-sufficient, since it initially contains all the reaction components necessary to produce synthesis gas.
  • the high production rate of gas synthesis is based on the basic technologies for gasification of high-temperature fluids in a confluent stream, characterized by the continuity of processes and the absence of gasifier assemblies that are difficult to operate on dry fuel, such as valves and feeders that provide periodic operation at high pressures and temperatures, [20]. Due to the fact that VUT can be transported by special pumps, its use in gasification processes is especially promising under conditions of high pressures, since the complexity of supplying dry coal to the gasifier is eliminated and cumbersome steam-powered facilities are excluded [21, 22].
  • the technical implementation of the optimized mass transfer and mass transfer of the reaction components in the proposed method is accompanied by the accurate dosing of AWUT not only in terms of its mass parameters over time, but also through by accurately calibrating each drop of it introduced into the gasifier, and also, by vector value, the momentum of the momentum of each fuel drop.
  • Particularly accurate and specific dosing of AWUT for high productivity of the gasification process is used based on a simple phenomenological model built in accordance with the inventive concept according to the following criteria:
  • the dominant indicator of the activation of chemical convective mass transfer of reaction components from heat supply is the high radiation transparency of the gasification reaction zones, in the presence of a strong source of thermal radiation.
  • the specific fuel metering in connection with the special mechanics of introducing it into the gasifier, is called as the Activation Dosage in the new gasification technology. ering.
  • a special aspect of the gasification technology in the proposed method, also related to fuel metering, is an engineering solution to ensure high process performance, based on the stabilization of the optimum parameters of the conversion combustion of AWUT, due to the high uniformity of this fuel.
  • the high uniformity of AWUT ensures the completion of the activation processes of all droplets of the fuel dose, to their explosive conversion combustion almost simultaneously.
  • there is no extension of the combustion zone of the AWUT which is usually observed in the furnace space in practice of combustion of the SWFS [23].
  • AWUT with dosed uniformity of properties, determines the high stability of its characteristics, allows the gasification process to be carried out under strictly regulated parameters of the activation effect on this fuel. Strictly regulated parameters of the activation effect on AWUT, due to its specific self-sufficiency in conversion gasification reactions, provide high productivity of the technological process for the production of highly saturated hydrogen synthesis gas. Since in the process of gasification of one batch (of the same coal) in the proposed method, up to 6 different grades of AWUT are used, prepared from this batch of coal.
  • the task of producing high-performance synthesis gas highly saturated with hydrogen is solved by the universality of the proposed technology in two versions, in connection with the properties of the ability of coals to sinter and coke, and in connection with the properties of coals in a plastic state, such as viscosity, swelling, expansion pressure , gas permeability, gas evolution dynamics and temperature ranges of the plastic state.
  • the gasification technology proposed in the invention is based on technical solutions that are close to the solutions and methods used for detonation combustion in engines of aerospace engineering [24], when the fuel combustion process is anomalous during the intensive formation of active centers causing self-acceleration of the reaction.
  • coal fuel of high uniformity is specially made and used to ensure cookies the possibility of carrying out its conversion combustion in controlled pulsating modes using the property of self-sufficiency of this fuel - AVUT.
  • active peroxides oxygen-containing substances
  • they use the controlled activation of the energy of peroxides and hydroperoxides contained in volatile substances Macerals.
  • the explosive combustion processes of droplets of this fuel also include effects associated with the vaporization of moisture and fluidization of these vapors, the decomposition products of which, in particular oxygen, actively react with the carbon part of the fuel under conditions of effective mass transfer and reaction mass transfer.
  • the high local velocities of these processes existing over short time intervals, compared with the time of complete combustion of VUT droplets, as is seen in practice, make it possible to judge about the possible onset of detonation development and that the degree of this detonation is small due to clearly small spatially local concentrations of fuel components enriched with oxygen, which in the general case corresponds to the classical concepts of the development of detonation.
  • the present invention discloses in detail the mechanism of explosive synchronic conversion combustion, a droplet dose of AWUT, accompanied by a small degree of detonation with its rapid “inhibition”.
  • the invention introduces a concept in which a “continuous” Pseudo-Detonation HydroGasification (PDHG) AWUT is carried out in a satellite stream of a vertical gasifier, using the force of gravity to advance the reaction components.
  • PDHG Pseudo-Detonation HydroGasification
  • FP fuel pylon,
  • high-precision metering spraying of the fuel is carried out, accompanied by giving each drop of it a determinate amount of motion to involve the droplets in a spiral-like motion.
  • the secondary uniformity of AWUT is ensured.
  • the fuel dose is unwound by blowing from above downward and along the vertical axis of the gasifier a tornado-like gas flow. This stream is preliminarily formed in a special vortex chamber, and it represents a part of the volatile substances of coal obtained in the course of the preparation of AWUT.
  • synthesis gas or carbon dioxide extracted from the synthesis gas in its purification subsystem, is mixed into this stream.
  • promotion of the fuel dose, in the FPF zone is additionally carried out from the walls of the gasifier, by tangential injection of gas injection of the same composition twisted around their axes of injection, by means of special active interceptors, which simultaneously carry out another function - protecting the walls of the gasifier from possible sticking of fuel.
  • the fuel in the FPF zone, is prepared and activated by constructing a deterministic and stable aerodynamic structure of a two-phase composite vortex with stable cruising parameters.
  • the stability of the structure of this vortex is due to the property of self-organization of vortices, on the one hand, and on the other, due to the fact that they use the mechanics of their forced formation, which include the formation of fractal-tow high-enthalpy jets.
  • the construction of the generation of high-enthalpy tourniquet jets into a fractal-tornado structure is not considered in the present invention, and can be designed by appropriate specialists, as shown, for example, in [26].
  • the fuel composition moves under the influence of gravity into the radiation-thermal activation zone (RTA), where the radiation is supplied predominantly to the heat of the AWUT drops and the evaporation of moisture from their surface layer begins.
  • RTA radiation-thermal activation zone
  • Intensive heat supply is carried out from the radiation walls of the gasifier of a special design, which are enclosed in the internal cavity of the combustion chamber of the gas turbine GKZ, so that the combustion chamber encloses its volume in a ring-shaped gasifier in the RTA zone and in the following zones in the zone of the main Pseudo-Detonation conversion, (PDC) and in the afterburning conversion zone, (CAB).
  • PDC main Pseudo-Detonation conversion
  • CAB afterburning conversion zone
  • the micro-jets of this composition may contain micro-droplets of moisture that has not had time to evaporate, or condensed moisture, which may occur in the form of a “game” pressure gradients in the boundary microlayers of jets due to the roughness of the inner surfaces of the pores of the agglomeration shells of fuel droplets.
  • the vapor-gas jets of this composition may also contain some, small, amount of coal microparticles.
  • the next phase of the conversion of AWUT in the RTA zone is the activation of the pore surfaces of the formed droplet agglomeration shell due to the high-speed mass transfer of the vapor-gas composition, which is accompanied by friction of this composition on the pore surface.
  • This activation ensures the progress of the carbon conversion process on the pore surfaces of the agglomerate.
  • the present invention solves the problem of more fully disclosing the mechanism of microexplosions of HUT suspension drops during their thermal activation to combustion.
  • particles of the solid phase of the dried VUT droplets “explode”, particles contained both in the agglomeration shell of the dried droplet, and particles of the internal volume of the dried droplet.
  • microparticles of ultrafine particle size distribution with dimensions 10 "4 + 10 ⁇ 3 mm are formed from the entire mass of each droplet.
  • the shells and particles of the internal volume of the fuel droplet are the dimensional uniformity of the droplets and the property of infrared radiation to penetrate deep into the fuel droplets, while ensuring intense and intensive supply of heat to the flocculi and pores of coal particles and to the “free” water contained inside the fuel droplets.
  • the phenomenological model of the proposed coal conversion technology assumes the existence of two mechanisms of the micro-explosive nature of the conversion combustion of AWUT, the basic differences of which are based on the use of personal brands of coal. Namely: for coals of the vitrinite group and liptinite group, the micro-explosive nature of the combustion assumes the plasticity and cohesion properties, and for coals of the humuminite, inertinite, and semivitrinite groups, these properties are not taken into account due to their predominant absence, [34].
  • the proposed gasification technology is presented in two versions, as mentioned above. So, the centers of micro-explosive combustion of droplet residues of certain stages of metamorphism formed during the processing of AWUT in a gasifier are:
  • AVUT made from vitrinitic and liptinitic coals - mainly agglomeration shells of droplets and, along with them, floccules and micropores of coal particles of internal droplet volumes.
  • One of the subtasks solved in the invention is the task of combining the conversion "burnout" of coke residues of a drop dose of AVUT with the release of volatile substances.
  • This problem is solved because when heat is supplied to the fuel droplets at a low rate (as sometimes happens), the process of droplet burning is monotonous, without secondary dispersion of the fuel, i.e. without microexplosions.
  • the time of complete combustion of a drop of a large diameter VUT droplet - 2.7 mm is about 50 seconds, [27].
  • the invention uses the formation of fuel droplets with a relatively small diameter of 0.8 to 1.2 mm, and the heat is supplied to them mainly by radiation with a high density of radiation energy flux .
  • the thermal radiation power absorbed by this drop is 0.3 W, while its activation time for Pseudo-detonation conversion is only about 2.5 seconds.
  • the invention provides a high rate of the process of agglomeration of carbon surfaces of dried fuel droplets, which allows “to blame” for a short time the internal, free moisture of the droplets, creating from the outside a protective “increase” in pressure to the increasing intra-droplet pressure.
  • the increasing intra-droplet pressure (along the chain of forces, as a counter-pressure) helps to suppress the rupture of coal particles under the increasing pressure of the internal moisture of micropores and flocculi, which also ensures the accumulation of internal energy of the total pressure of the fuel droplets .
  • they prepare AVUT drops for microexplosion, creating a kind of “bomb” from the agglomeration shell with the dynamically developing “stuffing” described above, providing the potential for efficient mass transfer and mass transfer of reaction components during explosive conversion combustion.
  • the radiative heat input in the invention is used due to the fact that during the drying of the AWUT drop, up to its microexplosion, gas desorption occurs from the surface of the drops.
  • water vapor creating a relatively cold shell around the droplets, and then carbon monoxide and some carbon dioxide are added to the water vapor (as opposed to burning dry coal), [33] exposing the carbon surface of the droplets, which is positive affects agglomeration and subsequent secondary dispersion.
  • the temperature of the gases surrounding the droplet at this time drops, however, the wave properties of radiation ensure the continuity of heat supply to the droplet.
  • the second factor taken into account in the invention during explosive combustion of AWUT droplets can be interpreted as a manifestation of the mechanism of classical detonation of a small degree, due to the localization of the parametric conditions for the existence of detonation, in connection with a set of technological parameters of gasification and fuel composition, the resulting manifestation of which determines the velocities three-phase jets from fuel droplets.
  • the conditions for the manifestation of the second fact the torus initiating the explosive combustion process is as follows:
  • these jets contain, in certain concentrations, a gas composition of volatile substances and fluidized water vapors, micro droplets of water, and solid microparticles of fuel may also be present;
  • a micro-spatial shock wave arises in the environment of these jets, when a two-phase or three-phase jet is incident on the front of it, detonation of the combustible part of the volatile substances contained in the jet occurs.
  • the probability of the periodic action of such a factor in explosive combustion of AWUT droplets increases due to the well-known, relatively new, phenomenon of a decrease in the speed of sound in two-phase media, [40].
  • the parameters of the vapor – gas medium change abruptly, and they can be determined from the equations of the shock adiabat, [25].
  • the corresponding pressure and temperature values from the parameters of the outflowing gas-vapor (three-phase) mixture and, depending on the Mach number, can be determined by specialists, and this is not advisable in the present description.
  • the PDC zone As in the above zones of the gasifier, support for the rotational movement of the reaction components of the conversion is applied and the internal walls of this gasifier are protected from coking by active interceptors integrated into the radiation walls, as described above for the RTA zone .
  • active interceptors integrated into the radiation walls, as described above for the RTA zone .
  • the interceptors in this zone are structurally positioned as closely as possible to provide a reliable gas-protective boundary layer in this zone.
  • the present invention uses shockproof protection (SC) of the walls of the gasifier in the zones of RTA and PDC designed to maintain the stability of the gas-protective boundary layers at the time of pressure surges.
  • SC shockproof protection
  • the conversion products and coke residues of the droplets of the reaction components of the AWUT are moved through the gasifier from the PDC zone to the conversion afterburning zone - CAB, due to the force of gravity.
  • they remain in the CAB zone for the required time.
  • the maintenance of this necessary time is ensured by the “development” of the design size of the CAB zone of the gasifier vertically and, due to the support of the rotational movement of the coke residue of droplets in the gaseous medium, of the conversion products rotating in a relatively horizontal plane.
  • the spiral-like movement of the conversion intermediates in the CAB zone is sustained by means of ministers twisted around their axes and blown out from active interceptors, which are located inside the gasifier walls of the CAB zone.
  • the central axes of the CAB zone interceptors are positioned so that their blown gas jets are directed in the horizontal plane and relatively tangentially, according to the direction of rotation of the conversion intermediates.
  • the gas mini-interceptors of the CAB zone are the products of the combustion of synthesis gas burned in the combustion chamber of the gas turbine of the GTZ.
  • the active interceptors of the CAB zone in the present invention, simultaneously protect the walls of the gasifier from possible coking.
  • the number of interceptors, their sizes and their density in the walls of the CAB zone of the gasifier are chosen so that, at the existing pressure in the gasifier, create a continuous boundary gas-protective layer of minimum thickness, to ensure a small flow rate of gases taken from the combustion chamber of a gas turbine .
  • the CAB zone as in the PDC and RTA zones, predominantly radiation heat is supplied to the reaction conversion components due to the fact that the internal walls of the gasifier CAB zone are externally structurally covered by the gas turbine combustion chamber.
  • gasification intermediates move down to the cooling zone (C) of the gasifier.
  • zone C gasification intermediates are cooled by supplying a cooling agent — cold synthesis gas, or cold carbon dioxide — to this zone.
  • a cooling agent cold synthesis gas, or cold carbon dioxide — to this zone.
  • the choice of type of cooling agent is carried out depending on the target quality of the synthesis gas produced according to the present invention. So, if in a particular project implementation, in accordance with the present invention, complete purification cycles of the production synthesis gas are used, including carbon dioxide removal, then it may be advisable to use the carbon dioxide variant as a cooling agent.
  • cooling carbon dioxide is obtained after processing the exhaust gases of the GTZ gas turbine, after separating moisture from the cold part of the exhaust gases, and after their compression.
  • another cooling agent cold synthesis gas
  • another cooling agent cold synthesis gas
  • the temperature of the conversion intermediates and plastic ash (slag) is lowered to the temperature of ash (slag) curing, and after the semi-products advance into the slag (SH) curing zone of the gasifier, the ash (slag) becomes solid.
  • the conversion intermediates and ash (slag) move to the lower part of the SH zone, all ash (slag) is cured.
  • Cooling in the SH zone of the gasifier is organized in the same way as in zone C, as described above.
  • the cooling agent is supplied to these zones by tangential injection of the agent from active interceptors embedded in the walls of the gasifier in these zones .
  • the tangential blowing of the cooling agent in zones C and SH supports the spiral motion of the conversion products and together with them particles of ash (slag).
  • the stability of this spiral movement is also supported by the fact that the ministers of the cooling agent blown from the interceptors have their own stability, since they are formed by twisting around their axes, due to the fact that fixed blades are inserted into the interceptors, providing the aforementioned rotation of the ministers.
  • the blown gas - cooling agent protects the walls of the gasifier in zones C and SH from their possible slagging with plastic ash (slag).
  • slag is selected on funnel-shaped surfaces adjacent structurally to the walls of the GC zone of the gasifier and representing a skull, by which they ensure the collection of slag particles to the central vertical axis gasifier.
  • SP slag port
  • Conversion intermediates are removed together with fly ash through an exhauster, which is placed structurally in the middle part (vertically) of the gasifier GC zone, under the skull, in order to prevent capture of relatively large slag particles by the stream of semi-products removed from the gasifier - crude gas synthesis.
  • the above-described processes for the production of semi-product gas synthesis in the present invention are synchronized in time by generating and supplying gasifier of control commands to the fuel pylon to generate and enter each fuel dose into the gasifier, while ensuring the continuity of the PDHG process.
  • the specified synchronization is used to ensure efficient use of the entire volume of the gasifier, in connection with the above technology.
  • the execution of synchronization is carried out on the basis of well-known methods for controlling vortex devices using their acoustic field [41].
  • acoustic information is collected by means of a line of acoustic probes, which are structurally arranged vertically and along the entire PDC zone, outside the internal walls of the gasifier.
  • the moment of explosive conversion combustion is recorded by acoustic probes, receiving signals of acoustic noise of a certain shape.
  • the spectrum of harmonics of acoustic noise and the amplitudes of various harmonics of this spectrum, the PDC zone of the gasifier depend on the specific design parameters of this zone, such as its overall dimensions, pressure, temperature, density of the medium, its phase composition, etc.
  • experimentally determine the exact moment of the pulse front of the pseudo-detonation conversion combustion process from the moment the fuel dose was supplied and record this moment in the memory of the control controller on the graph of acoustic noise in the PDC zone.
  • FIG. 1 The spatio-temporal processes of PDHG and the effects that control this process in terms of activation dosing of fuel, giving the amount of movement to the fuel droplets and dusting their surfaces, are presented on the microcycle diagram of the technology of gasification of activated carbon coal with controlled Pseudo-Detonation conversion, FIG. 1.
  • the solid lines show the graphs of the process of conversion processing of one fuel dose of AVUT.
  • the dashed lines show the conversion processes of subsequent fuel doses.
  • Charts 4 and 5 show the rates of advancement of the fuel conversion composition along the gasifier zones, the linearly vertical component of the velocity in the zones of the gasifier FPF, RTA, PDC, CAB, C, SH, GC and the tangential component of the velocity in the zones of the gasifier FPF, RTA, PDC, CAB, C, SH, respectively.
  • the relative “drop” of velocities to values close to zero, linear-vertical, and tangential components at different times, t i6 and ti 7, is explained by the inhibitory effect of the GC zone eddies, which were mentioned earlier.
  • Figure 6 shows the process of deposition of solid particles of fuel of class 0 ... 30 on the surface of fuel droplets, from time ti to time ts.
  • FIG. 7 shows the integral heat absorption by AWUT drops, the heating of which is carried out mainly by radiation of the walls gasifier, the intensity of which is due to the fact that their outer surfaces are also the walls of the combustion chamber of the gas turbine GTZ.
  • the same graph shows, approximately in the RTA zone of the gasifier, the development of fluidization of suspension water (contained in fuel droplets) and water contained in floccules and micropores of solid fuel particles.
  • the time t4 1 7 necessary for activating this drop for the Pseudo-detonation conversion, as mentioned above, is about 2.5 seconds.
  • thermodestructive, explosive fluidization of the residual suspension water of dried fuel droplets and water of floccules and micropores of solid particles of fuel, as well as intense combustion of the combustible part of volatile substances and a jump are shown pressure in the PDC zone.
  • the main conversion process of the AWUT is carried out, the peak intensity of which is shown at the point t 8 .
  • This graph illustrates the process of conversion afterburning of droplet residues of the reaction components of AWUT.
  • Figure 10 shows the action of the EMP.
  • an increased pressure pulse is generated in the active interceptors of the RTA and PDC zones of the gasifier over the time interval t f i -5-tio to temporarily seal the protective-gas boundary layer of the walls of these zones.
  • the triggering of the safety factor is carried out at a time when the pressure change in the PDC zone of the gasifier has a very high tempo.
  • Graph 1 1 shows the variable temperature component in zones C and SH. It can be seen here that the cooling of conversion intermediates, including ash (slag), begins after the conversion is complete, from time tn, and graph 12 illustrates the transition of ash (slag) from a plastic state to a solid state in the time interval to + t l5 .
  • the graph 1 1 shows the temperature-time another point “A”, at time t, when the temperature in the middle of the zone of the gasifier C is lowered to the point T s , solidification of ash (slag).
  • point “A” the process of further cooling of particles of plastic ash (slag) over their entire volume begins, lasting until time ti3, when the solidification temperature of the ash (slag) is reached in the entire volume of each ash particle (slag) of the processed fuel dose .
  • the increasing “negative” temperature head in the gasifier zone SH supports the curing process of ash (slag), which ends at time t i5 .
  • the absolute value of the time (to t J7 ) of the full technological period of processing the dose of AWUT into semi-product synthesis gas can be relatively large and can reach tens of seconds.
  • fuel doses are repeatedly injected into the gasifier, as shown in graphs 1 + 3 of FIG. 1. dashed lines.
  • “pulsed” PDHG (graph 8 in Fig. 1.) is carried out repeatedly.
  • the pulsation frequency of the main conversion combustion which is explosive in the PDC zone of the gasifier, can be in the range of 0.8 + 2.5 Hz.
  • the pulsation frequency of the main conversion combustion which is explosive in the PDC zone of the gasifier, can be in the range of 0.8 + 2.5 Hz.
  • the semi-product synthesis gas withdrawn from the gasifier, containing incidentally fly ash, is cooled using part of its heat to superheat the feed water under pressure in the first recovery boiler. Then, known purification methods are applied to this gas synthesis.
  • the main fly ash from the synthesis gas is removed in a battery high-temperature graphite cyclone, and the remnants of the smallest particles of fly ash are removed by means of a high-temperature ceramic filter. Further, through srubbers, resinous substances and oils, as well as gasoline fractions, are removed from the synthesis gas. In this case, the generated heat is used to heat the gases introduced into the gasifier through the side wall interceptors of the RTA and PDC zones of the gasifier.
  • the same heat is used to heat the air and purified synthesis gas before feeding them into the combustion chamber of the gas turbine of the GTZ and heat the circuit breaker before feeding it to the fuel pylon of the gasifier.
  • Further purification of the gas synthesis is carried out in various ways, including removing carbon dioxide and sulfur compounds from it, using the Claus process, or the LO-CAT technology.
  • the processes for the release of carbon dioxide and sulfur compounds may not be used, especially if coal with a low sulfur content is gasified.
  • Purification of gas synthesis from sulfur and nitrogen oxides is used before burning it in the GTZ because gas purification is much cheaper than purification of its combustion products, since the gas synthesis mass is 9 + 12 times less than the mass of combustion products. Accordingly, the concentration of harmful impurities to be removed is as much higher.
  • gas synthesis is purified at a pressure of about 1 - ⁇ - 1.5 MPa. Consequently, the volume of the purified gas is approximately 100 times less than the volume of the products of fuel combustion to be cleaned at atmospheric pressure [18, 19].
  • composition of the obtained synthesis gases was determined by the chromatograph AHG-002.01. Data on their composition are presented in table 2.
  • an AWUT water component is used, which, under pressure, is saturated with oxygen and hydrogen dissolved in it.
  • Such synthesis gas can also be used for commercial purposes, for example, for the production of liquid synthetic motor fuels by the Fischer-Tropsch process.
  • Table 3 shows the main properties of the resulting synthesis gases.
  • Salient features of coal gasification technology according to the present invention are:
  • the frequency of introducing fuel doses into the gasifier is controlled by feedback from the pulse of the Pseudo-Detonation conversion combustion of the bulk of a single dose of AWUT;
  • Activation of fuel droplets at a high rate to their conversion combustion in the gasifier is carried out by supplying heat, mainly by radiation heating the droplets from the walls of the gasifier, the high temperature of which is due to the fact that their outer surfaces are the inner surfaces of the combustion chamber of a gas turbine;
  • Protection of the walls of the gasifier is carried out by creating a protective-boundary gas-composite layer
  • a protective-boundary gas-composite layer is formed by means of active interceptors through which gases are injected into the walls of the gasifier, in the form of highly enthalpy jets swirling around their axes to impart aerodynamic stability to the protective layer;
  • composition of the gas composition blown into the gasifier contains part of the volatiles obtained as a result of the mechanical destruction of coals during the preparation of AWUT;
  • volumetric explosive Pseudo-detonation conversion combustion through the formation of fuel droplets with strictly specified properties, including uniformity, providing explosive conversion combustion, which is thermally activated at a high rate;
  • the frequency of introducing fuel doses into the gasifier is regulated by feedback from the pulse of the Pseudo-Detonation conversion combustion of the bulk of a single dose of AVUT;
  • activation of fuel droplets at a high rate to their conversion combustion in the gasifier is carried out by heat supply, mainly by radiation heating the droplets from the walls of the gasifier, the high temperature of which is due to the fact that their outer surfaces are the inner surfaces of the combustion chamber of a gas turbine;
  • a protective-boundary gas-composite layer is formed by means of active interceptors built into the gasifier walls through which gases are blown, in the form of highly enthalpy jets twisted around their axes to impart aerodynamic stability to the protective layer;
  • high-enthalpy jets blown from the side walls of the gasifier by means of interceptors and blowing a swirling jet from the barrel of the vortex chamber along the central axis of the gasifier (from top to bottom) maintain the stability of the vortex structure of movement of the reaction components along the technological zones of the gasifier in order to ensure sufficient the residence time in the gasifier of these reaction components;
  • the composition of the gas composition, blown into the gasifier, contains part of the volatile substances resulting from the mechanical destruction of coal in the preparation of AWUT;
  • An object of the present invention is also a technology for the production of high-quality solid-state fuel transfer systems of a given quality that satisfies the parameters of the above-described process for the production of high-quality synthesis gas, highly saturated with hydrogen, which, in turn, in accordance with the inventive concept, ensures minimal emission of carbon dioxide during its combustion in order to generate electricity.
  • the problem of the production of AWUT is solved by a special technology “allocated” as part of the invention, as well as directly in the gasifier, as described above.
  • VUT gasification followed by the use of gas synthesis, pose the problem of constructing new technologies for preparing VUT with specified properties and, in accordance with the requirements of PDGG technology for worth the invention.
  • the most important indicator of AWUT in the invention is its uniformity, required in connection with the above described PDHG technology.
  • the homogeneity of AWUT is ensured by the fact that it is manufactured in separate batches, each of which is prepared using coal particles according to the granulometric composition of a limited range.
  • the use of coal particles of similar size in each batch of AWUT ensures during gasification the stability of the current parameters of this gasification, as described above, in connection with the factor of simultaneous completion of the thermal activation of fuel droplets.
  • several grades of AWUT are prepared from the total mass of the processed coal, which differ from each other by the granulometric composition of the solid phase.
  • Table 4 shows six grades of AWUT.
  • AWUT is endowed with a high degree of the newness of his preparedness for the conversion reaction, of preparedness consisting not only in its homogeneity, as described above, but also in connection with its activation.
  • So in the finished AWUT contains the increased internal energy of its fuel composition due to the interaction energy of the stable part of the water clusters in the excited state, this is the interaction energy of the clusters both with each other and with the carbon surfaces of the carbon microparticles.
  • the presence of internal mechanical energy of stable clusters of the water component of the fuel exists in the form of “elastic intracuster” micropulsations.
  • the excitation state of the stable part of water clusters and surfaces of coal microparticles is formed during the processing of the fuel composition in the Activation Apparatus for hydroblow processing. Activation of the fuel composition is manifested in two directions of its properties.
  • AWUT is also accompanied by the following features, which are technologically inextricably linked with its conversion:
  • the fuel preparation process is based on mechanochemical activation, during which the structure of coal changes with a large relative increase in individual maceral and mineral formations having active surfaces. Water also undergoes a series of changes, during which a chemically activated dispersed medium is formed, saturated with components of the ionic and cationic type.
  • the dispersed medium being the primary oxidizing agent, activates the surfaces of the particles of the solid phase at all phases of the conversion combustion of fuel, as described above in the PDHG technology.
  • the hardware for preparing AWUT in an enlarged view, is used as a two-stage one, and, according to experts [43], as the most effective. In the first stage, an activator disintegrator is used that processes conditionally dry coal.
  • Coal arriving for processing is crushed to a class of 0 ... 5 mm, or 0 ... 8 mm, depending on the equipment, in connection with the required production volume of AWUT. Then, metal inclusions, accidentally possible, are separated from the coal, and the metal is weighed in weight in the first coal storage, depending on its moisture content, which is measured at the coal inlet to the storage. If there is a lot of surface moisture in the coal, so that it can flow out of the dosed coal mass under its own gravity, then it is collected, for example, directly from the weight vibration filter conveyor, through which the above dosing is carried out.
  • the weight vibrofiltration conveyor is controlled by performing its intermittent (jerky) movement, including reverse, in order to initiate the draining of excess surface moisture from coal, by shaking it.
  • the duration of such a rough conveyor vibration filtering is carried out according to the set program for each grade of coal, depending on the readings of the coal moisture sensor, which is placed at the beginning of the conveyor.
  • the water collected from under the conveyor is accumulated and, if necessary, it is used for the preparation of the automatic circuit breaker for further technological operations.
  • the first coal storage tank filled with a coal dose, is sealed and pressurized in it by 0.001 0.002 MPa by feeding volatile substances into the storage ring, which are precompressed, accumulating them in the receiver and getting them as a result of mechanical destruction of coal, when grinding it to class 0 ... 400 microns.
  • Coal grinding is carried out under an overpressure of 0.001 + 0.002 MPa in an intelligent disintegrator, directing coal into it through an airtight discharge gate of the first coal storage.
  • the movement of coal from the accumulator to the disintegrator is carried out by the force of gravity with vibration shaking of the guiding coal boxes.
  • the excess pressure in the disintegrator is maintained by supplying an additional volume of volatile substances to the first coal storage unit, controlling the pressure in it.
  • the bulk of the finest particle size distribution of coal - class 0 ... 30+ microns is sucked from the upper part of the working area of the disintegrator due to the aforementioned excessive pressure of volatile substances and through a special valve - olator.
  • 30+ microns from the disintegrator is composed of two parts, the first part is the volatile substances released as a result of the mechanical destruction of the grinded dose of coal, the second part is the volatile substances that circulate through the contour through the coal storage and which were isolated, also as a result of mechanical destruction of coal, but at earlier stages of grinding other coal doses.
  • coal is emitted on a battery cyclone, and volatiles are sent to the receiver, having previously been compressed by the aforementioned fan.
  • the amount of volatile substances removed from the intellect of a single disintegrator is measured and transmitted to the controller for controlling this disintegrator.
  • a second coal storage ring is used, into which a different dose of coal is loaded, while the coal dose is unloaded into the disintegrator from the first coal storage. Accordingly, at the time when coal is discharged into the disintegrator from the second coal storage, the coal dose is loaded into the first coal storage.
  • coal of class 0 ... 30+ ⁇ m in the present invention, coal of class 0 ... 30+ ⁇ m, it should be understood that in this coal can contain, in relatively small quantities, particles of coal slightly exceeding the size of 30 ⁇ m, which can be captured by a satellite stream of volatile substances, when removing them from the disintegrator.
  • AVUT is prepared from vitrinitic or leptinitic coals
  • coal of class 0 ... 30+ microns is subjected to classification, according to which coal of class 0 ... 30 microns is collected and sent to gasification technology for spraying it on the surface of fuel drops.
  • the coal of class 30 ... 30+ microns remaining after this is sent to the ACWF 400 brand AWUT, where its very small amount, relative to the mass of coal of class 260 ... 400 microns, cannot substantially change the properties of this fuel stamps.
  • the work of the intelligent disintegrator is based on the use of a functional relationship between the output of the amount of volatile substances from coal obtained as a result of the mechanical destruction of coal during its “fine” grinding and the resulting particle size distribution of ground coal.
  • a Special Analytical Sample SAP
  • SAP Special Analytical Sample
  • MDL Mechanism-Destructive Volatile
  • EMDL quantitatively Reference Mechanical Destructive Volatile Substances
  • FIG. 2 A variant of an enlarged diagram of an algorithm for controlling coal grinding processes is presented — mechanisms of a weighted vibrofilter conveyor, an intelligent disintegrator, and a moisture separator.
  • the main data used to generate control commands are shown, operations performed on the data are shown, and data flows between processes and data carriers are shown.
  • symbol 13 shows an array of basic data of various grades of processed coal and technological procedures for grinding them, stored in the memory of the disintegrator controller, and linear symbol 14 shows the transfer of a part of this array of basic data related to a particular brand of coal that is processed in real time.
  • the symbol 15 indicates the input to the controller of the passport characteristics of the batch of processed coal volume.
  • Symbol 16 denotes the process of selecting the numerical data of the technological schedule for coal moisture, which is used hereinafter as the current "reference" character Real-time processing of the used brand of coal. Process 16 is provided by entering 14 of the above part of the array of basic data and transmitting passport characteristics of coal into it, the transmission is indicated by a linear symbol 17.
  • Data on the real-time EMDL value is obtained in process 23, which is an operation of logical sampling from the data part 13, based on the argument introduced into process 23 by operation 17.
  • Data on the EMDL value of the processed coal grade is sent to processes 24 and 25 , and their input is indicated by a linear symbol 26.
  • Terminator 27 denotes the actual (measured at the beginning of the conveyor) humidity of the coal received for processing at the outlet of the crusher, and linear symbol 28 denotes the transfer of data on this humidity to process 29.
  • Operation 29 s It is included in determining the deviation of the actual humidity of coal from the technologically regulated humidity, the transfer of the value of which to the process 29 is indicated on the algorithm diagram by a linear symbol 30.
  • Linear symbol 31 shows the transmission of data on the deviation of coal moisture received for processing from the regulatory norm .
  • This data is used in a predetermined process 32 to automatically determine the operating mode of the coal feed conveyor for grinding, the mode in terms of vibration filtering, which ensures the moisture content of coal leaving this conveyor is reduced to the standard humidity.
  • 33 data are output from process 32, which is the number of “intermediate” stops of the vibrofilter conveyor with rigid positioning, and sometimes the number of conveyor reverses that provide shaking of the coal mass during the advancement of coal to the end of the conveyor - to the zone of coal discharge into the accumulator.
  • the number of “intermediate” stops of the hard positioning of the vibrofilter conveyor, or the number of its reverses, is determined by a predetermined process 32, depending on the amount of excess surface moisture of the coal.
  • the output of these data to the local control controller by the vibration-filtering conveyor is indicated by the terminator 34.
  • the external humidity of the coal dose directed to the grinding into the intelligent disintegrator is controlled.
  • process 35 of measuring the path of coal along the vibration filtering conveyor is started. Using the path measuring sensor built into this conveyor, process 35 continuously compares the path along which the coal is advanced with the length of the conveyor.
  • the terminator symbol 36 indicates the input of current data on the position of the conveyor, and the linear symbol 37 indicates the transfer of this data to process 35.
  • the process 35 is deduced command 38 to fix the actual moisture content of coal at the end of the conveyor, that is, before dumping the coal into the accumulator.
  • Symbol 39 on the algorithm diagram indicates a predetermined process for determining the difference between the actual moisture content of coal supplied for grinding into the disintegrator and the moisture content of coal, which should be according to the technological regulations (data 18).
  • data 40 on the actual moisture content of coal at the end of the conveyor is also introduced into it, their transmission is indicated by symbol 41.
  • the decisive process 42 determines whether or not to turn on a separator that separates a possible excess of moisture from coal milled in the disintegrator . If the moisture of the milled coal does not exceed the norm, then the decisive process 42 generates data on the completion of the described subcycle, in the flowchart - 44. The transmission of data on the completion of the subcycle is shown by the linear symbol 43.
  • the decisive process 42 data on the value of the deviation of humidity from the standard, previously developed in process 39 are transferred from process 42 to process 45.
  • the transfer of this data is shown by symbols 38 and 46.
  • a predetermined process 45 is used, by means of which a separator operating mode is assigned and the numerical data of this mode are output by process 47 to a local separator control controller.
  • the output of this data to the separator controller is indicated by a terminator symbol 48.
  • the operations of process 24, and team 49 determine the time of starting the counting of the time interval for measuring the amount of MDL leaving the coal mass equal to the measuring dose.
  • the count of this time interval is indicated by the symbol 50.
  • the measuring dose in the present invention, is meant a relatively small mass of coal, comprising, for example, about 10% to 15% of the mass of the milled dose, loaded into the coal storage and milled by the disintegrator continuously, to the full unloading the drive.
  • the value of this measuring mass is chosen at the lower boundary such that this dose provides such a quantitative value of the MDLs emerging from this dose so that this quantitative MDL can be stably detected by the measuring sensor, from the point view of measurement error.
  • the value of the measuring dose of coal at the upper boundary is chosen so that it is sufficiently small relative to the entire grinding dose and that the difference remaining between them is large enough to ensure high-quality grinding of the entire dose of coal (loaded into the coal storage) according to the class 0 ... 400 microns. That is, not the optimality of the regime during grinding of the measuring dose, from the point of view of its mass, should not significantly affect the result of grinding the entire dose.
  • terminator 51 indicates the output of the command to the MDL measuring sensor at the beginning of the counting of the measured amount of MDL output from the measuring dose of coal.
  • the mass of the measuring dose of coal is kept stable by the fact that at the interval of the process 50 — counting the time for measuring the amount of MDLs leaving the measuring dose, the rate of coal supply to the grinding zone of the disintegrator is kept stable, which is given by data 21.
  • the magnitude of the speed of the main drives of the disintegrator (stably maintained by them) is determined by numerical data 52, which are generated in process 24 by the operation of numerical selection from the data array (not shown in the algorithm rhythm) by the argument of EMDL.
  • the aforementioned value of the speed of the main drives of the disintegrator a priori ensures the grinding of coal (of the processed grade) to a value close to the class 0 ... 400 microns.
  • the “exact” numerical value of this velocity is verified experimentally for each grade of coal, and is previously stored in the memory of the controller controlling the disintegrator.
  • the processes of transmitting data on the speed of the main drive of the disintegrator are indicated by linear symbols 53 and 54.
  • the pulse signal indicated by terminator 56 is output to the MDL measuring sensor, which means the end of the MDL measurement of substances - divided from the measuring dose of coal.
  • the MDL measuring sensor introduces into the disintegrator control controller the integral MDL value of substances obtained as a result of mechanical destruction, when the measuring dose of coal is milled, the input is indicated by the terminator 57.
  • the accuracy of the volume of the measuring dose of coal, ground for the mentioned time interval was provided by stabilization of the speeds of the disintegrator feed drives.
  • the quantitative data of the MDL of substances obtained as a result of the “operational control” grinding of the measuring dose of coal are transferred to the process 25, by the operation of which the deviation of the actual value of the MDL from the EMDL is determined.
  • the numerical data of this deviation, by transfer operation 58, are sent to process 59, which selects the optimal speed setting for the main drives of the disintegrator, corresponding to the coal milling (at fixed coal feed rates into the grinding zone) according to the criterion of the greatest possible number of coal particles - the richest composition of the class 0 ... 400 microns, in the entire mass of the milled coal of this brand.
  • the linear symbol 60 denotes the transfer of data of the MDL value to the process 25.
  • any functional dependencies can be applied (for all grades of coal used, previously stored in the memory 13 of the controller controlling the disintegrator), for example, linear - proportionally linking the amount of MDL escaping substances with the upper boundary of the bulk of the particle size distribution of the milled coal.
  • data 62 is sent to process 61, which is an a posteriori speed reference to the main disintegrator drives.
  • process operation 61 (which is an operation of switching the “data stream” according to the priority selection logic) defines a new speed reference for the main disintegrator drives.
  • the data 62 is stored in the controller’s RAM by means of the data transfer process 63.
  • the “new” speed task is output to the main drives of the disintegrator, the processes of which are indicated by linear symbols 64, 65, 66 and terminator 67, provides optimal grinding of the next measuring dose of coal.
  • the current data of a given speed to the main drives of the disintegrator is stored in RAM 68.
  • the command 69 which is formed at the end of the grinding of each measuring dose of coal (at the time of data transfer 58), carry out cyclic starts of processes 50 and 51, which “Constantly” support the optimality of grinding the entire volume of coal dosed into the accumulator.
  • an intelligent disintegrator provides optimization of the grinding of coals of various grades, taking into account the actual deviations of the charcoal characteristics from its passport data, which is necessary for the technology for the preparation of high-temperature alloys with a high degree of homogeneity for the PDHG process.
  • AWUT is prepared simultaneously in several rotary-pulsation Activation Apparatuses of hydropercussion treatment, in which homogenization and activation of suspensions is carried out and premix in a mixer.
  • rotary-pulsation Activation Apparatuses of hydropercussion treatment in which homogenization and activation of suspensions is carried out and premix in a mixer.
  • Such an apparatus is described in detail in [10], and is a rotary-pulsating hydrodynamic mechanism that converts mechanical energy into other types of energy:
  • the parameters of the hydrodynamic effect on the treated suspension are used relatively soft (without noticeable dispersion of the solid phase of the suspension), in the range of specific powers of 1.0 -5 - 10.0 kW / sq. centimeter, but with high frequencies of about 5.0 to 10.0 kHz, providing high performance Activation Devices.
  • ACWF 400 fuel is made from coal of particle size distribution in the class 260 ... 400 microns, obtained at the first stage of the cascade of classifications. So, coal of class 260 ... 400 microns and a small amount of coal of class 30 ... 30+ are loaded through sealed gates into the first suspension mixer. At the same time, loading is carried out through the first technological batcher, by means of which the mass of loaded coal is controlled. After filling the first suspension mixer with a dose of coal, it is sealed and then the rotation of the mixing mixer is started and a dose of industrial water is fed into it, using the first metering pump, from the tank of feed technical water, preheating it with heat energy of slag removed from the gasifier.
  • the time of active mixing of the semi-product suspension in the first suspension mixer is set equal to the time of loading the coal dose in the second suspension mixer, thereby ensuring the continuity of operation of the disintegrator and Activation Apparatus for hydraulic shock treatment.
  • the semi-product suspension is withdrawn from the first suspension mixer for processing into the first Activation Apparatus.
  • circulating processing of sus the suspensions in the AWUT of the ACWF 400 brand The circulation of the fuel suspension processed in the first Activation Apparatus is carried out through the first technological circulation tank, which is a gas separator containing the entire dose of the processed suspension.
  • the rotary-pulsation Activation Apparatus provides transportation of the processed suspension along the circulation circuit, at the same time fulfilling the function of the circulation pump.
  • the gases separated from it which are volatile substances emitted from coal during this processing and the volatile substances coming from the suspension mixer, are sent to the receiver, from where they, as previously described, are used in the process of grinding coal in the disintegrator.
  • the first suspension mixer is emptied, and it is refilled during the processing of the said dose of the fuel suspension.
  • the intermediate AVUT is removed from the first Activation Unit into the first correction tank for the final operation.
  • substandard AVUT is separated from its main mass.
  • the next dose of the semi-product suspension is introduced into the first Activation Apparatus for processing, which was prepared in the second suspension mixer during the processing of the first dose of the suspension. Carrying out the following technological cycles in a similar manner, the main volume of the first correction capacity is filled with semi-finished AWUT.
  • Non-standard AWUT is a centrate — a mass exfoliated from the fuel, a mass of lower density than a conventional AWUT and located in the upper layer of the total volume of fuel introduced into the correction tank. The centrate is poured into the substandard fuel collector after a correction time has elapsed, from where it, through the pumps, is sent to the tank of feed technical water.
  • the volumes of correction tanks for each brand of AVUT are chosen the same and such that each of them could be filled with semi-finished AVUT for correction time.
  • the previously accumulated AWUT is maintained to separate the centrate.
  • the finished AWUT and the centrate are withdrawn from the second correction tank, it is filled with newly used semi-finished product fuel, and during this filling in the first correction tank, the fuel mass that was generated and introduced into the first correction tank during the fuel correction is subjected to technological exposure in the second correction tank.
  • Such a technological organization of the preparation of AWUT ensures the continuity of the process of its preparation, due to the non-stop use of the main equipment - the Disintegrator and the Activation Unit for hydraulic shock treatment.
  • coal of class 0 ... 260 ⁇ m is sent to the preparation of automatic control units of other grades listed in table 4.
  • ACWF 260 and ACWF 170 grades are prepared by analogy with the above-described ACWF 400 fuel preparation technology using this is one, the second, a set of equipment, similar in composition, set of equipment used in the preparation of ACWF 400 fuel, as described above.
  • a set of equipment for the preparation of AWUT, in the present invention is called equipment used technologically in series, after the disintegrator, separator and the corresponding classification device, as described above.
  • the use of one set of equipment for the preparation of two ABUT grades is used due to the fact that the total mass of coal of classes 170 ... 260 microns and 1 10 ... 170 microns is 38% + 41% of the total mass of coal, which is comparable to the mass of coal in 45% + 50% of the class 260 ... 400 microns used in ACWF 400 fuel.
  • the second set of equipment with the same capacity as for the production of ACWF 400 fuel, where the coal mass is 45% + 50% provides, at different times, the processes of fuel preparation of two grades ACWF 260 and ACWF 170 .
  • Table 5 shows quantitative data on the particle size distribution, which is obtained by grinding coal in a disintegrator.
  • the aqueous component of the AWUT are saturated with hydrogen and oxygen dissolved in it, for example, by means of an electrolyzer, by analogy with the solution described in [4], but under pressure.
  • an additional low-energy “transport activation” of the slurry and fuel is used, which contributes to their dynamic stabilization to the element - container transportation.
  • This additional low-energy “transport activation” is carried out by means of traveling electromagnetic waves, which are generated in separate sections of the pipeline technological network. Running electromagnetic waves create these sections by multipolar electromagnetic devices, each of which is a stator of a multiphase, or three-phase, linear “asynchronous” motor, the induction rotor of which is a medium moving through the pipeline - suspension, or finished fuel.
  • the pipelines in these above-mentioned sections are made of diamagnetic materials, for example, glass composite materials made of glass filaments with a bonding epoxy compound.
  • “Transport activation” of the semi-product suspension and fuel is carried out due to the fact that in motion they possess to a small extent the properties of paramagnetism, due to the presence in its composition of a certain number of ions and stable water clusters composed of several tens of water molecules, which possess a dipole moment, [50, 51, 52, 53].
  • a very large number of multidirectional mechanical pulsed forces with frequencies of the electromagnetic field acting on the volume of the AWUT arise uniformly localized in the entire mass of the AWUT flow.
  • the invention is illustrated by a time diagram, an algorithm diagram, technological schemes and sketches of equipment layouts.
  • FIG. 1 Timing diagrams of microcyclic processes for the technology of gasification of activated water-coal fuel with controlled pseudo-detonation conversion.
  • FIG. 2 An enlarged diagram of the algorithm for controlling coal grinding processes - vibration filtering mechanisms and an intelligent disintegrator and moisture separator.
  • FIG. 3 The technology scheme of the pseudo-detonation hydrogasification of coal integrated in the hybrid combined cycle of electricity production.
  • FIG. 4 Scheme of integrated design technologies for gasification of activated carbon-dioxide fuel and burning of generator gas.
  • FIG. 5 Arrangement of an ejected vortex pulsating gasifier of activated carbon-dioxide fuel integrated structurally with a combustion chamber of a gas turbine.
  • FIG. 6 General view of the design of fuel-calibrator dispensers designed for activation input of coal-water fuel into the gasifier.
  • FIG. 7 The layout of the fuel-calibrator dispensers and the vortex chamber in the fuel pylon of the gasifier and the organization of the movement of gas-fuel flows in the gasifier, in the zone of final preparation of fuel and in the zone of radiation thermal activation of fuel.
  • FIG. 8 The layout of the gasifier fuel pylon and its chamber zones for the final preparation of fuel, radiation-thermal activation, and pseudo-detonation conversion.
  • FIG. 9 Scheme of the technology of the subsystem for preparing Activated Water-Coal Fuel.
  • FIG. 10 Variant of the design layout of the intelligent coal disintegrator mechanism.
  • FIG. 3 shows five integrated subsystems with their interconnections in accordance with the concept of the present invention:
  • GKC power generation subsystem - is presented with a sufficient degree of detail corresponding to the disclosure of an inventive concept.
  • raw coal 70 is shown supplied to the crusher 71 for further processing into liquid fuel.
  • the coal 72 obtained from the crusher 71 is loaded into the coal accumulator 73, having previously separated part of the surface moisture from it on a vibrofilter conveyor.
  • the coal storage unit is sealed and through the valve 74 and pressure reducing valve 75, through line 76, from the receiver 77 volatile substances are supplied to the coal storage unit, which were previously obtained by grinding the coal in the intelligent disintegrator 78 and were obtained from the process tank circulation 79, which is a gas separator.
  • the coal is directed through pressure seals and a sealed switch via line 80 to the intelligent disintegrator 78, while overpressure is maintained in the coal storage unit via line 76.
  • the intelligent disintegrator 78 through line 81 and by means of an exhaust fan 82, volatile substances released from the coal are grinded out, in a satellite stream of which coal dust is contained.
  • This coal dust is separated from the volatiles on a battery cyclone 83, then particles larger than 30 ⁇ m are separated from it on a classifier and sent to it through line 84 through a pressure seal 85 to a hopper 86, in which finely dispersed coal dust of class 0 ... 30 ⁇ m is collected .
  • Coal dust of class 0 ... 30 ⁇ m obtained at the last stage of the cascade of classifiers of the subsystem for the preparation of the automatic circuit breaker, is sent to the same bunker 86 through a pressure seal 87, along line 88.
  • the coal is metered by sending it to the suspension mixer 90.
  • a technological dose of class 260 ... 400 coal is loaded into the suspension mixer 90 microns, from which, further, ACWF 400 fuel is prepared.
  • Process water is dosed into the mixer 90, through line 91, through the valve 92, preheating it in the process water heater 93 with the heat of the slag energy removed from the gasifier 94 by means of along line 95 of an independent heat carrier driven by a circulation pump 96.
  • the operation of the mixing mixer of the suspension mixer 90 provides for the preparation of a semi-product suspension, the technological dose of which is sent through a controlled valve through line 97 to the Activation Apparatus for hydraulic shock treatment 98.
  • the Activation Apparatus 98 through line 99 and through the controlled valve 100 and the technological circulation capacity 79, the suspension is circulated in the AWUT.
  • a gasifier 94 structurally integrated with the combustion chamber 125 of the gas turbine 126, is shown in the AVUT conversion subsystem integrated with the generator gas combustion technology, while the combustion chamber 125, in turn, is structurally integrated with the superheater 127 of the first recovery boiler 128 PTC. Accordingly, the superheater 127 is arranged inside the diffuser 129 of the combustion chamber 125, so that the combustion products 130, blown into the gas turbine 126, are pre-cooled they are set to temperatures of 1200 + 1600 degrees C, which are acceptable for the particular design of the gas turbine 126 used, in terms of the resource of its blades.
  • the gasifier 94 serves (as a first option) liquid hydrocarbon fuel, by burning which the gasifier 94 is heated.
  • air is also supplied to the gasifier (not shown in the diagram).
  • the heating of the gasifier 94 is also carried out externally, through its walls 134, by burning the generator gas in the combustion chamber 125.
  • the gas turbine 126 is started and electricity is generated on the generator 136, starting the operation of the PTC and DHC.
  • the supply of liquid fuel through line 117 to the gasifier 94 is carried out using a fuel pump 137, through a controlled valve 138.
  • valve 133 is closed and one of the controlled valves 1 18 + 123 is opened, supplying any one grades in gasifier 94.
  • protective volatile substances separated from coal and / or generator gas are fed into gasifier 94 via line 139, opening valve 140.
  • Sulfur gas is supplied via line 141, through a control valve 142.
  • the air Before the air is supplied to the combustion chamber 125, it is heated by the heat of the steam exhausted in the low pressure cylinder 155, the turbine of the PTC, and after the gasifier 94 is put into cruise mode, the air is additionally heated by the heat utilized in the pre-treatment subsystem generator gas. Such air heating is carried out in heaters 156 and 157. Before the generator gas is supplied to the combustion chamber 125, it, like air, is heated by the heat of the steam exhausted in the low-pressure cylinder 155, the turbine engine and the heat from the pre-treatment of the generator gas pre-treatment, by this heating on heaters 158 and 159, respectively.
  • the generator gas is heated with heat from the steam cooler of the refrigerator 720 by means of an independent heat carrier circulating through line 721 by means of a pump 722. This heating is carried out in a heater 723.
  • the supply of generator gas for combustion through line 141 is carried out through a pressure reducing valve 160 , at different times, from two different sources. So, during the start of the gasifier 94 and before it enters the cruise mode, the generator gas for burning it in the combustion chamber 125 is supplied from the gas holder 135, through valves 161 and 162, via line 163, “generating” it into evaporator 164.
  • the generator gas is supplied via line 165 to its combustion in chamber 125, through valve 166 and check valve 167, and is supplied to gas holder 135, through valve 168 from the gas finishing subsystem.
  • cold shielding gas or cold carbon dioxide obtained from GTC exhaust gas is supplied via line 169 to gas generator 94.
  • this feed in the gasifier 94, also carry out the curing of the plastic ash in solid slag.
  • the valve 170 is opened and the gas directed to the gasifier 94 is cooled additionally in the cooler 171, by means of the cooled carbon dioxide through line 172, through the valve 173. In this case, the spent carbon dioxide can be sent to its interception subsystem for disposal (not.
  • a supply of chilled 94 Torr gazifika- carbon dioxide valves 170 and 173 closed and valve 423 is opened.
  • carbon dioxide is sent to line 172 or line 169 from receiver 175, into which it is preliminarily the antibodies are pumped along line 176 by a carbon dioxide turbocharger 177 driven by a gas turbine 126.
  • a small amount of fine coal dust is fed into the gasifier 94 via line 178 from hopper 86, through an outlet seal 179, by means of a high-pressure blower fan 180.
  • the composition of finely dispersed coal and volatile substances before being fed into the gasifier is heated in the heater 724 by the heat of the cooled steam after the compressor 725 of the refrigerator.
  • the gasifier 94 to protect the internal surfaces of its walls from coking during pulsed pressure surges, during PDGG, they are activated by short-term opening of the valves ⁇ 181 and 182, thereby increasing pressure in the gas near-wall boundary layer of gas 94.
  • volatile substances supplied through line 139 to gasifier 94 from receiver 77 and gas supplied through line 141 are not supplied as usual through corresponding pressure reducing valves 143 and 160 and through non-return valves 144 and 183, and bypassing them, through the appropriate valves ⁇ 181 and 182.
  • the gas (without lowering its pressure on the pressure reducing valve 160) enters line 139, through the valve ⁇ 182 from a special gas receiver ⁇ 184, which, in turn, is filled with gas by line 185 through valve 186 from evaporator 164.
  • the AWUT directed to gasification is heated in the heater 187 by heat from the subsystem of the preliminary purification of the generator gas, and the volatile substances are heated by the heater 188.
  • an independent heat carrier circulating pump 189
  • this heat is directed along line 190, through a controlled valve 191, to heaters 157, 159, 187 and 188.
  • the heat of the steam of the PTC turbine exhausted in the low-pressure cylinder 155 is directed to heat the air in heater 156 and for heating the generator gas in heaters 158 and 192, it is supplied via line 193, by means of an independent heat carrier, driven by a circulation pump 194, and through a controller 195 controlling the flow of an independent heat carrier.
  • the heat of the cooled steam after the compressor 725 of the refrigerator is used to heat the automatic circuit breaker and the volatile substances of coal before feeding them into the gasifier.
  • the pressure seal 196 of the slag collector 197 is fixed open, and, when filling this slag collector, com, the pressure seal 196 is closed and then the pressure seal 198 is opened, dumping the slag 199 accumulated in the slag collector 197 into the transport 200. Then, the pressure seal 198 is closed and then the pressure seal 196 is opened to accumulate the next amount of slag in its collection 197.
  • the heat of this slag is transferred to an independent heat agent in line 95 by means of a heater 201.
  • the hot crude generator gas is removed from the gasifier 94 through valve 202 through line 203 to partially cool it to overheat barely 204 pressurized water, in the first recovery boiler 128 PTC.
  • Gas is supplied to filter 211 through line 212, through valves 213 and 214, the main purpose of which, together with valves 215 and 216, is to provide washing regimes for cyclone 207, filter 211 and independent heater 217 thermal agent.
  • line 218 dust-free gas, through heater 217, is sent to a scrubber 219, in which resins and oils 220 are separated from gas, which are sent to transport 221.
  • the entire mass of fly ash 222 extracted from gas is discharged through pressure seals (not shown) from the dust collector 209 to transport 223.
  • the generator gas partially cooled in the heater 217 and on the scrubber 219 and cleaned of fly ash is sent via line 224 through an independent heat agent heater 225 to a scrubber 226, in which lighter liquid carbohydrate odes (gasoline fractions) 227 and collect them in transport 228.
  • an independent thermal agent pro walking along the lines of these apparatuses, heats up in them with a sequential increase in temperature, leaving line 190 with a maximum temperature, and at the same time, an independent heat agent cools the apparatuses 217, 219, 225 and 226 in a sequence corresponding to the condensation temperatures of the products separated by scrubbers 219 and 226.
  • the cooled and pre-treated generator gas is sent to the final gas purification subsystem.
  • their devices are washed, including scrubbers 219, 226 and heater 225, for which valves 233 and 234 are intended for washing.
  • FIG. 3 is an enlarged flow diagram illustrating the processes of gas purification from acid compounds, carbon dioxide and sulfur.
  • This subsystem shows a wet vortex scrubber reactor 235, into which water is supplied via line 236 as an sorbent, acidic water is removed from line 237, and gas is removed from line 238 from it, by means of an auxiliary fan 239, from which partially removed carbon dioxide and other acid compounds removed.
  • an aqueous suspension prepared on the basis of calcium hydroxide is supplied to the vortex reactor-scrubber 235.
  • reactor-scrubber 235 for example, a device for a vortex scrubber for gas purification described in [54] can be used.
  • LO-CAT technology is used using a chelated iron catalyst [55].
  • organic chelating agents prevent the precipitation of iron sulfide or iron hydroxide in water. The process is based on redox chemistry.
  • an absorption column 240 hydrogen sulfide is ionized to hydrosulfite, which is oxidized to sulfur, by converting an iron ion from a trivalent to a divalent state.
  • Bivalent iron ions in water and sulfur
  • Oxidation apparatus is passed through line 245 to oxidizing apparatus 244 chelated iron is introduced, part of which is lost when sulfur is removed from the process, and alkali is added to maintain the level of acid-base balance.
  • oxidizing apparatus 244 atmospheric oxygen is absorbed into the “solution” of the LO-CAT system, introducing it through atmospheric valve 246 via line 247, by means of high-pressure fan 248.
  • apparatus 244 ferrous iron is reoxidized to a trivalent state, thereby regenerating the catalyst, which, for its subsequent use, is returned to the absorption column 240 via line 249, by means of a pump 250.
  • a conventional gas separator 251 residual moisture 252 is removed from the gas by sending gas purified from hydrogen sulfide to the separator 251, via line 253, from the absorption column 240.
  • the clean and dry generator gas is compressed in the compressor 254, the gas is sent via line 165 to the gas holder 135 and burned in the combustion chamber 125 of the gas turbine 126.
  • the efficiency of removal of hydrogen sulfide from the generator gas according to the data from [55, 56] it amounts to 99.9%, which is quite favorable for the operation of a gas turbine 126.
  • an aqueous suspension containing pure sulfur and a “solution” of chelated iron is purified from sulfur on the filter press 255, into which this suspension is pumped through line 256, through valve 257, by means of pump 258.
  • the exhaust gases of a gas turbine 126 are sent via line 273 to a vortex apparatus 274 of the first stage of mass-temperature separation of these exhaust gases.
  • the hot portion of these exhaust gases is sent via line 275 to the vortex apparatus 276 of the second stage of mass-temperature gas separation.
  • vortex devices 274 and 276 in connection with the foregoing, in accordance with the inventive concept, due to the creation of a large temperature head and, accordingly, steam overheating, waste heat from the GTZ high in the first utilization boiler 128 it is efficiently converted into steam energy, in a steam heater 280 and in a superheater 281. That is, in general, taking into account the use of a superheater 127, which is located in the diffuser 129 of the combustion chamber 125, and makes it possible to operate the CVP 282 of the steam turbine PTC with supercritical parameters.
  • the gas stream of the cold line 279 having a lower pressure than the gas stream of the cold line 278, which "follows" from the principles of operation of the vortex mass-temperature gas separators, is subjected to compression in the compressor 283 GTZ, thereby equalizing the pressure of the mass of gases from line 279 with the gas pressure of line 278. Then, both flows are combined into line 284 from lines 278 and 285. Then, the combined cold stream through line 284 is sent to the first between cycles - a left-hand condenser 286, and in it, moisture is condensed from the cold part of the exhaust gases of the gas turbine 126, the cold part of the gases obtained from the mass-temperature separators 274 and 276.
  • the two-phase gas-droplet composition from the first inter-cycle condenser 286 is withdrawn via line 287 to the gas separator 288, in which department dissolved water from the gases which are in the main prefecture carbon dioxide which is directed through line 289 into compressive uglekislot- ny compressor 177.
  • the compressed carbon dioxide is directed via line 176 into multime- dia Ver 175 for use in the production technology of generator gas.
  • the water separated from the gases in the gas separator 288 is discharged by means of a pump 290 to the AWUT preparation subsystem via line 291, and part of this water via line 292 is sent to the PTC chemical water treatment to make up for standard losses.
  • the PTC 312 feed tank water is replenished from the first inter-cycle condenser 286 along line 313, in which this water is heated due to the cold part of the compressed exhaust gases of the gas turbine 126, the part that is directed to the first inter-cycle condenser 286 through line 284.
  • Water heated to be heated The body 310, by means of the feed pump 314, is introduced into the first recovery boiler 128 — into a pressurized water superheater 204, in which part of the thermal energy of the raw generator gas is utilized, which is removed from the gasifier 94 via line 203.
  • the steam turbine worked out in the low-pressure cylinder 155 is sent to the heater 305 and then this steam, in the collector line 316, is combined with the cold part of the steam obtained as a result of the mass-temperature separation of steam in the apparatus 296, after which these combined pairs are compressed by a steam compressor 317, raising, at the same time, their parameters, and direct these pairs along line 318 to the second utilization boiler 319 - to a steam generator 320 central heating plants.
  • these vapors are sent via line 321, for condensation, to the second inter-cycle condenser 322.
  • the water condensed in this condenser 322 is sent via line 333, by means of a condensate pump 334, as a cooling agent, into the first inter-cycle condenser 286, cooling it previously in the refrigerator 335.
  • the GSCC power generation subsystem also shows the technological scheme of the DHC.
  • the PTC anergy is converted into electrical energy, which is generated on a generator 336 from the mechanical energy of an organic turbine.
  • positive feedback is used to increase the efficiency of DHCs - by returning part of the energy of the organic vapors spent in the CVP 337 to the same CVP 337. This is done by raising the temperature head on the heater 338 organic vapors the second utilization boiler 319, with the energy of a part of the same 337 organic vapors spent in the CVP.
  • This temperature head is raised due to the fact that the organic vapors spent in the CVP 337 are subjected to separation into cold and hot parts in two stages of the apparatus 339 and 340 for mass-temperature separation of these organic vapors. And after this separation, their hot part is sent via line 341 to the organic vapor heater 338 of the second utilization boiler 319.
  • spent organic vapors from CVP 337 are sent via line 342 to the input of the mass-temperature separation of organic vapors 339.
  • the hot part of the organic vapor separated on the apparatus 339 is sent from it via line 343 to the inlet of the apparatus 340, where further mass-temperature separation of the hot part of the organic vapor obtained from the apparatus 339 is carried out.
  • the coldest part of organic vapors, their cascade separation, from the apparatus 340 is sent to the refrigerator 335 via line 344 and, further, as a cooling agent, to the second inter-cycle condenser 322, which ensures the condensation of water vapor in the PTC and GTZ.
  • “Hot” organic steam from heater 338 of the second recovery boiler 319 along line 345 is sent to operate an organic turbine in CVP 337, and this flow is regulated by means of a control valve 346. Further organic vapors are activated in the central heating center and into mechanical energy in the TsSD 347 and in the TsND 348 of an organic turbine. To do this, the organic vapors, after utilizing part of their energy in the heater 338, are sent to the DPS 347 via line 349, through the control valve 350, and after they are triggered to the DPS 347, along the line 351 they are sent to the DPS 348.
  • Organic vapors heated in the second inter-cycle condenser 322, (PTC condenser) are combined in the collector line 354 with organic vapors spent in the low-pressure cylinder 348 and pre-compressed by the equalizing compressor 353 with the cold part of the organic vapor obtained from the first stage of the cascade of vortex apparatuses 339, 340.
  • the combined organic vapors from the collector line 354 are sent for compression to the compressor 356, thereby providing a higher temperature of their condensation in the DHC condenser 355.
  • the combined organic vapors compressed by compressor 356 are sent via line 358 to the DHC condenser 355 and their condensate - organic liquid, through the condensate pump 359, via line 360, are pumped into the feed tank 361 of the DHT.
  • the organic liquid through line 362 through the feed pump 363 DHW, is fed to the steam generator 320 of the DHW of the second recovery boiler 319.
  • it is preheated in the heater of organic liquid 364, by means of an independent heat carrier, and the exhaust moisture condensation energy gas turbine gas 126, the energy that is released on the condensation scrubber 268 GTZ.
  • the controlled supply of the said independent thermal agent to the heater 364 is carried out via line 365, by means of a circulation pump 366 and a feed controller 367.
  • the condenser 355 DHC is cooled by a refrigerator, the apparatus of which is a compressor 725 driven by a turbine, a steam cooler 720, a condenser 728 and a battery block of thermostatic valves 729.
  • the refrigerator evaporator is a 355 DHW condenser, which receives cold through line 357 biphasic gas-liquid refrigerant composition.
  • a refrigerant in the form of steam is supplied to the compressor 725 via line 352.
  • the condensed refrigerant in liquid form from the condenser 728 is supplied under condensing pressure to the throttling via line 730.
  • the condenser 728 is cooled from the external medium, for example, by means of a relatively small cooling towers 731. Reduced heat emission to the environment is carried out not only due to the fact that three (rather than two as usual) turbine cycles are used in the HCC, but also due to the use of additional cooling of this condensate Sator 728 cold part of the organic vapor COT.
  • This cold part of the organic COT vapors is obtained from the vortex apparatus 339 and sent via line 357 to the additional cooler 732 of the refrigeration condenser 728.
  • the cooling tower 731 the water supplied to the cooling tower by the pump 733 in it is cooled and supplied by the pump 734 for additional cooling to cooler 732.
  • the cold part of the organic vapor of the DHC that is heated from the additional cooler 732 is sent via line 735 to the pressure equalizing compressor 353, returning this part of the vapor to the DHT.
  • the efficient use of DHCs in the HCC as a whole is ensured due to the fact that, on the one hand, supercritical parameters are used in DHCs, while recuperatively using the energy of organic vapors in HPC 337.
  • the efficient use of DHC in the HCC is determined by the fact that a significant part of the heat of the 355 DHC condenser is used through the refrigeration cycle in the gasification and AVUT preparation processes, and only the rest of this heat is removed to the environment.
  • FIG. 4 A diagram of the integrated design technologies for the gasification of activated carbon coal and the burning of generator gas is presented.
  • the design of the gasifier 94 shown in the diagrams of FIG. 3 and FIG. 4 is presented in more detail in FIG. 5.
  • FIG. 4. shows a flow chart of the gasification process of the AVUT, which presents this process in more detail in comparison with the above scheme - FIG. 3.
  • the circuit of FIG. 4 shows the controller 368 and its lines along which control commands are transmitted to the elements of the technological scheme.
  • the controller 368 controls the valve 133, the valve 138 and the fuel pump 137 through the lines 369, 370 and 371, through which to the gasifier (to its fuel-calibrator batchers 372, Figs. 5 and 6) liquid hydrocarbon fuel is supplied via line 117 to heat the gasifier 94.
  • the electric power generation cycles are preliminarily started by burning the generator gas stored in the gas holder 135 in the combustion chamber 125.
  • the controller 368 exchanges the corresponding ones via line 373 data with the controller GTZ (not shown).
  • the GTZ controller issues commands 374 + 377 to control the supply lines of the generator gas and air to the combustion chamber 125, including their heating.
  • replenishment of the receiver 147 with air from the atmosphere is carried out by command 378, in the presence of which, in time, the compressor 149 is kept on and the valve 150 is kept open.
  • excess air from it is discharged by the automatic safety valve 379 through the exhauster 380.
  • a similar protection against increased pressure is also seen in line 163, through which the gasifier 94 is supplied with generator gas from the gas holder 135.
  • the evaporator chamber 164 is connected to the exhauster 381 via an automatic safety valve 382.
  • one of the commands is generated for supplying fuel to the gasifier 94 from any tank of the “row” 111 + 1 16, for example, command 383 to valve 1 18 for supplying fuel from tank 1 11, while valve 133 is closed by removing command 369. After this, the process of gasification of the AWUT is started.
  • commands 383 are formed and, if necessary, 384, opening valves 385, 140 and 145 for supplying shielding gas to the gasifier via line 139, by which In the gasification 94 regions, the vortex structure of the fuel-droplet doses, which are introduced into the gasifier 94, is maintained in the fuel finishing zone — FPF.
  • FPF zone in the case of using fuel prepared from vitrinitic or liptinitic grades of coal, a particle size range of 0 ...
  • FIG. 4 On the technological scheme of the PDHG process, FIG. 4.
  • the design and technological “strapping” of the gasifier 94 is shown, made up of measuring and control lines and electronic and electrical units, through which, according to the inventive concept, the controlled process of PDGG is carried out.
  • the position 389 in the diagram indicates special acoustic sensors that read acoustic noise in the pseudo-detonation conversion zone — PDC of gasifier 94.
  • the signals of these noises are transmitted through acoustic tubes 390 to block 391, which is a composition of acoustoelectronic transducers and spectrum analyzers.
  • a signal 392 is generated that carries information about the time of the peak value of the process of pseudo-detonation conversion combustion of AWUT in the PDC zone, as shown in detail in graph 8 in FIG. 1.
  • this information signal 392 also contains data on the exact location (vertically of the PDC zone) of the aforementioned peak value of the pseudo-detonation conversion combustion process AWUT. The generation of such information is possible and is due to the fact that the acoustic sensors 389 are structurally arranged vertically along the entire length of the PDC zone.
  • the information signal 392 in real time, is transmitted to the fuel controller 393 of the gasifier pylon 94.
  • an activation fuel metering command 394 is generated into the gasifier 94.
  • this command 394 is transmitted for execution to an electrical driver 395, which is a power converter, through which, through lines 396, the electric power of the servomotors 397 of the fuel-calibrator dispensers 372 is modulated.
  • the fuel pylon controller 393 processes in real time information on the position of the rotor shutoffs 398 of the fuel-calibrator dispensers 372, for its use in the process of modulating electricity to control servomotors 397.
  • information on the current angular at the position of the rotary shutoff valves 398 of the fuel-calibrator batchers 372 is read by position sensors 399 and transmitted via lines 400 to the fuel pylon controller 393.
  • a signal 401 is sent to the fuel pylon controller 393, which is generated by the controller 368 during fuel supply to the gasifier 94 via line 117, and this signal 401, in fact, is a motivation signal for the gasification process.
  • the measured time interval t tg shown in FIG. 1 is the travel time of the fuel components from the fuel pylon to the pseudo-detonation conversion fuel combustion point in the PDC zone.
  • the PDHG process is implemented to achieve stability of the maximum efficiency of the conversion of fuel into gas, even when the fuel characteristics deviate from the regulated ones, which can be in production for objective natural reasons.
  • the pulsation frequency of the main conversion combustion, which has an explosive character, in the PDC zone of the gasifier can be in the range of 1.5 + 5.0 Hertz, and during the processing of one dose of AWUT into an intermediate syngas, it can be introduced into the gasifier from 4 to 12 fuel doses.
  • reference numeral 402 denotes the vortex chamber of the gasifier 94 by which a central axial gas vortex 403 of predominantly volatile coal substances is formed along the central axis of the gasifier 94 to maintain the unloading of the fuel-droplet dose in the FPF zone of the gasifier 94.
  • reference numeral 404 denotes the Pseudo-detonation conversion fuel combustion process in the PDC zone, gasifier 94, corresponding to graph 8 in FIG. one.
  • the process of conversion afterburning of fuel components in the CAB zone of gasifier 94 is indicated at 405, FIG. 4., which corresponds to graph 9 in FIG. 1.
  • the protective gas boundary layer of the inner surfaces of the walls of the gasifier 94 is formed by active interceptors 406, which are fed with combustion products directly from the combustion chamber 125 of a gas turbine.
  • active interceptors 406 which are fed with combustion products directly from the combustion chamber 125 of a gas turbine.
  • cooling gas is supplied to zones C and SH of the gasifier 94, which is also protective for the inner walls of the gasifier 94 in these zones.
  • active interceptors 407 are located in the walls of the gasifier 94, in zones C and SH, as shown in FIG. 4 and FIG. 5. These interceptors 407 are supplied by cooling manifolds 408 with cold generator gas coming from line 141, or fed with cold carbon dioxide through line 172 from receiver 175. In the case of using generator gas as a cooling agent of zones C and SH of gasifier 94 , by means of controller 368, commands 409 and 410 are formed, by which valves 170 and 173 are opened. At that, cold carbon dioxide from receiver 175 passes through line 172 to cooler 171 and is removed from the subsystem via exhauster 174 to the atmosphere or to interception , (not shown).
  • valve 170 is cooled additionally in the cooler 171 and, through line 169, it is sent to the cooling manifolds 408.
  • controller 368 by means of controller 368, form a command 41 1, by which valve 174 is opened, directing cold carbon dioxide through line 412 to cooling collectors 408 of gasifier 94.
  • the controller 409 and 410 do not issue the valves 170 and 173 are accordingly closed.
  • the means of local automation (not shown) of the receiver 175 maintains the nominal pressure of carbon dioxide in the receiver 175 by means of commands 412 and 413, by means of which cold carbon dioxide from line 176 (from the subsystem through valves 414 or 415) power generation) either enters the receiver 175, or is removed from the subsystem, via line 416, through the exhauster 417 to the atmosphere or to interception (not shown).
  • the overpressure protection in the receiver 175 is based on the safety valve 418 and the exhauster 419.
  • the gasifier 94 shows a thermal resistance belt providing some thermal insulation of the walls of zones C and SH of the gasifier 94 from their heating by the walls of zone CAB, which is necessary to reduce the design dimensions of zones C and SH.
  • the signal 446 generated by the controller 368 is shown, by which the local automation (not shown) of the gas tank 135 supplies purified gas to the gas tank 135 through the valve 168 via line 165.
  • the controller 368 also generates a signal 447, controlling the local automation mode gas-holder 135 and evaporator 164, providing gas synthesis from gas holder 135, by means of evaporator 164, in lines 163 and 141. What is needed to burn gas synthesis in combustion chamber 125 of gas turbine 126 and to cool zones C and SH with the creation of a protective boundary layer the internal surfaces of the walls of the gasifier 94 in these zones.
  • a signal 450 is generated, according to which valve 186 opens, and this special gas receiver 184 HSSs are replenished with compressed synthesis gas.
  • a hydraulic accumulator 451 is used in the tank 132 at the AVUT, or in the washing mode of the fuel lines and the fuel pylon after stopping the gasifier 94.
  • FIG. 5 shows the design of an eddy-vortex pulsating gasifier ABUT integrated with a combustion chamber 125 of a gas turbine 126.
  • FIG. 5 (as in the diagram of Fig. 4), a most important inventive solution for the design integration of the gasifier 94 with the combustion chamber 125 of the gas turbine 126 is shown.
  • the gasifier 94 is structurally surrounded from the outside in its functional-technological zones RTA, PDC, and CAB, wherein active interceptors 452 are shown embedded in radiation walls 134 through which combustion products are blown into the gasifier 94 from the combustion chamber 125 in the CAB zone.
  • Fuel-droplet doses of 454 AUTO by means of fuel-calibrator batchers 372, which are driven by servomotors 397, are introduced into the FPF zone of the gasifier 94 and in this FPF zone, coal dust (optionally) is sprayed with coal dust with a particle size range of 0 ... 30 ⁇ m from active interceptors 386 connected to line 178.
  • a deterministic aerodynamic structure of a two-phase composite vortex 455 is formed in the FPF zone, due to the fact that the stream jets blown from the interceptors 386 are oriented in a directional direction close to the tangent lines relative to the cylindrical walls of the gasifier 94 in its FPF zone, and also due to the central-axis gas vortex 403, which is blown into the FPF from the barrel 456 of the vortex chamber 402.
  • FIG. 5 the structure of the biphasic composite vortex 455 is shown advanced in the RTA zone of the gasifier 94.
  • Position 457 shows the structured, as mentioned above, fuel droplet dose subjected to thermoradiation activation in the RTA zone of the gasifier 94, and the position 404 denotes the Pseudo-detonation conversion combustion process fuel.
  • fuel feeders 458 are shown through which the ABUT is introduced into the fuel calibrator dispensers 372, and the fuel feeders are connected to line 1 17.
  • Reference numeral 459 denotes a feed collector of active interceptors 453 connected to line 139.
  • Reference numeral 460 indicates passive interceptors which are placed tightly on the “free” surfaces in all areas of the gasifier 94, except for zones GC and SP.
  • These passive interceptors 460 are holes or linear recesses (in the form of grooves) which are arranged vertically on the inner surfaces of the walls 134 of the gasifier 94. By means of the passive interceptors 460, they increase the turbulence in the gas protective boundary layers at the inner surfaces of the walls 134 , to reduce friction on the surface of these walls of the reaction components moving along the gasifier.
  • Positions 461 and 462 indicate the nodes of the gas burners of the combustion chamber 125, which are connected to the generator gas supply line 141 and to the air supply line 146, respectively.
  • 389 shows special acoustic sensors that are used for the control feedback of the PDHG process.
  • FIG. 5 shows a diffuser 129 of the combustion chamber 125, and 130 shows combustion products blown into the gas turbine 126 from this combustion chamber 125.
  • FIG. 5 shows the lateral heat-insulating walls 387 of the gasifier 94 and its thermal resistance belt 420, which provides a thermal barrier between the walls of the zones CAB and C of the gasifier 94.
  • the conversion afterburning process AWUT in the CAB zone is indicated by 405, and 421 in zone C shows the cooling process of intermediates conversions.
  • the curing of the ash in the SH zone is indicated by 422.
  • 407 shows active interceptors by means of which cooling gases are injected into zones C and SH of the gasifier 94, which also create a gas protective boundary layer at the inner surfaces of the walls in these zones.
  • the power of these interceptors is provided from cooling collectors 408, which, in turn, are connected to line 169.
  • Converted intermediates 463 which are cooled to a temperature slightly lower than the solidification temperature of ash, entering the GC zone of gasifier 94 lose their tangential component in this zone GC due to the action of the reductants 433 and, moving towards the vertical, central, axis of the gasifier 94, due to their rebound to the central axis of the gasifier by the skull 464, these intermediates of conversion 463 are removed from the gasifier locator 94 through the exhauster 444 and through the zone of the slag port - SP.
  • semi-productive generator gas 465 and fly ash contained in the flow of this gas 465 are discharged through an exhauster 444 to line 203, and “heavy” particles of solid but hot slag 466 through a gas seal 196 enter the slag collector 197.
  • Structural elements GC zones of gasifier 94 are performed according to the aerodynamic optimization conditions for the movement of a two-phase flow of conversion intermediates 463, which is ensured by the degree of vertical blocking of GC zone equal to 0.35 0.55.
  • the heat of the hot, solid slag 466 is utilized by means of the heater 201, using the obtained heat energy in the technology for the preparation of AWUT.
  • FIG. 6. shows a general view of the design of fuel-calibrator dispensers designed for activation input of coal-water fuel into the gasifier.
  • the design of the fuel-calibrator dispenser mechanism 372 consists of a sealed housing 469, which is fed under pressure AWUT, via line 1 17, through a fuel feeder 458.
  • Fuel-droplet doses 454 AWUT form by combining the passage channels 470 of the rotor shutoff 398 with passage channels 471 of the base 472 of the fuel-calibrator meter 372.
  • the combination of passage channels 470 and 472 is provided by rotating 473 of the rotor shutter 398 relative to the base 472.
  • due to special profiles shown on FIG.
  • the base 471 through channels 472 provided AVUT formation of droplets of the same size as the time coincidence of flow channels 470 with the passageway 471 is the same, and op- is limited only by the angle ⁇ (shown in Fig. 6.) and the rotation speed 473 of the rotary cutter 398.
  • the rotation speed of the rotary cutter 398 and its angle position are controlled by a follower drive (not shown) controlling the servomotor 397 and, thanks to the position sensor 399 about the angle position of the rotary shutter 398.
  • the servomotor 397 and the position sensor 399 are shown in FIG. 4 and FIG. 7. In connection with this control, the speed and angular position of the rotary shutoff valve 398, in FIG.
  • graphs 1 and 2 show corresponding data in which the aforementioned matching time of the passage channels 470 with the passage channels 471 corresponds to the interval ti t 2 .
  • the latter rotates through an angle ⁇ (shown in Fig. 1 and Fig. 6).
  • the angles ⁇ the movements of the rotor cutter 398, the time intervals t + tj and t 2 + 13 are determined, during which the servo drive accelerates and brakes the rotor cutter 398 by means of a servomotor 397, as shown in FIG. 1 and FIG. 6.
  • each fuel droplet acquires a determinate amount of motion, which facilitates the involvement of droplets in the spiral motion, which is organized by technological influences in the FPF and RTA zones of the gasifier 94, as described above.
  • Rotary shutoffs 398 and bases 472 of fuel and calibrator dispensers 372 can be made of heat-resistant and solid materials, such as hastella, refractall, sinoxal, elbor, or Hadfield steel, with forced cooling.
  • gas bearings or slip bearings based on synoxal can be used in the design of fuel and calibrator batchers 372, relative to steam a torus cutter 398 and a base 472 and, relative to the steam, a rotor cutter 398 and a housing 469.
  • FIG. 7 shows the layout of the fuel-calibrator dispensers and the vortex chamber in the fuel pylon of the gasifier and the organization of the movement of gas-fuel flows in the gasifier, in the zone of final preparation of fuel and in the zone of radiation thermal activation of fuel.
  • This arrangement shows how the bases 472 of the fuel-calibrator dispensers 372 are orientated with respect to the wall 134. Namely, it is shown that the bases 472 are installed at such angles with respect to the vertical axes of the fuel-calibrator dispensers 372 that their passage channels 471 are oriented along the shortest possible radial line from the central axis of the bases 472 to the wall 134 of the gasifier 94.
  • the velocity vector The movement of the droplets is always directed in the directions close to the tangent lines of the circle inscribed in the wall 134, as shown at 454 in FIG. 7, denoting injected drops of AWUT into the FPF zone of the gasifier 94.
  • 474 shows the fixed blades of active interceptors 453, by means of which they spin gas jets 475, which are blown into the gasifier 94, by means of these interceptors 453.
  • Such a twisting of gas jets 475 around its axes, as indicated above, is necessary to create a denser gas a protective boundary layer at the inner surfaces of the walls 134 of the gasifier 94.
  • FIG. 8 The layout of the gasifier fuel pylon and its chamber zones for the final preparation of fuel, radiation-thermal activation, and pseudo-detonation conversion is presented.
  • the relative position of the previously described elements of the FP, FPF, RTA and PDC zones of the gasifier 94 is shown, and an application of fuel-calibrator dispensers is also shown.
  • 372 arranged in two rows, along concentric circles, the centers of which are “located” on the central vertical axis of the gasifier 94, which is possible to build high power gasifiers.
  • 477 shows two-phase composite jets of active interceptors 386 injected into the FPF zone of the gasifier 94, and consisting of volatile substances and / or generator gas and coal dust of particle size distribution in the class 0 ... 30 ⁇ m, as it was above described.
  • FIG. 9 The scheme of the technology for the preparation of the AVUT of the specified quality and properties that satisfy the requirements of the PDHG process is presented.
  • the diagram of FIG. Figure 9 shows the preparation of six fuel grades, each of which is highly uniform.
  • fuel uniformity is distinguished as primary, due to the coal particles contained in it, with their granulometric composition being limited in certain ranges, and fuel homogeneity is distinguished as secondary, due to the determinism of its dosage parameters when it is introduced into the gasifier 94.
  • FIG. 9 shows the technology for the preparation of AWUT with the properties of its primary uniformity.
  • reference numeral 70 shows the raw coal fed to the crusher 71 for further processing into liquid fuel.
  • Coal 72 obtained from the crusher 71 with a particle size class of 0 ... 8 mm is loaded into the coal storage 73, having previously separated part of the surface moisture from the vibro-filtering conveyor 478.
  • an electromagnetic metal separator 480 From the coal obtained at the outlet of the crusher 71 (shown at 479 ) by means of an electromagnetic metal separator 480, randomly possible metal inclusions 481 are separated, which are sent to a metal collector 482.
  • coal moisture meters 483 and 484 installed at the beginning and at the end of the vibration-filtering weighing conveyor 478 meas.
  • the initial moisture content of coal 479 is measured, and, based on the results of this measurement, the operating modes of the weight vibration filtering conveyor 478 are formed using the special algorithm described above shown in FIG. 2.
  • the operating modes of the weight vibration filtering conveyor 478 are formed using the special algorithm described above shown in FIG. 2.
  • this algorithm if excess surface moisture is contained in coal 479, then by means of a drive motor 424, Intermittent (jerky) movement of the weight vibration filtering conveyor 478, with the possible inclusion of reverses. Due to this, coal 485 located on the vibration-filtering weighing conveyor 478 is shaken and excess surface moisture 486 is collected by the water collector 487, from where it flows into the tank 489 of external moisture of coal along line 490.
  • coal 479 and 485 are advanced by the conveyor 478 for dosing, while weighing it.
  • coal 492 is discharged into a two-position elevator 493, by means of which coal 492 is sent to the first coal storage 73, (guided coal 72), or coal 492 is sent to the second coal storage 494, (guided coal 495).
  • the distribution of coal supply 492 to the coal accumulators 73 or 494 is carried out by transferring the two-position elevator 493 to one or another position by means of the position drive motor 496.
  • the first accumulator 73 After filling the first accumulator 73 with a dose of coal, it is sealed and, through the valve 74, pressure reducing valve 75 and valve 497, via line 76, from the receiver 77 volatile substances are fed into the first coal storage 73, increasing the pressure in it by 0.001 0.002 MPa. These volatile substances are obtained during the grinding of coal in an intelligent disintegrator 78 and obtained from the technological circulation tank 79, which is a gas separator. Then, from the accumulator 73, the coal is directed through the pressure seal 498, through line 499 and the sealed switch 500 through line 80 to the intelligent disintegrator 78, while, over line 76, the overpressure 0.001 ⁇ ⁇ 0.002 is maintained in the first coal accumulator 73 MPa through valve 497.
  • valve 501 and pressure seal 502 are kept closed and, at the same time, the second coal storage 494 is filled with a dose of coal.
  • volatiles released from the coal are sucked off by grinding, in which the dust contains coal dust.
  • This coal dust is separated from the volatiles on a battery cyclone 83 and sent to a classifier 504, separating particles larger than 30 microns from it, and finer dust is collected in a hopper 505.
  • coal dust from the hopper 505 is sent via line 84 to the hopper 86, in which finely dispersed coal dust of class 0 ... 30 microns is collected.
  • Coal of class 0 ... 30 microns obtained on classifier 506 is sent to the same bunker 86 through a pressure seal 87, along line 88.
  • valve 497 and pressure seal 498 are closed.
  • the second coal storage unit 494 filled with a dose of coal, is sealed and, after raising the overpressure 0.001 ⁇ ⁇ 0.002 MPa in line 76 and through the valve 501, open the stopper 502 and, on line 507, by switching the sealed switch 500 to it, coal from the second coal storage 494 is directed to grinding.
  • short-term closing of valve 74 is used, preventing possible loss of volatile substances in line 76 from receiver 77 along line 508.
  • the nominal operating mode battery cyclone 83 is provided with fans 82 and 509, and by means of a flowmeter 510, the amount of released volatile substances from coal is measured as a result of its mechanical destruction - MDL.
  • the controller controls the intelligent disintegrator 78 and controls the weight vibration filter 478, controls the dosage of coal and directly controls the grinding of coal, as described above and as shown in the algorithm diagram shown in FIG. 2.
  • the grinded coal is sent to line 513 through line 512 to a classifier 513, after which coal of particle size distribution in accordance with class 260. 400 ⁇ m along line 514 and through a pressure seal 515 are dosed, accumulating coal the dose in dispenser 516.
  • a moisture separator 51 1 may be absent.
  • coal of particle size distribution according to class 30 ... 30+ is supplied via line 517, which is obtained on the classifier 504.
  • the technological carbon dose is sent through a pressure seal 518, or 519 to one of the suspension mixers 90, or 520 and further from this technological dose of coal, ACWF 400 fuel is prepared.
  • ACWF 400 fuel is prepared.
  • technical water is supplied to the mixer 90, preheating it in the industrial water heater 93 with the heat of slag energy removed from the gasifier 94.
  • the industrial water is heated by circulation through line 95 of an independent agent driven by a circulation pump 96, (shown in FIG. 3 and FIG. 4).
  • this water is heated with heat from the steam cooler of the DHW refrigerator 720 in the heater 736, by circulation of an independent heat carrier in line 721.
  • the operation of the mixing mixer of the suspension mixer 90 provides for the preparation of a semi-product suspension, the technological dose of which is sent via a controlled valve 522 via line 97 to the Activation Apparatus for water hammer processing 98.
  • an Activation Device 98 which has the property of a pump through a controlled valve 100, the semi-product suspension is pumped from the suspension mixer 90 in the capacity of the technological circulation 79.
  • the valve 522 is closed and the valve 523 is opened.
  • the Activation Apparatus 98 through the controlled valve 100, along the line 524 and the technological circulation tank 79 and along the line 99, the slurry is circulated in the automatic circuit breaker.
  • This processing begins after the entire technological dose of the semi-finished suspension is removed from the suspension mixer 90 through valve 522 to the circulation circuit - “Activation Apparatus 98, valve 100, line 524, technological circulation capacity 79, valve 523, line 99 ".
  • the valves 106 and 525 are kept closed.
  • valve 528 and valve 529 are opened to supply suspension water mixers 90, 520, 530 533 with feed water.
  • "merge" water (if any) of the outer container 489 of moisture coal is if any.
  • valve 545 is controlled by means of lera (not shown) of buffer tank 535.
  • valves 549 554 are controlled, and the pump - mi 555 557, by means of which a substandard VUT (fuel centrifuge), after corrective exposure of the automatic control unit in the correction tanks 108, 558 562, is sent for processing to the automatic control unit, namely to the buffer tank 535. So, after the time when the corrective delay of the automatic control unit has expired , and before the output of the AWUT from the correction tank 108, into the storage tank 1 11, open valve 549.
  • VUT fuel centrifuge
  • a certain upper layer of liquid (fuel centrate), exfoliated from the main volume of the AWUT in the correction tank 108, is discharged to the fuel centrate collector 563 through the check valve 564 and through line 541 to the buffer tank 535.
  • this mixer 90 is filled with the next dose of coal, and in the adjacent suspension mixer 520, the semi-product suspension is prepared at the same time. Then, when after the next filling of the suspension mixer 90 with the technological dose of the fuel components in it, the preparation of the semi-product suspension begins, then at the same time, from the adjacent suspension mixer 520, the output of the semi-product suspension begins through valve 565 along line 97 to Ak- Hydraulic percussion treatment apparatus 98 for processing this semi-product suspension into the next dose of ACWF 400 brand AWUT. Moreover, the valve 522 and valves 106, 525 523 are kept closed, and the valve 100 is open.
  • valve 565 is closed and this circulation processing is carried out, as already described, in the circuit - “Activation Apparatus 98, valve 100, line 524, capacity technological circulation 79, valve 523, line 99. " And then, after processing the dose of the semi-product suspension into AWUT, the fuel is removed from the technological circulation tank 79 to the second correction tank 558 through the Activation Apparatus 98, which has the properties of a pump. To do this, close valve 100, and valve 525 open, and valves 522, 565 and valve 106 are kept closed (valve 523 is open).
  • the semi-product suspension is removed for processing into the Activation Unit for hydro-shock processing 98, and in the second suspension mixer 520, the next dose of the semi-product suspension is prepared, then the first suspension mixer 90 is filled with fuel components.
  • the first suspension mixer 90 is filled with fuel components.
  • a metering pump 521 For dispensing process water into a second suspension mixer 520 from buffer tank 535, a metering pump 521 is used, through which process water is metered through line 91, through valve 567 via line 568, pre-heating this water in the process water heater 93.
  • Part of the coal consisting of particles 0 ... 260 ⁇ m, from classifier 513 along line 569 is sent to equipment intended for the preparation of AWUT brands indicated in Table 4, which use coal with a particle size distribution of 0 ... 260 ⁇ m.
  • coal of such particle size distribution is subjected to multistage classification on a cascade of classifiers 570 573 and 506.
  • FIG. Figure 9 shows two more sets of equipment of the same functional composition, intended for the preparation of automatic circuit breakers. The interconnected work of a set of devices of a similar composition was presented above, a description of the technology for the preparation of ACWF brand AWUT 400 .
  • ACWF 260 and ACWF 170 for the preparation of AWUT grades ACWF 260 and ACWF 170 , according to the inventive concept, they use the second set of basic technological equipment consisting of: batcher 574, suspension mixers 530 and 531, Activation Apparatus for water hammer processing 575, and capacity of technological circulation 576 and correction capacitances 559 and 560.
  • ACWF ACWF 70 and 45 apply a third set of basic technological notation rudovaniya consisting of: a dispenser 577, slurry mixers 532 and 533, Ak tivatsionnogo Apparatus hydroelectric or processing 578, technological circulation tanks 579, and correction tanks 561 and 562.
  • the operation of these sets of basic technological equipment is similar to that described above in detail with respect to the devices: dispenser 516, suspension mixers 90 and 520, Activation Apparatus for hydropercussion processing 98 and correction tanks 108 and 558.
  • particle size coal of the composition according to the class 170 ... 260 ⁇ m is accumulated in the hopper 580, where it is directed along the line 581 from the classifier 570, and the coal of particle size distribution according to the class ... 170 ⁇ m is accumulated in the hopper 582, directing it there along lines 583 from classifier 571.
  • the sealed switch 584 is installed in the position of the pressure seal 585 and coal from the hopper 580 through the pressure seal 585, through the airtight switch 584 and the pressure seal 586 are sent to the dispenser 574 via line 587.
  • suspension mixers 530 and 531 an intermediate suspension is prepared, which, through appropriate valves, is prepared 590, 591 along line 592 are sent to the AVUT for processing through technological circulation along the circuit - “Activation apparatus 575, valve 593, line 594, technological circulation capacity 576, valve 595, line 596”.
  • sealed switch 584 is installed in the position of pressure seal 606 and coal from hopper 582 through pressure seal 606, through pressure switch 584 and pressure seal 586, is sent to line 577 through line 587.
  • ACWF 260 or ACWF 170 brand food product prepared on the floor is sent via line 425 or 608 through valve 607 or 609 to the corresponding correction tanks 559, 560.
  • the fuel centrate from correction tanks 559, 560 is “drained” through the corresponding valves 551, 552 to the collector of the fuel centrifuge 610 and, using the pump 556 along lines 611 and 541, through the non-return valve 612, the fuel centrate is discharged into the buffer tank 535.
  • Ready-made automatic circuit breaker of ACWF 260 brand from correction tanks 559, 560 via pump 613, through valves 614, 615 and 616 are pumped along lines 617 and 618 to storage tank 112.
  • the finished automatic circuit breaker of ACWF 170 brand from correction tanks 559, 560 by means of a pump 613, through valves 614, 615 and 619 are pumped along lines 617 and 620 to storage tank 113.
  • coal of particle size distribution according to the class 70 ... 1 10 microns is accumulated in the hopper 621, where it is sent along line 622 from classifier 572.
  • coal of particle size distribution according to the class 70 ... 1 10 microns is accumulated in the hopper 621, where it is sent along line 622 from classifier 572.
  • For the preparation of the AWUT of ACWF 70 and ACWF 45 grades of coal according to the class 45 .. .70 ⁇ m is accumulated in hopper 623, where it is sent along line 624 from classifier 573, and particle size coal of class 30 ... 45 ⁇ m is accumulated in hopper 625, where it is directed along line 626 from classifier 506.
  • coal of particle size distribution is sampled in accordance with the data in Table. 4, from one of the bunkers 621, 623, or 625.
  • pressure seals 427, 428 and 630-H534 and sealed switches 635 and 636 coal of the required particle size distribution is sent to batcher 577 of the third set of basic technological equipment.
  • Suspension mixers 532 and 533 are loaded with doses of fuel components, through switches 635 and 636, as well as with a metering pump 637 along lines 638 640, through valves 641 and 642.
  • the prepared intermediate suspension is discharged from suspension mixers 532 and 533 through line 645 to process it at the Avut.
  • This processing is carried out by means of technological circulation in the circuit - “Activation apparatus 578, valve 646, line 647, technological circulation capacity 579, valve 648, line 649 ".
  • gases are separated from the suspension both through lines 650 and 102, by means of a fan 651 and through a check valve 652, these gases are pumped into the receiver 77, from where they are sent via line 139 to the technology gas generator.
  • the prepared semi-finished AWUT of the brand ACWF 110 , or ACWF 70 , or ACWF 45 via line 653, through valve 654, or through line 655, through valve 656 is sent to the corresponding correction tanks 561, 562.
  • the finished automatic circuit breaker of the ACWF 110 brand from the correction tanks 561, 562 by means of - sucking 660, through valves 661, 662 and 663 are pumped along lines 664 and 665 in on
  • the finished automatic circuit breaker of the ACWF brand from the correction tanks 561, 562 is pumped via lines 664 and 667 through the valves 661, 662 and 666 to the storage tank 115.
  • the finished automatic circuit breaker of the ACWF 45 brand from the correction tanks 561, 562 is pumped through the pump 660 along lines 664 and 669 through valves 661, 662 and 668 to storage tank 1 16.
  • the plurality of positions 124 shows electromagnetic devices for transport activation of semi-product suspension and fuel and finished automatic fuel transfer devices that are installed on the corresponding pipelines of the technological subsystem.
  • FIG. Figure 9 shows a cascade of classifiers 513, 570 + 573, 506, in which coal classified according to particle size distribution from each stage of this cascade of classifiers is sent to the corresponding sets of the main technological equipment of the AVUT preparation subsystem for the preparation of AVUT of various grades indicated in Table. 4.
  • FIG. 9 shows lines 569, 670 673 linking classifiers 513, 570 573, 506 to each other in the aforementioned cascade. On these lines, coal that has not passed through one or another classifier is sent sequentially to the subsequent classifiers of this cascade.
  • FIG. 10 shows a variant of the design arrangement of the intelligent coal disintegrator mechanism 78.
  • Hollow shafts 676 and 677 of the main drives are installed in the bodies 674 and 675 of the disintegrator 78, the rotation of which is carried out in opposite directions by rotor permanent magnets 678 and 679 of the electric motors of the main drives.
  • the electric motors of the main drives are integrated in the disintegrator 78.
  • positions 680 and 681 show the stators of the main drive electric motors fixed in the housings 674 and 675 of the disintegrator 78.
  • the working disks 682 and 683 At the ends of the hollow shafts 676 and 677 of the main drives are mounted, coaxially with them, the working disks 682 and 683.
  • the screws 693 and 694 are suspended by means of their shafts 695 and 696 on the bearing assemblies 697 and 698.
  • the dimensions of the screws 685, 686 are structurally consistent with the sizes of the screws 693, 694 in such a way and in connection with their rotational speeds that the number the coal supplied per unit time with screws 693, 694 is equal to the amount of coal propelled by the screws 685, 686 into the coal grinding zone.
  • coal is redirected from screws 693, 694 to screws 685, 686 through openings 699 and 700 in hollow shafts 676, 677.
  • Coal fed to grinding through line 80 enters zone 701 of the stationary coal layer, forming in this zone some a layer which is located above the external feed screws 693 and 694.
  • the stationary coal layer zone 701 is isolated from the external environment by means of sealing walls 702, a guide surface 703, guide cones 704, 705 and seals 706 and 707 of the shafts 695, 696. Moreover, in the areas of the seals 706 and 707 can be installed additional subs un Nickel units (not shown) for fixing the shafts 695 and 696 in axial and radial directions.
  • a stationary coal layer is formed in the zone 701 so that coal accumulates over the external feed screws 693 and 694, which ensures free capture of coal by these screws.
  • the volatile substances resulting from the mechanical destruction of coal are discharged by grinding through a gas pipe 709 for removing volatile substances from the disintegrator 78.
  • the gas outlet 709 of the volatiles outlet is connected to the line 81 for pumping these volatiles to the receiver 77, as described above.
  • an exhaust coal collector 710 is shown, which is connected to the line 89 for supplying coal for the preparation of the automatic circuit breaker.
  • the supporting posts 71 1 mounted on the housings 674 and 675 are shown, on which the bearing units 697 and 698 are mounted and the cover 712 is mounted, on which the external coal supply motors 691 and 692 are mounted and the sealing walls 702 are fixed in their tops.
  • a line 80 is connected to the lid 712, through which coal is fed into the disintegrator 78.
  • shields are fixed, indicated by positions 713 and 714, on which electric motors 689, 690 of internal coal supply are installed.
  • the housing 675 For maintenance of the cage 78, for example, when replacing the worn beats 684 and for repair work, the housing 675, together with all the components and parts installed in it, can be shifted by moving the movable base 716 along the rails 717 on the wheels 718. At the same time, fixing the movable base 716 and, accordingly, the housing 675, into the slave whose or repair position is performed by node 719.
  • the inventive method of Pseudo Detonation Hydrogasification of coal suspension in the combined cycle can be applied to any coal gas or gas power station.
  • it is feasible to use low-grade grades of coal including waste from coal mining enterprises and concentration plants - coal sludge.
  • the resulting synthesis gas can also be used for the production of thermal energy for heating and in endothermic industrial processes.
  • the resulting high-quality hydrogen synthesis gas can be used in transport, in the currently developing so-called hydrogen energy and in the chemical industry, for example, in Fischer-Tropsch processes, in the production of synthetic motor fuels .
  • Patent No . US 3,971,211. July 27, 1976. THERMODYNAMIC CYCLES WITH SUPER-CRITICAL CO 2 CYCLE TOPPING.
  • Patent No . US 1,952,281. Mar. 27, 1934. METHOD AND APPARATUS FOR OBTAINING

Abstract

Изобретение относится к области тепловой энергетики, в частности, к системам выработки электроэнергии на основе использования твердого топлива, преимущественно бурых и каменных углей. В способе газификации углей в газификатор подают жидкое активированное водо-угольное топливо высокой однородности - каплями одинаковых размеров и с частицами угля в этих каплях близкого гранулометрического состава. Капли топлива вводят прерывисто, отдельными топливными дозами и с приданием им определенного количества движения. Размол угля для способа приготовления активированного водо-угольного топлива регулируют адаптивно по критерию фактического количества выходящих летучих веществ из угля и выполняют глубокую классификацию угля по его гранулометрическому составу. Изобретение позволяет осуществить более полную утилизацию тепловой энергии углей и обеспечить увеличение эффективности выработки электроэнергии.

Description

СПОСОБ ПСЕВДОДЕТОНАЦИОННОЙ ГАЗИФИКАЦИИ
УГОЛЬНОЙ СУСПЕНЗИИ В КОМБИНИРОВАННОМ ЦИКЛЕ
Требование экологической безопасности человечества на планете определяет не только динамику, но и структуру энергетики. В базовом сценарии Международ- ного Энергетического Агентства (IEA) порождаемая энергетикой эмиссия парни- ковых газов вырастет с 28 млрд. тонн диоксида углерода в 2005 году до 62 млрд. тонн к 2050 году, (что повысит температуры Земли на 6 градусов Цельсия от сего- дняшнего уровня), и на развитие мировой энергетики потребуется 65 трлн. долла- ров, [1]. За 150 лет статистических наблюдений из недр извлечено 33% экономиче- ски доступной части разведанных запасов нефти, 14% газа и 9% урана, но только 4% углей. Доступность эффективных ресурсов углеводородов, действительно, ста- нет определять развитие антропогенной энергетики в ближайшие десятилетия. [1].
Выбросы парниковых газов, включая диоксид углерода, возросли, в значитель- ной степени, за счет сжигания пылеугольного топлива на электростанциях, произ- водящих жизненно важную электроэнергию. Основным топливом для производст- ва электроэнергии является уголь, доля которого составляет около 40%. В период между 2005 и 2030 годами глобальный спрос на уголь, как ожидается, возрастет на 73%, поскольку его использование растет во многих идустриальных странах, в том числе, крупнейших и быстро развивающихся странах, таких как Китай и Индия, составляющих 74% этого прироста. Главный энергетический ресурс Китая - это уголь, однако, его расширенное использование на перспективу затруднено из-за роста «экологической составляющей» его цены. Поэтому предпринимаются значи- тельные усилия по экологическому направлению. [2].
Бурые угли обеспечивает около 4% выработки мировой энергии (13% электро- генерации Европы), но некоторые страны чрезвычайно зависят от использования бурого угля для производства электроэнергии, такие, как Греция (76%), Югославия (67%) и Чешская Республика (51%). Крупнейшим потребителем бурых углей явля- ется Германия, где 28% электроэнергии вырабатывается из бурого угля. В Австра- лии добыча углей низких сортов преобладает в штате Виктория, и потребляется он на электростанциях, находящихся вблизи от места добычи, которые производят 97% электроэнергии штата или 25% всей выработки электроэнергии Австралии [3].
Высокие капитальные затраты тепловых электростанций бурого угля, в сочета- нии с их высоким уровнем эмиссии диоксида углерода, необходимость сжигать больше угля для испарения влаги и озабоченность по поводу глобального потепле- ния, сосредотачивают внимание специалистов во всём Мире на разработку более совершенных технологий, которые позволят сократить уровень выбросов диоксида углерода и увеличить эффективность сжигания различных углей, как часть реше- ния проблемы изменения климата. Различные предложения были сделаны, чтобы получить наиболее высокую эффективность от использования такого топлива, как уголь в качестве источника энергии. Основные решения, разработанные для дос- тижения этих целей базируются на гази-фикации углей - Комплексного Газифика- ционного Комбинированного Цикла (IGCC) и использовании передовых, более эф- фективных турбин со сверхкритическими паровыми циклами, и других дополни- тельных улучшениях, которые повысят термическую эффективность до 38 41%, в зависимости от содержания влаги. Это является значительным улучшением, по сравнению с 29% эффективности, достигнутыми существующими электростанция- ми сжигания бурых углей, [3].
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Представленное изобретение относится к области тепловой электроэнергетики, в частности к газификации топлива для систем выработки электроэнергии на осно- ве различных углей, обеспечивает умеренные капитальные затраты и технологиче- скую себестоимость в производстве обогащенного водородом газа. Применение изобретения в комплексе, в составе технологии комбинированного цикла по выра- ботке электроэнергии обеспечивает более полную утилизацию тепловой энергии углей с увеличением эффективности выработки электроэнергии до 80 85%, с со- кращением выбросов парниковых газов - диоксида углерода до 0,38 -г- 0,40 t/MWh. ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Относительно технологии газификации углей применяемой в составе предла- гаемого изобретения известно решение [4], «Способ получения генераторного газа и устройство для его осуществления».
Здесь эффективность конверсии основана на применении в качестве топлива водоугольной суспензии (ВУС) без применения парового и кислородного дутья, с полным разложением суспензионной воды, условно представленной из двух час- тей, когда первая часть воды разлагается термически, а вторая её часть разлагается посредством электролиза, обогащая топливо кислородом и водородом.
В этом способе общими признаками, с предлагаемым изобретением являются применение продвижения реакционных компонент под гравитацией в вертикаль- ном газификаторе, газификация осуществляется непрерывно в спутном потоке, то- пливо для питания газификатора используется в виде ВУС, ввод реакционных ком- понент в камеру газификации осуществляется тангенциально, отсутствует тради- ционно применяемое парокислородное дутьё, вывод шлака выполняется в нижней части газификатора, и примененяется циклонная очистка синтез-газа от летучей золы.
Причины, препятствующие получению технического результата, который обеспечивается предлагаемым изобретением по сравнению с изобретением опи- санным в [4] :
• подача в камеру газификации воздуха требует применения компрессора;
• отсутствие оптимальных условий в камере газификатора для высокоэффектив- ного реакционного массопереноса и массообмена реакционных компонент кон- версии угля, обеспечивающих в предлагаемом изобретении высокую произво- дительность конверсии;
• отсутствие технологических мер по защите внутренних поверхностей камеры гази- фикации от закоксовывания требует частых остановок процесса для очистки камеры;
• наличие узла разложения водной составляющей топлива электролитическим способом требует относительно больших дополнительных затрат на электро- энергию и на эксплуатацию этого узла, с точки зрения возможной необходимо- сти периодической очистки электродов;
• неэффективное использование летучих веществ содержащихся в исходном угле с частичной потерей их теплоэнергетической ценности.
Известно изобретение [5] «Одноступенчатый процесс газификации» в котором газификация угля осуществляется в спутном потоке, с вводом сухой угольной пыли в вертикальный газификатор в одном канале с парокислородным дутьём. После ох- лаждения синтез-газа, выведенного из газогенератора, осуществляется сепарация газа от летучей золы, часть которой вводится в газификатор в качестве холодных центров «кристаллизации», на которых жидкий шлак начинает нарастать, а затем конвертируется в летучий шлак, за счёт ввода в газификатор охлаждённого синтез- газа, превращаясь в частицы, не прилипающие к стенкам газификатора.
Общими признаками с предлагаемым изобретением, являются газификация в спутном потоке с вертикальным исполнением газификатора и ввод охлаждённого синтез-газа в газификатор для отверждения шлаковых частиц, с целью предотвра- щения закоксовывания внутренних поверхностей стенок газификатора, а также для обеспечения вывода шлака, благодаря его состоянию в твёрдом виде.
Причины препятствующие получению технического результата в части гази- фикации, как ступени, составляющей предлагаемое изобретение, по сравнению с изобретением описанным в [5] :
• использование парокислородного дутья обременяет процесс газификации необ- ходимостью в кислородной станции и необходимым увеличением оборудования паросилового хозяйства;
• отсутствие оптимальных условий в реакционной камере газификатора для вы- сокоэффективного реакционного массопереноса и массообмена реакционных компонент конверсии угля;
· отсутствие строгой размерной однородности газифицируемого топлива, как технологической категории для детерминированности хода изменения парамет- ров конверсии топлива, таких как точное дозирование, подвод тепла, реакцион- ный массоперенос и массообмен, а также путевые и скоростные параметры про- движения реагирующих компонент по зонам газификатора, оптимально обеспе- чивающие освобождение зонированных реакционных пространств газификато- ра под вновь вводимые реакционные компоненты.
Известно изобретение [6] «Способ газификации мелкозернистого угля». В этом изобретении, в газификаторе кипящего слоя, интенсификация процесса газифика- ции реализуется за счёт возможности относительного увеличения толщины кипя- щего слоя, благодаря использованию в этом слое топлива более однородного по фракционному составу, с точки зрения возможности дутья. Осуществляется это благодаря тому, что уголь сортируется по классам, и из угля мелких фракций гото- вится ВУС, которая полностью сжигается на уровне ниже, чем камера газифика- ции, и продуктами сгорания упомянутой суспензии осуществляется дутьё реакци- онного слоя. В этом изобретении сжигание ВУС позволяет получить коэффициент использования воды порядка 100% при строго заданном её количестве.
Общими признаками, с предлагаемым изобретением, являются применение продвижения реакционных компонент под воздействием гравитации в газификато- ре вертикального типа, применение ВУС и использование эффекта фракционной однородности топлива для интенсификации процесса конверсии, а также отсутст- вие традиционно применяемого парокислородного дутья и использование воды близкого к 100%.
Причины препятствующие получению технического результата в части гази- фикации, как ступени составляющей предлагаемое изобретение, по сравнению с изобретением описанным в [6] :
· цикличность процесса, определяемая способами загрузки основного топлива и выгрузки шлака;
• подача в камеру газификации воздуха требует применения компрессора;
• отсутствие оптимальных условий в камере газификатора для высокоэффектив- ного реакционного массопереноса и массообмена реакционных компонент кон- версии угля, обеспечивающих в предлагаемом изобретении высокую произво- дительность конверсии;
• отсутствие технологических мер по защите внутренних поверхностей камеры газификации от закоксовывания требует частых остановок процесса для очист- ки камеры;
· неэффективное использование летучих веществ содержащихся в исходном угле с частичной потерей их теплоэнергетической ценности.
Известно также изобретательское решение, касающееся технологии газифика- ции углей, [7], «Процесс охлаждения произведенного газа предотвращающий за- шлаковывание угольного газификатора». Это изобретение выбрано в качестве ана- лога (прототипа), как наиболее подходящее по общим существенным признакам в части газификации в предлагаемом изобретении.
В изобретении [7], для газификатора кипящего слоя применяется подача в гази- фикатор выработанного синтез-газа в охлаждённом виде, с целью создания защит- ного слоя у внутренних стенок газификатора, чтобы на стенках не осаждался шлак, а также для отверждения жидкого шлака, который при охлаждении превращается в летучую золу. Наряду с подачей охлаждённого защитного газа, в газификатор по- даётся и кислород, при этом часть горючих компонент защитного газа окисляется.
Общими признаками прототипа с предлагаемым изобретением являются :
• применение продвижения реакционных компонент под воздействием гравита- ции в газификаторе вертикального типа;
• использование защитного газа в целях создания пограничного защитного слоя для блокирования закоксовывания стенок газификатора;
• использование охлаждённого защитного газа для отверждения жидкого шлака;
• подача упомянутого защитного газа в газификатор, во вращательном движении через отверстия находящиеся в стенках газификатора.
Причины препятствующие получению технического результата в части гази- фикации по сравнению с прототипом описанным в [7] :
• подача в газификатор кислорода обуславливает наличие кислородной станции;
• отсутствие оптимальных условий в камере газификатора для высокоэффектив- ного реакционного массопереноса и массообмена реакционных компонент кон- версии угля, обеспечивающих в предлагаемом изобретении высокую произво- дительность конверсии, включая условие большой локально-пульсирующей энергонапряжённости в зоне газификатора, в которой осуществляют основную долю конверсии;
• отсутствие однородности топливной компоненты вводимой в газификатор, как одного из условий эффективного реакционного массопереноса и массообмена реакционных компонент;
• неэффективное использование летучих веществ, содержащихся в исходном угле с частичной потерей их теплоэнергетической ценности;
• относительно большой попутный вынос топлива и летучей золы, с выводимым синтез газом из газификатора, в связи с использованием технологи кипящего слоя. Относительно приготовления и использования Активированного ВодоУгольно- го Топлива (АВУТ) в технологии газификации, применяемой в составе предлагае- мого изобретения, известно решение [8] «Способ приготовления водоугольной суспензии для транспортирования по трубопроводу».
В этом способе приготовление суспензии осуществляют сухим помолом угля с последующей классификацией угля по гранулометрическому составу, с дальней- шей его дегазацией посредством вакуумирования с последующим добавлением во- ды и перемешиванием полученной угольной смеси, также под вакуумом. Идея это- го способа заключается в процессе частичной дегазации угля, а именно в удалении воздуха с поверхностей угольных частиц для большего их смачивания, чтобы соз- дать между частицами угля водяную пленку в целях транспортировки высококон- центрированной суспензии по трубопроводам.
В этом способе общими признаками, с предлагаемым изобретением являются применение размола угля, его классификация по гранулометрическому составу и частичная дегазация угля перед смешиванием с водой.
Причины, препятствующие получению технического результата, который обеспечивается предлагаемым изобретением, по сравнению с изобретением опи- санным в [8] :
• недостаточно подробная классификация угля по гранулометрическому составу, с целью получения топливной суспензии строго заданных свойств, с точки зре- ния однородности топлива и отсутствие приготовления различных марок топ- ливной суспензии из одного и того же объёма сырьевого угля, с точки зрения эффективного использования суспензионного топлива, как более однородного;
• отсутствие совместимости операций размола и дегазации с позиции производи- тельности оборудования;
· отсутствие интеллектуальной технологии предварительного размола, обеспечи- вающей для каждой партии сырьевого угля параметрическую точность его пе- реработки, в связи с паспортными данными качественных характеристик обра- батываемой партии угля и, в связи с расчетными данными необходимых выход- ного гранулометрического состава и степени дегазации и дегидратации;
• частичная потеря горючей части летучих веществ, в процессах размола и ва- куумирования угля;
• отсутствие технологического фактора необходимой частичной гидрофильное™ уг- ля в составе суспензии, в связи с «мягкими» гидроударными пульсационными воз- действиями на границах контактов уголь - вода в процессе приготовления топлива;
• отсутствие повышенной активации суспензии, как квазиколлоидной системы, вобравшей в себя механическую энергию гидроударных пульсаций в процессе приготовления топлива, с проявлением этой активации в возрастании темпера- туры обрабатываемого топлива, в наличии внутренних колебаний (как запасён- ной энергии) устойчивых водных кластерах как в свободной (суспензионной) воде, так и в воде угольных микропор и флоккул, а также наличия внутренних колебаний в частицах твёрдой фазы топлива;
• отсутствие специальной финишной обработки топлива в виде напыления тон- кодисперсной фракции на поверхности предварительно калиброванных капель суспензии в процессе начала её использования как топлива;
Известен «Способ приготовления водоугольного топлива из бурых углей» [9], в котором применяют сухое измельчение угля, с одновременной его гидрофобизаци- ей в инертной среде, при температурах 600 1000 градусов Цельсия. Гидрофоби- зация достигается путём удаления из пор угольных частиц воздуха и кислородосо- держащих компонент - воды, монооксида углерода, диоксида углерода и.т.п. Затем полученный полупродукт охлаждают и 20% его измельчают дополнительно. Ос- тавшуюся часть классифицируют и возвращают крупные частицы на дополнитель- ное измельчение, а частицы угля после классификации подвергают тонкой очистке, затем их смешивают с водой и осуществляют гомогенизацию топлива с добавлени- ем комбинированных химических присадок. Основной целью в этом способе явля- ется получение суспензии с большой концентрацией твёрдой фазы при обеспече- нии минимальной её вязкости для трубопроводной транспортировки, с одной сто- роны, и с другой, для прямого сжигания этой суспензии.
В этом способе общими признаками, с предлагаемым изобретением являются применение размола угля, его классификация по гранулометрическому составу и частичная дегазация угля, и частичная дегидратация угольных частиц с увеличени- ем соотношения свободной воды к внутренней воде, а также гомогенизация топ- ливной суспензии в процессе её приготовления.
Причины, препятствующие получению технического результата, который обеспе- чивается предлагаемым изобретением по сравнению с изобретением описанным в [9] :
• недостаточно подробная классификация угля по гранулометрическому составу с целью полу-чения топливной суспензии строго заданных свойств, с точки зре- ния однородности топлива и отсутствие приготовления различных марок топ- ливной суспензии из одного и того же объёма сырьевого угля, с точки зрения эффективного использования суспензионного топлива, как более однородного;
• отсутствие интеллектуальной технологии предварительного размола, обеспечи- вающей для каждой партии сырьевого угля параметрическую точность его пе- реработки, в связи с паспортными данными качественных характеристик обра- батываемой партии угля и, в связи с расчётными данными необходимых выход- ного гранулометрического состава и степени дегазации и дегидратации;
• частичная потеря горючей части летучих веществ, в процессах размола и дега- зации угля;
· отсутствие технологического фактора необходимой частичной гидрофильности угля в суспензии, в связи с гидроударными пульсационными воздействиями на границах контактов уголь - вода в процессе приготовления топлива;
• добавление в топливную суспензию комбинированных химических присадок требует дополнительных «сырьевых» затрат и может уменьшать ресурс обору- дования ввиду усиления коррозионного воздействия;
• отсутствие специальной финишной обработки топлива в виде напыления тон- кодисперсной фракции на поверхности предварительно калиброванных капель суспензии в процессе начала её использования как топлива;
Известен «Способ получения жидкого композитного топлива и дезинтегратор, и устройство гидроударного действия для его осуществления», [10]. В котором при- меняют предварительное измельчение угля в дезинтеграторе, с двумя рабочими ор- ганами в виде дисков противоположного вращения. Дезинтегратор снабжён шне- ком, помогающим измельчению сырья с любой влажностью. Далее осуществляется смешивание твёрдой фазы топлива с жидкими его компонентами, и после чего по- лученную грубо-дисперсную суспензию подвергают обработке в устройстве гид- роударного воздействия, которое обеспечивает последующее измельчение твёрдой фазы топлива и обеспечивает активацию топлива, преобразуя энергию гидродина- мического удара в энергию химического взаимодействия топливных компонент. Эффективность этого способа получения суспензионного топлива обусловлена применением оригинального оборудования - дезинтегратора и устройства гидро- ударного воздействия, обеспечивающего переработку предварительно подготов- ленных топливных компонент за один проход, в композитное топливо заданного качества.
В этом способе общими признаками, с предлагаемым изобретением являются применение предварительного размола угля, его дозирование в смесительный ап- парат и введение дозы жидких компонент в этот же смесительный аппарат. После- дующая многократная обработка топлива в устройстве гидроударного действия в жидкой среде за один проход в нескольких секциях этого гидроударного устройст- ва, обеспечивающего активацию приготавливаемого топлива, преобразуя энергию гидродинамического удара в энергию химического взаимодействия топливных компо-нент. Общими признакоми с предлагаемым изобретением, также являются дизинтегратор с подающим шнеком и с двумя встречно вращающимися рабочими органами - дисками, снабжёнными рядами мелющих бил и наличие байпасной ли- нии, применяемой при необходимости с устройством гидроударного действия.
Причины препятствующие получению технического результата, который обеспе- чивается предлагаемым изобретением по сравнению с изобретением описанным в [10] :
• недостаточно подробная классификация угля по гранулометрическому составу, с целью получения топливной суспензии строго заданных свойств, с точки зре- ния однородности топлива и отсутствие приготовления различных марок топ- ливной суспензии из одного и того же объёма сырьевого угля, с точки зрения эффективного использования суспензионного топлива, как более однородного;
• отсутствие операции дегазации в процессе предварительного размола угля с со- хранением горючей части летучих веществ; • отсутствие интеллектуальной технологии предварительного размола, обеспечи- вающей для каждой партии сырьевого угля параметрическую точность его пе- реработки, в связи с паспортными данными качественных характеристик обра- батываемой партии угля и, в связи с расчётными данными необходимых выход- ного гранулометрического состава и степени дегазации и дегидратации;
• отсутствие специальной финишной обработки топлива в виде напыления тон- кодисперсной фракции на поверхности предварительно калиброванных капель суспензии в процессе начала её использования как топлива.
Известно также изобретение, относящееся к технологии приготовления суспен- зионного топлива «Способ получения водоугольной суспензии», [1 1]. Это изобре- тение выбрано в качестве аналога (прототипа), как наиболее подходящее по общим существенным признакам в части приготовления АВУТ в предлагаемом изобрете- нии. В изобретении [11] применяют мокрое измельчение бурого угля с водой и по- лученную гидросмесь нагревают в реакторе токами сверхвысокой частоты, (СВЧ) до температуры 200 + 300 градусов Цельсия под давлением 1,5 + 10 МПа. После выдерживания гидросмеси под такими параметрами 1 30 минут, её доразмалыва- ют в пароструйной мельнице до размера частиц 200 -=- 300 мкм со сбросом давления до 0,3 -=- 1,0 МПа и охлаждают её с утилизацией тепла. Затем отделяют парогазовую смесь от образующейся суспензии до получения готового продукта, смешиванием её с исходной водой для нагрева её до 30 90 градусов Цельсия, а затем вводят в эту суспензию поверхностно-активные добавки и обрабатывают суспензию в гомо- генизаторе. При этом, для обеспечения нормальной работы пароструйной мельни- цы, после первичного мокрого измельчения применяют грубодисперсный класси- фикатор, чтобы направить на повторный размол частицы угля крупнее 1 3 мм. Для готовности суспензии пригодной к сжиганию, размеры угольных частиц в ней доводятся до размеров менее 200 -=- 300 мкм посредством другого мелко дисперсно- го классификатора, применяемого после пароструйной мельницы. Так, частицы размерами более 200 300 мкм, отделяемые в этом мелкодисперсном классифика- торе, направляются на повторное измельчение. Особенностью процесса приготов- ления суспензии по этому способу является сжигание в отдельной камере сгорания газообразных продуктов, которые получаются в процессе приготовления этой топ- ливной суспензии.
Основными идеями этого изобретения являются :
• возможность регулирования гранулометрического состава твёрдой фазы топли- ва, с необходимым для этого финишным доизмельчением угля.
• при финишном доизмельчении угля в пароструйной мельнице утилизируется энергия, ранее накопленная в полупродукте - водоугольной гидросмеси на ста- дии её баротермической обработки, применяемой для дегазации, с целью полу- чения высококонцентрированной суспензии, пригодной для транспортирования по трубопроводам.
Общими признаками прототипа, [11] с предлагаемым изобретением являются предварительный размол угля, его дегазация и классификация по гранулометриче- скому составу, смешивание угля с водой и подогрев полупродуктовой гидросмеси тепловой энергией, утилизируемой из смежных процессов. А также, финишная об- работка суспензии в гомогенизаторе, в котором осуществляется окончательный размол угольных частиц, (в предлагаемом изобретении аналогичный аппарат - уст- ройство гидроударного действия). Кроме того, общим существенным признаком прототипа с предлагаемым изобретением является утилизация продуктов дегазации угля, путём сжигания их в отдельной камере сгорания.
Причины препятствующие получению технического результата, который обес- печивается предлагаемым изобретением по сравнению с изобретением - прототи- пом описанным в [11] :
• недостаточно подробная классификация угля по гранулометрическому составу, с целью получения топливной суспензии строго заданных свойств, с точки зре- ния однородности топлива и отсутствие приготовления различных марок топ- ливной суспензии из одного и того же объёма сырьевого угля, с точки зрения эффективного использования суспензионного топлива как более однородного;
• отсутствие интеллектуальной технологии предварительного размола, обеспечи- вающей для каждой партии сырьевого угля параметрическую точность его пе- реработки, в связи с паспортными данными качественных характеристик обра- батываемой партии угля и, в связи с расчётными данными необходимых выход- ного гранулометрического состава и степени дегазации и дегидратации; • отсутствие специальной финишной обработки топлива в виде напыления уголь- ных частиц тонкодисперсной фракции на поверхности предварительно калиб- рованных капель топлива перед началом процесса его зажигания;
· относительно не высокая производительность технологии в связи со значитель- ным временем баротермической обработки, до 30 минут;
• применение относительно сложного и дорогостоящего оборудования, с точки зрения надёжности и безопасности его эксплуатации, особенно СВЧ реактора, при параметрах по давлению до 10 МПа и температуре до 300 градусов Цельсия. Таким образом, задачей предполагаемого способа является создание высокоэф- фективной технологии производства высоко насыщенного водородом синтез-газа для сжигания его в комбинированном цикле выработки электроэнергии с повы- шенной эффективностью, при использовании различных типов углей, каменных и бурых, включая и низкосортные марки углей. Задача предлагаемого изобретения, также предполагает возможность вовлечения в хозяйственный оборот по выработ- ке электроэнергии неиспользуемых отходов угледобычи и углешламов обогати- тельных фабрик. Повышение эффективности выработки электроэнергии выражается в доведении эффективности преобразования тепловой энергии потенциально содер- жащейся в углях до величины 80 -=- 85%. При этом показатель уровня эмиссии диок- сида углерода, без применения систем его перехвата, составляет 0,38 -*· 0,40 t/MWh.
Поставленные задачи достигаются тем, что в способе генерации электроэнергии Гибридного Комбинированного Цикла (ГКЦ) с ПсевдоДетонационной ГидроГази- фикацией, (ПДГГ) применяют три внутренних технологически последовательных цикла, в каждом из которых вырабатывается электроэнергия. При этом энергия сброшенного тепла первого цикла утилизируется вторым циклом, а энергия сбро- шенного тепла второго соответственно третьим. Осуществляется это благодаря ис- пользованию во внутренних циклах рабочих сред с анизотропностью температур их кипения, что в целом свойственно циклам комбинированного типа. Макрострук- турный состав построения предлагаемого ГКЦ близок к решению, описанному в [12].
Так, первый внутренний цикл используемого ГКЦ реализуют на основе газовой турбины работающей на сжигании высококачественного синтез газа, производимо- го по специальной ПДГГ технологии из жидкого, специального - АВУТ, которое получают, также, по оригинальной технологии являющейся составной частью предмета изобретения. При этом энергию сброшенного тепла ГазоТурбинного Цикла (ГТЦ) утилизируют в трёх различных каналах, что в целом обусловливает эту утилизацию как высокоэффективную. Для повышения эффективности утилиза- ции энергии сброшенного тепла ГТЦ, к выхлопным газам турбины применяют эф- фект вихревой температурной стратификации, известный из изобретений [13, 14] и подробно описанный в [15, 16]. Эти выхлопные газы подвергают массотемператур- ному разделению на каскаде вихревых аппаратов ГТЦ в две, или более, ступени и полученную в результате этого разделения высокотемпературную часть газов на- правляют по первому каналу утилизации энергии сброшенного тепла - на паропе- регреватель первого утилизационного котла, для выработки электроэнергии во втором ПароТурбинном Цикле (ПТЦ) ГКЦ. Отдавшие тепловую энергию газы, в этом пароперегревателе, возвращают в первый утилизационный котёл на подогре- ватель пара и после него, из отработанных газов конденсируют водяные пары. Энергию этой конденсации передают по второму каналу утилизации энергии сброшенного тепла ГТЦ, посредством независимого теплоносителя, на подогрев жидкой органической рабочей среды, используемой в третьем внутреннем цикле ГКЦ. Переработку низкотемпературной части газов, получаемых в результате раз- деления выхлопных газов газовой турбины на вихревых аппаратах ГТЦ, осуществ- ляют в третьем канале утилизации энергии сброшенного тепла ГТЦ, а именно: низкотемпературную часть газов охлаждают в первом междуцикловом конденсато- ре, а двухфазную среду, получаемую на выходе этого конденсатора, разделяют в сепараторе на воду и газы. Холодную часть газа, отделяемую в первой ступени каскада вихревых аппаратов, сжимают для выравнивания её давления с холодной частью газов второй ступени каскада вихревых аппаратов ГТЦ, затем объединяют обе холодные части газов и конденсируют этот объединённый объём, как упомина- лось выше, в первом междуцикловом конденсаторе. Воду из сепаратора использу- ют для приготовления АВУТ, а часть её направляют на химводоочистку ПТЦ. От- сепарированные холодные газы, представляющие собой преимущественно диоксид углерода, подвергают сжатию и используют их для охлаждения в технологии полу- чения генераторного газа, что в некотором смысле можно рассматривать как до- полнительный, четвёртый канал утилизации энергии тепла сбрасываемого из ГТЦ.
Второй и третий внутренние циклы предлагаемого способа реализации ГКЦ, выполняются как циклы с улучшенными КПД, благодаря исключению значитель- ной части внутрицикловых потерь энергии за счёт её внутрицикловой рекуперации с использованием эффекта вихревой температурной стратификации, подобно тому, как это выполнено в изобретении [14].
Второй внутренний ПТЦ предлагаемого ГКЦ реализуют на основе паровой тур- бины приводимой в движение энергией сброшенного тепла ГТЦ и частью энергии, которую отбирают непосредственно из камеры сгорания газовой турбины посред- ством теплообменного суперперегревателя. Так преобразование этой энергии сброшенного тепла во входную энергию ПТЦ осуществляют посредством подогре- ва питательной воды в первом междуцикловом конденсаторе и посредством пере- дачи тепла в подогревателе пара и в перегревателе пара первого утилизационного котла, как это упомянуто выше. При этом, перегрев пара в пароперегревателе осу- ществляют теплом из последней ступени каскада аппаратов вихревого массотемпе- ратурного разделения выхлопных газов газовой турбины, а дополнительный пере- грев этого пара (сверхперегрев) осуществляют в суперперегревателе обеспечиваю- щем отбор тепла от продуктов сгорания синтез-газа перед подачей их в газовую турбину. Такое решение обеспечивает преобразование тепловой энергии выхлоп- ных газов газовой турбины в механическую энергию Цилиндра Высокого Давления (ЦВД) паровой турбины на уровне суперкритических параметров, с одной стороны, и, с другой, обеспечивается необходимое понижение температуры рабочих газов, вдуваемых в газовую турбину для поддержания ресурса на срабатывание её лопа- ток до замены. При этом, относительно высокая температура продуктов сгорания высоко насыщенного водородом синтез-газа, около 2000 градусов С, может быть понижена до 1100 1600 градусов С, в зависимости от эффективности принуди- тельного охлаждения лопаток турбины и от свойств конструкционных материалов этих лопаток. В связи с этим, в зависимости от номинальной температуры работы лопаток конкретной газовой турбины, специалистами устанавливаются проектные параметры суперперегревателя, посредством которого осуществляют отбор тепла от продуктов сгорания синтез-газа до подачи их в газовую турбину. Перед подачей подогретой в первом междуцикловом конденсаторе питательной воды в первый утилизационный котёл её подогревают дополнительно, посредством независимого теплоносителя, энергией отработанного в ЦНД пара паровой турби- ны, а перегрев воды под давлением в первом утилизационном котле осуществляют энергией генераторного газа выводимого из газогенератора. Испарение питатель- ной воды ПТЦ осуществляют в парогенераторе первого утилизационного котла по- средством горячей части пара, получаемой при разделении отработанного в ЦВД пара паровой турбины. Массотемпературное разделение отработанного в ЦВД пара осуществляют на двух (или более) ступенях каскада вихревых аппаратов ПТЦ. При этом, отбор горячей части пара, направляемой на парогенератор первого утилиза- ционного котла и обладающей наибольшей температурой, осуществляют из по- следней ступени каскада вихревых аппаратов. Массу пара, из которой утилизиро- вали часть энергии в парогенераторе первого утилизационного котла, направляют в Цилиндр Среднего Давления (ЦСД) паровой турбины, где вырабатывают соответ- ствующую механическую энергию, а из ЦСД эту массу отработанного пара на- правляют, в свою очередь, на выработку энергии в ЦНД. Пар, отработанный в ЦНД, охлаждают, направляя часть полученного тепла, как упоминалось ранее, на подогрев питательной воды ПТЦ, и, кроме того, другую часть этого полученного тепла используют в ГТЦ для подогрева воздуха и синтез газа перед сжиганием его в камере сгорания газовой турбины. Затем этот отработанный пар объединяют с «холодной» частью пара получаемой при массотемпературном разделении отрабо- танного в ЦНД паровой турбины пара. Массу объединённого пара сжимают и пе- редают её (как сбросную энергию ПТЦ) на парогенератор органической рабочей среды второго утилизационного котла для выработки электроэнергии в третьем внутреннем цикле ГКЦ.
Массу пара, из которой утилизирована часть энергии в парогенераторе второго утилизационного котла, конденсируют во втором междуцикловом конденсаторе, а полученную воду дополнительно охлаждают, утилизируя энергию холодной части органической рабочей среды, получаемой из последней ступени каскада вихревых аппаратов Цикла Органической Турбины, (ЦОТ). Холодную воду, полученную та- ким путём, используют в качестве охлаждающего агента в первом междуцикловом конденсаторе, где она подогревается энергией конденсации влаги, влаги содержа- щейся в части выхлопных газов газовой турбины, получаемой при массотемпера- турном разделении газов, как это описано выше.
Таким образом, в предлагаемом Г Ц осуществляется глубокая интеграция мас- соотеплообменных процессов прямого направления и обратного рекуперативного направления. Эффективность преобразования тепловой энергии ПТЦ составляет 43,4 - 49%.
Для обеспечения возможности применения в ПТЦ надкритических параметров рабочей среды, для достижения максимальной эффективности цикла, в том числе для эффективной работы конденсаторов ПТЦ, в предлагаемом изобретении, как ва- риант, применяют в качестве рабочей среды не воду, а смесь составленную из не- болыпого количества гелия с тетрахлоридом титана. Тетрахлорид титана, имея температуру кипения 135,9 град. С, проявляет стабильные свойства до температу- ры 1727 град. С, а его критическая температура составляет 357,9 град. С.
Последний внутренний цикл ГКЦ - цикл органической турбины - реализуют на основе рабочей среды обладающей свойством низкотемпературного кипения. Для этого могут использоваться озонобезопасные фреоны R23, R32, R125, R134a, R152a, смеси фреонов, такие как R407c, R507, R508 и низкотемпературная смесь R404A. Эффективно может применяться азеотропная смесь фреонов R507c, а также высокоплотная смесь R410A, обладающая практическим отсутствием температур- ного скольжения и имеющая высокую теплопроводность, в сочетании с относи- тельно низкой вязкостью. Здесь и не исключается использование перспективных перфторуглеродов, в случае приемлемости их цен. В конкретных проектах ГКЦ, в ЦОТ возможно и применение известных углеводородных рабочих сред, алканов, таких как Бутан (R600 с температурой кипения -0,5 град. С), или его изомера (Изо- бутан R600a с температурой кипения -1 1,7 град. С). Применение изобутана в ЦОТ оправдано ввиду его озонобезопасности и его термодинамических свойств в связи с применением в предлагаемом изобретении сверхкритических параметров, которые реализуют благодаря массотемпературному разделению рабочей среды. Так, кри- тическая температура изобутана равна 134, 69 град. С, а критическое давление со- ставляет 3,629 МПа, при плотности 225,5 кг/м. куб. В связи с этими параметрами, согласно предлагаемому изобретению, для получения максимальной эффективно- сти ЦОТ, представляется целесообразным применение изобутана с начальным дав- лением в цикле до 5 МПа. В качестве органического рабочего тела в ГКЦ может использоваться двухкомпонентная водно-аммиачная смесь по циклам Калины. Равновесное состояние между жидкой и газообразной фазами у каждого компонен- та этой смеси наступает при различных температурах. Цикл обеспечивает высоко- эффективный оптимизированный процесс переноса тепловой энергии при испаре- нии и конденсации рабочей среды в достаточно широком диапазоне температуры, до температуры диссоциации смеси 550 -=- 600 градусов Цельсия.
Для реализации ЦОТ в предлагаемом изобретении, пары органической рабочей среды из парогенератора второго утилизационного котла направляют в паронагре- ватель этого котла, в котором осуществляют перегрев паров до суперкритических параметров благодаря теплообмену с перегретыми парами этой же рабочей среды, которые получают при массотемпературном разделении паров органической среды в каскаде вихревых аппаратов ЦОТ. Получив на каскаде вихревых аппаратов, в свою очередь, холодные части паров органической среды, их используют в ПТЦ и в ЦОТ, возвращая энергию этих паров в общий ГКЦ. Так, одну часть холодных па- ров подогревают водой сконденсированной во втором междуцикловом конденсато- ре (конденсаторе ПТЦ) используя эту часть паров далее в качестве охлаждающего агента в этом же конденсаторе. Другую наиболее холодную часть паров органиче- ской рабочей среды, получаемой из первой ступени каскада вихревых аппаратов ЦОТ, подогревают в дополнительном охладителе конденсатора холодильника, улучшая работу последнего. Затем эту часть паров сжимают, выравнивая её давле- ние с частью холодных паров органической рабочей среды, применяемой в качест- ве охлаждающего агента в конденсаторе ПТЦ и, после вывода этой части паров из этого конденсатора, эти обе части холодных паров объединяют, также, с парами отработанными последовательно в ЦСД и ЦНД органической турбины. Затем всю массу трёх объединённых частей органической рабочей среды, для повышения темпе- ратуры их конденсации, сжимают и конденсируют в жидкость в конденсаторе ЦОТ.
Из конденсатора ЦОТ органическую жидкость рабочей среды подают в пита- тельную ёмкость, из которой эту жидкость, посредством питательного насоса, на- гнетают в парогенератор второго утилизационного котла, нагревая её предвари- тельно, посредством независимого теплоносителя, теплом конденсации части вы- хлопных газов газовой турбины, как это описывалось ранее.
Пары органической среды суперкритических параметров из паронагревателя второго утилизационного котла срабатывают в ЦВД органической турбины, и за- тем «эти» (отработанные) пары подвергают массотемпературному разделению в каскаде вихревых аппаратов ЦОТ, как это ранее упоминалось. Пары, с изъятой ча- стью энергии паронагревателем второго утилизационного котла, направляют в ЦСД и затем в ЦНД органической турбины для выработки механической энергии. После чего, эти отработанные пары объединяют, как третью часть, с двумя частями холодных паров органической рабочей среды, подогретых в конденсаторе ПТЦ и в дополнительном охладителе конденсатора холодильника, как это уже описано вы- ше. Охлаждение в конденсаторе ЦОТ обеспечивается холодильником, компрессор которого приводится в движение турбиной органического цикла. Таким образом, конденсатор ЦОТ является одновременно испарителем холодильника. Здесь, в ГКЦ основное сбрасываемое после холодильного компрессора тепло используют для подогрева АВУТ перед его конверсией, используют для подогрева летучих веществ перед подачей их в газификатор и кроме того, посредством этого сбрасываемого тепла подогревают синтез-газ для его сжигания в камере сгорания ГТЦ.
Эффективность преобразования тепловой энергии ЦОТ составляет 44 -=- 49,8%. Особенностью ЦОТ предлагаемого ГКЦ является необходимость в принуди- тельном пуске ЦОТ. Для этого электрическая машина ЦОТ и аппаратура управле- ния этой машиной обеспечивают возможность работы её работы не только в гене- раторном режиме, но и в двигательном.
В итоге, структурно-функциональное построение предлагаемого ГКЦ обеспечи- вает высокоэффективное преобразование тепловой энергии в механическую. Доля тепловой энергии, выводимой во внешнюю среду из ГКЦ, определяется лишь теп- лом, уносимым водой, сконденсированной из части выхлопных газов в ГТЦ и сбросным теплом ЦОТ. Общая эффективность преобразования тепловой энергии синтез-газа в ГКЦ с учётом инженерных решений по регенеративному использова- нию сбросного тепла между смежными циклами определяется формулой : QPKU = Цггц + (1 - Пггц) X [Цпгц + (1 - Пптц) X Пцот] -
Где : η,-гц - коэффициент преобразования тепловой энергии ГТЦ в электриче- скую энергию;
Цптц - коэффициент преобразования тепловой энергии ПТЦ в электриче- скую энергию;
Пцот - коэффициент преобразования тепловой энергии ЦОТ в электриче- скую энергию.
При ггц принятом из [17] около 37% 41,5%, общая эффективность ГКЦ со- ставит 80 -г- 85%.
Существенными признаками используемого ГКЦ в связи с предварительной ПДГГ угля являются :
• использование всей теплоты сгорания угля, ввиду отсутствия механического и химического недожога угля при его использовании в качестве АВУТ;
· очистка синтез газа выведенного из газификатора;
• совмещение камеры сгорания газовой турбины с газификатором с целью радиа- ционной активации газифицируемого АВУТ и для защиты стенок газификатора от зашлаковывания;
• использование энергии сожженного синтез-газа в камере сгорания газовой тур- бины в технологии газификации посредством нагрева радиационной стены га- зификатора для активации АВУТ;
• использование энергии сожженного синтез газа в камере сгорания газовой тур- бины в технологии газификации посредством нагрева отделённых от угля, лету- чих веществ перед их сжиганием;
· охлаждение выводимого из газификатора синтез газа с использованием полу- ченного тепла в ПТЦ и в технологии газификации, а также для подогрева возду- ха и синтез газа сжигаемого в камере сгорания газовой турбины;
• использование сбросной энергии ЦОТ для подогрева технической воды в тех- нологии приготовления газифицируемого АВУТ и в технологии газификации для подогрева вводимых в газификатор летучих веществ угля, АВУТ, а также для подогрева газо-пылеугольной композиции перед вводом её в газификатор; • использование энергии холодной части сжатых выхлопных газов газовой турбины, получаемой после массотемпературного разделения этих газов, для отверждения золы в газификаторе, с целью предотвращения зашлаковывания его стенок.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей изобретения является высокопроизводительная выработка качественно- го синтез-газа высоко насыщенного водородом для обеспечения минимальной эмиссии диоксида углерода при его сжигании, с целью выработки электроэнергии. В предлагаемом изобретении эта задача решена путём оптимизации массопереноса и конвективного массобмена реакционных компонент конверсии углерода, в соче- тании с полным разложением воды, присутствующей в АВУТ в стехиометрическом соотношении для химических реакций получения синтез газа. Так, например, в изобретении [6] относительно газификации углей показано, что конверсионное сжигание ВУТ позволяет получить коэффициент использования воды порядка 100% при строго заданном её количестве. При этом, вода входящая в ВУТ полезно расходуется на образование водорода и монооксида углерода [18], с предельным показателем содержания водорода в синтез газе до 56% [19]. Такое АВУТ приме- няют в предлагаемом процессе газификации без парокислородного дутья, и, в связи с этим, такое топливо является самодостаточным, так как содержит в себе изна- чально все реакционные компоненты необходимые для получения синтез газа. Вы- сокая производительность выработки синтез газа основана на базовых технологиях газификации ВУТ в спутном потоке, характеризуемых непрерывностью процессов и отсутствием в конструкции газификаторов таких сложных в эксплуатации на су- хом топливе узлов, как затворы и питатели, обеспечивающие работу в периодиче- ском режиме при высоких давлениях и температурах, [20]. В связи с тем, что ВУТ может транспортироваться специальными насосами, то его применение в процес- сах газификации особенно перспективно в условиях повышенных давлений, так как исключается сложность подачи сухого угля в газификатор и исключается гро- моздкое паросиловое хозяйство [21, 22].
Техническая реализация оптимизированного массопереноса и массобмена реак- ционных компонент в предлагаемом способе сопровождается обеспечением точно- го дозирования АВУТ не только по параметрам его массы во времени, но и посред- ством точной калибровки каждой его капли вводимой в газификатор, а также, по векторной величине - импульсу количества движения каждой топливной капли. Особо точное и специфическое дозирование АВУТ для высокой производительно- сти процесса газификации применяют исходя из простой феноменологической мо- дели построенной в соответствии с изобретательским замыслом по следующим критериям :
• передозировка ведёт к загромождению доступности поверхностей реакционных компонент, вследствие чего уменьшается их массообмен, что ухудшает произ- водительность процесса;
• недостаточная дозировка обеспечивает относительно хороший массоперенос и массообмен реакционных компонент, но пространственный объём камеры воз- можных реакций используется не эффективно, что потенциально снижает про- изводительность процесса;
· достаточная доступность реакционных компонент к химическому конвективно- му массообмену обеспечивается минимальным загромождением пути движения компонент в процессе их массопереноса;
• повышение массопереноса и конвективного массообмена реакционных компо- нент связано с их кинетическими энергиями механического движения, с точки зрения, активации химического массобмена от механической энергии контакти- рования этих компонент между собой;
• доминирующим показателем активации химического конвективного массобме- на от механической энергии контактирования реакционных компонент между собой, является скорость движения этих компонент, и менее значимым показа- телем являются величины локализованных масс, в данном случае распылённых капель топлива;
• доминирующим показателем активации химического конвективного массобме- на реакционных компонент от подвода тепла, является высокая радиационная прозрачность реакционных зон газификации, при наличии сильного источника теплового излучения.
Специфическое дозирование топлива, в связи с особой механикой ввода его в газификатор, в новой технологии газификации названо как Активационное Дози- рование. Особым аспектом технологии газификации в предлагаемом способе, так- же связанным с дозированием топлива, является инженерное решение по обеспе- чению высокой производительности процесса, основанное на стабилизации опти- мальных параметров конверсионного горения АВУТ, в связи с высокой однород- ностью этого топлива. Высокая однородность АВУТ, согласно настоящему изобре- тению, обеспечивает завершение активационных процессов всех капель топливной дозы, на их взрывное конверсионное горение практически одновременно. При этом, по технологии настоящего изобретения, вообще отсутствует растянутость зо- ны горения АВУТ, что обычно наблюдается в топочном пространстве на практике сжигания ВУТ [23]. Применяемое АВУТ с дозируемой однородностью свойств, обусловливает высокую стабильность его характеристик, позволяет вести процесс газификации при строго регламентированных параметрах активационного воздей- ствия на это топливо. Строго регламентируемые параметры активационного воз- действия на АВУТ, ввиду его специфической самодостаточности к конверсионным реакциям газификации, обеспечивают высокую производительность технологиче- ского процесса производства высоконасыщенного водородом синтез газа. Так как в процессе газификации одной партии, (одного и того же угля) в предлагаемом спо- собе используется до 6 различных марок АВУТ, приготавливаемых из этой партии угля. Кроме того, задача высокопроизводительной выработки синтез газа высоко насыщенного водородом решается универсальностью предлагаемой технологии в двух вариантах, в связи со свойствами способности углей к спеканию и коксуемо- сти, и в связи со свойствами углей в пластическом состоянии, таких как вязкость, вспучиваемость, давление расширения, газопроницаемость, динамика газовыделе- ния и температурные интервалы пластического состояния. Предлагаемая в изобре- тении технология газификации основана на технических решениях, приближенных к решениям и методам применяемых для детонационного горения в двигателях аэ- рокосмической техники, [24], когда процесс сгорания топлива является аномаль- ным при интенсивном образовании активных центров, вызывающих самоускорение реакции. Однако, в связи со значительными отличиями свойств жидкого угольного топлива от свойств, авиационного топлива, в предлагаемом изобретении специаль- но изготавливают и применяют угольное топливо высокой однородности для обес- печения возможности проведения его конверсионного горения в управляемых пульсирующих режимах, используя свойство самодостаточности этого топлива - АВУТ. Как и в классическом детонационном процессе, когда основной причиной возникновения детонации является разложение активных перекисей (кислородосо- держащих веществ), вызывающих взрывное сгора-ние топлива, так и в предлагае- мом изобретении используют управляемую активацию энергии пероксидов и гид- роперикиси содержащихся в летучих веществах мацералов. К сожалению, свойства многокомпонентных летучих веществ углей обычно неизвестны, [21] но, принимая во внимание, что временная стадия горения летучих веществ составляет малую до- лю от общего времени горения угольной частицы, [21] предполагают, что в горю- чей части летучих веществ содержится относительно много вышеупомянутых ак- тивных перекисей. Кроме того, пероксиды и гидроперикиси образуются в процессе горения АВУТ, посредством восстановления нестойких активных соединений, в соответствии с теорией цепных реакций окисления многокомпонентных топлив, что происходит вместе с процессом образования конечных продуктов окисления. В результате непрерывно повторяющихся реакций разложения и восстановления ак- тивных перекисей, образуются цепи с большими числами активных центров, вызы- вающих самоускорение реакции в связи с выделением атомарного кислорода, ини- циирующего в определённых условиях детонацию малой степени. Однако, процесс горения АВУТ, ввиду его поликомпонентности, значительно отличается от процес- сов горения газифицированного жидкого углеводородного топлива, включая эф- фект детонации. Так, в капельном АВУТ эффект детонации малой степени, в его классическом виде, проявляется только для горючей части летучих веществ. А взрывные процессы горения капель этого топлива включают в себя ещё и эффекты, связанные с парообразованием влаги и флюидизацией этих паров, продукты раз- ложения которых, в частности кислород, активно реагирует с углеродной частью топлива в условиях эффективного массопереноса и реакционного массобмена. Вы- сокие локальные скорости этих процессов, существующие на коротких интервалах времени, сравнительно со временем полного выгорания капель ВУТ, как это видно на практике, позволяют судить о возможном начале развития детонации и о том, что степень этой детонации невелика ввиду явно малых пространственно локали- зованных концентраций топливных компонент обогащенных кислородом, что в общем случае соответствует классическим представлениям о развитии детонации. Далее в настоящем изобретении подробно раскрывается механизм взрывного син- хронного конверсионного горения, капельной дозы АВУТ, сопровождающегося малой степенью детонации с быстрым её «торможением». В связи с этим, в изобре- тении вводят понятие, при котором осуществляют «непрерывную» ПсевдоДетона- ционную ГидроГазификацию, (ПДГГ) АВУТ в спутном потоке вертикального га- зификатора, используя силу гравитации для продвижения реакционных компонент. Так, по некоторой аналогии с тяговыми модулями Пульсирующих Детонационных Двигателей, состоящих из реакторов - газификаторов и резонаторов, когда в гази- фикаторах осуществляют разложение молекул топлива на активные компоненты, подготавливая их к детонационному сгоранию, а детонацию осуществляют в резо- наторах, [25], так и в предлагаемом способе газификации применяют технологиче- ское зонирование в ходе конверсионной переработки АВУТ. Так в каждой техно- логически-специальной зоне газификатора осуществляют необходимые последова- тельные операции. Для обеспечения необходимой продолжительности времени пе- реработки реакционных компонент в синтез газ применяют и тангенциально- вихревое их движение, увеличивающее длину пробега реакционных компонент в газификаторе. В топливном пилоне, (FP) газификатора осуществляют высокоточ- ное дозировочное распыление топлива, сопровождающееся приданием каждой его капле детерминированного количества движения для вовлечения капель в спирале- видное движение. При этом, в связи с дозированием, обеспечивается вторичная од- нородность АВУТ. Далее в зоне газификатора, названной зоной финишной подго- товки топлива, (FPF) осуществляют раскрутку топливной дозы, посредством вду- вания сверху вниз и вдоль вертикальной оси газификатора смерчеообразного пото- ка газов. Этот поток, предварительно, формируют в специальной вихревой камере, и он представляет собой часть летучих веществ угля, получаемых в ходе приготов- ления АВУТ. В случае использования угля с малым содержанием летучих веществ, к этому потоку подмешивают синтез газ, или диоксид углерода, извлекаемый из синтез газа в подсистеме его очистки. Кроме того, вышеназванную раскрутку топ- ливной дозы, в зоне FPF, осуществляют дополнительно, из стенок газификатора, тангенциальным вдуванием закрученных вокруг своих осей вдувания, газовых ми- ниструй того же состава, посредством специальных активных интерцепторов, осу- ществляющих одновременно и другую функцию - защиты стенок газификатора от возможного налипания топлива. В случае использования углей с витринитовыми или липтинитовыми мацералами с определённой стадией метаморфизма, обуслав- ливающие хорошую спекаемость, коксуемость угля в предлагаемом изобретении применяют напыление на поверхности капель АВУТ «сухих» угольных частиц гранулометрического состава 0...30 мкм, которые получают в процессе приготов- ления АВУТ. Это напыление осуществляют непосредственно в газификаторе, в зо- не финишной подготовки топлива, через вышеупомянутые активные интерцепторы в газовых министруях с летучими веществами, отделенными от угля, или с компо- зицией добавленного синтез газа или диоксида углерода. Таким образом, в газифи- каторе, в зоне FPF, осуществляют финишную подготовку и активацию топлива пу- тем построения детерминированной и устойчивой аэродинамической структуры двухфазно-композитного вихря со стабильными крейсерскими параметрами. Ус- тойчивость структуры этого вихря обусловлена свойством самоорганизации вих- рей, с одной стороны, и с другой, тем, что применяют механику принудительного их формирования, в составе которой заложено формирование фрактально- жгутовых высокоэнтальпийных струй. Построение генерации высокоэнтальпийных жгутовых струй во фрактально-смерчевую структуру в настоящем изобретении не рассматривается, и может быть проектно-выполнено соответствующими специали- стами, как показано, например, в [26].
Далее топливная композиция под воздействием гравитации продвигается в зону радиационно-термической активации, (RTA), где осуществляют преимущественно радиационный подвод тепла к каплям АВУТ и начинается испарение влаги из их поверхностного слоя. Интенсивный подвод тепла осуществляют от радиационных стен газификатора специальной конструкции, которые заключены во внутренней полости камеры сгорания газовой турбины ГКЦ, таким образом, что камера сгора- ния охватывает своим объёмом кольцеообразно газификатор в зоне RTA и в сле- дующих его зонах - в зоне основной ПсевдоДетонационной конверсии, (PDC) и в зоне конверсионного дожигания, (CAB). С целью обеспечения необходимого времени пребывания топлива в зоне RTA, в этой зоне сохраняют структуру двухфазно-композитного вихря. Сохранение этой структуры поддерживают тангенциальным вдуванием из интерцепторов, встроен- ных в стенки зоны RTA газификатора, горячих газовых, закрученных вокруг собст- венных осей, министруй летучих веществ, получаемых из угля в ходе приготовле- ния АВУТ. К этим летучим веществам, если их недостаточно, могут быть добавле- ны синтез газ или диоксид углерода. С целью обеспечения времени пребывания то- плива в зоне RTA, конструкцию этой зоны выполняют с достаточно большим вер- тикальным размером, для увеличения длины пути движения реакционных компо- нент газификации. Кроме того, вдуванием газовых министруй из интерцепторов зоны RTA создают газо-защитный пограничный слой, для предотвращения нали- пания топлива на стенки этой зоны. После завершения испарения влаги из поверх- ностного слоя топливных капель в зоне RTA, под интенсивным воздействием теп- ловой радиации, по технологии газификации витринитовых и лептинитовых углей, начинается спекание угольных частиц на поверхности капель, напылённых ранее в зоне FPF. Процесс спекания сопровождается дальнейшим испарением влаги по- верхностного слоя капель и миграцией твёрдых угольных частиц к поверхностям капель, с некоторым, небольшим, уменьшением размеров капель. Затем, на по- верхности капель формируются пористые агломерационные оболочки, через поры которых выделяются пары воды из внутренних областей подсушиваемых капель. Далее, при интенсивном подводе радиационного тепла завершается процесс фор- мирования агломерационных оболочек капель, сопровождающийся повышением внутреннего давления капель за счёт интенсификации парообразования, и агломе- рационные оболочки начинают растягиваться, увеличивается размер капель с рос- том их объёмов до 2 5 раз [27]. О том, что ВУТ могут проявлять характеристики свойственные Бингамовским жидкостям, в том числе обладают способностью к на- буханию приведено, так же, и в [28]. Одновременно с этим через поры агломераци- онной оболочки происходит интенсивное выделение парогазовой композиции со- стоящей из паров воды и остатка летучих веществ угля. Кроме того, микроструи этой композиции, могут содержать в себе и микрокапли не успевшей испарится влаги, или сконденсированной влаги, которая может иметь место в виду «игры» градиентов давлений в приграничных микрослоях струй из-за шероховатости внут- ренних поверхностей пор агломерационных оболочек капель топлива. Для случая с каплями АВУТ, приготовленного по регламенту марки ACWF45, составленного из угольных частиц гранулометрического состава 0...45 мкм, парогазовые струи этой композиции могут содержать и некоторое, небольшое, количество угольных мик- рочастиц.
Следующей фазой конверсионной переработки АВУТ в зоне RTA является ак- тивация поверхностей пор сформированной агломерационной оболочки капель, за счёт высокоскоростного массопереноса парогазовой композиции, сопровождаю- щейся трением этой композиции о поверхности пор. Эта активация обеспечивает ход процесса конверсии углерода на поверхностях пор агломера-та. Так, в работе [27] экспериментально показано, что для капли ВУТ процессы сушки суспензи- онной воды и термического разложения угля протекают параллельно с процессом горения и реакция тепловыделения у поверхности капли начинается до окончания высушивания капли.
В работе [29] отмечено, что на практике осуществляется и более тонкое распы- ление ВУТ (вторичное распыление углеводородной основы), за счёт микровзрывов суспензионных капель. Однако, несмотря на неоднократные упоминания в различ- ных источниках о микровзрывах топливных капель, [21, 28, 29, 30] их авторами до сих пор не представлялось подробного логического описания действия механизма микровзрывов. Более того, в работах [23, 27] указывается на большую пористость агломерационных оболочек подсушенных капель ВУТ и на монотонность выгора- ния коксового остатка капли после выхода летучих веществ, что явно противоре- чит данным других источников, указывающих на взрывной характер горения ка- пель ВУТ. В [31] показано влияние спекающей способности угля на образование прочной, и, даже не разрушающейся под воздействием температуры и внутренних давлений, поверхностной оболочки капли ВУТ. Чем выше способность угля к спе- канию, тем прочнее образующийся агломерационный слой поверхности капли ВУТ, [31]. В связи с этим, подобные данные приведены в работе [23], где указыва- ется, что структура шлака ВУТ, относительно шлака пылевого сжигания угля, весьма пористая, состоящая из агломератов с явными признаками недожога. С дру- гой стороны, судить о «силе» микровзрывов ВУТ можно по данным из [30], где указывается о дроблении твёрдых частиц на более мелкие частицы, с выбросами отдельных частичек за пределы капли. Ввиду этого, в настоящем изобретении ре- шается задача по более полному раскрытию механизма микровзрывов суспензион- ных капель ВУТ при их термической активации на сжигание. Фактически «взры- ваются» частицы твёрдой фазы подсушенных капель ВУТ, частицы, содержащиеся как в агломерационной оболочке подсушенной капли, так и частицы внутреннего объёма подсушенной капли. В [28] отмечено, что вода, заключённая в оболочку то- плива, нагревается и за счёт разности температур кипения воды и температуры разрушения топливной оболочки переходя в парообразное состояние, (объём массы нормального пара соотносится к объёму воды [32] как 1600: 1), разрывает оболочку, т.е. происходит «микровзрыв» каждой капли топлива, и это явление играет роль вторичного диспергирования топлива, тем самым, способствуя увеличению скоро- сти и полноты его сгорания ввиду скачкообразного увеличения площадей углерод- но-реакционных поверхностей в сотни и тысячи раз. Так в процессе микровзрывов топливно-суспензионных капель и их частиц, посредством так названной вторич- ной диспергации топлива, из всей массы каждой капли образуются микрочастицы сверхтонкого гранулометрического состава размерами 10"4 + 10~3 мм. Важными причинами степени синхронности «микровзрывов» частиц агломерационной обо- лочки и частиц внутреннего объёма топливной капли являются размерная одно- родность капель и свойство радиационного излучения инфракрасного диапазона глубоко проникать в топливные капли, обеспечивая одновременный и интенсив- ный подвод тепла во флоккулы и поры угольных частиц и в «свободную» воду, со- держащуюся внутри топливных капель. В связи с синхронностью упоминаемых «микровзрывов», в предлагаемом изобретении отмечают, что только в одной капле ВУТ, например диаметром 0,2 + 0,4 мм, может быть «взорвано сразу» около 400 частиц твёрдой фазы АВУТ, если в капле указанного диаметра, размеры частиц на- ходятся в диапазоне 40 50 мкм, [33].
Феноменологическая модель предлагаемой технологии конверсии угля предпо- лагает сущест-вование двух механизмов микро-взрывного характера конверсион- ного горения АВУТ, базовые различия которых основывают на использовании раз- личных марок углей. А именно : для углей группы витринита и группы липтинита микро-взрывной характер горения предполагает учёт свойств пластичности и спе- каемости, а для углей групп гуминита, инертинита и семивитринита эти свойства не учитываются ввиду их преимущественного отсутствия, [34]. В связи с этим, предлагаемую технологию газификации представляют в двух модификациях, как это упоминалось выше. Так, центрами микро-взрывного горения капельных остат- ков определённых стадий метаморфизма формирующихся в ходе переработки АВУТ в газификаторе являются :
· для АВУТ приготовленного из гуминитовых, инертинитовых или семивитрини- товых углей - флоккулы и микропоры угольных частиц, содержащихся во внут- ренних объёмах капель;
• для АВУТ приготовленного из углей витринитовых и липтинитовых - преиму- щественно агломерационные оболочки капель и наряду с ними флоккулы и микропоры угольных частиц внутренних объёмов капель.
Одной из подзадач, решаемых в изобретении, является задача обеспечения про- цесса совмещения конверсионного «выгорания» коксовых остатков капельной до- зы АВУТ с выходом летучих веществ. Эту задачу решают потому, что при подводе тепла к топливным каплям с низким темпом (как это иногда бывает), процесс вы- горания капель идёт монотонно, без вторичной диспергации топлива, т.е. без мик- ровзрывов. Например, время полного сгорания капли ВУТ большого диаметра - 2,7 мм, составляет около 50 секунд, [27]. В связи с этим, для обеспечения стабильности микровзрывного характера конверсионного горения АВУТ, в изобретении приме- няют формирование топливных капель относительно небольшого диаметра 0,8 1,2 мм, а подвод к ним тепла осуществляют преимущественно радиационным спо- собом с большой плотностью потока энергии излучения. Например, для капли АВУТ диаметром 1,0 мм находящейся на удалении 170 мм от радиационной стены с температурой 2073 градусов Кельвина, мощность теплового излучения, погло- щаемая этой каплей, составляет 0,3 Вт, при этом время её активации на ПсевдоДе- тонационную конверсию составляет всего около 2,5 секунды.
Тем самым, в изобретении обеспечивают высокий темп процесса агломерации углеродных поверхностей подсушенных капель топлива, что позволяет «законсер- -вировать» на некоторое небольшое время внутреннюю, свободную влагу капель, создав снаружи предохраняющее «повышение» давления увеличивающемуся внут- рикапельному давлению. Кроме того, (благодаря агломерационной оболочке) уве- личивающееся внутрикапельное давление способствует, (по цепи сил, как противо- давление) сдерживанию разрыва угольных частиц под возрастающим давлением внутренней влаги микропор и флоккул, что также обеспечивает накопление внут- ренней энергии общего давления топливных капель. Таким образом, осуществляют подготовку капель АВУТ к микровзрыву, создавая некую «бомбу» из агломераци- онной оболочки с вышеописанной динамично развивающейся «начинкой», обеспе- чивая потенциал для эффективного массопереноса и массобмена реакционных компонент при взрывном конверсионном горении.
О необходимости использования топливных капель небольших размеров и не- обходимости интенсивного подвода тепла к каплям ВУТ можно судить по данным из [35]. Здесь приведены данные, что при начальном размере капли ВУТ 0,65 мм время её подсушки до начала выхода летучих веществ составило всего 0,7 секунды. В [36] показано, что в циклонной топке электростанции «VERNER», (США) время пребывания твёрдой фазы ВУТ в этой топке составило всего лишь 0,01 секунду, благодаря не только тому, что использовались капли малого диаметра, но и благо- даря температуре в топке равной 1650 град. Цельсия. О необходимости использо- вания капель небольшого размера в технологии ПДГГ можно, также, судить по данным из [21 ]. Здесь приведены экспериментальные данные о том, что время га- зификации топливных капель ВУТ увеличивается пропорционально их размеру. Так, основная часть процесса газификации для капли ВУТ диаметром 1 ,8 мм, при температуре 900 град. С и низком давлении осуществлялась за время около 30 се- кунд, а завершение газификации капли заканчивалось временем 60 секунд.
Преимущественно радиационный подвод тепла в изобретении применяют ввиду того, что в ходе просушки капли АВУТ, вплоть до её микровзрыва, с поверхностей капель происходит десорбция газов. Сначала, паров воды, создающих вокруг ка- пель относительно холодную оболочку, а затем к парам воды добавляются моноок- сид углерода и некоторое количество диоксида углерода (в отличие от сжигания сухого угля), [33] обнажая углеродную поверхность капель, что положительно влияет на агломерацию и последующее вторичное диспергирование. Естественно, что температура газов, окружающих каплю в это время падает, однако, волновые свойства радиационного излучения обеспечивают непрерывность подвода тепла к капле. Учитывая, что температура газового окружения испаряющейся капли ВУТ невелика, и учитывая низкую температуру её воспламенения, [33] по нижней гра- нице 400 град. С, и равную 440 490 град. С, [27] («против» температуры воспла- менения воздушно-сухих углей 500 950 град. С), и учитывая, что в работе [31], для ВУТ приготовленного из бурого угля, на капле относительно большого диа- метра 1,41 + 1,79 мм, зарегистрирована температура воспламенения всего 330 град. С, в соответствии с изобретательским замыслом раскрываем далее механизм вос- пламенения капель АВУТ.
Как упоминалось выше, на стадии выхода влаги из капли наружу через поры аг- ломерационной оболочки, в виде паровых струй, одновременно происходит горе- ние углерода, [27]. В работе [37] также отмечается, что «горение» летучих веществ, практически совпадает с фазой горения коксового остатка капли ВУТ. Вопрос по- чему же происходит относительно стабильное горение углерода, при таких услови- ях, пока не был раскрыт, за исключением упоминаний об активации углеродных поверхностей угольных частиц, путём уноса продуктов сгорания с их поверхностей паровыми струями, что интерпретировалось, как очистка и развитие реакционных площадей, [33]. Однако, обосновывая изобретательский замысел, предлагается учесть дополнительно и заново интерпретировать горение капель ВУТ на стадии когда капли разогреваются е испарением влаги и когда с ростом их температуры увеличивается их объём, перед моментом выхода летучих веществ, а также в нача- ле стадии выгорания коксового остатка капель, после выхода летучих веществ. Так, но-вая интерпретация горения капель ВУТ предполагает учёт наличия ещё двух факторов. Фактора активации и увеличения температуры коксового агломерата, а именно, на внутренних поверхностях его пор, за счёт наличия трения парогазовых струй, истекающих из внутреннего объёма капель с большими скоростями. Вторым фактором, который целесообразно учесть для случаев, если скорости истечения упомянутых парогазовых струй, хотя бы на «мгновенье» достигают скорость, пре- вышающую скорость звука в микропограничном слое парогазовой оболочки капли, включая поровые каналы агломерационной оболочки капли.
Механизм зажигания или поддержания горения в газокапельных системах, дей- ствующий на основе трения представлен в [38]. Принимая в изобретении к учёту концепцию этого механизма, сделано допущение, что парогазовые струи, исте- кающие из внутреннего объёма капли ВУТ не только двухфазные, но и трёхфаз- ные, т.е. в них содержатся микрочастицы твёрдой фазы. В связи с этим предпола- гают, что тепловыделение на границы фаз от действия трения может быть более интенсивным. Механизм распространения горения в двухфазных системах связан- ный с трением отличается как от детонации, так и от дефлаграции. Волна горения такого типа может существовать только в среде, где движущийся газ испытывает трение [38, 39]. Подобное горение, в стационарном смысле, может существовать при дозвуковом течении парогазовых струй при наличии источника поддержи- вающего это течение, каковым, в нашем случае, является разность давлений между давлением газов внутри капли АВУТ и давлением в газификаторе. Скорости горе- ния, в соответствии с этим механизмом - сверхзвуковые, но не более 2,8 Маха. Та- кими большими значениями скоростей вполне адекватно объясняется взрывной ха- рактер горения капель ВУТ наблюдаемый на практике. Кроме того, изобретатель- ским замыслом предполагается, что действие этого механизма горения капельного топлива в газификаторе проявляется более эффективно, ввиду того, что активаци- онное трение, обеспечивающее зажигание, относительно велико ввиду наличия в газификаторе статического давления. Учитывая, также, что большие температура и статическое давление в газификаторе изменяют в большую сторону абсолютное давление среды трёхфазных струй истекающих из топливных капель, очевидно, что, в связи с этим, абсолютные значения скорости звука в среде этих струй отно- сительно велики, и этим также объясняется взрывной эффект горения капель ВУТ.
Второй фактор, учитываемый в изобретении при взрывном горении капель АВУТ, может быть интерпретирован как проявление механизма классической де- тонации малой степени, ввиду локализации параметрических условий существова- ния детонации, в связи с совокупностью технологических параметров газификации и состава топлива, результирующее проявление которых определяет скорости ис- течения трёхфазных струй из топливных капель. Условия проявления второго фак- тора, инициирующего процесс взрывного горения следующие :
• достижение, в какой либо момент, скоростей выше скорости звука, для струй истекающих из топливной капли через поры агломерационной оболочки;
· в момент достижения сверхзвуковых скоростей струями, истекающими из топ- ливной капли, в составе этих струй присутствуют, в определённых концентраци- ях, газовая композиция летучих веществ и флюидизированные пары воды, мик- рокапли воды, а также могут присутствовать и твёрдые микрочастицы топлива;
• в момент достижения сверхзвуковых скоростей струями, истекающими из топ- ливной капли, эти струи имеют давление и температуру, обусловливающие воз- можность возникновения детонации.
Если эти условия в какой-либо момент выполняются, то в среде этих струй воз- никает микропространственная ударная волна, при набегании на фронт которой двухфазной или трёхфазной струи возникает детонация горючей части летучих ве- ществ находящихся в составе струи. Вероятность периодического действия такого фактора во взрывном горении капель АВУТ повышается в связи с известным, отно- сительно новым, явлением падения скорости звука в двухфазных средах, [40]. На уп- лотнении в микроударной волне параметры парогазовой среды изменяются скач- ком, и их можно определить из уравнений ударной адиабаты, [25]. Резкое поднятие температуры парогазовой струи, в этом случае происходит вследствие необратимо- сти её нагревания при ударном сжатии. Соответствующие значения давления и температуры из параметров истекающей парогазовой (трёхфазной) смеси и, в зави- симости от числа Маха, могут быть определены специалистами, и в настоящем описании этого делать не целесообразно.
Таким образом, и в связи с вышеописанными особенностями активационного дозирования топлива, по предлагаемому изобретению, по технологии ПДГГ, в зоне PDC газификатора осуществляют высокоэффективный массоперенос и массообмен реакционных компонент. При этом показано, что участие летучих веществ в ПДГГ проявляется не только в выделении тепловой энергии, но и в значительной степени в механическом массопереносе реакционных компонент. Значимость «работы» ле- тучих веществ, в предлагаемой технологии газификации, определяется количест- венным их содержанием в угольном сырье, и, в связи с этим, в изобретении учиты- вается, что фактическое содержание летучих веществ в углях всегда несколько больше (паспортных) измеренных значений. Так как выход летучих веществ, обычно, определяют (при медленном пиролизе) в реторте Фишера, где частицы уг- ля размещены плотным слоем. При этом, продукты пиролиза неминуемо вступают во вторичные реакции, в результате чего, часть летучих «вновь» конденсируется и измеренный выход летучих веществ уменьшен относительно фактического. Здесь уместно отметить возможность наиболее эффективного использования технологии по настоящему изобретению применительно к бурым углям, например, таким как угли Канско- Ачинского месторождения России, или малозольные и с малым со- держанием серы угли Латроб Вэлли штата Виктория Австралии. Так, из экспери- ментальных данных [21] следует, что время горения капель ВУТ высококалорий- ных низкореакционных углей может быть больше в 4 раза относительно времени горения капель ВУТ приготовленного из бурого угля.
В зоне PDC, как и в выше расположенных зонах газификатора, применяют под- держку вращательного движения реакционных компонент конверсии и применяют защиту внутренних стенок этой зоны газификатора от закоксовывания посредством активных интерцепторов, встроенных в радиационные стенки, также как это опи- сано выше для зоны RTA. Однако, учитывая, что давление в газификаторе в ходе ПДГГ меняется импульсивно и порождается в зоне PDC, интерцепторы в этой зоне конструкторски располагают максимально плотно друг к другу, чтобы обеспечить надёжный газо-защитный пограничный слой в этой зоне. Кроме того, в настоящем изобретении применяют ПротивоУдарную Защиту (ПУЗ) стенок газификатора в зонах RTA и PDC предназначенную для сохранения устойчивости газо-защитных пограничных слоев в моменты скачков давления. Так, к началу фазы скачка давле- ния в активные интерцепторы зон RTA и PDC подают защитные газы повышенного давления, обеспечивая тем самым уплотнение газо-защитных пограничных слоев этих зон. На срезе импульса конверсионного давления ПДГГ давление защитных газов в интерцепторах восстанавливают до номинального. Фазы подачи повышен- ного противоударного давления защитных газов в интерцепторы рассчитывают конструкторски, исходя из скорости распространения фронта волны скачка давле- ния в трубопроводах и, исходя из длины этих трубопроводов, измеряемой от ис- точника повышенного давления до интерцепторов, с поправкой на время развития уплотнения газо-защитных слоев. Такие конструкторские расчёты ПУЗ могут быть выполнены соответствующими специалистами, и более подробно описывать ПУЗ в настоящем изобретении не целесообразно.
Далее, продукты конверсии и коксовые остатки капель реакционных компонент АВУТ продвигаются по газификатору из зоны PDC в зону конверсионного дожига - CAB, благодаря силе гравитации. При этом, для завершения полного конверсион- ного дожига коксовых остатков капель, обеспечивают пребывание этих остатков в зоне CAB на необходимое время. Поддержание этого необходимого времени обес- печивают «развитием» конструкторского размера зоны CAB газификатора по вер- тикали и, за счёт поддержки вращательного движения коксовых остатков капель в газовой среде продуктов конверсии вращающейся в относительно горизонтальной плоскости. В целом, спиралевидное движение полупродуктов конверсии в зоне CAB поддерживается устойчивым посредством министруй, закрученных вокруг своих осей и выдуваемых из активных интерцепторов, которые располагают во внутренних стенах газификатора зоны CAB. Центральные оси интерцепторов зоны CAB располагают конструкторски так, что их выдуваемые газовые струи направ- лены в горизонтальной плоскости и относительно тангенциально, согласно направ- лению вращения полупродуктов конверсии. Газовые министруй интерцепторов зо- ны CAB представляют собой продукты сгорания синтез-газа, сжигаемого в камере сгорания газовой турбины ГТЦ. Активными интерцепторами зоны CAB, в настоя- щем изобретении, осуществляют одновременно и защиту стенок газификатора от возможного закоксовывания. Так, число интерцепторов, их размеры и плотность их расположения в стенках зоны CAB газификатора выбирают таким образом, чтобы при существующем давлении в газификаторе создать сплошной пограничный газо- защитный слой минимальной толщины, для обеспечения небольшого расхода га- зов, отбираемых из камеры сгорания газовой турбины. В зоне CAB, как и в зонах PDC и RTA, осуществляют пре-имущественно радиационный подвод тепла к реак- ционным компонентам конверсии благодаря тому, что внутренние стенки зоны CAB газификатора снаружи конструкторски охвачены камерой сгорания газовой турбины. После завершения процесса конверсионного выгорания коксовых остатков топ- ливных капель в зоне CAB полупродукты газификации продвигаются вниз, в зону охлаждения (С) газификатора. В зоне С осуществляют охлаждение полупродуктов газификации, посредством подачи в эту зону охлаждающего агента - холодного синтез газа, или холодного диоксида углерода. Выбор типа охлаждающего агента осуществляют в зависимости от целевого качества синтез газа, вырабатываемого по настоящему изобретению. Так, если в конкретной реализации проекта, в соот- ветствии с настоящим изобретением, применяют полные циклы очистки вырабо- тайного синтез газа, включая удаление диоксида углерода, то может быть целесо- образным применение варианта с диоксидом углерода, в качестве охлаждающего агента. В этом случае, охлаждающий диоксид углерода получают после переработ- ки выхлопных газов газовой турбины ГТЦ, после отделения от холодной части вы- хлопных газов влаги и после их сжатия. Для варианта реализации настоящего изо- бретения без очистки выработанного синтез газа от диоксида углерода, другой ох- лаждающий агент - холодный синтез газ дополнительно охлаждают через теплооб- менник диоксидом углерода, получаемым после переработки выхлопных газов га- зовой турбины ГТЦ, после отделения от холодной части выхлопных газов влаги и после их сжатия. В нижней части зоны С газификатора температура полупродуктов конверсии и пластичной золы (шлака) понижена до температуры отверждения золы (шлака), и после продвижения полупродуктов в зону отверждения шлака (SH) га- зификатора, начинается переход золы (шлака) в твёрдое состояние. По мере про- движения полупродуктов конверсии и золы (шлака) в нижнюю часть зоны SH га- зификатора, отверждают всю золу (шлак). При этом образуются мелкие твёрдые частицы - летучая зола и более крупные и относительно тяжелые твёрдые частицы - шлак. Охлаждение в зоне SH газификатора организуют аналогично, как и в зоне С, как выше описано. Для обеспечения необходимого времени нахождения полу- продуктов конверсии и золы в зонах газификатора С и SH, в целях завершения процессов охлаждения и отвержения золы (шлака), подачу охлаждающего агента в эти зоны осуществляют тангенциальным вдувом агента из активных интерцепторов встроенных в стенки газификатора в этих зонах. Тангенциальным вдуванием охла- ждающего агента в зонах С и SH поддерживают спиралевидное движение полу- продуктов конверсии и вместе с ними частичек золы (шлака). Устойчивость этого спиралевидного движения поддерживается также, тем, что министруи охлаждаю- щего агента, выдуваемые из интерцепторов, обладают собственной устойчивостью, так как их формируют закрученными вокруг своих осей, благодаря тому, что в ин- терцепторы встраивают неподвижные лопасти, обеспечивающие вышеупомянутое вращение министруй. Как и в более верхних зонах газификатора, вдуваемым газом - охлаждающим агентом обеспечивают защиту стенок газификатора в зонах С и SH от возможного зашлаковывания их пластичной золой (шлаком).
При поступлении полупродуктов конверсии и твердых золы и шлака в следую- щую зону газификатора, в зону вывода газа (GC), осуществляют торможение тан- генциальной составляющей скорости движения этих полупродуктов и, вместе с ними, твёрдых частичек золы и шлака. Торможение осуществляют посредством развихрителей, представляющих собой неподвижные, плоские лопасти, которые устанавливают конструкторски своими плоскостями вертикально (или под углом против вращения полупродуктов конверсии) у стенок газификатора зоны GC. При дальнейшем продвижении полупродуктов конверсии и твёрдых частичек золы и шлака вниз, в зоне GC осуществляют подборку шлака на воронкообразных поверх- ностях, примыкающих конструкторски к стенкам зоны GC газификатора и, пред- ставляющих собой гарнисаж, посредством которого обеспечивают сбор шлаковых частиц к центральной вертикальной оси газификатора. Таким образом, обеспечи- вают сброс шлака в зону шлакового порта (SP). Вывод полупродуктов конверсии вместе с летучей золой осуществляют через эксгаустер, который располагают кон- структорски в средней части (по вертикали) зоны GC газификатора, под гарниса- жем, в целях исключения захвата относительно крупных шлаковых частиц потоком выводимых из газификатора полупродуктов - неочищенного синтез газа.
В самой нижней зоне газификатора - SP, в её верхней (входной) части, через, преимущественно всегда открытый, герметичный верхний шибер шлакового бун- кера сбрасывают шлак, который накапливают в шлаковом бункере. Посредством промежуточного теплового агента, через специальный шлаковый теплообменник, которым конструкторски охватывают шлаковый бункер, отводят от шлака тепло, которое используют в технологии приготовления АВУТ. По мере наполнения бун- -кера шлаком, верхний шибер закрывают. Затем, через некоторое время, достаточ- ное для отведения тепла от шлака, накопленного в бункере, открывают нижний герметичный шибер шлакового бункера и выводят шлак из газификатора. На ин- тервале времени, когда закрыты оба шлаковых шибера (верхний и нижний), отно- сительно небольшой объём шлака, накапливают в нижней части зоны SP, под гар- нисажем. Этот объём шлака сбрасывают в шлаковый бункер, когда открывают верхний шибер шлакового бункера, для обычного накопления шлака с последую- щим его выводом из газификатора. Описание фаз конверсии АВУТ в технологиче- ских зонах газификатора компактно представлено в таблице 1.
Вышеописанные процессы выработки полупродуктового синтез газа, в настоя- щем изобретении синхронизируют во времени, путём выработки и подачи в топ- ливный пилон газификатора управляющих команд на формирование и ввод в гази- фикатор каждой топливной дозы, обеспечивая при этом непрерывность процесса ПДГГ. Указанную синхронизацию применяют для обеспечения эффективного ис- пользования всего объёма газификатора, в связи с вышепредставленной технологи- ей. Исполнение синхронизации осуществляют на основе известных методов управ- ления вихревыми аппаратами, с использованием их акустического поля [41]. В со- ответствии с изобретательским замыслом, акустическую информацию собирают посредством линейки акустических зондов, которую конструкторски располагают вертикально и вдоль всей зоны PDC, снаружи внутренних стенок газификатора. В зоне PDC акустическими зондами фиксируют момент взрывного конверсионного горения, с выходом летучих веществ, получая сигналы акустических шумов опре- делённой формы. Спектр гармоник акустических шумов и амплитуды различных гармоник этого спектра, зоны PDC газификатора, зависят от конкретных конструк- торских параметров этой зоны, таких, как её габаритные размеры, давление, темпе- ратура, плотность среды, её фазовый состав и т.п. В ходе пуско-наладочных работ на газификаторе, экспериментально, определяют точный момент фронта импульса ПсевдоДетонационного процесса конверсионного горения от момента подачи топ- ливной дозы и фиксируют в памяти управляющего контроллера этот момент на графике акустических шумов зоны PDC. Время продвижения топливной дозы от момента подачи её в газификатор и до момента начала в ней ПсевдоДетонационно- Таблица 1. Фазы конверсии АВУТ
Технологи- ческое зони-
ОПИСАНИЕ ФАЗ КОНВЕРСИИ АВУТ
рование в га- зификаторе
Зона FP,
Полно- дискретное дозирование топлива с детерминированным
1 топливного количеством движения каждой капли топлива.
пилона
Управление движением двухфазной топливной композиции с ор- ганизацией этого движения в детерминированную спирально-
Зона FPF, вихревую аэродинамическую структуру и построение капельно- финишной
2 газовой дозы в синхро-вихревой топливно-окислительный слой.
подготовки Для АВУТ приготовленного из спекающихся углей, напыление на
топлива поверхности топливных капель отсева тонкодисперсных фракций
угольной пыли.
Преимущественно радиационный подвод тепла и испарение влаги
с поверхности капель. Миграция твёрдых частиц к поверхностям
3
капель. Для АВУТ спекающихся углей, начало спекания уголь- ных частиц на поверхности капель в агломерат. Зона RTA, радиацион-
Преимущественно радиационный подвод тепла, испарение влаги но-терми- из внутренних областей капель с перегревом её паров. ческой ак-
4 Для АВУТ спекающихся углей завершение формирования порис- тивации то- тых агломерационных оболочек капель. пливных ка-
Увеличение температуры подсушенных капель. пель и их технологи-
Преимущественно радиационный подвод тепла и дальнейшее ис- ческого ме- парение влаги из внутренних областей капель, в том числе для
таморфизма АВУТ спекающихся углей через поры агломерационных оболо- сопровож- чек, повышение внутреннего давления в каплях с растяжением дающегося
5 агломерационных оболочек и рост объёмов капель. Активация конверсией поверхностей угольных частиц в порах агломерата сопровож- углерода дающаяся конверсией углерода на этих поверхностях. Заверше- ние испарения из капель свободной влаги и скачёк температурно- го напора на капельных остатках топлива. Продолжение таблицы 1. Фазы конверсии АВУТ
Технологи- ческое зони-
ОПИСАНИЕ ФАЗ КОНВЕРСИИ АВУТ
рование в га- зификаторе
Преимущественно радиационный подвод тепла. Быстрое дости- жение максимальной температуры капельных остатков с выходом
Зона PDC, летучих веществ и флюидизация внутренней влаги флокул и мик- основной ропор угольных частиц сопровождающаяся квазисинхронным
6 псевдодета- микровзрывом капельных остатков, всех капель, с максимальной
национной динамикой конверсии углерода за счёт взрывного микродиспер- конверсии гирования частиц угля, в том числе для АВУТ спекающихся уг- лей взрыв агломерационных оболочек.
Зона CAB,
Дальнейший подвод тепла и конверсионное дожигание топлив- конверсион-
7 ных компонент до регламентно-технологических, стехиометриче- ного дожи- ских норм.
гания
Подвод охлаждающего газового агента и понижение температуры
Зона С,
8 полупродуктов конверсии до температуры отверждения щлаково- охлаждения го остатка топливной дозы.
Подвод охлаждающего газового агента, дальнейшее понижение Зона SH,
9 температуры полупродуктов конверсии и отверждение всего отвержде- шлакового остатка топливной дозы. ния шлака
Торможение потока полупродуктов конверсии в части тангенци- альной составляющей их движения, вывод газовой фазы полу- Зона GC,
10
продуктов из газификатора и сброс твёрдого шлака в шлакопри- вывода газа ёмник.
Перекрытие верхнего гермошибера и открытие нижнего гермо- шибера с выводом твёрдого шлака из газификатора. Перекрытие Зона SP,
11 шлакового нижнего гермошибера и открытие верхнего гермошибера на при- порта ём следующего объёма шлака. го процесса используют в контроллере топливного пилона для подачи последую- щей топливной дозы, чем и обеспечивают, в связи с точным дозированием, непре- рывность процесса ПДГГ представленного в настоящем изобретении.
Пространственно-временные процессы ПДГГ и воздействия управляющие этим процессом в части активационного дозирования топлива, с приданием количества движения топливным каплям и с запылением их поверхностей, представлены на диаграмме микроциклов технологии газификации активированного водоугольного топлива с управляемой ПсевдоДетонационной конверсией, фиг. 1. Здесь сплошны- ми линиями показаны графики процесса конверсионной переработки одной топ- ливной дозы АВУТ. Пунктирными линиями показаны процессы конверсионной переработки последующих топливных доз. На графике 1, в интервале времени to 13 показано изменение угловой скорости ротора топливно-калибраторного дозатора, посредством которого в узле топливного пилона газификатора формируют во вре- мени капли топлива заданного размера, их количество и придают им определённое количество движения в его векторном понятии, относительно конструкции газифи- катора. Описание работы и устройство топливного пилона - зоны FP газификатора приводится ниже, как вариант, в разделе описания рисунков и схем настоящего изобретения. На графиках 2 и 3 показаны изменение пути по углу ротора топливно- калибраторного дозатора и формирование топливной дозы по массе, соответствен- но. На графиках 4 и 5 показаны скорости продвижения топливно-конверсионной композиции по зонам газификатора, линейно-вертикальной составляющей скоро- сти в зонах газификатора FPF, RTA, PDC, CAB, С, SH, GC и тангенциальной со- ставляющей скорости в зонах газификатора FPF, RTA, PDC, CAB, С, SH, соответ- ственно. Относительное «падение» скоростей до значений близких к нулевым, ли- нейно-вертикальной и тангенциальной составляющих в разные времена, ti6 и ti7 объясняется тормозным действием развихрителей зоны GC, о которых ранее упо- миналось. На графике 6 показан процесс напыления твёрдых частиц топлива класса 0...30 на поверхности топливных капель, с момента времени ti до времени ts. Этот процесс напыления в предлагаемом изобретении используют только в случаях применения ПДГГ к витринитовым, или липтинитовым углям, как это ранее указы- валось. На графике 7 показано интегральное поглощение тепла каплями АВУТ, на- грев которых осуществляют преимущественно радиационным излучением стенок газификатора, интенсивность которого обусловлена тем, что их наружные поверх- ности являются, также, стенками камеры сгорания газовой турбины ГТЦ. Этот же график показывает ориентировочно в зоне RTA газификатора, развитие флюидиза- ции суспензионной воды (содержащейся в каплях топлива) и воды, содержащейся во флоккулах и микропорах твёрдых частиц топлива. Например, для капли АВУТ диаметром 1,0 мм время t4 17 необходимое для активации этой капли на ПсевдоДе- тонационную конверсию, как это упоминалось выше, составляет около 2,5 секунды.
На интервале времени t7 + t9 графика 8, в зоне PDC показана термодеструктив- ная, взрывная флюидизация остаточной суспензионной воды подсушенных топ- ливных капель и воды флоккул и микропор твёрдых частиц топлива, а также ин- тенсивное горение горючей части летучих веществ и скачок давления в зоне PDC. В соответствии с изобретательским замыслом, на этом интервале времени осуще- ствляют основной процесс конверсии АВУТ, пиковая интенсивность которого по- казана в точке t8. Завершение процесса конверсии осуществляют в зоне CAB гази- фикатора, как это показано в интервале времени t9 -=- tn на графике 9. Этот график иллюстрирует процесс конверсионного дожига капельных остатков реакционных компонент АВУТ. На графике 10 показано действие ПУЗ. Так, на интервале време- ни tfi -5- tio формируют импульс повышенного давления в активных интерцепторах зон RTA и PDC газификатора, для временного уплотнения защитно-газовового по- граничного слоя стенок этих зон. Как видно из графиков 8 и 10, срабатывание ПУЗ осуществляют во время, когда изменение давления в зоне PDC газификатора имеет очень большой темп. В окрестности интервала времени t7 19, локальное давление в зоне PDC газификатора достигает наибольших значений, и в этот «момент» воз- никает вероятность образования коксового настыля на стенках PDC зоны газифи- катора из-за механического разбрасывания реакционных компонет топлива, влючая шлак в пластичном состоянии, который мог бы прилипать к стенкам газификатора. На графике 1 1 показана переменная составляющая температуры в зонах С и SH. Здесь видно, что охлаждение полупродуктов конверсии, включая золу (шлак), на- чинают после полного завершения конверсии, с момента времени tn, а графиком 12 иллюстрирован переход золы (шлака) из пластического состояния в твёрдое со- стояние, в интервале времени to + tl5. На графике 1 1 показана температурно-време- иная точка «А», в момент времени t , когда температура в средине зоны газифика- тора С понижена до точки Ts, затвердевания золы (шлака). В точке «А» начинается процесс дальнейшего охлаждения частичек пластической золы (шлака) по всему их объёму, продолжающийся до момента времени ti3, когда температура затвердева- ния золы (шлака) достигнута во всём объёме каждой частицы золы (шлака) перера- ботанной топливной дозы. На графике 12, от момента времени ti3, нарастающий «отрицательный» температурный напор в зоне SH газификатора поддерживает процесс отверждения золы (шлака), который заканчивается в момент времени ti5.
Таким образом, из совокупности графиков, представленных на фиг.1. видно, что синхронизацию переработки топливных доз ПДГГ, в соответствии с изобретатель- ским замыслом, осуществляют, применяя управление по обратной связи с их Псев- доДетонационным конверсионным горением по практически измеряемому интер- валу времени to + t8. Такое управление, обеспечивающее процесс ПДГГ, осуществ- ляют в момент времени tg подачей команды в топливные пилоны на формирование последующей топливной дозы, дозы показанной на графике 1, фиг.1 пунктиром. Управление процессом ПДГГ по вышеописанной обратной связи обеспечивает ста- бильность максимальной эффективности конверсии топлива в газ, также, и при от- клонениях характеристик топлива от регламентированных, которые могут быть в производстве по объективным естественным причинам.
При построении газификатора большой производственной мощности с соответ- ствующими конструкторскими размерами, абсолютное значение времени (to tJ7) полного технологического периода переработки дозы АВУТ в полупродуктовый синтез-газ, может быть относительно большим и может достигать десятков секунд. В связи с этим, для достижения максимальной эффективности использования объ- ёма газификатора, на интервале времени to + ti7 топливные дозы вводят в газифика- тор многократно, что показано на графиках 1 + 3 фиг. 1. пунктирными линиями.
В соответствии с этим в одном технологическом периоде переработки АВУТ в полупродуктовый синтез-газ «импульсную» ПДГГ (график 8 на фиг. 1.) осуществ- ляют многократно. В зависимости от размеров газификатора частота пульсаций ос- новного конверсионного горения, имеющего взрывной характер, в зоне PDC гази- фикатора, может быть в диапазоне 0,8 + 2,5 Герц. В связи с этим за это время, то есть время переработки одной дозы АВУТ в полупродуктовый синтез-газ, в гази- фикатор может быть введено несколько десятков топливных доз.
Выведенный из газификатора полупродуктовый синтез газ, содержащий в себе попутно летучую золу, охлаждают, используя часть его тепла для перегрева пита- тельной воды под давлением в первом утилизационном котле. Затем, к этому син- тез газу применяют известные методы очистки. Основную летучую золу из синтез газа удаляют в батарейном высокотемпературном графитовом циклоне, а остатки самых мелких частиц летучей золы удаляют посредством высокотемпературного керамического фильтра. Далее, посредством срубберов, из синтез-газа выводят смолистые вещества и масла, а также, бензиновые фракции. Выделенное тепло, при этом, используют для подогрева газов, вводимых в газификатор через интерцепто- ры боковых стенок зон RTA и PDC газификатора. Этим же теплом нагревают воз- дух и очищенный синтез газ перед подачей их в камеру сгорания газовой турбины ГТЦ и подогревают АВУТ перед подачей его в топливный пилон газификатора. Дальнейшую очистку синтез газа выполняют в различных вариантах, в том числе удаляя из него диоксид углерода и сернистые соединения, применяя процесс Клау- са, или технологию LO-CAT. В конкретной инженерной реализации настоящего изобретения, в зависимости от экономико-экологических требований, процессы выделения диоксида углерода и сернистых соединений могут и не использоваться, в особенности, если газификации подвергают угли с малым содержанием серы. Очистку синтез газа от оксидов серы и азота применяют перед его сжиганием в ГТЦ ввиду того, что очистка газа значительно дешевле очистки продуктов его сго- рания, поскольку масса синтез газа в 9 + 12 раз меньше массы продуктов сгорания. Соответственно, концентрация подлежащих удалению вредных примесей во столько же раз выше. К тому же очистку синтез газа проводят при давлении около 1 -^- 1,5 МПа. Следовательно, объём очищенного газа примерно в 100 раз меньше объёма под- лежащих очистке продуктов сгорания топлива при атмосферном давлении, [18, 19].
Для подтверждения достижения технического результата, в лабораторных усло- виях, максимально соответствующих технологии по настоящему изобретению, бы- ли получены :
• синтез газ JN° 1, в результате газификации АВУТ, ( бурого угля БР-2 ); • синтез газ N° 2, в результате газификации АВУТ угля АС ).
Состав полученных синтез-газов определён хроматографом АХГ-002.01. Дан- ные их состава представлены в таблице 2.
Таблица 2.
Figure imgf000048_0001
При необходимости получения синтез-газа с более высоким относительным со- держанием водорода, используют АВУТ водная составляющая которого, под дав- лением, насыщена растворёнными в ней кислородом и водородом. Такой синтез-газ может быть использован и в коммерческих целях, например, для производства жидких синтетических моторных топлив по процессу Фишера-Тропша.
В таблице 3 приведены основные свойства полученных синтез газов.
Таблица 3.
Figure imgf000048_0002
Существенными признаками технологии газификации углей, согласно настоя- щему изобретению являются :
• использование жидкого активированного водоугольного топлива - АВУТ, с вы- сокой степенью его однородности;
• активацию водоугольного топлива осуществляют не только в ходе его приго- товления, но и непосредственно в газификаторе, путём придания детерминиро- ванного количества движения каждой капли топливной дозы; • ввод водоугольного топлива в газификатор осуществляют во времени отдель- ными топливными дозами;
• ввод топливных доз в газификатор выполняют через относительно небольшие промежутки времени, то есть импульсно и с частотами, обеспечивающими в це- лом непрерывность процессов конверсии АВУТ;
• формирование топливных доз и ввод их в газификатор осуществляют, приме- няя специальное точное калибрование топливных капель по их количеству, раз- мерам и форме;
· основную массу каждой топливной дозы подвергают объёмному взрывному ПсевдоДетонационному конверсионному горению, посредством формировании топливных капель со строго заданными свойствами, включая однородность, обеспечивающими взрывное конверсионное горение, активацию которого осу- ществляют с высоким темпом термически;
· частота ввода топливных доз в газификатор регулируется по обратной связи от импульса ПсевдоДетонационного конверсионного горения основной массы единичной дозы АВУТ;
• при использовании спекающихся углей применяют напыление мелкодисперс- ных угольных частиц на поверхности топливных капель;
· активацию топливных капель, с высоким темпом, на их конверсионное горение в газификаторе осуществляют путём подвода тепла, преимущественно радиаци- онным нагревом капель от стенок газификатора, большая температура которых обусловлена тем, что их наружные поверхности являются внутренними поверх- ностями камеры сгорания газовой турбины;
· предохранение стенок газификатора осуществляют посредством создания за- щитно-пограничного газокомпозитного слоя;
• защитно-пограничный газокомпозитный слой формируют посредством встро- енных в стенки газификатора, активных интерцепторов, через которые вдувают газы, в виде высокоэнтальпийных струй, закрученных вокруг своих осей, для придания защитному слою аэродинамической устойчивости;
• высокоэнтальпийными струями, выдуваемыми из боковых стенок газификатора, посредством интерцепторов, и выдуванием закрученной струи, из ствола вихре- вой камеры, по центральной оси газификатора (сверху, вниз) поддерживают ус- тойчивость вихревой структуры движения реакционных компонент по техноло- гическим зонам газификатора, с целью обеспечения достаточного времени пре- бывания в газификаторе этих реакционных компонент;
• состав газовой композиции, вдуваемой в газификатор, содержит часть летучих ве- ществ, получаемых в результате механодеструкции углей при приготовлении АВУТ;
• сохранение устойчивости газо-защитного пограничного слоя в момент взрывного конверсионного горения основной массы топливной дозы обеспечивают специаль- ным технологическим приёмом - противоударной защитой, обеспечивающей вре- менно максимальное уплотнение защитно-пограничного слоя стенок газификатора;
• отверждение пластической золы (шлака) осуществляют путём ввода в газифи- катор охлаждающих газов;
• после завершения в газификаторе процессов конверсии топливной дозы и от- верждения её золы (шлака), перед выводом полупродуктов газификации из га- зификатора осуществляют гашение их вихревого движения для предотвращения попутного уноса крупных частиц шлака с выводимым из газификатора газом;
• использование тепловой энергии золы, выводимой из газификатора в техноло- гии приготовления АВУТ;
Существенными отличительными признаками технологии газификации углей в настоящем изобретении по сравнению с аналогом являются :
• использование жидкого активированного водоугольного топлива - АВУТ, с вы- сокой степенью его однородности;
• активацию водоугольного топлива осуществляют не только в ходе его приго- товления, но и непосредственно в газификаторе, путём придания детерминиро- ванного количества движения каждой капле топливной дозы;
• ввод водоугольного топлива в газификатор осуществляют во времени отдель- ными топливными дозами;
• ввод топливных доз в газификатор выполняют через относительно небольшие промежутки времени, то есть импульсно и с частотами, обеспечивающими в це- лом непрерывность процессов конверсии АВУТ;
• формирование топливных доз и ввод их в газификатор осуществляют, применяя специальное точное калибрование топливных капель по их количеству, разме- рам и форме;
основную массу каждой топливной дозы подвергают объёмному взрывному ПсевдоДетонационному конверсионному горению, посредством формировании топливных капель со строго заданными свойствами, включая однородность, обеспечивающими взрывное конверсионное горение, активацию которого осу- ществляют с высоким темпом термически;
частота ввода топливных доз в газификатор регулируется по обратной связи от импульса ПсевдоДетонационного конверсионного горения основной массы единичной дозы АВУТ;
при использовании спекающихся углей применяют напыление мелкодисперс- ных угольных частиц на поверхности топливных капель;
активацию топливных капель, с высоким темпом, на их конверсионное горение в газификаторе осуществляют путём подвода тепла, преимущественно радиаци- онным нагревом капель от стенок газификатора, большая температура которых обусловлена тем, что их наружные поверхности являются внутренними поверх- ностями камеры сгорания газовой турбины;
защитно-пограничный газокомпозитный слой формируют посредством встро- енных в стенки газификатора активных интерцепторов, через которые вдувают газы, в виде высокоэнтальпийных струй, закрученных вокруг своих осей для придания защитному слою аэродинамической устойчивости;
высокоэнтальпийными струями, выдуваемыми из боковых стенок газификатора посредством интерцепторов и выдуванием закрученной струи из ствола вихре- вой камеры, по центральной оси газификатора (сверху, вниз) поддерживают ус- тойчивость вихревой структуры движения реакционных компонент по техноло- гическим зонам газификатора, с целью обеспечения достаточного времени пре- бывания в газификаторе этих реакционных компонент;
состав газовой композиции, вдуваемой в газификатор, содержит часть летучих веществ, получаемых в результате механодеструкции углей при приготовлении АВУТ;
сохранение устойчивости газового защитного пограничного слоя в момент взрывного конверсионного горения основной массы топливной дозы, обеспечи- вают специальным технологическим приёмом - противоударной защитой, обес- печивающей временно максимальное уплотнение защитно-пограничного слоя стенок газификатора;
• после завершения в газификаторе процессов конверсии топливной дозы и отвер- ждения её золы (шлака), перед выводом полупродуктов газификации из газифика- тора, осуществляют гашение их вихревого движения для предотвращения попут- ного уноса крупных частиц шлака с выводимым из газификатора синтез-газом; · использование тепловой энергии золы, выводимой из газификатора в техноло- гии приготовления АВУТ.
Задачей настоящего изобретения является также, технология производства АВУТ заданного качества, удовлетворяющего своими показателями вышеописан- ный процесс выработки высококачественного синтез газа, высоко насыщенного водородом, который, в свою очередь, в соответствии с изобретательским замыс- лом, обеспечивает минимальную эмиссию диоксида углерода при его сжигании с целью выработки электроэнергии. В предлагаемом изобретении задачу производ- ства АВУТ решают по специальной, «выделенной» в составе изобретения, техно- логии, а также, и непосредственно в газификаторе, как это описано выше.
Ещё в конце XIX века были предприняты первые попытки по приготовлению угольных суспензий. Однако, отсутствие коллоидных мельниц, позволяющих из- мельчать уголь до микронных размеров, не позволило довести до промышленной реализации идею ВУТ [28]. Относительно масштабное развитие технологий приго- товления и сжигания ВУТ получило со средины шестидесятых годов, включая восьмидесятые. Однако значительное падение мировых цен на нефть привело к ут- рате интересов применения ВУТ, несмотря на известные его преимущества, по сравнению с пылевидным сжиганием углей. По этой причине энергетические тех- нологии сжигания ВУТ до сих пор не имеют сколько ни будь значимых промыш- ленных масштабов, и, тем более, экзотическими считаются технологии газифика- ции ВУТ. Преимущества газификации ВУТ, с последующим использованием син- тез газов, выдвигают задачу построения новых технологий приготовления ВУТ с заданными свойствами и, в соответствии с требованиями технологии ПДГГ по на- стоящему изобретению. Важнейшим показателем АВУТ в изобретении является его однородность, требующаяся в связи с выше описанной технологией ПДГГ. Од- нородность АВУТ обеспечивают тем, что изготавливают его отдельными партия- ми, каждая из которых готовится с использованием угольных частиц по грануло- метрическому составу ограниченного диапазона. Использование угольных частиц, близких по размерам в каждой партии АВУТ обеспечивает в ходе газификации стабильность текущих параметров этой газификации, как это описано выше, в свя- зи с фактором одновременного завершения термоактивации топливных капель. Так, по настоящему изобретению, из общей массы перерабатываемого угля готовят несколько марок АВУТ, отличающихся друг от друга гранулометрическим соста- вом твёрдой фазы. В качестве примера, в таблице 4 показаны шесть марок АВУТ.
Таблица 4.
Figure imgf000053_0001
Для приготовления АВУТ пригодны к эффективному использованию практиче- ски любые марки углей, включая бурые, за относительно редким исключением уг- лей, содержащих большое (до 37%) количество фюзинита. Так, в [42] сообщается, что фюзинит представляет собой сажистый литотип гумусовых углей с высоким содержанием углерода, вследствие чего он практически не смачивается водой.
В соответствии с изобретательским замыслом, АВУТ наделяют высокой степе- нью его подготовленности к реакции конверсии, в подготовленности заключаю- щейся не только в его однородности, как выше описано, но и в связи с его актива- цией. Так в готовом АВУТ содержится повышенная внутренняя энергия его топ- ливной композиции за счёт энергии взаимодействия находящихся в возбуждённом состоянии стабильной части водных кластеров, это энергия взаимодействия кла- стеров как между собой, так и с углеродными поверхностями угольных микрочас- тиц. Наличие внутренней механической энергии устойчивых кластеров водной компоненты топлива, существует в виде «упругих интракластерных» микропуль- саций. Состояние возбуждения стабильной части водных кластеров и поверхностей угольных микрочастиц формируется в ходе обработки топливной композиции в Активационном Аппарате гидроударной обработки. Активация топливной компо- зиции проявляется в двух направлениях её свойств.
С одной стороны, как коллоидно-подобного раствора части ВУТ, в котором нарушено первоначальное максвелл-больцмановское распределение компонент. При этом их состояние возбуждения таково, что поглощённой ими энергии не дос- таточно для ионизации и дальнейшего окисления, а время релаксации может быть очень большим, от единиц минут до единиц часов, (что благоприятно для специ- альной технологии газификации ВУТ). С другой стороны, активация поверхностей угольных микрочастиц, включая частицы с размерами выходящими за рамки опре- деления коллоидно-подобных, обеспечивает гидрофилизацию этих поверхностей благодаря частичной дегазации частиц и благодаря импульсной механике очище- ния углеродных поверхностей от окислов и загрязнений. В связи с этим энергия связей углеродных поверхностей частиц с молекулами воды и с её стабильными кластерами позволяет формировать из такого АВУТ стабильные калиброванные по размеру капли, что необходимо для процесса ПДГТ.
Кроме того, применение АВУТ сопровождается ещё и следующими особенно- стями, технологически неразрывно связанными с его конверсией :
• гомогенизацией всей массы приготавливаемого топлива, в связи с поверхност- но-активным химическим взаимодействием его компонент ;
• дискретным и точным дозированием топлива по массе каждой его капли, (в кон- кретных проектах с предельными размерами капель 0,5 - 1,0 мм) ; • дискретным и точным дозированием топлива по числу капель, (по массовой до- зе топлива подвергаемой ПДГГ в её единичном «импульсе» взрывного, конвер- сионного горения) ;
· в дискретном и точном дозировании топлива во времени, с адаптивными его интервалами, соответствующими ходу процессов ПДГГ ;
• дискретным и точным дозировании топливных капель, сопровождающемся со- общением каждой топливной капле пространственно ориентированного и нор- мированного механического движения (импульса - количества движения в пре- делах 0,01 0,03 грамм на метр в секунду) ;
• относительным содержанием общей воды в составе топлива в пределах 40 + 55 % ;
• относительным заполнением водой пор и флоккул угольных частиц топлива не , менее 50 % относительно их объёма ;
• «начальной» температурой топлива, (в процессе его капельно-активационного дозирования) равной 90 -=- 110 градусов по Цельсию.
ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АВУТ.
Процесс приготовления топлива основан на механохимической активации, в ходе которой структура угля изменяется с большим относительным увеличением отдельных мацеральных и минеральных образований, имеющих активные поверх- ности. Вода, также, претерпевает ряд изменений, в ходе которых образуется хими- чески активированная дисперсная среда, насыщенная компонентами ионного и ка- тионного вида. Дисперсная среда, являясь первичным окислителем, на всех фазах конверсионного горения топлива активирует поверхности частиц твёрдой фазы, как это описано выше в технологии ПДГГ. Аппаратное обеспечение приготовления АВУТ, в укрупнённом представлении, применяется как двухступенчатое, и, по мнению специалистов [43], как наиболее эффективное. В первой ступени приме- няют дезинтегратор-активатор, перерабатывающий условно сухой уголь. Во второй ступени применяют роторно-пульсационный аппарат гидроударной обработки. Та- кая же прогрессивная, двухступенчатая технология представлена в [10] и в [44], как одна из лучших. Однако, как указано в [43], размол угля в дезинтеграторе- активаторе сопровождается сильным пылевыделением. Эта проблема решается применением специальной обеспылевающей установки. Применение такой уста- новки показано, например, в [45]. По изобретательскому замыслу, в подсистеме приготовления АВУТ предусматривают пылеулавливание и улавливание летучих веществ, выделяемых при механодеструкции углей в обеих ступенях приготовле- ния топлива. Роторно-пульсационный аппарат гидроударной обработки, исполь- зуемый на второй ступени приготовления АВУТ, кроме гомогенизации и актива- ции топлива, как это показано, например, в [10, 46] реализует дополнительную технологическую функцию - пропитку влагой вскрытых в угольных частицах пор, образующихся в первой ступени приготовления топлива при его размалывании. Кроме того, обработка суспензионного топлива в роторно-пульсационном аппарате активирует поверхности угольных частиц, стимулируя деструктивный метамор- физм их мацеральной части, в относительно мягких условиях. Применяемая меха- ноактивация позволяет ввести в состав угольных частиц новые функциональные группы, изменяющие их химический состав. Так, при мокрой механоактивации суспензионного топлива, результатом его обработки, характеризующейся чрезвы- чайно высоким уровнем локального динамического, компрессионного и темпера- турного воздействия на уголь, является не только дополнительное, некоторое его доизмельчение до заданной дисперсности, но и появление на его поверхности но- вых кислородосодержащих групп, за счёт химических реакций с водой, находя- щейся в зоне кавитации в сверхкритическом состоянии, [47]. При этом известно [48, 49], что изменение соотношения различных кислородосодержащих групп в со- ставе мацеральной части углей, оказывает существенное влияние на их реакцион- ную способность, в связи чем, температура воспламенения угольных частиц в АВУТ значительно снижена, что, в свою очередь, способствует эффективности конверсионного горения этого топлива в ходе ПДГГ, реализуемой в соответствии с изобретательским замыслом.
Поступающий на переработку уголь дробят до класса 0...5 мм, или 0...8 мм, в зависимости от оборудования, в связи с требуемым объёмом производства АВУТ. Затем, отделяют от угля, случайно возможные, включения металла и осуществляют весовое дозирование угля в первый накопитель угля, в зависимости от его влагосо- держания, которое измеряют на входе угля в накопитель. В случае, если поверхно- стной влаги в угле достаточно много, так, что она может вытекать из дозируемой угольной массы под собственной силой тяжести, то её собирают, например, прямо из весового виброфильтрующего конвейера, посредством которого осуществляют вышеуказанное дозирование. При этом, весовым виброфильтрующим конвейером управляют, осуществляя его прерывистое (толчковое) движение, включая и реверс, для того, чтобы инициировать стекание излишней поверхностной влаги из угля, осуществляя его встряхивание. Длительность такого грубого конвейерного вибро- фильтрования осуществляют по задаваемой программе для каждой марки угля, в зависимости от показаний датчика влажности угля, который размещают в начале конвейера. Собранную из-под конвейера воду накапливают и, при необходимости, её используют для приготовления АВУТ на дальнейших технологических операци- ях. Заправленный угольной дозой первый накопитель угля, герметизируют и по- вышают в нём давление на 0,001 0,002 МПа, посредством подачи в накопитель летучих веществ, которые предварительно сжимают, накапливая их в ресивере и, получая их в результате механодеструкции угля, при его размалывании до класса 0...400 мкм. Размол угля осуществляют под избыточным давлением 0,001 + 0,002 МПа в интеллектуальном дезинтеграторе, направляя в него уголь через герметич- ный разгрузочный шибер первого угольного накопителя. При этом, движение угля из накопителя в дезинтегратор осуществляется силой гравитации при вибрацион- ном встряхивании направляющих угольных коробов. Для исключения потери из- быточного давления в дезинтеграторе в процессе вывода из него размолотого угля, избыточное давление в дезинтеграторе поддерживают посредством подачи допол- нительного объёма летучих веществ в первый накопитель угля, контролируя в нём величину давления. В ходе размола угля до класса 0...400 мкм, основную часть наиболее тонкой гранулометрической составляющей угля - класса 0...30+ мкм от- сасывают из верхней части рабочей зоны дезинтегратора благодаря вышеупомяну- тому избыточному давлению летучих веществ и посредством специального венти- лятора. При этом, спутный поток летучих веществ, уносящих из дезинтегратора уголь класса 0...30+ мкм составлен двумя частями, первая часть, это летучие веще- ства, выделившиеся в результате механодеструкции размалываемой дозы угля, вторая часть - летучие вещества, которые циркулируют по контуру через угольный накопитель и которые были выделены, также в результате механодеструкции угля, но на более ранних этапах размола других угольных доз. Из двухфазного потока летучих веществ и угля класса 0...30+ мкм на батарейном циклоне выделяют уголь, а летучие вещества направляют в ресивер, предварительно сжав их вышеупомяну- тым вентилятором. Количество летучих веществ, выведенных из интеллекту ал ьно- го дезинтегратора, измеряют и передают результаты измерений в контроллер управления этим дезинтегратором.
С целью обеспечения непрерывности работы дезинтегратора, применяют вто- рой угольный накопитель, в который загружают другую дозу угля, во время вы- грузки угольной дозы в дезинтегратор из первого угольного накопителя. Соответ- ственно, во время, когда в дезинтегратор выгружают уголь из второго угольного накопителя, выполняют загрузку угольной дозы в первый угольный накопитель.
В настоящем изобретении, под углем класса 0...30+ мкм, следует понимать то, что в этом угле могут содержаться, в относительно малых количествах, частицы угля немногим превышающие размер 30 мкм, которые могут быть захвачены спут- ным потоком летучих веществ, при выводе их из дезинтегратора. В случае приго- товления АВУТ из витринитовых или лептинитовых углей, уголь класса 0...30+ мкм подвергают классификации, по результатам которой уголь класса 0...30 мкм собирают и направляют его в технологию газификации для напыления его на по- верхности топливных капель. Оставшийся после этого уголь класса 30...30+ мкм, направляют в процесс приготовления АВУТ марки ACWF400, где его очень не- большое количество, относительно массы угля класса 260...400 мкм, не может су- щественно изменить свойства топлива этой марки.
Работа интеллектуального дезинтегратора, в соответствии с изобретательским замыслом, построена на основе использования функциональной зависимости меж- ду выходом количества летучих веществ из угля, получаемых в результате механо- деструкции угля при его «тонком» размоле и результирующим гранулометриче- ским составом размолотого угля. Для применения этой функциональной зависимо- сти в технологии приготовления АВУТ, для исходного сырьевого угля используют Специальную Аналитическую Пробу (САП), которую получают опытным путем, размалывая угольную дозу конкретной марки угля, с технологически регламенти- рованной влажностью, до получения угля класса 0...400 мкм. При этом полученное и измеренное количество «МеханоДеструктивных Летучих» (МДЛ) веществ зано- сят в постоянную память контроллера, управляющего интеллектуальным дезинте- гратором. Это количество в дальнейшем называют как количественно Эталонные МеханоДеструктивные Летучие вещества, (ЭМДЛ). В интеллектуальном дезинте- граторе осуществляют высокопроизводительный размол углей, «привязанный» к верхней границе угля по выходному гранулометрическому составу, по классу 0...400 мкм, что обеспечивается интеллектуальным регулированием скорости по- дачи угля в зону размола, и при необходимости, и дополнительным регулировани- ем скорости главного привода мелющих бил дезинтегратора. Автоматическое из- менение скоростей приводов дезинтегратора осуществляют посредством адаптив- ного алгоритма размола угля, при котором упомянутые скорости изменяются по командам контроллера, в зависимости от данных измерения количества МДЛ. Ес- тественно, что подробный ал-горитм управления дезинтегратором учитывает и ко- личественную циркуляционную составляющую летучих веществ и, в связи с этим, контроллер дезинтегратора формирует управляющие команды на увеличение или на уменьшение скоростей приводов дезинтегратора.
В соответствии с этой концепцией, на фиг. 2. представлен вариант укрупненной схемы алгоритма управления процессами размола угля - механизмами весового виброфильтрующего конвейера, интеллектуального дезинтегратора и влагоотдели- тельным сепаратором. Здесь, посредством символов данных, символов процессов и линейных символов показаны основные данные, используемые для выработки управляющих команд, показаны операции, выполняемые над данными, и показаны потоки данных между процессами и носителями данных.
На схеме, фиг. 2, символом 13 показан массив базовых данных различных марок перерабатываемых углей и технологические регламенты их размола, хранящиеся в памяти контроллера дезинтегратора, а линейным символом 14 показана передача части этого массива базовых данных, относящихся к конкретной марке угля, кото- рый перерабатывается в реальном времени. Символом 15 обозначен ввод в кон- троллер паспортных характеристик партии перерабатываемого объёма угля. Сим- волом 16 обозначен процесс выбора численных данных технологического регла- мента по влажности угля, используемых далее как текущие «эталонные» характе- ристики для переработки в реальном времени используемой марки угля. Процесс 16 обеспечивается вводом 14 вышеуказанной части массива базовых данных и пе- редачей в него данных паспортных характеристик угля, передача обозначена ли- нейным символом 17. По результатам операции 16, в память 18 загружают данные о технологической регламентной влажности угля направляемого на размол в де- зинтегратор. Процесс этой загрузки обозначен символом 19. Операцией процесса 20 осуществляют выборку, из части массива базовых данных 13, численных вели- чин управляющих команд являющихся заданием скорости приводов подачи угля в дезинтеграторе, вывод этого задания на привода подачи дезинтегратора, к испол- нению, обозначен терминатором 21. Линейным символом 22 обозначена передача этих данных. Процесс 20 выполняют по результатам операций ввода 14 и 17.
Данные о величине ЭМДЛ реального времени получают в процессе 23, являю- щемся операцией логической выборки из части данных 13, на основании аргумен- та, вводимого в процесс 23 операцией 17. Данные о величине ЭМДЛ перерабаты- ваемой марки угля направляют в процессы 24 и 25, а их ввод обозначен линейным символом 26. Терминатором 27 обозначена фактическая (измеренная в начале кон- вейера) влажность поступившего на переработку угля, на выходе из дробилки, а линейным символом 28 обозначена передача данных об этой влажности в процесс 29. Операция процесса 29 заключается в определении величины отклонения факти- ческой влажности угля от технологически регламентной влажности, передача ве- личины которой в процесс 29 обозначена на схеме алгоритма линейным символом 30. Линейным символом 31 показана передача данных о величине отклонения влажности угля, поступившего на переработку, от регламентной нормы. Эти дан- ные используются в предопределённом процессе 32 для автоматического опреде- ления режима работы конвейера подающего уголь на размол, режим в части виб- рофильтрования, обеспечивающий уменьшение влажности угля, выходящего из этого конвейера, до нормативной влажности. В случае наличия избыточной внеш- ней влаги в угле осуществляют вывод 33 данных из процесса 32, которые пред- ставляют собой число «промежуточных» остановок виброфильтрующего конвейе- ра с жёстким позиционированием, а иногда, и число реверсов конвейера, обеспечи- вающих встряхивание угольной массы, в ходе продвижения угля в конец конвейера - к зоне сброса угля в накопитель. Число «промежуточных» остановок жесткого позиционирования виброфильтрующего конвейера, или число его реверсов опре- деляют предопределённым процессом 32, в зависимости от величины избыточно- сти поверхностной влаги угля. Вывод этих данных в контроллер локального управ- ления виброфильтрующим конвейером обозначен терминатором 34. Таким обра- зом, осуществляют управление внешней влажностью угольной дозы направляемой на размол в интеллектуальный дезинтегратор.
По моменту обновления данных 27 и их передаче 28, запускают процесс 35 из- мерения пути движения угля по виброфильтрующему конвейру. По датчику изме- рения пути, встроенному в этот конвейер, операцией процесса 35 осуществляют непрерывное сравнение величины пути, по которому продвинут уголь, с длиной конвейера. Терминаторным символом 36 обозначен ввод текущих данных о поло- жении конвейера, а линейным символом 37 показана передача этих данных в про- цесс 35. В момент, когда уголь прошёл весь конвейер (и из него удалена возможная доля внешней влаги), из процесса 35 выводят команду 38 на фиксирование величи- ны фактической влажности угля в конце конвейера, то есть перед сбросом угля в накопитель. Символом 39 на схеме алгоритма обозначен предопределённый про- цесс определения разности между фактической влажностью угля подаваемого на размол в дезинтегратор и влажностью угля, которая должна быть по технологиче- скому регламенту, (данные 18). Для выполнения процесса 39 в него вводят, также, данные 40 о фактической влажности угля в конце конвейера, их передача обозна- чена символом 41. Решающим процессом 42 определяют необходимо или нет включение сепаратора, отделяющего возможный избыток влаги из угля, размоло- того в дезинтеграторе. Если влага размолотого угля не превышает нормы, то ре- шающим процессом 42 формируют данные на завершение описанного субцикла, на схеме алгоритма - 44. Передача данных о завершении субцикла показана линейным символом 43. Если влажность размалываемого угля предполагается выше норма- тивной, то решающим процессом 42 данные о величине отклонения влажности от нормативной, выработанные ранее в процессе 39, передаются из процесса 42 в процесс 45. Передача этих данных показана символами 38 и 46. Для определения режима работы сепаратора, выводящего возможные излишки влаги из размолотого дезинтегратором угля, применяют предопределённый процесс 45, посредством ко- торого назначают режим работы сепаратора и численные данные этого режима вы- водят процессом 47 в контроллер локального управления сепаратором. Вывод этих данных в контроллер сепаратора обозначен терминаторным символом 48.
Операциями процесса 24, и командой 49 определяют момент запуска счёта ин- тервала времени на измерение количества МДЛ выходящих из массы угля, равной измерительной дозе. Счёт этого интервала времени обозначен символом 50. Под измерительной дозой, в настоящем изобретении, понимают относительно неболь- шую массу угля, составляющую, например, около 10% 15% массы размалывае- мой дозы, загружаемой в угольный накопитель и размалываемой дезинтегратором непрерывно, до полной разгрузки накопителя. На практике, при осуществлении на- стоящего изобретения, величину этой измерительной массы выбирают по нижней границе такой, чтобы эта доза обеспечивала такую количественную величину вы- ходящих из этой дозы МДЛ, чтобы эта количественная величина МДЛ могла ус- тойчиво фиксироваться измерительным сенсором, с точки зрения погрешности из- мерений. Величину измерительной дозы угля по верхней границе выбирают такой, чтобы она была достаточно малой, относительно всей дозы размола и чтобы раз- ность оставшаяся между ними была достаточно большой, для обеспечения режи- мов качественного размола всей дозы угля (загружаемой в угольный накопитель) по классу 0...400 мкм. То есть, не оптимальность режима при размоле измеритель- ной дозы, с точки зрения её массы, не должна значительно влиять на результат размола всей дозы.
На схеме алгоритма, терминатором 51 обозначен вывод команды в измеритель- ный сенсор МДЛ, на начало отсчёта измеряемого количества выхода МДЛ из изме- рительной дозы угля. При этом, массу измерительной дозы угля поддерживают стабильной тем, что на интервале процесса 50 - счёта времени на измерение коли- чества МДЛ выходящих из измерительной дозы, поддерживают стабильной ско- рость подачи угля в зону размола дезинтегратора, что задано данными 21. При этом, величина скорости главных приводов дезинтегратора (поддерживаемая ими стабильно) определена численными данными 52, которые сформированы в процес- се 24 - операцией численного выбора из массива данных (не показан в схеме алго- ритма) по аргументу ЭМДЛ. В этом случае, упомянутая величина скорости глав- ных приводов дезинтегратора априорно обеспечивает размол угля (перерабатывае- мой марки) до величины близкой к классу 0...400 мкм. «Точное» численное значе- ние величины этой скорости уточняется экспериментально, для каждой марки угля, и предварительно заносится в память контроллера, управляющего дезинтеграто- ром. Процессы передачи данных о скорости главного привода дезинтегратора обо- значены линейными символами 53 и 54. По окончанию операции счёта времени 50, по команде 55, выводят импульсный сигнал, обозначенный терминатором 56, в из- мерительный сенсор МДЛ, означающий окончание измерения МДЛ веществ, вы- делившихся из измерительной дозы угля. В результате этого, измерительный сен- сор МДЛ вводит в контроллер управления дезинтегратором интегральную величи- ну МДЛ веществ, полученных в результате механодеструкции, при размоле изме- рительной дозы угля, ввод обозначен терминатором 57. При этом, точность объёма измерительной дозы угля, размолотого за упомянутый интервал времени, обеспе- чивалась стабилизацией скоростей приводов подачи дезинтегратора. Количествен- ные данные МДЛ веществ, полученные в результате «оперативно-контрольного» размола измерительной дозы угля передают в процесс 25, операцией которого оп- ределяют отклонение фактической величины МДЛ от ЭМДЛ. Численные данные этого отклонения, операцией передачи 58, направляют в процесс 59, которым вы- бирают оптимальное задание скорости главных приводов дезинтегратора, соответ- ствующее размолу угля (при фиксированных скоростях подачи угля в зону размо- ла) по критерию возможно наибольшего количества угольных частиц грануломет- рического состава класса 0...400 мкм, во всей массе размалываемого угля данной марки. Линейным символом 60 обозначена передача данных величины МДЛ в про- цесс 25. При этом, в процессе 59 могут применяться любые функциональные зави- симости, (для всех марок используемых углей, предварительно занесённые в па- мять 13 контроллера, управляющего дезинтегратором), например, линейные - про- порционально связывающие количество выходящих МДЛ веществ с верхней гра- ницей основной массы гранулометрического состава размалываемого угля. По ре- зультату операции 59, в процесс 61 направляют данные 62, являющиеся апостери- орным заданием скорости главным приводам дезинтегратора. В соответствии с изобретательским замыслом, операцией процесса 61 (представляющую собой опе- рацию переключения «потока» данных по логике приоритетного выбора) опреде- ляют новое задание скорости для главных приводов дезинтегратора. В соответст- вии с этим новым заданием, данные 62 заносят в оперативную память контроллера, посредством процесса передачи данных 63. Вывод «нового» задания скорости на главные привода дезинтегратора, процессы которого показаны линейными симво- лами 64, 65, 66 и терминатором 67, обеспечивает оптимальный размол следующей измерительной дозы угля. Текущие данные заданной скорости на главные привода дезинтегратора сохраняют в оперативной памяти 68. При этом, командой 69, кото- рая формируется по окончанию размола каждой измерительной дозы угля (в мо- мент передачи данных 58), осуществляют циклические запуски процессов 50 и 51, чем «постоянно» поддерживают оптимальность размола всего объёма угля дози- руемого в накопитель.
Таким образом, функционирование интеллектуального дезинтегратора, пример построения механизмов которого показан ниже, обеспечивает оптимизацию размо- ла углей различных марок с учётом фактических отклонений характеристик угля от его паспортных данных, что необходимо для технологии приготовления АВУТ с высокой степенью его однородности для осуществления процесса ПДГГ.
Далее процесс приготовления АВУТ заключаются в том, что уголь, размолотый в дезинтеграторе и содержащий в себе влажность ограниченного количества (после сепаратора) подвергают последовательно каскадной классификации, число каска- дов классификации угля по гранулометрическому составу соответствует числу ма- рок приготавливаемого АВУТ, как, например, указано в таблице 4. АВУТ готовят одновременно в нескольких роторно-пульсационных Активационных Аппаратах гидроударной обработки, в которых осуществляют гомогенизацию и активацию суспензии, предварительно приготовленную в смесителях. Такой аппарат подробно описан в [10], и представляет собой роторно-пульсационный гидродинамический механизм, преобразующий механическую энергию в другие виды энергии :
· в тепловую энергию нагрева обрабатываемой суспензии ;
• в энергию гидродинамических ударных волн, сопровождающихся схлопывани- ем кавитационных каверн, что обеспечивает гомогенизацию обрабатываемой суспензии ;
• в энергию поверхностно-активного химического взаимодействия компонент суспензии ;
· в механическую энергию пропитки, проявляющеюся в преодолении гидравли- ческого сопротивления пор угольных частиц, при заполнении влагой этих пор «освобождаемых» в результате дегазации угля при его размалывании ;
• во внутреннюю механическую энергию устойчивых кластеров водной компо- ненты обрабатываемой суспензии, запасаемую в виде «упругих интракластер- ных» микропульсаций.
При этом, параметры гидродинамического воздействия на обрабатываемую суспензию применяют относительно мягкими (без заметного диспергирования твёрдой фазы суспензии), в диапазоне удельных мощностей 1,0 -5- 10,0 кВт/кв. сан- тиметр, но с большими частотами около 5,0 10,0 кГц, обеспечивающими высо- кую производительность Активационных Аппаратов.
Топливо марки ACWF400 готовят из угля гранулометрического состава по клас- су 260...400 мкм, получаемого на первой ступени каскада классификаций. Так уголь класса 260...400 мкм и небольшое количество угля класса 30...30+ через герметичные затворы загружают в первый суспензионный смеситель. При этом, за- грузку осуществляют через первый технологический дозатор, посредством которо- го контролируют массу загружаемого угля. После заполнения первого суспензион- ного смесителя дозой угля, его герметизируют и затем запускают вращение смеси- тельной мешалки и осуществляют в него подачу дозы технической воды, с помо- щью первого насоса-дозатора, из ёмкости питательной технической воды, предва- рительно подогревая её тепловой энергией шлака выводимого из газификатора. Время активного перемешивания полупродуктовой суспензии в первом суспензи- онном смесителе устанавливают равным времени загрузки угольной дозы во вто- рой суспензионный смеситель, обеспечивая тем самым непрерывность работы де- зинтегратора и Активационного Аппарата гидроударной обработки. По истечении этого времени, полу продуктовую суспензию выводят из первого суспензионного смесителя на её обработку в первый Активационный Аппарат. После этого в пер- вом Активационном Аппарате осуществляют циркуляционную переработку сус- пензии в АВУТ марки ACWF400 Циркуляцию перерабатываемой, в первом Актива- ционном Аппарате, топливной суспензии осуществляют через первую ёмкость тех- нологической циркуляции, представляющую собой газовый сепаратор, вмещаю- щий в себе всю дозу перерабатываемой суспензии. При этом, роторно- пульсационный Активационный Аппарат обеспечивает транспортирование перера- батываемой суспензии по циркуляционному контуру, одновременно выполняя функцию циркуляционного насоса. В процессе циркуляции перерабатываемой сус- пензии отделенные от неё газы, представляющие собой летучие вещества, выде- ляемые из угля в процессе этой переработки и летучие вещества, поступившие из суспензионного смесителя, направляют в ресивер, откуда их, как ранее описыва- лось, используют в процессе размола угля в дезинтеграторе. Таким образом, пер- вый суспензионный смеситель оказывается опустошённым, и его во время перера- ботки упомянутой дозы топливной суспензии, заполняют вновь.
После переработки дозы полупродуктовой суспензии в АВУТ, полупродуктовое АВУТ выводят из первого Активационного Аппарата в первую коррекционную ёмкость на завершающую операцию. Этой операцией отделяют некондиционное АВУТ от его основной массы. Далее, в первый Активационный Аппарат вводят на переработку следующую дозу полупродуктовой суспензии, которую во время пе- реработки первой дозы суспензии подготовили во втором суспензионном смесите- ле. Осуществляя подобным образом последующие технологические циклы, запол- няют полупродуктовым АВУТ основной объём первой коррекционной ёмкости. В коррекционных ёмкостях АВУТ выдерживают в «спокойном» состоянии, в зависи- мости от марки угля, из которого готовят топливо, около 30 60 минут, после чего готовое АВУТ транспортируют насосами в накопительные ёмкости, из которых его направляют в технологию ПДГГ. В дальнейшем, время технологической выдержки топлива в коррекционных ёмкостях называют коррекционным временем. Неконди- ционное АВУТ представляет собой фугат - массу, отслоившуюся от топлива, массу меньшей плотности, чем кондиционное АВУТ и находящуюся в верхнем слое об- щего объёма топлива введенного в коррекционную ёмкость. Фугат сливают в кол- лектор некондиционного топлива по прошествии коррекционного времени, откуда его, посредством насосов, направляют в ёмкость питательной технической воды. Объёмы коррекционных ёмкостей, для каждой марки АВУТ, выбирают одинако- выми и такими, чтобы каждая из них могла бы быть заполненной полупродукто- вым АВУТ за коррекционное время. Таким образом, во время заполнения топли- вом первой коррекционной емкости, во второй коррекционной ёмкости, предвари- тельно наработанное АВУТ выдерживают для отделения от него фугата. После вы- вода готового АВУТ и фугата из второй коррекционной ёмкости, её заполняют вновь наработанным полу продуктовым топливом, а во время этого заполнения в первой коррекционной ёмкости подвергают технологической выдержке ту массу топлива, которая была наработана и введена в первую коррекционную ёмкость за время коррекции топлива во второй коррекционной ёмкости. Такая технологиче- ская организация приготовления АВУТ обеспечивает непрерывность процесса его приготовления, ввиду безостановочного использования основного оборудования - Дезинтегратора и Активационного Аппарата гидроударной обработки.
После первой ступни каскада классификаций уголь класса 0...260 мкм направ- ляют на приготовление АВУТ других марок, указанных в таблице 4. Так, топливо марок ACWF260 и ACWF170 готовят по аналогии с вышеописанной технологией приготовления топлива марки ACWF400, используя при этом один, второй, ком- плект оборудования, аналогичный по своему составу, комплекту оборудования, применяемому в ходе приготовления топлива марки ACWF400, как было описано выше.
Комплектом оборудования для приготовления АВУТ, в настоящем изобретении называют оборудование, используемое технологически последовательно, после де- зинтегратора, сепаратора и соответствующего устройства классификации, как это описано выше. Использование одного комплекта оборудования для приготовления двух марок АВУТ применяют благодаря тому, что общая масса угля классов 170...260 мкм и 1 10...170 мкм составляет 38% + 41% от всей массы угля, что срав- нимо с массой угля в 45% + 50% класса 260...400 мкм, используемого в топливе марки ACWF400. В этом случае, вторым комплектом оборудования, аналогичной производительности как для производства топлива ACWF400, где масса угля пред- ставлена 45% + 50%, обеспечивают, в разное время, процессы приготовления топ- лива двух марок ACWF260 и ACWF170. В таблице 5 приведены количественные данные по гранулометрическому соста- ву, который получают размолом угля в дезинтеграторе.
Таблица 5.
Figure imgf000068_0001
Из таблицы 5 видно, что общая масса размолотого угля по классам в диапазоне 0...1 10 мкм, составляет всего лишь 12% - 14% от всей массы угля. В связи с этим, в соответствии с изобретательским замыслом, учитывая, что суммарная масса угля по классам диапазона 0...260 мкм, получаемая после размола всей массы угля со- ставляет 50%— 55%, а масса угля класса 260...400 мкм составляет 45%— 50%, ис- пользуют оборудование для приготовления АВУТ в двух вариантах :
• применяют три комплекта оборудования, два одинаковых комплекта, первый для приготовления АВУТ марки ACWF400, второй для приготовления АВУТ ма- рок ACWF260 и ACWF170, третий для приготовления АВУТ марок, которые го- товят на основе углей гранулометрического состава в диапазоне классов 0...1 10 мкм, при этом третий комплект оборудования применяют производительностью меньше производительности первого и второго комплектов в 4 раза ;
• применяют два одинаковых комплекта оборудования для приготовления АВУТ марок указанных в таблице 4, при этом первый комплект оборудования, исполь- зуют только для топлива марки ACWF400.
Вариантное предпочтение, применения того или иного конструкторского реше- ния, в части числа комплектов оборудования для приготовления АВУТ, определя- ется в зависимости от требований по абсолютным значениям производственной мощности в конкретных проектах.
По необходимости производства синтез-газа с максимальным содержанием во- дорода, водную составляющую АВУТ насыщают растворёнными в ней водородом и кислородом, например посредством электролизёра, по аналогии с решением, описанным в [4], но под давлением.
При транспортировании полу продуктовой угольной суспензии между техноло- гическим оборудованием приготовления АВУТ и при подаче готового топлива в подсистему его конверсии в генераторный газ по трубопроводам, применяют, как вариант, дополнительное низкоэнергетическое - «транспортное активирование» суспензии и топлива, способствующее их динамической стабилизации к элемен- тарному транспортированию. Это дополнительное низкоэнергетическое «транс- портное активирование» осуществляют посредством бегущих электромагнитных волн, которые создают на отдельных участках трубопроводной технологической сети. Бегущие электромагнитные волны создают путём обхвата, конструкторски, этих участков многополюсными электромагнитными устройствами, каждое из ко- торых представляет собой статор многофазного, или трёхфазного, линейного «асинхронного» двигателя, индукционным ротором которого является движущаяся по трубопроводу среда - суспензия, или готовое топливо. При этом, для обеспече- ния взаимодействия «роторной среды» с электромагнитным полем статора, трубо- проводы на этих, вышеупомянутых участках, выполняют из диамагнитных мате- риалов, например стеклокомпозитными - из стеклянных нитей со связующим эпок- сидным компаундом. «Транспортная активация» полупродуктовой суспензии и то- плива осуществляется благодаря тому, что в движении они в небольшой мере об- ладают свойствами парамагнетизма, ввиду наличия в своём составе некоторого ко- личества ионов и стабильных водных кластеров, составленных несколькими десят- ками молекул воды, которые обладают дипольным моментом, [50, 51, 52, 53]. В связи с этим во всей массе потока АВУТ равномерно локализовано возникает очень большое количество разнонаправленных механических импульсных сил с частотами электромагнитного поля воздействующего на объём АВУТ.
Существенными признаками предлагаемой технологии приготовления АВУТ являются:
• дробление угля с последующими «сухим» его размолом и глубокой каскадной классификацией угля по гранулометрическому составу; • удаление от угля возможной избыточной поверхностной влаги перед размолом угля и удаление возможной избыточной влаги из угля после его размола;
• применение технологии интеллектуального размола угля, обеспечивающей его размол на состав основной массы угля по классу 0...400 мкм, и с ограничением размола по верхней границе около 400 мкм, при этом, интеллектуальная техно- логия размола угля построена на основе критерия величины количества выхо- дящих из угля летучих веществ, вследствии его механодеструкции;
• частичное отделение летучих веществ от угля (дегазация) в процессе его размо- ла и в процессе гидроударной активации топлива в ходе переработки угольной суспензии в кондиционное АВУТ, сохранение отделённых летучих веществ и их использование в технологии приготовления АВУТ и в технологии газифика- ции АВУТ совместно с его жидкой фазой;
• смешивание размолотого угля с водой;
· приготовление из всего объёма перерабатываемого угля АВУТ различных ма- рок со свойствами высокой его однородности в каждой марке, благодаря ис- пользованию в каждой из марок топлива угольных частиц близких по грануло- метрическому составу;
• совместимость операции размола угля и совместимость операции активации угольной суспензии с операциями дегазации, т.е. с частичным отделением лету- чих веществ от угля в ходе его размола и с частичным отделением летучих ве- ществ от угольной суспензии в ходе её переработки в АВУТ;
• частичная гидрофильность угля в составе суспензии, в связи с «мягкими» гид- роударными пульсационными воздействиями на границах контактов уголь - во- да в процессе приготовления топлива;
• специальная финишная обработка АВУТ, заключающаяся в напылении уголь- ных частиц тонкодисперсной фракции на предварительно калиброванные капли топлива перед процессом начала его зажигания.
Существенными отличительными признаками предлагаемой технологии приго- товления АВУТ по сравнению с аналогом являются :
• глубокая каскадная классификация угля по гранулометрическому составу после его размола; • удаление от угля возможной избыточной поверхностной влаги перед размолом угля и удаление возможной избыточной влаги из угля после его размола;
• применение технологии интеллектуального размола угля, обеспечивающей его размол на состав основной массы угля по классу 0...400 мкм, и с ограничением размола по верхней границе около 400 мкм, при этом, интеллектуальная техно- логия размола угля построена на основе критерия величины количества выхо- дящих из угля летучих веществ вследствии его механодеструкции;
• частичное отделение летучих веществ от угля (дегазация) в процессе гидро- ударной активации топлива в ходе переработки угольной суспензии в кондици- онное АВУТ, сохранение отделённых летучих веществ и их использование в технологии приготовления АВУТ;
• приготовление из всего объема перерабатываемого угля АВУТ различных ма- рок со свойствами высокой его однородности в каждой марке, благодаря ис- пользованию в каждой из марок топлива угольных частиц близких по грануло- метрическому составу;
• совместимость операции размола угля с операцией дегазации, т.е. с частичным отделением летучих веществ от угля в ходе его размола;
• частичная гидрофильность угля в составе суспензии, в связи с «мягкими» гид- роударными пульсационными воздействиями на границах контактов уголь - во- да в процессе приготовления топлива;
• специальная финишная обработка АВУТ, заключающаяся в напылении уголь- ных частиц тонкодисперсной фракции на предварительно калиброванные капли топлива перед процессом начала его зажигания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение поясняется временной диаграммой, схемой алгоритма, техноло- гическими схемами и эскизами компоновок оборудования.
Фиг. 1. Временные диаграммы микроциклических процессов технологии гази- фикации активированного водоугольного топлива с управляемой псевдодетонаци- онной конверсией.
Фиг. 2. Укрупнённая схема алгоритма управления процессами размола угля - механизмами виброфильтрующего конвейера и интеллектуального дезинтегратора и влагоот делительным сепаратором.
Фиг. 3. Схема технологии псевдо детонационной гидрогазификацией углей ин- тегрированная в гибридном комбинированном цикле производства электроэнергии.
Фиг. 4. Схема интегрированных конструкторски технологий газификации ак- тивированного водоугольного топлива, и сжигания генераторного газа.
Фиг. 5. Компоновка эжекторно-вихревого пульсирующего газификатора акти- вированного водоугольного топлива конструкторски интегрированного с камерой сгорания газовой турбины.
Фиг. 6. Общий вид конструкции топливно-калибраторных дозаторов, предна- значенных для активационного ввода водоугольного топлива в газификатор.
Фиг. 7. Компоновка топливно-калибраторных дозаторов и вихревой камеры в топливном пилоне газификатора и организация движения газотопливных потоков в газификаторе, в зоне финишной подготовки топлива и в зоне радиационной термо- активации топлива.
Фиг. 8. Компоновка топливного пилона газификатора и его камерных зон фи- нишной подготовки топлива, радиационно-термической активации и псевдодето- национной конверсии.
Фиг. 9. Схема технологии подсистемы приготовления Активированного Водо- Угольного Топлива.
Фиг. 10. Вариант конструкторской компоновки механизма интеллектуального дезинтегратора углей.
ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Осуществление изобретения по высокоэффективной выработке электроэнер- гии, с минимальной эмиссией диоксида углерода, основанное на ГКЦ с предвари- тельной ПДГГ углей, иллюстрируется технологической схемой, фиг. 3. На этой схеме представлены пять интегрированных подсистем с их взаимосвязями в соот- ветствии с замыслом настоящего изобретения :
• подсистема приготовления АВУТ - представлена укрупнено ;
· интегрированная подсистема конверсии АВУТ и сжигания генераторного газа - представлена укрупнено ;
• подсистема предварительной очистки газа - представлена укрупнено ; • подсистема финишной очистки газа - представлена укрупнено ;
• подсистема выработки электроэнергии ГКЦ - представлена с достаточной сте- пенью подробностей, соответствующих раскрытию изобретательского замысла. На схеме, фиг. 3, в подсистеме приготовления АВУТ показан сырьевой уголь 70, подаваемый в дробилку 71 для дальнейшей его переработки в жидкое топливо. Получаемый из дробилки 71 уголь 72, загружают в накопитель угля 73, предвари- тельно отделив от него часть поверхностной влаги на виброфильтрующем конвей- ере. Затем накопитель угля герметизируют и через клапан 74 и редукционный кла- пан 75, по линии 76, из ресивера 77 подают в угольный накопитель летучие веще- ства, которые были предварительно получены при размоле угля в интеллектуаль- ном дезинтеграторе 78 и были получены из ёмкости технологической циркуляции 79, представляющей собой газовый сепаратор. Далее, из накопителя угля 73, уголь направляют через гермозатворы и герметичный переключатель по линии 80 в ин- теллектуальный дезинтегратор 78, при этом, по линии 76, в накопителе угля под- держивают избыточное давление. В ходе размола угля в интеллектуальном дезин- теграторе 78, по линии 81 и, посредством вытяжного вентилятора 82, осуществля- ют отсос летучих веществ, выделяющихся из угля в результате его размола, в спут- ном потоке которых содержится угольная пыль. Эту угольную пыль отделяют от летучих веществ на батарейном циклоне 83, затем отделяют от неё частицы круп- нее 30 мкм на классификаторе и направляют её по линии 84 через гермозатвор 85 в бункер 86, в котором собирают мелкодисперсную угольную пыль класса 0...30 мкм. В этот же бункер 86 через гермозатвор 87, по линии 88 направляют угольную пыль класса 0...30 мкм, получаемую на последней ступени каскада классификато- ров подсистемы приготовления АВУТ. Из интеллектуального дезинтегратора 78, по линии 89, через влагоотделительный сепаратор, через первую ступень каскада классификаторов и через гермозатворы уголь дозируют, направляя его в суспензи- онный смеситель 90. Таким образом, в суспензионный смеситель 90 загружают технологическую дозу угля класса 260...400 мкм, из которого, далее, готовят топ- ливо марки ACWF400. В смеситель 90, по линии 91, через клапан 92 дозируют тех- ническую воду, предварительно подогревая её в подогревателе технической воды 93 теплом энергии шлака, выводимого из газификатора 94, посредством циркуля- ции по линии 95 независимого теплоносителя, приводимого в движение циркуля- ционным насосом 96. Работой смесительной мешалки суспензионного смесителя 90 обеспечивают приготовление полупродуктовой суспензии, технологическую до- зу которой через управляемый вентиль направляют по линии 97 в Активационный Аппарат гидроударной обработки 98. В Активационном Аппарате 98, по линии 99 и через управляемый вентиль 100 и ёмкость технологической циркуляции 79 осу- ществляют циркуляционную переработку суспензии в АВУТ. При этом, в ходе пе- реработки суспензии в топливо, в ёмкости 79, посредством сепарации, от суспен- зии отделяют газы и по линиям 101 и 102, посредством вентилятора 103, и через обратный клапан 104 эти газы закачивают в ресивер 77. В этот же ресивер 77 по линии 102 через обратный клапан 105 закачивают летучие вещества, выделившиеся из угля в результате его размола, и летучие вещества, которые подают в интеллек- туальный дезинтегратор 78 вместе с углем по линии 80. После переработки полу- продуктовой суспензии в АВУТ, полупродуктовое топливо через управляемый клапан 106, по линии 107, посредством Активационного Аппарата 98, выводят из ёмкости технологической циркуляции 79 в коррекционную ёмкость 108, закрывая, при этом, управляемый вентиль 100. После выдержки АВУТ в «спокойном» со- стоянии в коррекционной ёмкости 108, его, посредством насоса (не показан), транспортируют по линии 109 через клапан ПО в накопительную ёмкость 1 1 1. В этой ёмкости 1 1 1 хранят топливо марки ACWF400. В накопительных ёмкостях 1 12 1 16 хранят АВУТ других марок. АВУТ из накопительных ёмкостей 1 1 1 -M l 6, по линии 1 17 через один из клапанов 1 18 · · 123 направляют на газификацию. Устрой- ства «транспортного активирования» суспензии и топлива на схемах, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 9 обозначены номером 124.
На схеме, фиг. 3, в подсистеме конверсии АВУТ интегрированной с технологи- ей сжигания генераторного газа показан газификатор 94, конструкторски интегри- рованный с камерой сгорания 125 газовой турбины 126, при этом, камера сгорания 125, в свою очередь, конструкторски интегрирована с суперперегревателем 127 первого утилизационного котла 128 ПТЦ. В соответствии с этим, суперперегрева- тель 127 располагают внутри диффузора 129 камеры сгорания 125, таким образом, что продукты сгорания 130, вдуваемые в газовую турбину 126, предварительно ох- лаждаются до температур 1200 + 1600 градусов С, приемлемых для конкретной конструкции применяемой газовой турбины 126, с точки зрения ресурса её лопа- ток. Перед запуском газификатора 94 по линии 131, и по основной рабочей линии 1 17, из ёмкости 132 через клапан 133, (поз. 131 133 см. на фиг.4.), клапаны пода- чи 1 18 -^ 123 АВУТ закрыты, в газификатор 94 подают (как первый вариант) жид- кое углеводородное топливо, посредством сжигания которого разогревают газифи- катор 94. Для этого в газификатор, также подают воздух, (на схеме не показан). Кроме того, разогрев газификатора 94 осуществляют ещё и снаружи, через его стенки 134, путём сжигания генераторного газа в камере сгорания 125. Как второй вариант, возможно и сжигание генераторного газа внутри газификатора 94, для его разогрева, при этом генераторный газ, в том и в другом варианте, «извлекают» из газгольдера 135. При этом, осуществляют запуск газовой турбины 126 и начинают вырабатывать электроэнергию на генераторе 136, запуская функционирование ПТЦ и ЦОТ. Подачу жидкого топлива по линии 117 в газификатор 94 осуществля- ют с помощью топливного насоса 137, через управляемый вентиль 138. После разо- грева газификатора 94 клапан 133 закрывают и открывают один из управляемых клапанов 1 18 + 123, осуществляя подачу АВУТ какой-либо одной марки в газифи- катор 94. При этом, предварительно, в газификатор 94 осуществляют подачу за- щитных летучих веществ, выделенных из угля и/или генераторного газа по линии 139, открывая клапан 140. Для сжигания генераторного газа в камере сгорания 125 газовой турбины 126, в камеру 125 генераторный газ подают по линии 141, через регулирующий вентиль 142. При этом, если летучих веществ, поступающих из ре- сивера 77 через редукционный клапан 143 и обратный клапан 144, недостаточно для создания защитно-пограничного газового слоя у внутренних поверхностей сте- нок 134 газификатора 94, то через регулируемый клапан 145 этот недостаток вос- полняют генераторным газом из линии 141. По линии 146 подают воздух из реси- вера 147, воздух который в него закачивают через атмосферный клапан 148 по- средством компрессора 149, через клапан 150, по линии 151. Перед подачей возду- ха в камеру сгорания 125, его давление понижают на редукционном клапане 152, указанную его подачу выполняют, открывая клапан 153, а, посредством регули- рующего вентиля 154, осуществляют дозирование воздуха в камеру сгорания 125, в зависимости от нагрузки на генераторе 136 и газовой турбине 126. Перед подачей воздуха в камеру сгорания 125, его подогревают теплом отработанного в ЦНД 155 пара, турбины ПТЦ, а после вывода газификатора 94 в крейсерский режим, воздух дополнительно нагревают теплом, утилизируемым в подсистеме предварительной очистки генераторного газа. Такой нагрев воздуха осуществляют в подогревателях 156 и 157. Перед подачей генераторного газа в камеру сгорания 125, его, также как и воздух, нагревают теплом отработанного в ЦНД 155 пара, турбины ПТЦ и теп- лом из подсистемы предварительной очистки генераторного газа, осуществляя этот нагрев на подогревателях 158 и 159 соответственно. Кроме того, перед этим, гене- раторный газ подогревают теплом из охладителя пара холодильника 720 посредст- вом независимого теплоносителя циркулирующего по линии 721 благодаря насосу 722. Этот подогрев осуществляют в подогревателе 723. Подачу генераторного газа на сжигание по линии 141 осуществляют через редукционный клапан 160, в разное время, из двух разных источников. Так, во время запуска газификатора 94 и до вы- хода его на крейсерский режим, генераторный газ на сжигание его в камере сгора- ния 125 подают из газгольдера 135, через клапаны 161 и 162, по линии 163, «гене- рируя» его в испарителе 164. При работе газификатора 94 в крейсерском режиме, генераторный газ подают по линии 165 на его сжигание в камеру 125, через клапан 166 и обратный клапан 167, и подают в газгольдер 135, через клапан 168 из подсис- темы финишной очистки газа. Кроме того, по линии 169 в газогенератор 94 подают холодный защитный газ или холодный диоксид углерода, получаемый из выхлоп- ных газов ГТЦ. Как указывалось раньше, этой подачей, в газификаторе 94, также, осуществляют отверждение пластической золы в твёрдый шлак. В варианте подачи холодного газа открывают клапан 170 и, направляемый в газификатор 94 газ охла- ждают дополнительно в охладителе 171, посредством охлаждённого диоксида уг- лерода по линии 172, через клапан 173. При этом отработанный диоксид углерода может быть направлен в подсистему его перехвата для утилизации (не. показано), или эвакуирован в атмосферу через эксгаустер 174. В варианте подачи в газифика- тор 94 охлаждённого диоксида углерода клапаны 170 и 173 закрыты, а клапан 423 открывают. Как в том, так и в другом вышеописанных вариантах, диоксид углерода в линию 172 или в линию 169 направляют из ресивера 175, в который его предва- рителыю закачивают по линии 176 углекислотным турбокомпрессором 177, приво- димым в движение газовой турбиной 126. При этом, как вариант, в газификатор 94 осуществляют подачу небольшого количества мелкодисперсной угольной пыли по линии 178 из бункера 86, через выходной гермозатвор 179, посредством высокона- порного дутьевого вентилятора 180. При этом композиция мелкодисперсного угля и летучих веществ перед подачей в газификатор подогревается в подогревателе 724 теплом охлаждаемого пара после компрессора 725 холодильника. В ходе работы газификатора 94, для защиты внутренних поверхностей его стенок от закоксовыва- ния в моменты импульсных скачков давления, при ПДГГ, осуществляют срабаты- вание ПУЗ посредством кратковременного открытия клапанов ПУЗ 181 и 182, чем обеспечивают повышения давления в газовом пристеночном пограничном слое га- зификатора 94. При этом, летучие вещества, подаваемые по линии 139 в газифика- тор 94 из ресивера 77, и газ, подаваемый по линии 141, подают не как обычно, че- рез соответствующие редукционные клапаны 143 и 160 и через обратные клапаны 144 и 183, а минуя их, через соответствующие клапаны ПУЗ 181 и 182. При этом газ (без понижения его давления на редукционном клапане 160) поступает в линию 139, через клапан ПУЗ 182 из специального газового ресивера ПУЗ 184, который, в свою очередь, заполняют газом по линии 185 через клапан 186 из испарителя 164.
Направляемое на газификацию АВУТ нагревают в подогревателе 187 теплом из подсистемы предварительной очистки генераторного газа, а подогревателем 188 нагревают летучие вещества. Посредством движения независимого теплоносителя, циркуляционным насосом 189 это тепло, направляют по линии 190, через управ- ляемый вентиль 191, в подогреватели 157, 159, 187 и 188. Тепло отработанного в ЦНД 155 пара турбины ПТЦ, направляемое для нагрева воздуха в подогревателе 156 и для нагрева генераторного газа в подогревателях 158 и 192, подают по линии 193, посредством независимого теплоносителя, движимого циркуляционным насо- сом 194, и через контроллер 195, управляющий потоком независимого теплоноси- теля. Посредством подогревателей 726 и 727 теплом охлаждаемого пара после компрессора 725 холодильника нагревают АВУТ и летучие вещества угля перед подачей их в газификатор. При работе газификатора 94, гермозатвор 196 шлакос- борника 197 фиксируют открытым, и, при заполнении этого шлакосборника шла- ком, гермозатвор 196 закрывают и после этого открывают гермозатвор 198, сбра- сывая накопленный в шлакосборнике 197 шлак 199 в транспорт 200. После чего, закрывают гермозатвор 198 и, затем, открывают гермозатвор 196, для накопления следующего объёма шлака в его сборнике 197. При этом, во время накопления шлака в шлакосборнике 197, тепло этого шлака передают независимому тепловому агенту в линию 95, посредством нагревателя 201. Горячий неочищенный генера- торный газ выводят из газификатора 94 через клапан 202 по линии 203 на частич- ное его охлаждение в перегревателе 204 воды под давлением, в первом утилизаци- онном котле 128 ПТЦ.
После этого, ещё горячий неочищенный генераторный газ по линии 205 направ- ляют в подсистему его предварительной очистки, через клапан 206 в батарейный высокотемпературный, например, графитовый циклон 207. На этом батарейном циклоне 207, из газа удаляют основную массу летучей золы 208, которую направ- ляют, через гермозатворы (не показаны), в пылезолоконцентратор 209. Туда же на- правляют и более «тонкую» летучую золу 210, также через гермозатворы, (не пока- заны), которую выделяют на высокотемпературном, например, керамическом фильтре 21 1, направляя в этот фильтр газ из батарейного циклона 207. Подачу газа на фильтр 211 осуществляют по линии 212, через клапаны 213 и 214, основное на- значение которых, совместно с вентилями 215 и 216 заключается в обеспечении режимов промывки циклона 207, фильтра 211 и подогревателя 217 независимого теплового агента. По линии 218 очищенный от пыли газ, через подогреватель 217, направляют в скруббер 219, в котором из газа выделяют смолы и масла 220, кото- рые направляют в транспорт 221. Всю массу летучей золы 222 выделенную из газа выводят через гермозатворы (не показаны) из пылезолоконцентратора 209 в транс- порт 223. Затем частично охлаждённый в подогревателе 217 и на скруббере 219 и очищенный от летучей золы генераторный газ направляют по линии 224 через по- догреватель 225 независимого теплового агента в скруббер 226, в котором из газа выделяют более лёгкие жидкие углеводороды (бензиновые фракции) 227 и соби- рают их в транспорте 228. При этом движение независимого теплового агента по линиям 229, 230 и 231, через подогреватели 217 и 225 и через скрубберы 219 и 226, организовано в такой последовательности, что независимый тепловой агент, про- ходя по линиям указанных аппаратов, нагревается в них с последовательным по- вышением температуры, выходя в линию 190 с максимальной температурой, и, при этом, независимый тепловой агент охлаждает аппараты 217, 219, 225 и 226 в по- следовательности, соответствующей температурам конденсации продуктов, выде- ляемых на скрубберах 219 и 226. Далее, по линии 232, охлаждённый и прошедший предварительную очистку генераторный газ, направляют в подсистему финишной очистки газа. При технологических перерывах работы подсистемы предваритель- ной очистки газа, осуществляют промывки её аппаратов, включая скрубберы 219, 226 и подогреватель 225, для промывки которых предназначены вентили 233 и 234.
В качестве примера построения подсистемы финишной очистки генераторного газа на фиг. 3 представлена укрупнённая технологическая схема, иллюстрирующая процессы очистки газа от кислотных соединений, диоксида углерода и серы. В этой подсистеме показан мокрый вихревой реактор-скруббер 235, в который по линии 236, в качестве сорбента, подают воду, по линии 237 из него выводят кислую воду, а по линии 238 из него, посредством вспомогательного вентилятора 239, выводят газ, из которого частично удален диоксид углерода и удалены другие кислотные соединения. Как вариант, в вихревой реактор-скруббер 235 подают водную суспен- зию, приготовленную на основе гидроксида кальция.
В этом случае, из газа может быть удалён практически весь объём диоксида уг- лерода, содержащийся в газе, а образовавшийся карбонат кальция выводят, также, по линии 237 и полезно утилизируют. В качестве реактора-скруббера 235, может применяться, например, устройство вихревого скруббера очистки газов, описанное в [54]. Как один из возможных вариантов удаления из газа сероводорода, приме- няют известную технологию LO-CAT, с использованием катализатора на основе хелатного железа [55]. Здесь органические хелатные добавки предотвращают оса- ждение в воде сульфида железа или гидроксида железа. Процесс основан на окис- лительно-восстановительном химизме. Так, в абсорбционной колонне 240 серово- дород ионизируют до гидросульфита, который окисляют до серы, путём превраще- ния иона железа из трёхвалентного в двухвалентное состояние. Двухвалентные ио- ны железа, (в воде и с серой) посредством насоса 241, по линии 242 и через вентиль 243 подают в окислительный аппарат 244. По линии 245 в окислительный аппарат 244 вводят хелатное железо, часть которого теряют при выводе из процесса серы, и вводят щёлочь для поддержания уровня кислотно-щелочного баланса. В окисли- тельном аппарате 244 атмосферный кислород абсорбируют в «раствор» системы LO-CAT, вводя его через атмосферный клапан 246 по линии 247, посредством вы- соконапорного вентилятора 248. В аппарате 244 двухвалентное железо повторно окисляют до трёхвалентного состояния, чем регенерируют катализатор, который, для последующего его использования, возвращают в абсорбционную колонну 240 по линии 249, посредством насоса 250. На обычном газовом сепараторе 251 из газа удаляют остатки влаги 252, направляя в сепаратор 251 очищенный от сероводорода газ, по линии 253, из абсорбционной колонны 240. Затем, чистый и сухой генера- торный газ сжимают в компрессоре 254, газ направляют по линии 165 в газгольдер 135 и на сжигание его в камере сгорания 125 газовой турбины 126. При этом, эф- фективность удаления сероводорода из генераторного газа по данным из [55, 56] составляет до 99,9 %, что достаточно благоприятно для работы газовой турбины 126. В конце процесса финишной очистки газа из окислительного аппарата 244 водную суспензию, содержащую чистую серу и «раствор» хелатного железа под- вергают очистке от серы на фильтр-прессе 255, в который эту суспензию закачи- вают по линии 256, через вентиль 257, посредством насоса 258. Из фильтр-пресса 255 чистую серу 259 выводят в транспорт 260, а фугат фильтр-пресса 255 собирают в ёмкости 261, из которой его возвращают по линии 262, посредством насоса 263 и че- рез вентиль 264 в окислительный аппарат 244. Воздух, барботируемый в окислитель- ном аппарате 244, выводят из него в атмосферу по линии 265 через эксгаустер 266.
На схеме, фиг. 3, в подсистеме выработки электроэнергии гибридного комбини- рованного цикла (ГКЦ) показаны схемы его внутренних циклов и взаимосвязи ме- жду этими циклами. Построение ГКЦ, с применением изобретательских решений относительно процессов ПДГГ АВУТ, в соответствии с изобретательским замыс- лом, обеспечивает эффективность преобразования тепловой энергии, содержащей- ся в углях, в электрическую энергию до 80 85%.
На схеме, фиг. 3 показаны решения ГТЦ, которые обеспечивают утилизацию тепловой энергии конденсации влаги, содержащейся в выхлопных газах газовой турбины 126. Так, после передачи части тепловой энергии выхлопных газов газо- вой турбины 126 в первом утилизационном котле 128, эти выхлопные газы направ- ляют по линии 267 в конденсационный скруббер 268. Выделенную воду, на кон- денсационном скруббере 268 с температурой 35 55 град. С, собирают в сборнике конденсата 269 и, по линии 270, её выводят из подсистемы для использования в различных коммерческих целях. «Полностью отработанные» выхлопные газы газо- вой турбины 126 выводят из конденсационного скруббера 268 по линии 271, через эксгаустер 272 в атмосферу с их температурой 40 -=- 50 град. С.
При этом, общая эмиссия диоксида углерода, содержащегося в этих газах, и в газах выводимых в атмосферу по линиям 172 и 271 через эксгаустеры 174 и 272, составляет всего лишь 0,38 + 0,40 t/MWh электрической энергии, выработанной в подсистеме ГКЦ.
Для высокоэффективного использования энергии сбросного тепла ГТЦ выхлоп- ные газы газовой турбины 126 по линии 273 направляют в вихревой аппарат 274 первой ступени массотемпературного разделения этих выхлопных газов. Горячую часть этих выхлопных газов по линии 275 направляют на вихревой аппарат 276 второй ступени массотемпературного разделения газов. Таким образом, поток час- ти выхлопных газов газовой турбины 126, который выводят из аппарата 276 по го- рячей линии 277, имеет более высокую температуру, чем поток отработанных в га- зовой турбине 126 газов, выходящий по линии 273. Также, из-за того, что масса по- тока в линии 277 превосходит общую массу потоков выходных холодных линий 278 и 279, вихревых аппаратов 274 и 276, в связи с вышеизложенным, в соответст- вии с изобретательским замыслом, благодаря созданию большого температурного напора и, соответственно, перегрева пара, энергия сбросного тепла ГТЦ высокоэф- фективно преобразуется в первом утилизационном котле 128 в энергию пара, в по- догревателе пара 280 и в пароперегревателе 281. Что в целом, с учётом применения суперперегревателя 127, размещённого в диффузоре 129 камеры сгорания 125, и обеспечивает возможность работы ЦВД 282 паровой турбины ПТЦ с суперкрити- ческими параметрами.
Поток газов холодной линии 279, имеющий более низкое давление, чем поток газов холодной линии 278, что «вытекает» из принципов работы вихревых массо- температурных разделителей газов, подвергают сжатию в компрессоре 283 ГТЦ, выравнивая, тем самым, давление массы газов из линии 279 с давлением газов ли- нии 278. После чего, оба потока объединяют в линию 284, из линий 278 и 285. За- тем, объединённый холодный поток по линии 284 направляют в первый между цик- ловой конденсатор 286, и в нём, конденсируют влагу холодной части выхлопных газов газовой турбины 126, холодной части газов полученной на аппаратах массо- температурных разделителях 274 и 276. Двухфазную газокапельную композицию из первого междуциклового конденсатора 286 выводят по линии 287 на газовый сепаратор 288, в котором отделяют воду от газов представляющих собой в основ- ном диоксид углерода, который по линии 289 направляют на сжатие в углекислот- ный компрессор 177. Сжатый диоксид углерода по линии 176 направляют в реси- вер 175 для использования его в технологии производства генераторного газа. Во- ду, отделённую от газов в газовом сепараторе 288, посредством насоса 290 выводят в подсистему приготовления АВУТ по линии 291, а часть этой воды по линии 292 направляют на химводоочистку ПТЦ для восполнения нормативных потерь.
Для поднятия параметров пара до надкритических значений, по линии 293, из пароперегревателя 281 перегретый пар направляют суперперегреватель 127 и, за- тем, «острый» пар по линии 294 направляют через регулирующий клапан 295 в ЦВД 282 паровой турбины ПТЦ. Другой мерой, относительно использования в ПТЦ надкритических параметров его рабочего тела - водяного пара, в настоящем изобретении является решение по увеличению эффективности ПТЦ, путём приме- нения положительной обратной связи по передаче энергии из отработанного в ЦВД 282 пара на его же вход. Так, используя аппарат массотемпературного разделения пара 296 (или каскад разделительных аппаратов, детально не показан), повышают температуру основной массы отработанного в ЦВД 282 пара, который подают по линии 297 в аппарат массотемпературного разделения пара 296. При этом, основ- ную массу пара, с повышенной температурой, относительно пара отработанного в ЦВД 282, и отделённую от этого отработанного пара, направляют (реализуя упо- мянутую положительную обратную связь) по линии 298 на парогенератор 299 пер- вого утилизационного котла 128. Таким образом, возвращают часть энергии пара отработанного в ЦВД 282 на его «вторичное» использование в этом же ЦВД 282, благодаря поднятию параметров этой части пара до величин, обеспечивающих со- ответствующий температурный напор на парогенераторе 299.
Как видно из схемы подсистемы выработки электроэнергии ГСКЦ на фиг. 3, в первом утилизационном котле 128 из парогенератора 299 пар поступает в подогре- ватель пара 280. А тепловая энергия из горячей части разделённых выхлопных га- зов газовой турбины 126, после её частичной утилизации в пароперегревателе 281, поступает в подогреватель 280 по линии 300 из этого пароперегревателя 281. Из парогенератора 299, пар, из которого утилизирована часть энергии, направляют по линии 301 на срабатывание в ЦСД 302 паровой турбины через управляющий вен- тиль 303. Пар, отработанный в ЦСД 302, направляют по линии 304 на его дальней- шее срабатывание в ЦНД 155 паровой турбины. В результате этого, из механиче- ской энергии, выработанной на паровой турбине ПТЦ подсистемы выработки элек- троэнергии, на генераторе 306 производят электрическую энергию, при этом, мощ- ность на генераторе 306, в зависимости от его электрической нагрузки, регулируют посредством управляющих вентилей 295 и 303. Часть тепла пара, отработанного в ЦНД 155 паровой турбины, утилизируют в подогревателе 305, посредством незави- симого теплоносителя. По линиям 307 и 308 и через контроллер потока 309 этого независимого теплоносителя, в подогревателе 310 подогревают питательную воду ПТЦ, которую в этот подогреватель 310 направляют по линии 31 1 из ёмкости пита- тельной воды ПТЦ 312. Пополнение водой ёмкости питательной воды ПТЦ 312 осуществляют из первого междуциклового конденсатора 286 по линии 313, в кото- ром эта вода нагревается благодаря холодной части сжатых выхлопных газов газо- вой турбины 126, части, которую в первый междуцикловой конденсатор 286 на- правляют по линии 284. Воду, подогретую в подогревателе 310, посредством пита- тельного насоса 314, вводят в первый утилизационный котёл 128 - в перегреватель воды 204 под давлением, в котором утилизируют часть тепловой энергии неочи- щенного генераторного газа, который выводят из газификатора 94 по линии 203. По линии 315 пар, отработанный в ЦНД 155 паровой турбины, направляют в по- догреватель 305 и затем этот пар, в коллекторной линии 316 объединяют с холод- ной частью пара, полученной в результате массотемпературного разделения пара в аппарате 296, после чего эти объдинённые пары сжимают парокомпрессором 317, поднимая, при этом, их параметры, и направляют эти пары по линии 318 во второй утилизационный котёл 319 - на парогенератор 320 ЦОТ. После утилизации энергии паров, отработанных в ПТЦ, вторым утилизационным котлом 319, эти пары по ли- нии 321 направляют, для их конденсации, во второй междуцикловой конденсатор 322. Сконденсированную в этом конденсаторе 322, воду направляют по линии 333, посредством конденсатного насоса 334, в качестве охлаждающего агента, в первый междуцикловой конденсатор 286, охлаждая её предварительно в холодильнике 335.
На фиг. 3, в подсистеме выработки электроэнергии ГСКЦ показана, также, тех- нологическая схема ЦОТ. В этом цикле преобразуют анергию ПТЦ в электриче- скую энергию, которую вырабатывают на генераторе 336 из механической энергии органической турбины. Здесь, также как и в ПТЦ, для поднятия эффективности ЦОТ применяют положительную обратную связь - путём возвращения части энер- гии отработанных в ЦВД 337 органической турбины органических паров в этот же ЦВД 337. Осуществляют это путём поднятия температурного напора на нагревате- ле 338 органических паров второго утилизационного котла 319, энергией части этих же отработанных в ЦВД 337 органических паров. Поднятие этого температур- ного напора осуществляют благодаря тому, что отработанные в ЦВД 337 органиче- ские пары подвергают разделению на холодные и горячие части в двух каскадах аппаратов 339 и 340 массотемпературного разделения этих органических паров. И после этого разделения их горячую часть по линии 341 направляют в нагреватель 338 органических паров второго утилизационного котла 319. Реализуя эту часть изобретательского замысла, отработанные органические пары из ЦВД 337 направ- ляют по линии 342 на вход аппарата 339 массотемпературного разделения органи- ческих паров. Горячую часть органических паров, выделенную на аппарате 339, направляют из него по линии 343 на вход аппарата 340, на котором осуществляют дальнейшее массотемпературное разделение горячей части органических паров по- лученных из аппарата 339.
Наиболее холодную часть органических паров, их каскадного разделения, из аппарата 340 направляют в холодильник 335 по линии 344 и, далее, в качестве ох- лаждающего агента, на второй междуцикловой конденсатор 322, чем обеспечивают конденсацию водяных паров в ПТЦ и ГТЦ.
«Острый» органический пар из нагревателя 338 второго утилизационного котла 319 по линии 345 направляют на срабатывание в ЦВД 337 органической турбины, при этом, регулирование этой подачи осуществляют посредством управляющего вентиля 346. Дальнейшее срабатывание органических паров, в ЦОТ, в механиче- скую энергию осуществляют в ЦСД 347 и в ЦНД 348 органической турбины. Для этого органические пары, после утилизации части их энергии в нагревателе 338, направляют в ЦСД 347 по линии 349, через регулирующий клапан 350, и после их срабатывания в ЦСД 347, по линии 351 их направляют в ЦНД 348. Органические пары, подогретые во втором междуцикловом конденсаторе 322, (конденсатор ПТЦ) объединяют в коллекторной линии 354 с органическими парами отработанными в ЦНД 348 и с предварительно сжатой, посредством выравнивающего компрессора 353, холодной частью органического пара получаемой из первой ступени каскада вихревых аппаратов 339, 340. Объединённые органические пары из коллекторной линии 354 направляют на сжатие в компрессор 356, обеспечивая этим более высо- кую температуру их конденсации в конденсаторе 355 ЦОТ. Далее, сжатые ком- прессором 356 объединённые органические пары по линии 358 направляют в кон- денсатор 355 ЦОТ и их конденсат - органическую жидкость, посредством конден- сатного насоса 359, по линии 360, закачивают в питательную ёмкость 361 ЦОТ. Из питательной ёмкости 361 ЦОТ, органическую жидкость по линии 362, посредством питательного насоса 363 ЦОТ, подают в парогенератор 320 ЦОТ второго утилиза- ционного котла 319. При этом её предварительно подогревают в подогревателе 364 органической жидкости, посредством независимого теплоносителя, а энергией конденсации влаги выхлопных газов газовой турбины 126, энергией, которую вы- деляют на конденсационном скруббере 268 ГТЦ. Регулируемую подачу упомяну- того независимого теплового агента в подогреватель 364 осуществляют по линии 365, посредством циркуляционного насоса 366 и контроллера подачи 367.
Охлаждение конденсатора 355 ЦОТ осуществляют холодильником, аппаратами которого являются компрессор 725 приводимый в движение турбиной ЦОТ, охла- дитель пара 720, конденсатор 728 и батарейный блок терморегулиющих вентилей 729. При этом испаритель холодильника и есть конденсатор 355 ЦОТ, в который по линии 357 подаётся холодная двухфазная газо-жидкостная композиция холодиль- ного агента. Испарённый окончательно в испарителе 355 (в конденсаторе ЦОТ) хо- лодильный агент в виде пара подаётся в компрессор 725 по линии 352. Сконденси- рованный холодильный агент в жидком виде из конденсатора 728, подаётся под давлением конденсации на дросселирование по линии 730. Охлаждение конденса- тора 728 холодильника осуществляют из внешней среды, например посредством относительно небольшой градирни 731. Уменьшенный выброс тепла в окружаю- щую среду осуществляется не только благодаря тому, что в ГКЦ используют три (а не два как обычно) турбинных цикла, но и из-за применения дополнительного ох- лаждения этого конденсатора 728 холодной частью органических паров ЦОТ. Эту холодную часть органических паров ЦОТ получают из вихревого аппарата 339 и направляют по линии 357 в дополнительный охладитель 732 холодильного конден- сатора 728. В этом примере, с градирней 731, вода подаваемая в градирню насосом 733 в ней охлаждается и подаётся насосом 734 на дополнительное охлаждение в охладитель 732. Подогретую, таким образом, холодную часть органических паров ЦОТ из дополнительного охладителя 732 направляют по линии 735 на выравни- вающий давление компрессор 353, возвращая эту часть паров в ЦОТ.
Таким образом, эффективное использование ЦОТ в ГКЦ в целом обеспечивает- ся благодаря тому, что, с одной стороны, в ЦОТ применяют сверхкритические па- раметры, используя при этом в ЦВД 337 энергию органических паров рекупера- тивно. С другой стороны, эффективное использование ЦОТ в ГКЦ определено тем, что значительную часть тепла конденсатора 355 ЦОТ используют посредством хо- лодильного цикла в технологических процессах газификации и приготовления АВУТ, а в окружающую среду отводится только остаток этого тепла.
На фиг. 4. представлена схема интегрированных конструкторски технологий газификации активированного водоугольного топлива и сжигания генераторного газа. Конструкция газификатора 94, показанного в схемах фиг. 3 и фиг. 4, более подробно представлена на фиг. 5. На фиг. 6 и фиг. 7, в свою очередь, показаны наиболее важные конструкторские узлы этого газификатора 94, а именно: общий вид конструкции топливно-калибраторных дозаторов, предназначенных для акти- вационного ввода водоугольного топлива в газификатор и компоновка топливного пилона газификатора и его камерных зон: финишной подготовки топлива, радиа- ционно-термической активации топлива и ПсевдоДетонационной конверсии. На фиг. 4. показана технологическая схема процесса газификации АВУТ, более подробно представляющая этот процесс по сравнению с вышеописанной схемой - фиг. 3. В схеме, на фиг. 4 показан контроллер 368 и его линии, по которым переда- ются управляющие команды на элементы технологической схемы.
Так, при запуске газификатора 94 в работу контроллер 368, по линиям 369, 370 и 371 управляет клапаном 133, вентилем 138 и топливным насосом 137, посредст- вом чего в газификатор (в его топливно-калибраторные дозаторы 372, фиг. 5 и 6) по линии 117 подают жидкое углеводородное топливо для разогрева газификатора 94. Для разогрева газификатора 94, предварительно запускают циклы выработки электроэнергии, сжигая в камере сгорания 125 генераторный газ, запасённый в газ- гольдере 135. При этом, контроллер 368 по линии 373 обменивается соответст- вующими данными с контроллером ГТЦ (не показан). При этом, контроллер ГТЦ выдаёт команды 374 + 377 на управление линиями подачи генераторного газа и воздуха в камеру сгорания 125, включая их подогрев. При этом, пополнение реси- вера 147 воздухом из атмосферы осуществляется по команде 378, при наличии ко- торой, во времени, компрессор 149 поддерживают включенным, а клапан 150 под- держивают открытым. В случае перегрузки повышенным давлением ресивера 147, избыток воздуха из него сбрасывается автоматическим предохранительным клапа- ном 379 через эксгаустер 380. Аналогичная защита от повышенного давления пре- ду смотрена и в линии 163, через которую осуществляют питание газификатора 94 генераторным газом от газгольдера 135. Для этого, камера испарителя 164 подсое- динена к эксгаустеру 381 через автоматический предохранительный клапан 382.
После прогрева газификатора до рабочей температуры 1200 1600 градусов С, (в зависимости от марок углей из которых приготовлено АВУТ), посредством кон- троллера 368, вырабатывают одну из команд для подачи топлива в газификатор 94 из какой-либо ёмкости «ряда» 111 + 1 16, например команду 383 на клапан 1 18 для подачи топлива из ёмкости 1 11, при этом, вентиль 133 закрывают, снятием коман- ды 369. После этого, начинают осуществлять процесс газификации АВУТ. При этом, для обеспечения хода этого процесса, посредством контроллера 368, форми- руют команды 383 и при необходимости 384, открывая клапаны 385, 140 и 145 для подачи в газификатор защитного газа по линии 139, посредством которого в реак- ционных зонах газификатора 94 поддерживают устойчивость вихревой структуры топливно-капельных доз, которые вводят в газификатор 94, в зону финишной под- готовки топлива - FPF. В этой же зоне FPF, в случае использования топлива, приго- товленного из витринитовых или липтинитовых марок углей, осуществляют напы- ление на поверхности топливных капель угольной пыли гранулометрического диа- пазона 0...30 мкм, посредством активных интерцепторов 386, которые встроены в боковые теплоизолирующие стенки 387 зоны FPF газификатора 94. Для этого, по команде 388 контроллера 368, запускают дутьевой вентилятор 180 и по линии 178 осуществляют подачу в газификатор 94 упомянутой угольной пыли в спутном по- токе летучих веществ угля. Этот поток угольной пыли и летучих веществ, полу- ченных в ходе размола угля, формируют из бункера 86, в который они были поме- щены, как это было объяснено раньше.
На„технологической схеме процесса ПДГГ, фиг. 4. показана конструкторско- технологическая «обвязка» газификатора 94, составленная измерительно- управляющими линиями и электронными и электротехническими блоками, посред- ством которых, согласно изобретательскому замыслу, осуществляют управляемый процесс ПДГГ. Так, позицией 389 на схеме обозначены специальные акустические сенсоры, считывающие акустические шумы в зоне псевдодетонационной конвер- сии - PDC газификатора 94. Сигналы этих шумов передают по акустическим труб- кам 390 в блок 391, представляющий собой состав акустоэлектронных преобразо- вателей и спек роанализаторов. В блоке 391 выполняют непрерывную обработку поступающей в него акустической информации известными методами и, по резуль- татам этой обработки, формируют сигнал 392, несущий в себе информацию о мо- менте времени пикового значения процесса псевдодетонационного конверсионного горения АВУТ в зоне PDC, как это подробно показано на графиком 8 на фиг. 1. Кроме того, этот информационный сигнал 392, содержит в себе ещё и данные о точном месте (по вертикали зоны PDC) упомянутого пикового значения процесса псевдодетонационного конверсионного горения АВУТ. Выработка такой информа- ции возможна и осуществляется благодаря тому, что акустические сенсоры 389 конструкторски располагают по вертикали, вдоль всей длины зоны PDC. Информа- ционный сигнал 392, в реальном времени, передают контролеру 393 топливного пилона газификатора 94. Посредством контроллера 393, формируют команду 394 активационного дозирования топлива в газификатор 94. Так, в оптимальный мо- мент времени t8, в связи с измеренным интервалом времени to 18 графика 8, фиг. 1, эту команду 394 передают на исполнение в электротехнический драйвер 395, пред- ставляющий собой силовой преобразователь, посредством которого, по линиям 396, модулируют электроэнергию серводвигателей 397 топливно-калибраторных дозаторов 372. При этом, контроллер 393 топливного пилона, в реальном времени, обрабатывает информацию о положении роторных отсекателей 398 топливно- калибраторных дозаторов 372, на предмет использования её в процессе модулиро- вания электроэнергии для управления серводвигателями 397. Для этого, информа- ция о текущем угловом положении роторных отсекателей 398 топливно- калибраторных дозаторов 372 считывается датчиками положения 399 и передаётся по линиям 400 в контроллер 393 топливного пилона. Для управления топливно- калибраторными дозаторами 372, в контроллер 393 топливного пилона направляют сигнал 401, который формируется контроллером 368 во время подачи топлива в га- зификатор 94 по линии 117, и этот сигнал 401, по сути, является побудительным сигналом ведения процесса газификации.
В связи с вышеизложенным управлением топливно-калибраторными дозатора- ми 372, а также, из описания временных диаграмм микроциклических процессов ПДГГ, показанных на фиг. 1 , видно, что измеряемый интервал времени t tg, пока- занный на фиг. 1, является временем движения топливных компонент от топливно- го пилона до точки ПсевдоДетонационного конверсионного горения топлива в зоне PDC. Таким образом, показано как, применяя принцип обратной связи, реализуют управление процессом ПДГГ для достижения стабильности максимальной эффек- тивности конверсии топлива в газ, даже при отклонениях характеристик топлива от регламентированных, которые могут быть в производстве по объективным естест- венным причинам.
Частота пульсаций основного конверсионного горения, имеющего взрывной ха- рактер, в зоне PDC газификатора, может быть в диапазоне 1,5 + 5,0 Герц, а за время переработки одной дозы АВУТ в полупродуктовый синтез-газ, в газификатор мо- жет быть введено от 4 до 12 топливных доз. На фиг. 4, позицией 402 обозначена вихревая камера газификатора 94, посред- ством которой по центральной оси газификатора 94 формируют центрально-осевой газовый вихрь 403 преимущественно летучих веществ угля для поддержания рас- крутки топливно- капельной дозы в зоне FPF газификатора 94. Газовое питание вихревой камеры 402 осуществляют по линии 139, как это было описано выше, для создания защитного пограничного газового слоя внутренних поверхностей стенок 134 газификатора 94. На фиг. 4, позицией 404 обозначен процесс ПсевдоДетонаци- онного конверсионного горения топлива в зоне PDC, газификатора 94, соответст- вующий графику 8 на фиг. 1.
Процесс конверсионного дожигания топливных компонент в зоне CAB гази- фикатора 94 обозначен позицией 405, фиг. 4., что соответствует графику 9 на фиг. 1. В этой зоне CAB, когда зола ещё пластичная, а для поддержания процесса за- вершения конверсионного горения топлива температуру снижать ещё нельзя, за- щитный газовый пограничный слой внутренних поверхностей стенок газификатора 94 формируют посредством активных интерцепторов 406, которые питают продук- тами сгорания непосредственно из камеры сгорания 125 газовой турбины. Как раньше указывалось, для охлаждения и отверждения жидкой золы, содержащейся в полупродуктах конверсии, в зоны С и SH газификатора 94 подают охлаждающий газ, который одновременно является защитным для внутренних стенок газификато- ра 94 в этих зонах. Для этого в стенках газификатора 94, в зонах С и SH, распола- гают активные интерцепторы 407, как показано на фиг. 4 и фиг. 5. Эти интерцепто- ры 407 питают от охлаждающих коллекторов 408 холодным генераторным газом, поступающим из линии 141, или питают холодным диоксидом углерода по линии 172 из ресивера 175. В случае использования генераторного газа, как охлаждающе- го агента зон С и SH газификатора 94, посредством контроллера 368, формируют команды 409 и 410, по которым открывают клапаны 170 и 173. При этом, холодный диоксид углерода, из ресивера 175 поступает по линии 172 в охладитель 171 и вы- водится из подсистемы через эксгаустер 174 в атмосферу или на перехват, (не по- казан). А синтез газ, поступающий через клапан 170, охлаждают дополнительно в охладителе 171 и, через линию 169, его направляют в охлаждающие коллекторы 408. В случае использования диоксида углерода, в качестве охлаждающего агента зон С и SH газификатора 94, посредством контроллера 368, формируют команду 41 1, по которой открывают клапан 174, направляя холодный диоксид углерода по линии 412 в охлаждающие коллекторы 408 газификатора 94. В соответствии с этим, команды 409 и 410 контроллер не выдаёт, при этом клапаны 170 и 173, соот- ветственно, закрыты. При этом, средства локальной автоматики (не показаны) ре- сивера 175 обеспечивают поддержание в ресивере 175 номинального давления ди- оксида углерода, посредством команд 412 и 413, посредством которых через кла- паны 414 или 415 холодный диоксид углерода из линии 176 (из подсистемы выра- ботки электроэнергии) поступает либо в ресивер 175, либо выводится из подсисте- мы, по линии 416, через эксгаустер 417 в атмосферу или на перехват (не показан). При этом, защита от избыточного давления в ресивере 175 построена на основе предохранительного клапана 418 и эксгаустера 419.
Позицией 420 на фиг. 4 и фиг. 5, в газификаторе 94 показан пояс теплового со- противления, обеспечивающий некоторую теплоизоляцию стенок зон С и SH гази- фикатора 94 от их нагрева стенками зоны CAB, что необходимо для уменьшения конструкторских размеров зон С и SH.
Полупродукты 421 конверсии АВУТ, показанные в процессе охлаждения в зо- не С газификатора 94 продвигаются в его зону SH, где в составе этих полупродук- тов 422 осуществляют отверждение золы. Затем, в зоне GC газификатора 94, по- средством развихрителей 433 осуществляют гашение тангенциальной составляю- щей скорости движения полупродуктов конверсии АВТУ, в составе которых при- сутствуют в твёрдом виде летучая зола и более крупные её частицы - шлак. Таким образом, ниже развихрителей 433 шлак движется только вертикально вниз и вместе с ним часть летучей золы. Другая часть летучей золы, увлекаемая потоком полу- продуктового синтез газа, как и сам этот газ, выводятся из газификатора 94 через эксгаустер 444 по линии 203, через клапан 202 в подсистему выработки электро- энергии (для частичной утилизации тепла этого газа). Далее, этот газ направляют в подсистему предварительной очистки синтез газа, как это было описано выше. При этом, в ходе процесса газификации АВУТ, контроллер 386 поддерживает, посред- ством сигнала 445, клапан 202 в открытом состоянии. Компоненты, обеспечиваю- щие процесс вывода шлака из газификатора, с утилизацией его тепла, с достаточ- ной полнотой описаны выше.
На схеме фиг. 4, показан сигнал 446, формируемый контроллером 368, по ко- торому локальная автоматика (не показана) газгольдера 135 обеспечивает подачу в газгольдер 135 очищенного синтез газа через клапан 168 по линии 165. Контроллер 368 формирует, также, сигнал 447, управляя режимом локальной автоматики газ- гольдера 135 и испарителя 164, обеспечивая подачу синтез газа из газгольдера 135, посредством испарителя 164, в линии 163 и 141. Что необходимо для сжигания синтез газа в камере сгорания 125 газовой турбины 126 и для охлаждения зон С и SH с созданием защитного пограничного слоя внутренних поверхностей стенок га- зификатора 94 в этих зонах.
В установившемся режиме работы газификатора 94, когда газгольдер 135 пол- ностью заполнен синтез-газом, а количество вырабатываемого в единицу времени синтез-газа достаточное для обеспечения работы ГТЦ в крейсерском режиме, по- средством контроллера 386, и на основании данных поступающих в него от кон- троллера ГТЦ, по линии 373, формируют сигнал 448, по которому клапан 166 под- держивают в открытом состоянии. Чем обеспечивают непрерывную подачу чисто- го синтез газа по линии 165 от компрессора 254, из подсистемы финишной очистки газа, что необходимо для поддержания режимов работы ГТЦ и для процесса гази- фикации. В ходе процесса ПДГГ, для срабатывания специальных клапанов 181 и 182 ПУЗ газификатора 94, посредством контроллера 368, формируют команды на срабатывание ПУЗ, которые передают по линии 449 на управление этими клапана- ми 181 и 182. При этом, срабатывание ПУЗ, как это было описано выше, осуществ- ляют на интервале времени ti0, что показано графиком 10 на фиг. 1.
Для пополнения специального газового ресивера 184 ПУЗ синтез-газом, по- средством локальной автоматики газгольдера 135 и локальной автоматики (не по- казана) ресивера 184, формируют сигнал 450, в соответствии с которым открывает- ся клапан 186, и этот специальный газовый ресивер 184 ПУЗ пополняют сжатым синтез газом.
Для обеспечения стабилизации рабочего давления в линии 1 17, в рабочих ре- жимах и при переходных процессах, когда после разогрева газификатора 94 осуще- ствляют переключение питания газификатора с жидкого углеводородного топлива, хранящегося в ёмкости 132 на АВУТ, или в режиме промывки топливных линий и то- пливного пилона после остановки газификатора 94, применяют гидроаккумулятор 451.
На фиг. 5 показана конструкторская компоновка эжекторно-вихревого пульси- рующего газификатора АВУТ, интегрированного с камерой сгорания 125 газовой турбины 126. На этой фиг. 5, (как и на схеме фиг. 4) показано важнейшее изобрета- тельское решение по конструкторскому объединению газификатора 94 с камерой сгорания 125 газовой турбины 126. Здесь показано как камерой сгорания 125, кон- структорски охватывают снаружи газификатор 94 в его функционально- технологических зонах RTA, PDC и CAB, при чём показаны активные интерцепто- ры 452, встроенные в радиационные стены 134, через которые в зоне CAB в гази- фикатор 94 вдувают продукты сгорания из камеры сгорания 125. Этими продукта- ми сгорания создают газовый защитный пограничный слой у внутренних поверх- ностей стен 134 зоны CAB, предохраняющий эти стены 134 от пластичной золы и поддерживающий в этой зоне высокую температуру, необходимую для завершения конверсионного дожига топлива. Позицией 453 обозначены активные интерцепто- ры, также встроенные в радиационные стены 134, через которые в зонах RTA и PDC в газификатор 94 вдувают летучие вещества, полученные в ходе размола угля и/или генераторный газ для создания газового защитного пограничного слоя у внутренних поверхностей стен 134 зоны RTA и зоны PDC. При этом, газы, вдувае- мые через активные интерцепторы 453, частично сгорают, что благоприятно для поддержания высокой температуры, необходимой в зонах RTA и PDC. Топливно- капельные дозы 454 АВУТ, посредством топливно-калибраторных дозаторов 372, которые приводят в движение серводвигателями 397, вводят в зону FPF газифика- тора 94 и в этой зоне FPF на капли топлива напыляют (как вариант) угольную пыль гранулометрического диапазона 0...30 мкм из активных интерцепторов 386, под- соединённых к линии 178. При этом, в зоне FPF формируют детерминированную аэродинамическую структуру двухфазно- композитно го вихря 455, благодаря тому, что струи потоков, выдуваемые из интерцепторов 386 конструкторски ориентиру- ют по направлениям, близким к касательным линиям, относительно цилиндриче- ских стенок газификатора 94 в его зоне FPF, а также, за счёт центрально-осевого газового вихря 403, который вдувают в зону FPF из ствола 456 вихревой камеры 402. На фиг. 5 структура двухфазно-композитного вихря 455 показана продвинутой в зону RTA газификатора 94. Позицией 457 показана структурированная, как выше упомянуто, топливно-капельная доза, подвергающаяся терморадиационной актива- ции в зоне RTA газификатора 94, а позицией 404 обозначен процесс ПсевдоДето- национного конверсионного горения топлива. На компоновке газификатора 94, на фиг. 5, показаны топливные фидеры 458, через которые АВУТ вводят в топливно- калибраторные дозаторы 372, а топливные фидеры подсоединены к линии 1 17. По- зицией 459 обозначен питательный коллектор активных интерцепторов 453, под- соединённый к линии 139. Позицией 460 показаны пассивные интерцепторы, кото- рые располагают плотно на «свободных» поверхностях во всех зонах газификатора 94, кроме зон GC и SP. Эти пассивные интерцепторы 460 представляют собой лун- ки или линейные углубления (в виде борозд) которые располагают конструкторски вертикально на внутренних поверхностях стен 134 газификатора 94. Посредством пассивных интерцепторов 460, обеспечивают увеличение турбулентностей в газо- вых защитно-пограничных слоях у внутренних поверхностей стен 134, для умень- шения трения о поверхности этих стен продвигающихся по газификатору реакци- онных компонент. Позициями 461 и 462 обозначены узлы газовых горелок камеры сгорания 125, которые подключены к линии 141 подающей генераторный газ и к линии 146 подачи воздуха, соответственно. Позицией 389 показаны специальные акустические сенсоры, которые используют для управляющей обратной связи про- цесса ПДГГ. На фиг. 5 показан диффузор 129 камеры сгорания 125, а позицией 130 показаны продукты сгорания, вдуваемые в газовую турбину 126 из этой камеры сгорания 125.
На фиг. 5 показаны боковые теплоизолирующие стенки 387 газификатора 94 и его пояс теплового сопротивления 420, обеспечивающий тепловой барьер между стенами зон CAB и С газификатора 94. Процесс конверсионного дожига АВУТ в зоне CAB обозначен позицией 405, а позицией 421 в зоне С показан процесс охла- ждения полупродуктов конверсии. Отверждение золы в зоне SH обозначено пози- цией 422. При этом, позицией 407 показаны активные интерцепторы, посредством которых в зоны С и SH газификатора 94 вдувают охлаждающие газы, создающие, также, газовый защитный пограничный слой у внутренних поверхностей стен в этих зонах. Питание этих интерцепторов осуществляют из охлаждающих коллек- торов 408, которые, в свою очередь, подсоединены к линии 169. Охлаждённые до температуры несколько меньшей температуры отверждения золы полупродукты конверсии 463, поступающие в зону GC газификатора 94, теряют тангенциальную составляющую своего движения в этой зоне GC, благодаря действию развихрите- лей 433 и, продвигаясь в сторону вертикальной, центральной, оси газификатора 94, из-за отбоя их к центральной оси газификатора гарнисажем 464, эти полупродукты конверсии 463 выводятся из газификатора 94 через эксгаустер 444 и через зону шлакового порта - SP. При этом, полупродуктовый генераторный газ 465 и летучая зола, содержащаяся в потоке этого газа 465, выводятся через эксгаустер 444 в ли- нию 203, а «тяжёлые» частицы твёрдого, но горячего, шлака 466 через гермозатвор 196 попадают в шлакосборник 197. Конструкционные элементы зоны GC газифи- катора 94, выполняют по условиям оптимизации аэродинамики движения двухфаз- ного потока полупродуктов конверсии 463, что обеспечивается степенью верти- кального загромождения зоны GC равной 0,35 0,55. Тепло горячего, твёрдого шлака 466 утилизируют посредством нагревателя 201, используя полученную теп- ловую энергию в технологии приготовления АВУТ.
Через шлаковые каналы 467 и 468 газификатора 94 и через гермозатвор 198 хо- лодный шлак 199 выводят из газификатора 94.
На фиг. 6. показан общий вид конструкции топливно-калибраторных дозаторов предназначенных для активационного ввода водоугольного топлива в газификатор. Конструкция механизма топливно-калибраторного дозатора 372 состоит из герме- тичного корпуса 469, в который подают под давлением АВУТ, по линии 1 17, по- средством топливного фидера 458. Топливно-капельные дозы 454 АВУТ форми- руют посредством совмещения проходных каналов 470 роторного отсекателя 398 с проходными каналами 471 основания 472 топливно-калибраторного дозатора 372. Указанное совмещение проходных каналов 470 и 472 обеспечивают вращением 473 роторного отсекателя 398 относительно основания 472. При этом, благодаря специ- альным профилям, (показанным на фиг. 6), проходных каналов 471 основания 472 обеспечивается формирование капель АВУТ одинаковых размеров, так как время совпадения проходных каналов 470 с проходными каналами 471 одинаковое, и оп- ределяется только углом β (показан на фиг. 6.) и скоростью вращения 473 роторно- го отсекателя 398. Скорость вращения роторного отсекателя 398 и его положение по углу регулируют посредством следящего привода (не показан), управляющего серводвигателем 397 и, благодаря данным датчика положения 399 о положении по углу роторного отсекателя 398. Серводвигатель 397 и датчик положения 399 пока- заны на фиг. 4 и фиг. 7. В связи с этим управлением, скоростью и угловым положе- нием роторного отсекателя 398, на фиг. 1 графиками 1 и 2 показаны соответствую- щие данные, в которых вышеупомянутое время совпадения проходных каналов 470 с проходными каналами 471 соответствует интервалу ti t2. При этом, при посто- янстве скорости вращения 473 роторного отсекателя 398, последний поворачивает- ся на угол β (показан на фиг. 1 и фиг. 6). Углами φ, движения роторного отсекателя 398 определяются интервалы времени t + tj и t2 + 13, за которые следящий привод разгоняет и тормозит роторный отсекатель 398, посредством серводвигателя 397, как это показано на фиг. 1 и фиг. 6. В соответствии с вышеописанным, формирова- ние дозы капель АВУТ одинаковых размеров в одно и тоже время to Ь показано графиком 3 на фиг. 1. При этом, каждая топливная капля приобретает детермини- рованное количество движения, способствующее вовлечению капель в спирале- видное движение, которое организуют технологическими воздействиями в зонах FPF и RTA газификатора 94, как это описывалось выше. Придание каплям количе- ства движения обеспечивается тем, что нарастающая масса каждой капли форми- рующейся во время, когда проходной канал 470 роторного отсекателя 398 движется в пределах угла β, и, при этом, эта нарастающая масса капли «протягивается» про- ходным каналом 470 вдоль профиля проходного канала 471, чем обеспечивается накопление кинетической энергии массы формирующейся капли.
Роторные отсекатели 398 и основания 472 топливно-калибраторных дозаторов 372 могут быть выполнены из жароустойчивых и твёрдых материалов, например, таких как хастеллой, рефракталлой, синоксаль, эльбор, или из стали Гадфильда, с их принудительным охлаждением. При этом, для устойчивости отсекателей 398 и оснований 472 относительно абразивного воздействия на них АВУТ, в конструк- ции топливно-калибраторных дозаторов 372 могут применяться газовые подшип- ники, или подшипники скольжения на основе синоксаля, относительно пар - ро- торный отсекатель 398 и основание 472 и относительно пар - роторный отсекатель 398 и корпус 469.
На фиг. 7. показаны компоновка топливно-калибраторных дозаторов и вихре- вой камеры в топливном пилоне газификатора и организация движения газотоп- ливных потоков в газификаторе, в зоне финишной подготовки топлива и в зоне ра- диационной термоактивации топлива. На этой компоновке показано как конструк- торски ориентируют основания 472 топливно-калибраторных дозаторов 372 отно- сительно стены 134. А именно показано, что основания 472 устанавливают конст- рукторски под такими углами, относительно вертикальных осей топливно- калибраторных дозаторов 372, что их проходные каналы 471 ориентированы вдоль возможно наиболее короткой радиальной линии от центральной оси оснований 472 к стене 134 газификатора 94. Таким образом, при выбросах капель АВУТ из топ- ливно-калибраторных дозаторов 372, скоростной вектор количества движения ка- пель всегда направлен в направлениях близких к касательным линиям окружности вписанной в стену 134, как это показано позицией 454 на фиг. 7, обозначающей инжектируемые капли АВУТ в зону FPF газификатора 94. На фиг. 7. позицией 474 показаны неподвижные лопасти активных интерцепторов 453, посредством кото- рых закручивают струи 475 газов, которые вдувают в газификатор 94, посредством этих интерцепторов 453. Такая закрутка газовых струй 475 вокруг своих осей, как указывалось выше, необходима для создания более плотного газового защитно- пограничного слоя у внутренних поверхностей стен 134 газификатора 94. Позици- ей 476 показаны неподвижные лопасти вихревой камеры 402, посредством которых закручивают газы, вдуваемые по линии 139 в эту вихревую камеру 402, в результа- те чего, из ствола 456 в зону FPF газификатора 94 вдувают центрально-осевой газо- вый вихрь 403, способствующий формированию детерминированной аэродинами- ческой структуры двухфазно-композитного вихря 455, который показан на фиг. 5.
На фиг. 8. представлена компоновка топливного пилона газификатора и его камерных зон финишной подготовки топлива, радиационно-термической актива- ции и псевдодетонационной конверсии. Здесь более детально показано взаимное расположение уже ранее описанных элементов зон FP, FPF, RTA и PDC газифика- тора 94, и показан, также, вариант применения топливно-калибраторных дозаторов 372, располагаемых в два ряда, по концентрическим окружностям, центры которых «расположены» на центральной вертикальной оси газификатора 94, что возможно для построения газификаторов большой мощности. Позицией 477 показаны вду- ваемые в зону FPF газификатора 94 двухфазно-композитные струи из активных ин- терцепторов 386, и состоящие из летучих веществ и/или генераторного газа и угольной пыли гранулометрического состава по классу 0...30 мкм, как это было выше описано.
На фиг. 9. представлена схема технологии подсистемы приготовления АВУТ заданных качества и свойств, удовлетворяющих требованиям процесса ПДГГ. Со- гласно представляемой технологии приготовления АВУТ, в соответствии с изобре- тательским замыслом, на схеме фиг. 9 показано приготовление шести марок топли- ва, каждая из которых обладает высокой однородностью. При этом в настоящем изобретении различают однородность топлива, как первичную, в связи с содержа- щимися в нём угольными частицами, с их ограничением по гранулометрическому составу в определённых диапазонах, и различают однородность топлива, как вто- ричную, в связи с детерминированностью параметров его дозирования при его вво- де в газификатор 94. На схеме фиг. 9 показана технология приготовления АВУТ со свойствами его первичной однородности. Здесь позицией 70 показан сырьевой уголь, подаваемый в дробилку 71 для дальнейшей его переработки в жидкое топ- ливо. Получаемый из дробилки 71 уголь 72 гранулометрического состава по классу 0...8 мм загружают в накопитель угля 73, предварительно отделив от него часть поверхностной влаги на весовом виброфильтрующем конвейере 478. Из получае- мого на выходе из дробилки 71, угля (показан позицией 479) посредством электро- магнитного металловыделителя 480, отделяют, случайно возможные, включения металла 481, которые направляют в металлосборник 482. Посредством измерителей влажности угля 483 и 484, установленных в начале и в конце весового виброфильт- рующего конвейера 478 измеряют начальное влагосодержание угля 479, и, по ре- зультатам этого измерения, формируют режимы работы весового виброфильтрую- щего конвейера 478, применяя специальный вышеописанный алгоритм представ- ленный на фиг. 2. В соответствии с этим алгоритмом, если в угле 479 содержится избыточная поверхностная влага, то посредством приводного двигателя 424, осу- ществляют прерывистое (толчковое) движение весового виброфильтрующего кон- вейера 478, с возможным включением реверсов. Благодаря этому, уголь 485, нахо- дящийся на весовом виброфильтрующем конвейере 478, встряхивается и избыточ- ная поверхностная влага 486 собирается водосборником 487, откуда она стекает в ёмкость 489 внешней влаги угля по линии 490. Если измерителем влажности 483 избыточная поверхностная влага угля 479 не зафиксирована, то уголь 479 и 485 продвигают конвейером 478 на дозирование, осуществляя при этом его взвешива- ние. Из весового виброфильтрующего конвейера 478 уголь 492 сбрасывают в двух- позиционную норию 493, посредством которой уголь 492 направляют в первый на- копитель угля 73, (направляемый уголь 72), или уголь 492 направляют во второй накопитель угля 494, (направляемый уголь 495). При этом, распределение подачи угля 492 по накопителям угля 73 или 494 осуществляют, переводя двухпозицион- ную норию 493 в ту, или иную позицию, посредством двигателя позиционного привода 496. После заполнения дозой угля первого накопителя 73, его герметизи- руют и, через клапан 74, редукционный клапан 75 и клапан 497, по линии 76, из ре- сивера 77 подают в первый накопитель угля 73 летучие вещества, повышая в нём давление на 0,001 0,002 МПа. Эти летучие вещества получают в ходе размола уг- ля в интеллектуальном дезинтеграторе 78 и получают их из ёмкости технологиче- ской циркуляции 79, представляющей собой газовый сепаратор. Затем, из накопи- теля 73, уголь направляют через гермозатвор 498, по линии 499 и герметичный пе- реключатель 500 по линии 80 в интеллектуальный дезинтегратор 78, при этом, по линии 76, в первом накопителе угля 73 поддерживают избыточное давление 0,001 · · 0,002 МПа через клапан 497. При этом, клапан 501 и гермозатвор 502 подцержива- ют закрытыми и, в это же время, второй накопитель угля 494 заполняют дозой уг- ля. В ходе размола угля в интеллектуальном дезинтеграторе 78, по линии 81 и, по- средством вытяжного вентилятора 82, через клапан 503 осуществляют отсос лету- чих веществ, выделяющихся из угля в результате его размола, в спутном потоке которых содержится угольная пыль. Эту угольную пыль отделяют от летучих ве- ществ на батарейном циклоне 83 и направляют её на классификатор 504, выделяя на нём, из неё частицы крупнее 30 мкм, а более мелкую пыль собирают в бункере 505. Используя комплект гермозатворов 85, 87 и 179, угольную пыль из бункера 505 направляют по линии 84 в бункер 86, в котором собирают мелкодисперсную угольную пыль класса 0...30 мкм. В этот же бункер 86 через гермозатвор 87, по линии 88 направляют уголь класса 0...30 мкм, получаемый на классификаторе 506 - последней ступени каскада классификаторов подсистемы приготовления АВУТ. После окончания процесса размола дозы угля, направляемой в интеллектуальный дезинтегратор 78 из первого накопителя угля 73, клапан 497 и гермозатвор 498 за- крывают. Заполненный дозой угля второй угольный накопитель 494 герметизиру- ют и, после поднятия в нём по линии 76 и через клапан 501 избыточного давления 0,001 · · 0,002 МПа, открывают гермозатвор 502 и, по линии 507, переключив на неё герметичный переключатель 500, уголь из второго угольного накопителя 494 на- правляют на размол. При этом, в переходных режимах управления избыточным давлением накопителей угля 73 и 494 применяют кратковременное закрытие кла- пана 74, предотвращая возможные потери летучих веществ в линии 76 из ресивера 77 по линии 508.
Летучие вещества, выделяющиеся из угля в результате его размола, в интел- лектуальном дезинтеграторе 78, после отделения от них угольной пыли на бата- рейном циклоне 83, направляют по линии 102 в ресивер 77, через обратный клапан 105. При этом, номинальный режим работы батарейного циклона 83 обеспечивает- ся вентиляторами 82 и 509, а посредством расходомера 510 измеряют количество выделившихся летучих веществ из угля в результате его механодеструкции - МДЛ. Используя данные о величине МДЛ, посредством контроллера (не показан) управ- ления интеллектуальным дезинтегратором 78 осуществляют управление весовым виброфильтрующим конвейером 478, управление дозированием угля и управляют непосредственно размолом угля, как это было описано выше и как показано на схеме алгоритма представленной на фиг. 2.
Из интеллектуального дезинтегратора 78, по линии 89, через влагоотделитель- ный сепаратор 511, размолотый уголь по линии 512 направляют в классификатор 513, после которого уголь грамулометрического состава по классу 260..400 мкм по линии 514 и через гермозатвор 515, дозируют, накапливая угольную дозу в дозато- ре 516. При этом, в случае использования сырьевых углей с относительно не боль- шой влажностью, влагоотделительный сепаратор 51 1 может отсутствовать. При этом, также, в дозатор 516 подают по линии 517 уголь гранулометрического соста- ва по классу 30...30+, который получают на классификаторе 504. Из дозатора 516 технологическую угольную дозу, через гермозатвор 518, или 519 направляют в один из суспензионных смесителей 90, или 520 и далее из этой технологической дозы угля готовят топливо марки ACWF400. Так, по линии 91 и через клапан 92, по- средством насоса дозатора 521, в смеситель 90 подают техническую воду, предва- рительно нагревая её в нагревателе технической воды 93 теплом энергии шлака, выводимого из газификатора 94. Подогрев технической воды осуществляют по- средством циркуляции по линии 95 независимого агента приводимого в движение циркуляционным насосом 96, (показан на фиг.З и фиг. 4). Кроме того, эту воду по- догревают теплом из охладителя пара холодильника 720 ЦОТ в подогревателе 736, посредством циркуляции независимого теплоносителя в линии 721.
Работой смесительной мешалки суспензионного смесителя 90 обеспечивают приготовление полупродуктовой суспензии, технологическую дозу которой через управляемый вентиль 522 направляют по линии 97 в Активационный Аппарат гид- роударной обработки 98. Активационным Аппаратом 98, обладающим свойством насоса через управляемый вентиль 100, полупродуктовую суспензию перекачивают из суспензионного смесителя 90 в ёмкость технологической циркуляции 79. Когда вся суспензия из суспензионного смесителя 90 будет перекачана в ёмкость техно- логической циркуляции 79, вентиль 522 закрывают и открывают вентиль 523. В Активационном Аппарате 98, через управляемый вентиль 100, по линии 524 и ём- кость технологической циркуляции 79 и по линии 99, осуществляют циркуляцион- ную переработку суспензии в АВУТ. Эта переработка начинается после того, как вся технологическая доза полупродуктовой суспензии будет выведена из суспензи- онного смесителя 90 через вентиль 522 в циркуляционный контур - «Активацион- ный Аппарат 98, вентиль 100, линия 524, ёмкость технологической циркуляции 79, вентиль 523, линия 99». В ходе переработки технологической дозы полупродукто- вой суспензии в АВУТ, клапаны 106 и 525 поддерживают закрытыми. Во время пе- реработки суспензии в топливо, в ёмкости 79, посредством сепарации, от суспен- зии отделяют газы и по линиям 101 и 102, посредством вентилятора 103 и через обратный клапан 104, эти газы закачивают в ресивер 77. После переработки полу- продуктовой суспензии в АВУТ, полупродуктовое топливо через клапан 106, по линии 107, посредством Активационного Аппарата 98, который обладает свойст- вами насоса, выводят из ёмкости технологической циркуляции 79 в коррекцион- ную ёмкость 108, закрывая при этом управляемый вентиль 100. После коррекцион- ной выдержки АВУТ в «спокойном» состоянии, 30 60 минут в коррекционной ёмкости 108, его, посредством насоса 526, транспортируют по линии 109 через клапан 1 10 и по линии 527 в накопительную ёмкость 11 1. В этой ёмкости 111 хра- нят топливо марки ACWF400. Это топливо, из накопительной ёмкости 1 1 1, по линии 1 17 через клапан 1 18 направляют на газификацию.
Перед запуском в работу подсистемы приготовления АВУТ открывают за- движку 528 и вентиль 529 для снабжения питательной водой суспензионных сме- сителей 90, 520, 530 533. Для этого из линии внешнего водоснабжения 534 запол- няют водой буферную ёмкость 535 на 50 -=- 75 % её объёма, для того, чтобы в ходе приготовления АВУТ, в эту емкость 535 можно было «сливать» воду из водопри- ёмника 536 влагоотделительного сепаратора 51 1. По линии 537 эту воду посредст- вом насоса 538, через обратный клапан 539 и при открытом клапане 540 подают в линию 541 подсоединённую к буферной ёмкости 535. В эту же буферную ёмкость 535, в ходе работы подсистемы приготовления АВУТ, «сливают» воду (если она имеется) из ёмкости 489 внешней влаги угля. Для этого, если вода в ёмкости 489 есть и накапливается, открывают вентиль 542 и посредством насоса 543, эту воду через обратный клапан 544 и через клапан 545 направляют по линиям 546 и 541 в буферную ёмкость 535. При этом, клапаном 545 управляют посредством контрол- лера (не показан) буферной ёмкости 535. Клапан 547, через который из линии внешнего водоснабжения 534 пополняют буферную ёмкость 535 водой через об- ратный клапан 548, также управляется посредством контроллера буферной ёмкости 535. Посредством этого же контроллера управляют клапанами 549 554, и насоса- ми 555 557, посредством которых некондиционное ВУТ (топливный фугат), по- сле коррекционной выдержки АВУТ в коррекционных ёмкостях 108, 558 562 на- правляют на переработку в АВУТ, а именно в буферную ёмкость 535. Так, после того, когда время коррекционной выдержки АВУТ истекло, и перед выводом АВУТ из коррекционной ёмкости 108, в накопительную ёмкость 1 11, открывают клапан 549. Посредством насоса 555, некоторый верхний слой жидкости (топлив- ный фугат), отслоившейся от основного объема АВУТ в коррекционной ёмкости 108, выводят в коллектор 563 топливного фугата через обратный клапан 564 и по линии 541 в буферную ёмкость 535.
Во время циркуляционной переработки в АВУТ полупродуктовой суспензии, подготовленной в суспензионном смесителе 90, как это было описано выше, этот смеситель 90 заполняют следующей дозой угля, а в смежном суспензионном сме- сителе 520, в это же время осуществляют приготовление полупродуктовой суспен- зии. Затем, когда после следующего заполнения суспензионного смесителя 90 тех- нологической дозой топливных компонент в нём начнут приготовление полупро- дуктовой суспензии, то в это же время, из смежного суспензионного смесителя 520, начинают вывод полупродуктовой суспензии, через вентиль 565 по линии 97 в Ак- тивационный Аппарат гидроударной обработки 98 для переработки этой полупро- дуктовой суспензии в следующую дозу АВУТ марки ACWF400. При этом, вентиль 522 и клапаны 106, 525 523 поддерживают закрытыми, а вентиль 100 открыт. За- тем, после вывода всего объёма полупродуктовой суспензии из суспензионного смесителя 520 на циркуляционную переработку, вентиль 565 закрывают и осуще- ствляют эту циркуляционную переработку, как это уже было описано, в контуре - «Активационный Аппарат 98, вентиль 100, линия 524, ёмкость технологической циркуляции 79, вентиль 523, линия 99». И затем, после переработки дозы полупро- дуктовой суспензии в АВУТ, топливо выводят из ёмкости технологической цирку- ляции 79 во вторую коррекционную ёмкость 558 посредством Активационного Аппарата 98, обладающего свойствами насоса. Для этого закрывают вентиль 100, а клапан 525 открывают, а вентили 522, 565 и клапан 106 поддерживают закрытыми, (вентиль 523 открыт). Далее, в соответствии с технологическими циклами приго- товления АВУТ, из первого суспензионного смесителя 90 полупродуктовую сус- пензию выводят на переработку в Активационный Аппарат гидроударной обработ- ки 98, а во втором суспензионном смесителе 520 готовят следующую дозу полу- продуктовой суспензии, затем первый суспензионный смеситель 90 заполняют то- пливными компонентами. После коррекционной выдержки АВУТ в коррекционной ёмкости 558, открывают клапан 550 и посредством насоса 555 из верхней части второй коррекционной ёмкости 558 выводят топливный фугат в буферную ёмкость 535. После чего, насосом 526, по линии 527, через клапан 566 готовое АВУТ пере- мещают из коррекционной ёмкости 558 в накопительную ёмкость 111.
Для дозирования технической воды во второй суспензионный смеситель 520 из буферной ёмкости 535, используют насос- дозатор 521, посредством которого тех- ническую воду дозируют по линии 91, через клапан 567 по линии 568, предвари- тельно подогревая эту воду в подогревателе технической воды 93.
Часть угля состоящего из частиц 0...260 мкм, из классификатора 513 по линии 569 направляют на оборудование, предназначенное для приготовления АВУТ ма- рок указанных в таблице 4, в составе которых используют уголь гранулометриче- ского состава 0...260 мкм. Для этого, уголь такого гранулометрического состава подвергают многоступенчатой классификации на каскаде классификаторов 570 573 и 506. В связи с приготовлением АВУТ из угля гранулометрического состава 0...260 мкм, в схеме фиг. 9 показаны ещё два комплекта оборудования одинаковых по функциональному составу, предназначенные для приготовления АВУТ. Взаи- мосвязанная работа комплекта аппаратов аналогичного состава была представлена выше, описанием технологии приготовления АВУТ марки ACWF400. Так, для при- готовления АВУТ марок ACWF260 и ACWF170, согласно изобретательскому замыс- лу, применяют второй комплект основного технологического оборудования со- стоящий из : дозатора 574, суспензионных смесителей 530 и 531, Активационного Аппарата гидроударной обработки 575, ёмкости технологической циркуляции 576, и коррекционных ёмкостей 559 и 560. Для приготовления АВУТ марок ACWF110, ACWF70 и ACWF45 применяют третий комплект основного технологического обо- рудования состоящий из : дозатора 577, суспензионных смесителей 532 и 533, Ак- тивационного Аппарата гидроударной обработки 578, ёмкости технологической циркуляции 579, и коррекционных ёмкостей 561 и 562. Работа этих комплектов ос- новного технологического оборудования аналогична той, как это было выше под- робно описано относительно аппаратов : дозатора 516, суспензионных смесителей 90 и 520, Активационного Аппарата гидроударной обработки 98 и коррекционных ёмкостей 108 и 558.
Для приготовления АВУТ марок ACWF260 и ACWF170 уголь гранулометриче- ского состава по классу 170...260 мкм накапливают в бункере 580, куда его на- правляют по линии 581 из классификатора 570, а уголь гранулометрического со- става по классу ПО... 170 мкм накапливают в бункере 582, направляя его туда по линии 583 из классификатора 571. Для приготовления АВУТ марки ACWF260, гер- метичный переключатель 584 устанавливают в позицию гермозатвора 585 и уголь из бункера 580 через гермозатвор 585, через герметичный переключатель 584 и гермозатвор 586 по линии 587 направляют в дозатор 574. Накопленную дозу угля, гранулометрического состава по классу 170...260 мкм, из дозатора 574 через гер- мозатвор 588 переводят в суспензионный смеситель 530, или через гермозатвор 589 в суспензионный смеситель 531. В суспензионных смесителях 530 и 531, пооче- рёдно, готовят полупродуктовую суспензию, которую через соответствующие вен- тили 590, 591 по линии 592 направляют на переработку в АВУТ, посредством тех- нологической циркуляции по контуру - «Активационный аппарат 575, вентиль 593, линия 594, ёмкость технологической циркуляции 576, вентиль 595, линия 596». При этом, для приготовления полупродуктовой суспензии, в суспензионный смеси- тель 530 дозируют техническую воду насосом-дозатором 597 из буферной ёмкости 535 по линиям 598, 599, через клапан 600, в суспензионный смеситель 531 по лини- ям 598, 601, через клапан 602. В ходе переработки полупродуктовой суспензии в АВУТ в ёмкости технологической циркуляции 576 от суспензии отделяют газы и по линиям 603 и 102, посредством вентилятора 604, и через обратный клапан 605 эти газы закачивают в ресивер 77.
Для приготовления АВУТ марки ACWF170, герметичный переключатель 584 устанавливают в позицию гермозатвора 606 и уголь из бункера 582 через гермоза- твор 606, через герметичный переключатель 584 и гермозатвор 586, по линии 587 направляют в дозатор 574. Накопленную дозу угля, гранулометрического состава по классу ПО...170 мкм, из дозатора 574 переводят в один из суспензионных сме- сителей 530, или 531.
Приготовленное полу продуктовое топливо марки ACWF260 или ACWF170 по линии 425 или 608, через клапан 607 или 609 направляют в соответствующие кор- рекционные ёмкости 559, 560.
Топливный фугат из коррекционных ёмкостей 559, 560 «сливают» через соот- ветствующие клапаны 551, 552 в коллектор топливного фугата 610 и, с помощью насоса 556 по линиям 611 и 541, через обратный клапан 612 топливный фугат вы- водят в буферную ёмкость 535.
Готовое АВУТ марки ACWF260 из коррекционных ёмкостей 559, 560 посредст- вом насоса 613, через клапаны 614, 615 и 616 перекачивают по линиям 617 и 618 в накопительную ёмкость 112. Готовое АВУТ марки ACWF170 из коррекционных ём- костей 559, 560 посредством насоса 613, через клапаны 614, 615 и 619 перекачива- ют по линиям 617 и 620 в накопительную ёмкость 113.
Для приготовления АВУТ марки ACWF110 уголь гранулометрического состава по классу 70...1 10 мкм накапливают в бункере 621, куда его направляют по линии 622 из классификатора 572. Для приготовления АВУТ марок ACWF70 и ACWF45 уголь гранулометрического состава по классу 45...70 мкм накапливают в бункере 623, куда его направляют по линии 624 из классификатора 573, а уголь грануло- метрического состава по классу 30...45 мкм накапливают в бункере 625, куда его направляют по линии 626 из классификатора 506. При этом, тонкодисперсную угольную пыль с размерами частиц 0...30 мкм, прошедшую через классификатор 506 направляют по линии 426 в бункер 628, а затем её через гермозатвор 629 на- правляют по линии 88 и через гермозатвор 87 в бункер 86 для использования её в технологии производства генераторного газа.
Для приготовления АВУТ одной из марок ACWF ПО, ACWF70, или ACWF45 выполняют выборку угля гранулометрического состава в соответствии с данными табл. 4, из одного из бункеров 621, 623, или 625. Так, используя гермозатворы 427, 428 и 630-Н534 и герметичные переключатели 635 и 636, уголь необходимого гра- нулометрического состава направляют в дозатор 577 третьего комплекта основного технологического оборудования. Суспензионные смесители 532 и 533 загружают дозами топливных компонент, через переключатели 635 и 636, а также, насос- дозатором 637 по линиям 638 640, через клапаны 641 и 642. Через вентили 643 и 644 приготовленную полупродуктовую суспензию выводят из суспензионных сме- сителей 532 и 533 по линии 645 на переработку её в АВУТ. Эту переработку осу- ществляют посредством технологической циркуляции в контуре - «Активационный аппарат 578, вентиль 646, линия 647, ёмкость технологической циркуляции 579, вентиль 648, линия 649». При переработке полупродуктовой суспензии в АВУТ, в ёмкости технологической циркуляции 579 от суспензии отделяют газы и по линиям 650 и 102, посредством вентилятора 651 и через обратный клапан 652 эти газы за- качивают в ресивер 77, откуда их направляют по линии 139 в технологию произ- водства генераторного газа.
Приготовленное полупродуктовое АВУТ марки ACWF110, или ACWF70, или ACWF45 по линии 653, через клапан 654, или по линии 655, через клапан 656 на- правляют в соответствующие коррекционные ёмкости 561, 562. Топливный фугат из коррекционных ёмкостей 561, 562 «сливают» через соответствующие клапаны 553, 554 в коллектор топливного фугата 657 и насосом 557, по линиям 658 и 541, через обратный клапан 659 топливный фугат выводят в буферную ёмкость 535. Го- товое АВУТ марки ACWF110 из коррекционных ёмкостей 561, 562 посредством на- соса 660, через клапаны 661, 662 и 663 перекачивают по линиям 664 и 665 в нако-
70
пительную ёмкость 114. Готовое АВУТ марки ACWF из коррекционных ёмкостей 561, 562 посредством насоса 660 перекачивают по линиям 664 и 667 через клапаны 661, 662 и 666 в накопительную ёмкость 115. Готовое АВУТ марки ACWF45 из коррекционных ёмкостей 561, 562 посредством насоса 660 перекачивают по лини- ям 664 и 669 через клапаны 661, 662 и 668 в накопительную ёмкость 1 16.
На технологической схеме, фиг. 9 множеством позиций 124 показаны электро- магнитные устройства транспортной активации полупродуктовых суспензии и топ- лива и готового АВУТ, которые устанавливают на соответствующих трубопрово- дах технологической подсистемы.
На технологической схеме, фиг. 9 показан каскад классификаторов 513, 570 + 573, 506, в котором отклассифицированный по гранулометрическому составу уголь из каждой ступени этого каскада классификаторов направляют в соответствующие комплекты основного технологического оборудования подсистемы приготовления АВУТ, для приготовления АВУТ различных марок указанных в табл. 4. На схеме, фиг. 9 показаны линии 569, 670 673, связывающие между собой классификаторы 513, 570 573, 506 в вышеупомянутый каскад. По этим линиям, уголь не прошед- ший через тот или иной классификатор, направляют последовательно на после- дующие классификаторы этого каскада. На фиг. 10 показан вариант конструкторской компоновки механизма интеллек- туального дезинтегратора углей 78. В корпусах 674 и 675 дезинтегратора 78 уста- новлены полые валы 676 и 677 главных приводов, вращение которых осуществля- ется в противоположные стороны роторными постоянными магнитами 678 и 679 электродвигателей главных приводов. Электродвигатели главных приводов встроены в дезинтегратор 78. Так, на фиг. 10 позициями 680 и 681 показаны стато- ры электродвигателей главных приводов, закреплённые в корпусах 674 и 675 де- зинтегратора 78. В торцах полых валов 676 и 677 главных приводов закреплены, соосно с ними, рабочие диски 682 и 683. На этих рабочих дисках 682 и 683 закреп- ляют сменные (по мере их износа) мелющие била 684, между которыми и посред- ством которых осуществляется размол угля. Подача угля в зону размола (к билам 684) осуществляется посредством шнеков 685 и 686, которые посредством валов 687 и 688 приводятся во вращение электродвигателями 689 и 690 внутренней пода- чи угля. При этом, посредством силовых электрических преобразователей и датчи- ков скоростей приводов подачи (не показаны), осуществляют синхронное движе- ние электродвигателей 689, 690 внутренней подачи угля с электродвигателями 691 и 692 внешней подачи угля. Позициями 693 и 694 обозначены шнеки внешней по- дачи угля, которые приводятся в движение валами 695 и 696, посредством электро- двигателей 691 и 692 внешней подачи угля. При этом, шнеки 693 и 694 подвешены посредством их валов 695 и 696 на подшипниковых узлах 697 и 698. Размеры шне- ков 685, 686 конструкторски согласованы с размерами шнеков 693, 694 таким обра- зом и в связи со скоростями их вращения, что количество подаваемого в единицу времени угля шнеками 693, 694 равно количеству угля, продвигаемого шнеками 685, 686 в зону размола угля. При этом, перенаправление угля из шнеков 693, 694 в шнеки 685, 686 осуществляется через проёмы 699 и 700 в полых валах 676, 677. Уголь, подаваемый на размол по линии 80, попадает в зону 701 стационарного слоя угля, образуя в этой зоне некоторый слой, который находится над шнеками внеш- ней подачи 693 и 694. Зона 701 стационарного слоя угля изолирована от внешней среды посредством герметизирующих стен 702, направляющей поверхности 703, направляющих конусов 704, 705 и уплотнений 706 и 707 валов 695, 696. При этом, в зонах уплотнений 706 и 707 могут быть установлены дополнительные подшип- никовые узлы (не показаны) для фиксации валов 695 и 696 в осевых и радиальных направлениях. Посредством направляющей поверхности 703 обеспечивается фор- мирование стационарного слоя угля в зоне 701 таким образом, что уголь накапли- вается над шнеками внешней подачи 693 и 694, что обеспечивает свободный захват угля этими шнеками.
Через разъёмную обечайку 708, связывающую корпуса 674 и 675 в единый узел, посредством газового патрубка 709 вывода летучих веществ из дезинтеграто- ра 78 выводят летучие вещества, получаемые в результате механодеструкции угля, при его размалывании. Газовый патрубок 709 вывода летучих веществ подсоединя- ют к линии 81 для закачивания этих летучих веществ в ресивер 77, как это было вы- ше описано. В нижней части корпусов 674, 675 показан выхлопной угольный коллек- тор 710, который подсоединяют к линии 89 для подачи угля на приготовление АВУТ.
На конструкторской компоновке механизма дезинтегратора 78, на фиг. 10 по- казаны закрепленные на корпусах 674 и 675 несущие стойки 71 1, на которых уста- новлены подшипниковые узлы 697 и 698 и установлена крышка 712, на которой за- креплены электродвигатели 691 и 692 внешней подачи угля и закреплены гермети- зирующие стены 702 в их верхних частях. К крышке 712 подсоединяется линия 80, через которую подают в дезинтегратор 78 уголь. На корпусах 674 и 675 за- креплены щиты, обозначенные позициями 713 и 714, на которых установлены электродвигатели 689, 690 внутренней подачи угля. Позицией 715 обозначено ста- ционарное основание дезинтегратора 78, на котором установлен корпус 674, а по- зицией 716 обозначено подвижное основание дезинтегратора 78, на котором уста- новлен корпус 675. Для технического обслуживания дезинтегратора 78, например, при замене изнашиваемых бил 684 и для ремонтных работ, корпус 675, вместе со всеми установленными в нём узлами и деталями, может быть сдвинут посредством перемещения подвижного основания 716 по рельсам 717 на колёсах 718. При этом, фиксацию подвижного основания 716 и, соответственно, корпуса 675, в рабочей, или ремонтной позиции осуществляют посредством узла 719.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Заявляемый способ Псевдо Детонационной ГидроГазификации угольной сус- пензии в составе комбинированного цикла может быть применён на любой уголь- ной или газовой электростанции. При этом осуществима возможность использова- ния низкосортных марок углей, включая отходы угледобывающих предприятий и обогатительных фабрик - углешламов. Получаемый синтез-газ может быть исполь- зован также для производства тепловой энергии в целях отопления и в эндотерми- ческих технологических процессах промышленности. Кроме того, получаемый ка- чественный синтез-газ, высоко насыщенный водородом, может быть использован на транспорте, в развивающейся в настоящее время, так называемой, водородной энергетике и в химической промышленности, например, в процессах Фишера- Тропша, при производстве синтетических моторных топлив.
Большинство единиц оборудования относящихся к технологиям приготовления ВодоУгольного Топлива и выработки электроэнергии по комбинированному циклу в промышленности ряда стран опробовано и находится в эксплуатации. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ
1. Макаров А. А. - директор Института энергетических исследований РАН, акаде- мик РАН, профессор, д.э.н. (На основе доклада Научной сессии общего собрания РАН «Научно-технологичес-кий прогноз - важнейший элемент стратегии развития России» 16-17 декабря 2008 года.)
2. Energy Technology Perspectives. Scenarios & Strategies to 2050. International Energy Agency. Paris. 2008. Перспективы энергетических технологий. Сценарии и страте- гии до 2050 года. Международное энергетическое агентство. Париж. 2008.
3. Utilisation of Low Rank Coals David J Allardice and Brian С Young* Allardice Con- suiting 10 Arcady Grove, Vermont, Vic 3133, Australia. Утилизация низкосортных уг- лей. Давид Аллардис и Бриан Янг. Аллардис Консалтинг. 10 Аркадия гров Вер- монт, Виктория 3133, Австралия.
4. Баев B.C., Севастьянов В.П. Патент РФ, RU 2242502. 20 декабря 2004. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕНЕРАТОРНОГО ГАЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ .
5. US Statutory Invention Registration. Appl. No.: 960345. Jul. 1994. ONE STAGE COAL GASIFICATION PROCESS.
6. Г.П. Сеченов, Г.Н. Делягин, Л.И. Ларин, Л.Д. Леонова. СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ МЕЛКОЗЕРНИСТОГО УГЛЯ. Авторское свидетельство SU 371269. 1973 год. 7. Patent No.: US 4,054,424. Okt. 18, 1977. PROCESS FOR QUENCHING PRODUCT GAS OF
SLAGGING COAL GASIFIER.
8. А.Б. Кузьмин, СВ. Быстряков, A.M. Кравченко. СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДО- УГОЛЬНОЙ СУСПЕНЗИИ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ПО ТРУБОПРОВОДУ. AC JV*2 SU
1247070, 21 ноября 1984 год.
9. Делягин Г.Н. «СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДОУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА ИЗ БУРЫХ УГ- ЛЕЙ». Патент RU 2036955, 09 июль 1992 год.
10. Баев B.C. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО КОМПОЗИТНОГО ТОПЛИВА И ДЕЗИНТЕ- ГРАТОР и УСТРОЙСТВО ГИДРОУДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ для ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. Патент RU 2185244, 27 июля 2000 г.
11. Каган Я.М., Кондратьев А.С., Корнилов В.В. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОУГОЛЬ- НОЙ СУСПЕНЗИИ. Патент RU 2054455, 23 марта 1993 года.
12. Patent No.: US 3,971,211. July 27, 1976. THERMODYNAMIC CYCLES WITH SUPER- CRITICAL CO2 CYCLE TOPPING.
13. Patent No.: US 1,952,281. Mar. 27, 1934. METHOD AND APPARATUS FOR OBTAINING
FROM A FLUID UNDER PRESSURE TWO CURRENTS OF FLUIDS AT DIFFERENT TEMPERATURES.
14. Патент РФ, RU 2078253. 28 июля 1994. СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ
ЭНЕРГИИ ВНЕШНЕГО ИСТОЧНИКА ТЕПЛА В МЕХАНИЧЕСКУЮ РАБОТУ.
15. А.П. Меркулов. ВИХРЕВОЙ ЭФФЕКТ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В ТЕХНИКЕ. «МЭШИНО- строение», Москва, 1969 год.
16. Мартынов А.В. Что ТАКОЕ ВИХРЕВАЯ ТРУБА? Москва, «Энергия», 1976 год.
17. В.В. Зыков, Ф.А. Серант, Л.И. Пугач, Г.В. Ноздренко, Ю.В. Овчинников. ПАРО- ВОЗДУШНЫЕ БЛОКИ ТЭЦ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ. Сборник научных трудов «ТЕПЛО- ЭНЕРГЕТИКА» НГТУ, выпуск Jfe 5. Новосибирск, 2001, Россия, с.171-177.
18. Ходаков Г.С., Горлов Е.Г., Головин Г.С. СУСПЕНЗИОННОЕ УГОЛЬНОЕ топливо. «Химия твердого топлива», 6, 2005. Москва, с.15-32.
19. Шумейко М.В. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДО-УГОЛЬНЫХ, УГОЛЬНО-МАЗУТНЫХ СУСПЕН- ЗИЙ И СВЕРХЧИСТЫХ УГОЛЬНО-ВОДОРОДНЫХ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЙ. Журнал «Уголь», Москва, 2007 год, июль.
20. Ходаков Г.С. ВОДОУГОЛЬНЫЕ СУСПЕНЗИИ в ЭНЕРГЕТИКЕ. «Теплоэнергетика», .Na 1, 2007, Москва, с.35-45. 21. Бурдуков А.П., Попов В.И., Федосенко В.Д., Томилов В.Г. Водоугольные сус- пензии в теплоэнергетике. Труды семинара ВУЗОВ Сибири и ДВ по теплофизике и теплоэнергетике, посвященного памяти академика С.С. Кутателадзе. г. Новоси- бирск, 6-8 октября, 1999 г. с.1 11-123.
22. Г.Н. Делягин. Опыт сжигания водоугольных суспензий в токах паровых котлов. (Обзор). ЦННИИ Информации и ТЭ исследований угольной промышленности. Москва, 1966 г. с.21., с.83.
23. Хидиятов A.M., Осинцев В.В., Гордеев СВ. и др. РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕРЕВОДА ПЫЛЕ- УГОЛЬНОГО КОТЛА ПАРОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ 89 кг/с НА СЖИГАНИЕ ВОДОУГОЛЬ- ной СУСПЕНЗИИ. Журнал «Теплоэнергетика», 1987 год, 1, с. 5-1 1.
24. СМ. Фролов. НАУКА О ГОРЕНИИ И ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ. Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева, 2008, том LII, Na 6. с. 129 - 134.
25. Ю. Нечаев, А. Полев, Е. Марчуков, А. Тарасов. ПУЛЬСИРУЮЩИЕ ДЕТОНАЦИОН- НЫЕ ДВИГАТЕЛИ. Журнал «Двигатель», Москва. 2003, Ν° 1 (25). с. 14.
26. МОДЕЛИ и МЕТОДЫ АЭРОДИНАМИКИ. РАН, Национ. Академия наук Украины, ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского, Институт Гидромеханики Украины НАН Украины. Матери- алы 5-Международной школы-семинара. МЦНМО, Москва, 2005 г., с.9; с.40; с.98, 99.
27. А.А. Винтовкин, М.Г. Ладыгичев, Ю.М. Голдобин, Г.П. Ясников. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ СЖИГАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТОПЛИВА. «Теплотехник», Москва. 2005 год, с. 176 - 183.
28. Горлов Е.Г. КОМПОЗИЦИОННЫЕ ВОДОСОДЕРЖАЩИЕ ТОПЛИВА ИЗ УГЛЕЙ И НЕФТЕ- ПРОДУКТОВ. «Химия твёрдого топлива», 2004 год, Ν° 6, Москва, с. 50-61.
29. Баранова М.П. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОУГОЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Красноярский государственный технический университет. Рос- сия, г. Красноярск, 2006. с.20.
30. A.M. Хидиятов, В.И. Бабий, В.В. Осинцев, B.C. Рыбин, Л.И. Дубовцев, A.M. Смаков, А.Я. Клобертанц, К.А. Агапов, Б.С. Полиградов. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОДОУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ. Сборник научных статей ВТИ. «Развитие технологий подготовки и сжигания топ- лива на электростанциях». Москва, 1996. с.123-141.
31. Г.Н. Делягин, А.И. Кулинич, В.И. Кирсанов. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВА- НИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ КАПЛИ ВОДОУГОЛЬНОИ СУСПЕНЗИИ ИЗ БУРОГО И ГАЗОВОГО УГЛЕЙ. «Горение дисперсных топливных систем». Издательство «Наука». Москва, 1969. (ИГИ). с.55-68.
32. Новый ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ. Москва, Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 2000 год.
33. Г.Н. Делягин. Опыт СЖИГАНИЯ ВОДОУГОЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ В ТОКАХ ПАРОВЫХ КОТЛОВ. (ОБЗОР). ЦННИИ Информации и ТЭ исследований угольной промышлен- ности. Москва, 1966 г. с.87.
34. Угли. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. ГОСТ 17070-87. Москва, Гос. комитет по стандартам.
35. Бабий В.И., Барбараш В.М., Степашкина В.А. ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ И ЗОЛЬНО- СТИ ВОДОУГОЛЬНОЙ СУСПЕНЗИИ НА ПРОЦЕССЫ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВЫГОРАНИЯ КА- ПЕЛЬ СУСПЕНЗИИ. «Электрические станции», 1991, Na 7, Москва, с.24-28.
36. Г.Н. Делягин, И.В. Давыдова. СЖИГАНИЕ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В ВИДЕ ВОДОУГОЛЬ- ных СУСПЕНЗИЙ. ЦНИИ Экономики и НТ информации угольной промышленности. Серия «Технология обогащения и брикетирования угля». Москва, 1969. с.48.
37. A.M. Хидиятов, В.В. Осинцев, СВ. Гордеев, Н.В. Рыжиков, П.Н. Федотов, Е.К. Вешняков, A.M. Смаков, Е.В. Торопов. К РАСЧЁТУ ТЕПЛООБМЕНА топок ПРИ СЖИГАНИИ ВОДОУГОЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ. «Теплообмен в парогенераторах» : материалы Всесоюзной конференции, июнь, 1988 год. г. Новосибирск : ИТФ СО РАН, 1988 год., с. 261-264.
38. Семенов В.Н. Новый МЕХАНИЗМ РАПРОСТРАНЕНИЯ ГОРЕНИЯ В ДВУХФАЗНЫХ ГА- ЗОКАПЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ. «Известия АН» ЭНЕРГЕТИКА. 2004., N° 3. с.3-1 1.
39. Беликов В.В., Беликова Г.В., Семёнов В.Н. и др. ВЛИЯНИЕ КАПЕЛЬНОЙ ВЗВЕСИ НА ПРЕДЕЛЫ И ЭНЕРГИЮ ИНИЦИИРОВАНИЯ ДЕТОНАЦИИ В ГАЗАХ. Известия РАН.
Энергетика. 2000 год, N° 3, Москва, с. 157-165.
40. Фисенко В.В. Некоторые свойства термодинамики двухфазного потока и их ис- пользование в аппарат «ФИСОНИК» Журнал «Промышленная энергетика», N° 12, 2001 год, Москва, с. 36-41.
41. Гайдабура И.П., Ваганов А. И., Тодорев Ю.Г. УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИ- ЧЕСКИМИ ВИХРЕВЫМИ АППАРАТАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИХ АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ. Журнал «Промышленная энергетика», 1986 год, JNs 7, Москва, с.36-39. 42. СЛ. Хилько, Е.В. Титов. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТОПЛИВ- НЫХ СУСПЕНЗИЙ. «Химия и технология топлив и масел». 2007. N° 3, Москва, с.52-56.
43. Корочкин Т.К., Мурко В.И., Своров В.А., Горлов Е.Г., Головин Г.С. СОВЕРШЕНСТ- ВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОУГОЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ. «Химия твердого ТОП- лива», 2001, N° 3, Москва, с.13-27.
44. Ю.В. Овчинников, B.C. Баев, Е.А. Евтушенко. ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ МО- ДУЛЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ИСКУССТВЕННЫХ ТОПЛИВ НА ОСНОВЕ ВОДОУГОЛЬНЫХ СУС-
ПЕНГЗИЙ. Сборник научных трудов «ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА» НГТУ, выпуск N° 6. Ново- СибирСК, 2002. ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ, НОВЫЕ ТЕХНОЛО- ГИИ, ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ. С.147- 152.
45. Сенилов Г.Б., Гриценко А.В. О ПРИМЕНЕНИИ УГЛЕМАЗУТНЫХ СУСПЕНЗИЙ в
ЭНЕРГЕТИКЕ Японии. Энергохозяйство за рубежом. «Электрические станции», N° 3, 1983 год. Москва, Энергоатомиздат. с.1-7.
46. А.А. ДОЛИНСКИЙ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИНЦИПА ДИСКРЕТНО-ИМПУЛЬСНОГО ВВОДА ЭНЕРГИИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ. «Инже- нерно-физический журнал», 1996, том 69, ·Ν*° 6. с.885-896.
47. Патраков Ю.Ф., Федорова Н.И., Семенова С.А., Радченко СМ., Петраков А.Д. МЕХАНОАКТИВАЦИЯ НИЗКОСОРТНЫХ УГЛЕЙ КУЗБАССА МЕТОДОМ КАВИТАЦИИ. Сбор- ник докладов, ч.2. VI Всероссийская конференция «Горение твёрдого топлива». 8- 10 ноября 2006 г. Институт теплофизики им. СС Кутателадзе СО РАН. Новоси- бирск, Россия, с.157-160.
48. Калечиц И.В. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОЖИЖЕНИЯ УГЛЯ. Институт Высоких Темпера- тур Академии Наук, Москва, 1999 год.
49. Шарыпов В.И., Барышников СВ., Береговцева Н.Г. и др. НИЗКОТЕМПЕРАТУР- НОЕ ОКИСЛЕНИЕ БУРОГО УГЛЯ И ЕГО РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ В ПРОЦЕССАХ ТЕР- МОРАСТВОРЕНИЯ. Химия твёрдого топлива, 1996 год, JNTs3, Москва, с. 134-141.
50. С.В.Зенин, Б.В.Тяглов. ГИДРОФОБНАЯ МОДЕЛЬ СТРУКТУРЫ АССОЦИАТОВ МОЛЕ- КУЛ ВОДЫ. Журнал Физ. химии.1994.Т.68.4. с.636-641.
51. В.И.Слесарев. Отчет о выполн. НИР по теме: "ВОЗДЕЙСТВИЕ ФРАКТАЛЬНО-МАТ-
РИЧНЫХ ТРАНСПАРАНТОВ "АЙРЕС" НА ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРУКТУРНО-ИНФОРМАЦИ- онного СВОЙСТВА воды". Санкт-Петербург. 2002. 52. Ramiro Moro, Roman Robinovitch, Chunlei Xia, and Vitaly V. Kresin. ELECTRIC Dl- POLE MOMENTS OF WATER CLUSTERS FROM A BEAM DEFLECTION. Physical Review Let- ters, 97, 123401 (18 September 2006).
53. ФИЗИЧЕСКИЙ ЭНЦИКЛОПЕДИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ. Москва, «Советская энциклопе- дия», 1983.
54. Бурдуков А.П., Кузнецов М.А., Мищенко П.А., Попов В.И., Попов Ю.С., Смир- нов Н.П. СПОСОБ МОКРОЙ ОЧИСТКИ ГАЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. Патент РФ, RU 2236890. 2003 год.
55. US Patent No.: US 7,060,233 Bl. Jun. 13, 2006. PROCESS FOR THE SIMULTANEOUS REMOVAL OF SULFUR AND MERCURY.
56. US Patent Application Publication, No.: US 2008/0056971 Al. Mar. 6, 2008. SYS- TEM AND PROCESS FOR TREATING GASIFICATION EMISSION STREAMS.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 5
1. Способ газификации углей, включающий применение продвижения реакцион- ных компонент под воздействием гравитации в газификаторе вертикального типа, использование защитного газа в целях создания пограничного защитного слоя для блокирования закоксовывания стенок газификатора, использование охлажденного ю защитного газа для отверждения жидкого шлака, подачу защитного газа в газифи- катор, во вращательном движении через отверстия, находящиеся в стенках газифи- катора, при этом, часть горючих компонент защитного газа окисляется, отличаю- щийся тем, что в газификатор подают жидкое активированное водо-угольное топ- ливо высокой однородности - каплями одинаковых размеров и с частицами угля в
15 этих каплях близкого гранулометрического состава; капли топлива вводят преры- висто, отдельными топливными дозами и с приданием им определенного количест- ва движения, векторная составляющая которого способствует приданию враща- тельного движения каждой топливной дозе капель и осуществляют формирование устойчивой двухфазной газожидкостной вихревой структуры, поддерживая на- 0 чальное движение топливной дозы капель вдуванием сверху вниз, по центру фор- мируемой вихревой структуры газового вихря и вдуванием газовых минивихрей на периферию этой формируемой вихревой структуры из боковых стенок газификато- ра по касательной линии к ней, а вдуваемые газы составляют из летучих веществ, выделяемых в результате механодеструкции угля при его размалывании, с добав- 5 лением синтез-газа при недостаточности первых; термоактивацию капель топлив- ных доз на конверсионное горение, носящее взрывной характер осуществляют преимущественно радиационным воздействием от боковых стенок газификатора, представляющих собой, также, стенки камеры сгорания газовой турбины, синхро- низацию взрывного характера конверсионного горения осуществляют посредством 0 последовательных вводов в газификатор топливных доз с технологическими пе- риодами, соответствующими измеряемым периодам времени от ввода топливной дозы до ее взрывного горения, при этом, измерение фактических периодов времени от ввода топливной дозы до ее взрывного горения осуществляют формированием акустической информации об этом взрывном горении, посредством акустических сенсоров; при этом, в целях защиты внутренних поверхностей стенок газификатора 5 в момент взрывного конверсионного горения, в зоне этого горения применяют про- тивоударную защиту - увеличивая кратковременно плотность газового защитного пограничного слоя; окончательный конверсионный дожиг топливных компонент, по мере их продвижения по газификатору, осуществляют преимущественно под радиационным воздействием от боковых стенок газификатора, также являющимися ю стенками камеры сгорания газовой турбины, при этом, защитный пограничный слой внутренних поверхностей стенок газификатора формируют продуктами сго- рания синтез-газа, которые вводят из боковых стенок газификатора тангенциально, в виде микровихрей, через активные интерцепторы, соединенные с камерой сгора- ния газовой турбины; полупродукты конверсии, имеющие вертикальную и танген-
15 циальную составляющие движения и содержащие в себе отвержденные летучую золу и более тяжелые частицы шлака, растормаживают в части вращательного движения и в процессе их вывода из газификатора отводят тепловую энергию шла- ка в технологический процесс приготовления газифицируемого активированного водо-угольного топлива.
20 2. Способ газификации углей по п.1, отличающийся тем, что в случае использова- ния углей витринитовых или липтинитовых марок на поверхности топливных ка- пель, сразу после их ввода в газификатор, напыляют тонкодисперсную угольную пыль, из которой далее под радиационным воздействием, совместно с угольными частицами, мигрирующими к поверхностям капель в ходе их просушки, формиру-
25 ют агломерационные оболочки топливных капель, обладающих свойствами проч- ности и пластичности.
3. Способ газификации углей по п.1, отличающийся тем, что диоксид углерода вводят в газификатор холодным для отверждения золы и для создания защитного пограничного слоя внутренних поверхностей стенок газификатора в зонах охлаж- зо дения и отверждения пластичной золы.
4. Способ газификации углей по п.1, отличающийся тем, что для получения синтез- газа с максимальным содержанием водорода, используют активированное водо- -угольное топливо, водная составляющая которого насыщена растворенными в ней под давлением водородом и кислородом.
5. Способ приготовления активированного водо-угольного топлива для производ- 5 ства синтез-газа, включающий размол угля, его дегазацию и классификацию по гранулометрическому составу, смешивание угля с водой и подогрев полупродукто- вой гидросмеси тепловой энергией, утилизируемой из смежных процессов, вклю- чающий финишную обработку суспензии импульсным гидроударным воздействи- ем, а также утилизацию, продуктов дегазации угля, путём сжигания их в отдельной ю камере сгорания, отличающийся тем, что размол угля до необходимой степени, ре- гулируют адаптивно, по критерию фактического количества выходящих летучих веществ из угля, вследствие его механодеструкции и выполняют глубокую класси- фикацию угля по его гранулометрическому составу, по результатам которой, из всей массы угля, готовят активированное водо-угольное топливо различных марок
15 с высокими степенями однородности, отличающимися друг от друга гранул омет- рическим составом входящих в него угольных частиц, при этом, частичную дегаза- цию угля осуществляют не только при его размалывании, но и в процессе гидро- ударной активации топлива, в ходе переработки полупродуктовой суспензии в ак- тивированное водо-угольное топливо.
20 6. Способ приготовления активированного водо-угольного топлива для производ- ства синтез-газа по п. 5, отличающийся тем, что, в ходе распыления топлива на ка- пли, осуществляют его финишную механоактивацию, путём сообщения каждой ка- пле топлива детерминированного количества движения.
7. Способ приготовления активированного водо-угольного топлива для производ- 25 ства синтез-газа по п. 5, отличающийся тем, что при использовании углей витрини- товых или липтинитовых марок, на поверхности топливных капель, перед началом процесса их зажигания, напыляют тонкодисперсную угольную пыль.
8. Способ приготовления активированного водо-угольного топлива для производ- ства синтез-газа по п. 5, отличающийся тем, что водо-угольное топливо активиру- зо ют дополнительно, насыщая водную составляющую топлива, растворёнными в ней под давлением, водородом и кислородом.
9. Способ приготовления активированного водо-угольного топлива для произвол- ства синтез-газа по п.5, отличающийся тем, что при транспортировании полупро- дуктовой суспензии между технологическим оборудованием приготовления топли- ва и при подаче готового активированного водо-угольного топлива на соответст- вующих трубопроводах технологической подсистемы установлены электромагнит- ные устройства транспортной активации.
PCT/RU2011/000290 2010-05-07 2011-04-29 Способ псевдодетонационной газификации угольной суспензии в комбинированном цикле WO2011139181A1 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2011249077A AU2011249077B2 (en) 2010-05-07 2011-04-29 Method for the pseudo-detonated gasification of coal slurry in a combined cycle
US13/696,340 US9062263B2 (en) 2010-05-07 2011-04-29 Method for the pseudo-detonated gasification of coal slurry in a combined cycle
EP11777633.6A EP2568129A4 (en) 2010-05-07 2011-04-29 METHOD FOR PSEUDO-DETONATION GAZEIFICATION OF COAL SUSPENSION IN COMBINED CYCLE

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010118640 2010-05-07
RU2010118640/06A RU2433282C2 (ru) 2010-05-07 2010-05-07 Способ псевдодетонационной газификации угольной суспензии в комбинированном цикле "icsgcc"

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011139181A1 true WO2011139181A1 (ru) 2011-11-10

Family

ID=42798568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2011/000290 WO2011139181A1 (ru) 2010-05-07 2011-04-29 Способ псевдодетонационной газификации угольной суспензии в комбинированном цикле

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9062263B2 (ru)
EP (1) EP2568129A4 (ru)
AU (1) AU2011249077B2 (ru)
RU (1) RU2433282C2 (ru)
WO (1) WO2011139181A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014145651A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 All Power Labs, Inc. Hybrid fixed-kinetic bed gasifier for fuel flexible gasification
US9745516B2 (en) 2013-03-15 2017-08-29 All Power Labs, Inc. Simultaneous pyrolysis and communition for fuel flexible gasification and pyrolysis

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10041745B2 (en) 2010-05-04 2018-08-07 Fractal Heatsink Technologies LLC Fractal heat transfer device
US9228785B2 (en) 2010-05-04 2016-01-05 Alexander Poltorak Fractal heat transfer device
CN101984022B (zh) * 2010-10-26 2011-08-10 西峡龙成特种材料有限公司 多管外热式煤粉分解设备
JP5725817B2 (ja) * 2010-11-30 2015-05-27 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン制御装置および発電システム
RU2475739C1 (ru) * 2011-07-04 2013-02-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Образования И Науки Российской Федерации Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого ракетного топлива и устройство для его реализации
US9404055B2 (en) 2013-01-31 2016-08-02 General Electric Company System and method for the preparation of coal water slurries
CN104946313B (zh) * 2015-05-26 2017-05-03 彭万旺 一种煤气化生产过程降低废水生成的处理方法
EP3485215B1 (en) 2016-07-12 2023-06-07 Alexander Poltorak System and method for maintaining efficiency of a heat sink
CN107129833B (zh) * 2017-06-23 2024-03-29 航天长征化学工程股份有限公司 一种环形粉煤腔
US10578369B1 (en) * 2018-02-23 2020-03-03 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Thermal management using endothermic heat sink
US11512260B2 (en) 2018-06-11 2022-11-29 Donald Gene Taylor Pulse detonation shockwave gasifier
RU2683065C1 (ru) * 2018-07-23 2019-03-26 Николай Борисович Болотин Способ управления режимом работы газогенераторной электроустановки и газогенераторная электроустановка
RU2683064C1 (ru) * 2018-07-23 2019-03-26 Николай Борисович Болотин Газогенераторная электроустановка
RU2735883C1 (ru) * 2019-12-02 2020-11-09 Акционерное общество "Радиотехнические и Информационные Системы Воздушно-космической обороны (АО "РТИС ВКО") Мобильный источник тепловой и электрической энергии
RU196071U1 (ru) * 2019-12-14 2020-02-14 Акционерное общество «Радиотехнические и Информационные Системы Воздушно-космической обороны (АО «РТИС ВКО») Генератор тепла и электричества
WO2023277720A1 (ru) * 2021-07-01 2023-01-05 Владимир Петрович СЕВАСТЬЯНОВ Атомный авианесущий экраноплан (ааэп) и его пропульсивная функция
CN115259082A (zh) * 2022-06-21 2022-11-01 云南天安化工有限公司 一种耐硫变换工艺流程优化方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1952281A (en) 1931-12-12 1934-03-27 Giration Des Fluides Sarl Method and apparatus for obtaining from alpha fluid under pressure two currents of fluids at different temperatures
US3971211A (en) 1974-04-02 1976-07-27 Mcdonnell Douglas Corporation Thermodynamic cycles with supercritical CO2 cycle topping
US4054424A (en) 1974-06-17 1977-10-18 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for quenching product gas of slagging coal gasifier
SU1247070A1 (ru) 1984-11-21 1986-07-30 Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт добычи угля гидравлическим способом Способ приготовлени водоугольной суспензии дл транспортировани по трубопроводу
RU2036955C1 (ru) 1992-07-09 1995-06-09 Научно-производственное объединение "Гидротрубопровод" Способ приготовления водоугольного топлива из бурых углей
RU2054455C1 (ru) 1993-03-23 1996-02-20 Научно-производственное объединение "Гидротрубопровод" Способ получения водоугольной суспензии
RU2078253C1 (ru) 1994-07-28 1997-04-27 Лев Николаевич Смирнов Способ преобразования тепловой энергии внешнего источника тепла в механическую работу
RU2185244C2 (ru) 2000-07-27 2002-07-20 Баев Владимир Сергеевич Способ получения жидкого композиционного топлива и дезинтегратор и устройство гидроударного действия для его осуществления
US20040123601A1 (en) * 2002-09-17 2004-07-01 Foster Wheeler Energia Oy Advanced hybrid coal gasification cycle utilizing a recycled working fluid
RU2236890C1 (ru) 2003-05-22 2004-09-27 Институт теплофизики СО РАН Способ мокрой очистки газа и устройство для его осуществления
RU2242502C1 (ru) 2003-09-22 2004-12-20 Баев Владимир Сергеевич Способ получения генераторного газа и устройство для его осуществления
US20060048515A1 (en) * 2000-07-17 2006-03-09 Ormat Technologies, Inc. Method of and apparatus for producing power from a heat source
US7060233B1 (en) 2002-03-25 2006-06-13 Tda Research, Inc. Process for the simultaneous removal of sulfur and mercury
US20080056971A1 (en) 2006-08-30 2008-03-06 Terry Hughes System and process for treating gasification emission streams

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL252855A (ru) 1959-06-23
SU371269A1 (ru) 1971-07-19 1973-02-22 Способ газификации мелкозернистого угля
US4007019A (en) 1975-12-22 1977-02-08 Texaco Inc. Production of clean synthesis or fuel gas
US4070268A (en) * 1976-06-01 1978-01-24 Kerr-Mcgee Corporation Solvent recovery in a coal deashing process
US4189372A (en) * 1978-05-22 1980-02-19 Kerr-Mcgee Corporation Process for the hydroconversion of coal
NL7812248A (nl) * 1978-12-18 1980-06-20 Shell Int Research Thermische behandeling van kool.
US4313819A (en) * 1980-05-22 1982-02-02 Kerr-Mcgee Corporation Process for recovering deashing solvent from insoluble coal products
US4421632A (en) * 1980-09-04 1983-12-20 Wuerfel Helmut Process for hydrogenation of coal
US4372838A (en) * 1981-03-26 1983-02-08 Electric Power Research Institute, Inc. Coal liquefaction process
US4872971A (en) * 1981-05-13 1989-10-10 Ashland Oil, Inc. Progressive flow cracking of coal/oil mixtures with high metals content catalyst
US5151173A (en) * 1989-12-21 1992-09-29 Exxon Research And Engineering Company Conversion of coal with promoted carbon monoxide pretreatment
US5071540A (en) * 1989-12-21 1991-12-10 Exxon Research & Engineering Company Coal hydroconversion process comprising solvent extraction and combined hydroconversion and upgrading
USH1325H (en) 1992-10-13 1994-07-05 Shell Oil Company One stage coal gasification process
CN201442929U (zh) * 2008-12-30 2010-04-28 湖北双环科技股份有限公司 一种无烟煤气流床煤气化装置

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1952281A (en) 1931-12-12 1934-03-27 Giration Des Fluides Sarl Method and apparatus for obtaining from alpha fluid under pressure two currents of fluids at different temperatures
US3971211A (en) 1974-04-02 1976-07-27 Mcdonnell Douglas Corporation Thermodynamic cycles with supercritical CO2 cycle topping
US4054424A (en) 1974-06-17 1977-10-18 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for quenching product gas of slagging coal gasifier
SU1247070A1 (ru) 1984-11-21 1986-07-30 Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт добычи угля гидравлическим способом Способ приготовлени водоугольной суспензии дл транспортировани по трубопроводу
RU2036955C1 (ru) 1992-07-09 1995-06-09 Научно-производственное объединение "Гидротрубопровод" Способ приготовления водоугольного топлива из бурых углей
RU2054455C1 (ru) 1993-03-23 1996-02-20 Научно-производственное объединение "Гидротрубопровод" Способ получения водоугольной суспензии
RU2078253C1 (ru) 1994-07-28 1997-04-27 Лев Николаевич Смирнов Способ преобразования тепловой энергии внешнего источника тепла в механическую работу
US20060048515A1 (en) * 2000-07-17 2006-03-09 Ormat Technologies, Inc. Method of and apparatus for producing power from a heat source
RU2185244C2 (ru) 2000-07-27 2002-07-20 Баев Владимир Сергеевич Способ получения жидкого композиционного топлива и дезинтегратор и устройство гидроударного действия для его осуществления
US7060233B1 (en) 2002-03-25 2006-06-13 Tda Research, Inc. Process for the simultaneous removal of sulfur and mercury
US20040123601A1 (en) * 2002-09-17 2004-07-01 Foster Wheeler Energia Oy Advanced hybrid coal gasification cycle utilizing a recycled working fluid
RU2236890C1 (ru) 2003-05-22 2004-09-27 Институт теплофизики СО РАН Способ мокрой очистки газа и устройство для его осуществления
RU2242502C1 (ru) 2003-09-22 2004-12-20 Баев Владимир Сергеевич Способ получения генераторного газа и устройство для его осуществления
US20080056971A1 (en) 2006-08-30 2008-03-06 Terry Hughes System and process for treating gasification emission streams

Non-Patent Citations (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Bol'shaya Rossiyskaya Entsiklopediya", 2000, article "NEW POLYTECHNICAL DICTIONARY"
"Energy Technology Perspectives. Scenarios & Strategies to 2050", 2008, INTERNATIONAL ENERGY AGENCY
"PHYSICAL ENCYCLOPEDIC DICTIONARY", 1983
"Russian Academy of Sciences, National Academy of Sciences of Ukraine, Zhukovskiy Central Aerohydrodynamics Institute, Ukrainian NAS Institute of Hydromechanics", MODELS AND METHODS IN AERODYNAMICS, 2005, pages 9,40,98,99
A.A. DOLINSKIY, USE OF THE PRINCIPLE OF DISCRETE-PULSED ENERGY INPUT TO CREATE EFFICIENT ENERGY-SAVING TECHNOLOGIES, vol. 69, no. 6, 1996, pages 885 - 896
A.A. VINTOVKIN; M.G. LADYGICHEV; YU.M. GOLDOBIN; G.P. YASNIKOV: "TECHNOLOGICAL COMBUSTION AND UTILIZATION OF FUEL", TEPLOTEKHNIK, MOSCOW, 2005, pages 176 - 183
A.M. KHIDIYATOV; V.I. BABIY; V.V. OSINTSEV; V.S. RYBIN; L.I. DUBOVTSEV; A.M. SMAKOV; A.YA. KLOBERTANTS; K.A. AGAPOV; B.S. POLIGRAD: "Development of technologies for the preparation and combustion of fuel at electric power stations", FUNDAMENTAL RESULTS OF RESEARCH INTO COAL-WATER FUEL AND PROSPECTS FOR ITS UTILIZATION, 1996, pages 123 - 141
A.M. KHIDIYATOV; V.V. OSINTSEV; S.V. GORDEYEV; N.V. RYZHIKOV; P.N. FEDOTOV; YE.K. VESHNYAKOV; A.M. SMAKOV; YE.V. TOROPOV, CALCULATION OF FURNACE HEAT-EXCHANGE WHEN BURNING COAL-WATER SLURRIES, June 1988 (1988-06-01), pages 261 - 264
A.P. MERKULOV: "THE VORTEX EFFECT AND ITS APPLICATION IN ENGINEERING", MASHINOSTROYENIYE, 1969
BABIY V.I.; BARBARASH V.M.; STEPASHKINA V.A., EFFECT OF MOISTURE AND ASH CONTENT OF COAL-WATER SLURRY ON PROCESSES OF IGNITION AND BURNING OF SLURRY DROPLETS, no. 7, 1991, pages 24 - 28
BARANOVA M.P., IMPROVEMENT IN THE TECHNOLOGY OF PRODUCING COAL-WATER SLURRIES, 2006, pages 20
BELIKOV V.V.; BELIKOVA G.V.; SEMYONOV V.N. ET AL., EFFECT OF A DROPLET SLURRY ON THE LIMITS AND ENERGY OF DETONATION INITIATION IN GASES, no. 3, 2000, pages 157 - 165
BURDUKOV A.P.; POPOV V.I.; FEDOSENKO V.D.; TOMILOV V.G.: "Novosibirsk", 6 October 1999, article "Coal-water slurries in thermal power engineering. Trudy seminara VUZOV Sibiri i DV po teplofizike i teploenergetike posvyashchyonnogo pamyati akademika", pages: 111 - 123
COAL. TERMS AND DEFINITIONS. GOST, pages 17070 - 87
DAVID J. ALLARDICE; BRIAN C. YOUNG: "Utilisation of Low Rank Coals", ALLARDICE CONSULTING
FISENKO V.V., CERTAIN PROPERTIES OF THE THERMODYNAMICS OF A TWO-PHASE FLOW AND UTILIZATION OF THESE IN THE FISONIK APPARATUS, no. 12, 2001, pages 36 - 41
G.N. DELYAGIN, EXPERIENCE IN THE COMBUSTION OF COAL-WATER SLURRIES IN STEAM BOILERS (REVIEW, 1966, pages 87
G.N. DELYAGIN: "Experience in combustion of coal-water slurries in steam boilers (Review", TSNNII INFORMATSII I TE ISSLEDOVANIY UGOL'NOY PROMYSHLENNOSTI, vol. 83, 1966, pages 21
G.N. DELYAGIN; A.I. KULINICH; V.I. KIRSANOV: "Combustion of disperse fuel systems", 1969, NAUKA, article "EXPERIMENTAL STUDY OF THE PROCESS OF BURNING DROPLETS OF COAL-WATER SLURRY MADE FROM BROWN AND GAS COALS", pages: 55 - 68
G.N. DELYAGIN; I.V. DAVYDOVA, COMBUSTION OF SOLID FUEL IN THE FORM OF COAL-WATER SLURRIES, 1969, pages 48
GAYDABURA I.P.; VAGANOV A.I.; TODOREV YU.G., CONTROLLING ELECTRICAL ENGINEERING VORTEX APPARATUSES USING THEIR ACOUSTIC FIELD, no. 7, 1986, pages 36 - 39
GORLOV YE.G.: "COMPOSITE WATER-CONTAINING FUELS FROM COALS AND PETROLEUM PRODUCTS", KHIMIYA TVYORDOGO TOPLIVA (MOSCOW, no. 6, 2004, pages 50 - 61
KALECHITS I.V.: "MODELING LIQUEFACTION OF COAL", 1999, ACADEMY OF SCIENCES HIGH TEMPERATURE INSTITUTE
KHIDIYATOV A.M.; OSINTSEV V.V.; GORDEYEV S.V. ET AL.: "RESULTS OF CONVERTING A COAL DUST BOILER WITH A STEAM CAPACITY OF 89 kg/s TO BURNING COAL-WATER SLURRY", TEPLOENERGETIKA, no. 1, 1987, pages 5 - 11
KHODAKOV G.S.: "COAL-WATER SLURRIES IN POWER ENGINEERING", TEPLOENERGETIKA (MOSCOW, no. 1, 2007, pages 35 - 45
KHODAKOV G.S.; GORLOV YE.G.; GOLOVIN G.S.: "SLURRIED COAL FUEL", KHIMIYA TVYORDOGO TOPLIVA MOSCOW, no. 6, 2005, pages 15 - 32
KOROCHKIN G.K.; MURKO V.I.; SVOROV V.A.; GORLOV YE.G.; GOLOVIN G.S., IMPROVEMENT IN COAL-WATER SLURRY PREPARATION TECHNOLOGY, no. 3, 2001, pages 13 - 27
MAKAROV A.A., SCIENTIFIC AND TECHNOLOGICAL FORECASTING - A MOST IMPORTANT ELEMENT IN THE DEVELOPMENT STRATEGY OF RUSSIA, 16 December 2008 (2008-12-16)
MARTYNOV A.V.: "WHAT IS A VORTEX TUBE?", ENERGIYA, 1976
PATRAKOV YU.F.; FEDOROVA N.I.; SEMENOVA S.A.; RADCHENKO S.M.; PETRAKOV A.D., MECHANICAL ACTIVATION OF LOW-GRADE KUZBASS COALS BY CAVITATION, pages 157 - 160
RAMIRO MORO; ROMAN ROBINOVITCH; CHUNLEI XIA; VITALY V. KRESIN: "ELECTRIC DIPOLE MOMENTS OF WATER CLUSTERS FROM A BEAM DEFLECTION", PHYSICAL REVIEW LETTERS, vol. 97, 18 September 2006 (2006-09-18), pages 123401
S.L. KHIL'KO; YE.V. TITOV, PHYSICO-CHEMICAL ASPECTS OF THE PREPARATION OF FUEL SLURRIES, no. 3, 2007, pages 52 - 56
S.M.FROLOV.: "COMBUSTION SCIENCE AND PROBLEMS OF MODERN POWER ENGINEERING", ZHURNAL ROSSIYKOGO KHIMICHESKOGO OBSHCHESTVA IM. D.I. MENDELEYEVA, vol. II, no. 6, 2008, pages 129 - 134
S.V. ZENIN; B.V. TYAGLOV: "HYDROPHOBIC MODEL OF THE STRUCTURE OF WATER MOLECULE ASSOCIATES", ZHURNAL FIZ. KHIMII, vol. 68, no. 4, 1994, pages 636 - 641
See also references of EP2568129A4
SEMENOV V.N., A NEW MECHANISM COMBUSTION PROPAGATION IN TWO-PHASE GAS-DROPLET SYSTEMS, no. 3, 2004, pages 3 - 11
SENILOV G.B.; GRITSENKO A.V.: "ON THE USE OF COAL-HEAVY FUEL OIL SLURRIES IN THE JAPANESE POWER INDUSTRY", ENERGOATOMIZDAT, no. 3, 1983, pages 1 - 7
SHARYPOV V.I.; BARYSHNIKOV S.V.; BEREGOVTSEVA N.G. ET AL., LOW-TEMPERATURE OXIDATION OF BROWN COAL AND ITS REACTIVITY IN THERMODISSOLUTION PROCESSES, no. 3, 1996, pages 134 - 141
SHUMEYKO M.V.: "USE OF COAL-WATER AND COAL-HEAVY FUEL OIL SLURRIES AND ULTRA-CLEAN COAL-HYDROGEN POWER TECHNOLOGIES", UGOL' (MOSCOW, July 2007 (2007-07-01)
V.I. SLESAREV, THE EFFECT OF ''AIRES'' FRACTAL-MATRIX TRANSPARENCIES ON THE CHARACTERISTICS OF THE STRUCTURE-INFORMATION PROPERTY OF WATER, 2002
V.V. ZYKOV; F.A. SERANT; L.I. PUGACH; G.V. NOZDRENKO; YU.V. OVCHINNIKOV: "TEPLOENERGETIKA", STEAM-AIR UNITS OF A SOLID FUEL THERMAL POWER STATION, 2001, pages 171 - 177
YU NECHAYEV; A. POLEV; YE. MARCHUKOV; A. TARASOV: "PULSED DETONATION ENGINES", DVIGATEL' (MOSCOW, no. 25, 2003, pages 14
YU.V. OVCHINNIKOV; V.S. BAYEV; YE.A. YEVTUSHENKO: "POWER ENGINEERING MODULE FOR PRODUCTION OF ARTIFICIAL FUELS BASED ON COAL-WATER SLURRIES", PHYSICO-TECHNICAL AND ECOLOGICAL PROBLEMS, NEW TECHNOLOGIES, TECHNICAL-ECONOMIC EFFICIENCY, 2002, pages 147 - 152

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014145651A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 All Power Labs, Inc. Hybrid fixed-kinetic bed gasifier for fuel flexible gasification
US9453170B2 (en) 2013-03-15 2016-09-27 All Power Labs, Inc. Hybrid fixed-kinetic bed gasifier for fuel flexible gasification
US9745516B2 (en) 2013-03-15 2017-08-29 All Power Labs, Inc. Simultaneous pyrolysis and communition for fuel flexible gasification and pyrolysis
US10047307B2 (en) 2013-03-15 2018-08-14 All Power Labs, Inc. Hybrid fixed-kinetic bed gasifier for fuel flexible gasification

Also Published As

Publication number Publication date
US9062263B2 (en) 2015-06-23
AU2011249077A1 (en) 2013-01-10
RU2433282C2 (ru) 2011-11-10
EP2568129A4 (en) 2014-01-15
RU2010118640A (ru) 2010-08-27
AU2011249077B2 (en) 2016-08-25
US20130167441A1 (en) 2013-07-04
EP2568129A1 (en) 2013-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011139181A1 (ru) Способ псевдодетонационной газификации угольной суспензии в комбинированном цикле
CN101903081B (zh) 用于后处理含co2的废气的方法和设备
CN106010666A (zh) 一种循环流化床气化系统及其气化方法
TW201124519A (en) Thermal and chemical utilisation of carbonaceous substances, in particular for emission-free generation of energy
US9296962B2 (en) System and process for gasifying biomass products
CN110312780B (zh) 用于超临界二氧化碳电力循环系统的全蒸汽气化
CN105593161A (zh) 用于存储电能的方法和系统
US8615981B2 (en) Integrated coal gasification combined cycle facility
WO2006075978A1 (fr) Procede de traitement par plasma thermique d'un combustible organique, et installation permettant sa mise en oeuvre
CN203403070U (zh) 一种生物质加压流化床气化燃气轮机联合循环发电系统
CN104804771B (zh) 一种洁净煤气发电、清洁燃料联产装置及方法
EP3324018A1 (en) Integrated calcination-carbonation system and closed-loop co2 cycle for thermochemical energy storage and electrical energy generation
Matveev et al. New combined-cycle gas turbine system for plasma-assisted disposal of sewage sludge
Bratsev et al. A facility for plasma gasification of waste of various types
RU2631811C2 (ru) Способ газификации топливной биомассы и устройство для его осуществления
CN111718757A (zh) 一种火电厂煤热解气制氢系统及方法
Squires Clean power from dirty fuels
GB2423184A (en) Nuclear fuel cell
Dooher et al. Advanced concepts in modular coal and biomass gasifiers
Wang et al. Dynamic modelling and simulation study of Texaco gasifier in an IGCC process
US20210269727A1 (en) System, method, and apparatus for gasification of a solid or liquid
CN107780987A (zh) 涡轮机适宜多种工质等离子体法再热与磁流体联合发电及多联产
Zavorin et al. Studying the process through which gas is generated in independent power installations
Sivaraman et al. Biomass Gasification using Coconut Shell for Small-Scale Electricity Generation
CN211394378U (zh) 一种火电厂煤热解气制氢系统

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11777633

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011777633

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2011249077

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20110429

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13696340

Country of ref document: US