Способ газификации рядового зернистого бурого угля
СОО3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
09) (11) Зов 1О J /00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
P
Y /
) Ч. !
Ъ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (89) 145180 (ГДР) (21 ) 7770802/23-26 (22) 18.09.79 (31) W PC10J/208465 (32) 16.10.78 (33) ГДР (46) 15.09,83. Бюл. и 34 . (72) Херберт Рихтер, Гюнтер Зеиферт, Эберхард Баум, Куринг Вернер, Кнаут
Бертхольд, Шолц Гюнтер, Неуманн Бертхолд, Моттитшка Вилхельм, Хауптманн
Вернер,. Боссон Винфрид и Модде Петер (ГДР) (71) ФЕБ Газкомбинат Шварце Пумпе (ГДР) (53) 662. 76(088.8) (54) (57) 1. СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ РЯДОВОГО ЗЕРНИСТОГО БУРОГО УГЛЯ, в частности рыхлого бурого угля, включающий газификацию угля газифицирующим . агентом,под давлением, о т л и ч аю шийся тем, что перед стадией газификации зернистый рядовой уголь подают в камеру пропаривания, в которой поддерживают давление ) 1 МПа, в камере пропаривания уголь обезвоживают путем нагрева под давлением до температуры меньше 423 К пропари- . вающим агентом, из камеры пропаривания нагретый уголь подают в камеру газификации, в которой осуществля етбя дополнительная сушка угля.
2. Способ по и. 1, .о т л и ч аю шь и и с я тем, что давление в камере пропаривания поддерживают равным давлению в камере газификации, и пред варительно обработанный уголь подают иэ камеры пропаривания в камеру ra" эификации непрерывно.
3. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что в камере пропаривания во время пропаривания поддерживают более высокое или более низкое давление, но не ниже 1 МПа, чем давление в камере газификации, и „ после пропаривания угля в камере пропаривания создают давление, равное давлению в камере газификации, и подают уголь в камеру газификации периодически.
4. Способ по пп. 1 и 3, о т л ич а ю шийся тем, что пропаривание угля под давлением осуществляют в одном или нескольких аппаратах и подают уголь из бункера, не находя- Я щегося под давлением, в работающий под давлением аппарат газификации, в камере пропаривания осуществляют пОследовательно следующие операции: сброс давления до атмосферного, подачу в камеру рядового бурого угля, повышение давления до давления, при котором осуществляют пропаривание, пропаривание под давлением, создание давления, равного давлению в камере газификации, и по дачу частично обезвоженного угля в камеру газификации.
5. Способ по пп. 1 и 4, о т л ич а ю шийся тем, что частично обезвоженный пропариванием под давлением уголь подвергают дополнительной сушке перегретым паром. .6. Способ по пп. 1, 4 и 5, о тл и ч а е шийся тем, что пар, полученный при пропаривании угля под давлением и содержащий СО, и пар со стадии дополнительной сушки угля перегретым паром используют в качестве средств газификации.
104
7..Способ по пп. 1 и 2, о т л .ич а ю шийся тем, что пропаривание под давлением и газификацию под давлением осуществляют в одном аппарате, работающе 1 под давлением.
8. Способ по пп. 1-7, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что уголь очищают от образовавшихся в процессе пропаривания мельчайших зерен путем отвода воды, непосредственно образу-. ющейся в процессе пропаривания, и путем подачи циркулирующей воды, полученной при пропаривании, выше верхнего уровня угольной загрузки.
9. Способ по пп. 1-8, о т л ич а ю шийся тем, что воду, полученную в процессе пропаривания, непрерывно отводят из камеры пропаривания и используют для получения пара или горячей воды.
10. Способ по пп.. 1-9; о т л и ч а ю щ .и и с я тем, что воду, полученную в процессе пропаривания, подают в аппарат, в котором поддер живают атмосферное давление, и образовавшийся в аппарате пар и/или горя-. чую воду используют для предварительного нагрева рядового бурого угля.
11. Способ по пп. 1-10, о т л ич а ю щ и и с,я тем, ° что полученную при атмосферном давлении горячую воду используют для гидротранспорта с одновременным нагревом рядового бурого угля к загрузочному бункеру, подсоединенному к аппарату, в котором осуществляют процесс.
12. Способ по пп. 1-3 и 7-9, о тл и ч а ю шийся тем, что воду, полученную в процессе пропаривания под. давлением, используют для гидротранспорта с одновременным предва рительным пропариванием рядового бурого угля из угольного шлюза в ка" меру пропаривания под давлением, 13. Способ по пп. 1-3,- 7-10, и 12, отличающийся тем, что рядовой бурый уголь предварительно нагревают в угольном шлюзе частью
*, потока пропаривающего средства и/или горячей воды, полученной в процессе пропариванмя.
14. Способ по пп. 1-13, о т л ич а ю шийся тем, что для пропаривания пад давлением в камеру пропаривания подают насыщенный или перегретый водяной пар.
15. Способ по пп . 1-14; о т л ич а ю шийся тем, что водяной пар»
l559 используемый в качестве пропаривающего средства, насыщают при давлении, которое поддерживают при пропаривании водой, полученной в процессе пропаривания, и подают в .камеру про.паривания выше угольной загрузки- в количестве, которое обеспечивает незначительное количество остаточного пара, постоянно поступающего вместе с образующимися при углефикации угля газами в камеру газификации.
16. Способ по пп. 1-2, 7-15, о тл и ч а ю шийся тем, что полученный в водяной рубашке работающего под давлением аппарата газификации пар-используют для процесса пропаривания под давлением.
17. Способ по пп. 1-13, о т л и ч а ю шийся тем, что пропаривание зернистого рядового бурого угля под давлением осуществляют при помощи горячих насыщенных или перегретых газов, полученных путем частичного окисления топлива при парциальном давлении водяного пара свыше 1 МПа, и содержащих водяной пар; газы постоянно подают к обеэвоженному углю, при этом из газа в процессе пропаривания под давлением конденсируется такое количество пара, что парциальное давление водяного пара становится выше 0,5 ИПа, и из камеры пропаривания отводят газ, содержащий водяной пар вместе с полученными в процессе пропаривания газами.
18, Способ, по пп. l, 2, 7 и 17, отличающийся тем, что пропаривание под давлением, допол" нительную сушку и газификацию осуществляют в одном аппарате, работающем под давлением, полученный при газификации в нижней части аппарата неочищенный гаэ подают вверх навстречу движению угольной загрузки.
19. Способ по пп. 1, 2, 7, .17 и !
18, о.т л и ч. а ю шийся тем, что часть выделенной при пропаривании под давлением рядового бурого угля воды выводят иэ аппарата, при помощи неочищенного газа, работающего под давлением, в виде мельчайших капель.
20. Способ по пп. 1, 2, 7-13 и
17-19, отличающийся тем, что воду, накапливающуюся между зонами пропаривания под давлением и дополнительной сушки, отводят при помощи соответствующих приспособлений.
104!
21. Способ по и. 17, о т л ич а ю шийся тем, что газ, полученный путем частичного окисления топлива и содержащий водяной пар, перед подачей в камеру пропаривания под давлением насыщают и очищают от ! содержащихся в нем пыли и конденси-. рованных углеводородов.
22. Способ по пп. 17-21, о т л и. ч а ю шийся тем, что используемый для пропаривания пад давлением неочищенный ràç, содержащий водяные пары, насыщают и очищают от пыли водой, полученной в процессе пропаривания угля под давлением.
23. Способ по пп. 17 и 19-22, отличающийся тем, чтоroрячие газы, полученные путем частичного окисления топлива и содержащие водяной пар и не содержащие фенол, и перегретые содержащие водяные пары газы вводят в камеру пропаривания выше верхнего уровня угольной загрузки.
24. Способ по пп. 17-20, о тл и ч а ю шийся тем, что в ка меру газификации для дополнительной сушки обезвоженных пропариванием под давлением зерен угля подают часть потока неочищенного газа, полученного при газификации.
25. Способ по пп. 17-20, 22 и 24, отличающийся тем, что часть газового потока, используемого для дополнительной сушки в камере газификации и содержащего незначительное количество пыли в большое количество углеводородов, используют для пропаривания под давлением зерен рядового бурого угля.
26. Способ по пп. 17, 19-23, отличающийся тем, что часть потока полученного в камере газификации неочищенного газа отводят из восстановительной зоны в виде чистого бессмольного газа, насы.
1559 щают и очищают его от пыли и используют для пропаривания под давлением .рядового бурого угля, 27. Способ по пп. 17, 19-.20, 2324 и 26, отличающийся тем, что чистый газ отводят из восстановительной зоны при температуре или часть потока сырого газа доводят до температуры, при которой содержащийся в газе-пар, подаваемый в зону пропаривания, не содержит фенола.
28. Способ по пп. 17, 19, 21-23, и 25 27, отличающийся тем, что после пропаривания зернистого рядового бурого угля под давлением при помощи горячих, содержащих водяной пар газов частичного окисления топлива сбрасывают давление.
29. Способ по пп. 1-6, 8-1 7, 19-21 и 22, 23, 26 и 27, о т л и ч а ю шийся тем, что процесс газификации под давлением осуществляют в отдельном аппарате.
30. Способ по пп. 1-6, 8-17, l9-21, 22, 23, 26, 27 и 29, о тл и чающий с я тем, что полу " ченный после процесса газификации под давлением кокс охлаждают и используют как бездымное топливо.
31. Способ по пп. 1-6, 8-17, 19-21, 22, 23, 26, 27, 29 и 30, отличающийся тем, что весь полученный кокс или часть его используют в различных процессах газификации под давлением, и полученный в этих процессах газ или часть его используют как промывающий газ для газификации, дополнительной сушки и пропаривания под давлением.
32. Способ по пп. 1-6, 8"17, 19, 21, 22, 23, 26, 27 и 29 31, отличающийся тем, что при. пропаривании под давлением удаа. ляют из угля часть золы.
Изобретение касается способа газификации рядового бурого угля, в частности рыхлого бурого угля, йри котором сушка угля связана непосредственно с процессом газификации 5 под давлением и потребление энергии для процесса сушки подводится к минимуму.
-Сушку зернистого рядового бурого угля с высоким содержанием воды, !
04!559
3 в частности рыхлого бурого угля, осуществляют таким образом, чтобы отсутствовало разрушение .зерен.
Применение данного способа позво-, ляет газифицировать зернистый рядовой бурый уголь с низким коэффициентом углефикации в неподвижном или вихревом слое под давлением и получать зернистое малодымное топливо.
Бурый уголь, в частности рыхлый 10 бурый уголь, используют для газификации под давлением в неподвижном или вихревом слое. При использовании угля в виде брикетов для газификации под давлением в неподвижном слое 15 подготовка угля требует больших затрат,связанных с измельчением, cywкой и брикетированием. При больших удельных мощностях процесса газификации под давлением брикет не выдерживает больших термических нагрузок и при сушке и газификации в газогенераторе распадается, что обуславливает большое пылесодержание в генераторном газе. В процессе газификации под давлением используют зерна из .рыхлого бурого угля. При этом осуществляют сушку зерен вне гаэогене« раторной установки в трубчатых сушилках. 30
Процесс гаэификацяи под давлением с высокой производительностью, а также процесс газификации без повышенного пылесодержания в генераторном газе осуществляют при использовании сухих зерен твердого бурого yr35 ля и при использовании каменного угля, при использовании рыхлого бурого угля высушенного в трубчатых сушилках, допустимое пылесодержание в генераторном газе достигается при невысокой производительности процесса газификации. Для повышения производительности процесса газификации в неподвижном слое рыхлый бурый уголь
45 используется вформе брикетов.
Использование брикетов требует больших затрат на техническое оборудование, обслуживание и ремонт установок брикетирования и сушки. Образование большого количества пыли приводит к загрязнению окружающей среды и повышению взрывоопасности установки.
Энергопотребление на сушку угля 55 выпариванием, потери тепла с уходящими газами высоки в данных процес" сах.
Известно несколько технических решений, в которых частично устранены недостатки связанные с использованием рыхлого бурого угля в"процессе газификации.
Известен метод увлажнения газифицируемого материала аммиачной водой перед газогенератором и/или в газогенераторе до такой степени, чтобы температура газа при выходе иэ неподвижного слоя снижалась.
Известен способ, в котором часть полученного газа используется для сушки топлива, а другая часть газа отводится отдельно.
Известен способ, по которому регулируют количество генераторного газа, используемого для сушки топлива, таким образом, чтобы поддерживать заданную скорость нагрева в определенном диапазоне температур.
Известны способы газификации, в которых увеличивают содержание воды в используемом топливе: у брикетов на 20-241, у сухого крупнокускового бурого угля до 454 °
Однако известные способы в практи. ке не используются,так как они основываются на использовании брикетов или высушенных угольных зерен, которые не имеют достаточного предела прочности при газификации под давлением. Кроме того, известные способы для изготовления брикетов и сухих зерен требуют более высоких затрат и обслуживание установки. Так, например, только на выпаривание кг воды из угля требуется 3!00-3300 кДж тепла.
Твердый бурый уголь трудно под-. дается брикетированию. Исходя из этого около 50 лет тому назад был введен в практику способ сушки твердого кус" кового бурого угля, который стал известен под названием способ пропаривания под давлением или метод флейсснера. По методу Флейсснера уголь нагревается под давлением насыщенным паром.
В данном способе уменьшаются энергозатраты на выделение воды из угля, Известны способы, в которых вместо насыщенного пара применяется горячая вода, перегретый пар.
Данные способы направлены в основном на улучшение паросилового хозяйства.
Преимущество способа пропаривания угля под давлением заключается
Целью изобретения является непо" средственное объединение сушки рядового бурого угля с процессом газификации под давлением, а также снижение потребления тепловой энергии, затрат на технологическое оборудование и обслуживание.
5 1041 в низком уровне энергозатрат в 14001700 кДж/кг выделенной воды, Недостаток по сравнению с сушкой конвекцией заключается в .необходимости применения пара более высокого давления, 5 часть воды испаряется при более низком давлении и в безнапорном состоянии. Это повлечет эа собой разницу в водосодержании и повреждение угле" зерна, но в значительно более низком уровне, чем при конвекционной суш ке. После обработки угля данным способом реабсорбция воды возможна только в незначительной степени. S настоя. щее время способ пропаривания под дав 15 лением был введен на практике только для твердого бурого угля или лигнита.
В процессе газификации в неподвижном слое поддавлением использовался лигнит, который был предварительно обработан водяным паром в установке про". паривания под давлением.
При пропаривании под давлением рых" лого, поддающегося брикетированию мягкого бурого угля образуется шлам, что является недостатком способа.
Пропаривание мягкого бурого угля проводились только с целью получения сухого угля для брикетирования или как топлива для топок. Было установлено, что обезвоживание угля до содержания воды ниже 303 возможно только при повышенных затратах и что брикетируемость угля в связи с пропариванием под давлением ухудшается. Для рационального использования отходящего тепла способ пропаривания под давлением требует нескольких связанных между собой многими технологическими трубопроводами. аппаратов высокого давления. После пропаривания требуется охлаждение обезвоженного угля. Фактором, повышающим затраты на установки, явля- . ется прерывность технологического процесса. В связи с этим этот способ является материалоемким и требует больших расходов на обслуживание.
Окружающая среда загрязняется образующейся пылью, которая повышает также взрывоопасность процесса, 5Î
При газификации бурого угля под давлением, в частности мягкого бурого угля, недостатком является большое пылесодержание газа полученного при газификации под давлением.
Исследования объясняют распад брикета следующим образом, Вяжущим средством для брикета является вода, содержащаяся в сухом угле. После испарения воды разрываются силы сцепления в брикете. Брикеты, спрессованные из крупнозернистого сухого угля, легко распадаются при высокой термической нагрузке.
После нагрева до температуры 303313 К брикеты подают в газогенератор, где температура достигает 523-773 К.
Перепад температур приводит к неравномерному нагреву брикета. В связи с тем, что сушка и усадка наружных слоев брикета осуществляется быстрее чем в центре брикета, то возникают напряжения, ускоряющие распад брикета.
Кроме того, сухие зерна брикета обладают различным влагосодержанием, которое тем больше, чем выше среднее влагосодержание брикета. При сушке брикета в газогенераторе эти зерна уменьшаются в размере в разной степени, что также, приводит к разрушению брикета.
Распад сухих зерен, особенно сухих зерен рыхлого бурого угля, объясняется следующей причиной.
Сушка зерен рыхлого бурого угля осуществляется с помощью конвекционной сушки, чаще всего в трубчатых сушилках при испарении воды. Испарение воды начинается в наружных слоях зерна и затем в самом ядре, наблюдается разница во влагосодержании между верхним слоем и ядром зерна примерно
I о в 304. В результате этого, усадка наружного слоя идет сильнее, чем в.ядре, и наружный слой становится рыхлым и низкостойким к истиранию. Образующийся при сушке большой объем пара при прохождении через массу зерен угля разрушает структуру зерна. После сушки конвекцией до поступления в генераторную установку угольные зерна охлаждаются до 303-313 К. Зерна угля, высушенные конвекционной сушкой, должны быть охлаждены для того, чтобы избежать самовоспламенения угля, Охлажденные зерна угля в газогенераторах нагреваются мгновен. но до 523-773 К. После того, как яд"
1041559 8
10 ро зерна. нагревается до температуры кипения воды, мгновенно наступает сильный процесс усадки, который начинается в верхнем слое и доходит до ядра. Этот процесс усадки приводит к дальнейшему разрушению углеэерен, которые уже частично разрушены в сушильной установке.
Описанные явления не наблюдаются или наблюдаются незначительно при использовании каменного или твердого бурого угля для процесса газификации под давлением, что обусловлено усадкой этих углей в природных условиях и. низким содержанием воды.
Прямая технологическая связь между пропариванием под давлением и газификацией под давлением позволяет в большой степени избежать вышеназванных недостатков, связанных с извест- 20 ными техническими решениями, Согласно изобретению эта задача решается следующим образом. Зернистый рядовой бурый уголь, в особенности рыхлый бурый уголь, с содержа- 25 нием влаги 55-604, предназначенный для процесса газификации под давле- . нием, переводится известным способом из бункера с помощью шлюза в камеру пропаривания, в которой поддерживается такое же давление как в .генераторе газификации (выше 1 МПа, преиму щественно выше 2 МПа). Рядовой бурый уголь обезвоживается и углефицируется под давлением в камере пропа35 ривания при помощи средств пропаривания, например насыщенным паром.
Предварительно осушенный таким образом горячий уголь переводится в генератор газификации, преимущественно без спада давления и беэ охлаждения до 423 К. Вследствие высокого теплосодержания пропаренного под давлением угля в камере газификации происходит дальнейшая сушка угля, после чего уголь подвергается газификации. В процессе пропаривания под давлением рыхлого бурого угля образуется только незначительное количество мельчайших зерен и незначительная часть больших зерен рас- 5 падается на средние зерна. Такое явление распада не оказывает отрицательного влияния на процесс газификации под давлением, так как обезвоженные зерна обладают высокой износо- 5> стойкостью.
Вода, выделяющаяся при пропарива,нии угля под давлением, очищает уголь от мельчайших зерен..Этот эффект очистки может быть усилен распылением в верхней части камеры пропаривания горячей воды, полученной и циркулирующей в процессе пропаривания. Пар, который применяется для пропаривания под давлением, насыщается при выбранном давлении и подается в камеру пропаривания выше среднего уровня угля в таком количестве, что незначительное количество пара вместе с образующимися при углефикации газами поступает в камеру газификации, Водяной пар может, поступать в камеру газификации в перегретом состоянии ° Было установлено,, что из рядового бурого угля, особенно рыхлого бурого угля, основное количество воды выделяется в начале пропаривания и поэтому не требуется длительного пропаривания при соответствующем давлении для выделения остатков воды. Обезвоженный и npo\ гретый уголь выдерживает в камере газификации последующие нагрузки дополнительной сушки и нагрева без особых разрушений. Рядовой бурый уголь равномерно прогревается при пропаривании под давлением до такой температуры или выше, которая является при данных технологических условиях температурой кипения воды, однако- как минимум 423 К. Процесс усадки угля происходит равномерно и заканчивается до подачи угля в камеру газификации. В случае, если уголь имеет повышенное влагосодержание (35-403), это не является существенным недостатком. Образующийся придополнительной сушке в камере газификации водяной пар имеет небольшой объем по сравнению с объемом его при атмосферном давлении и может проходить через угольную массу беэ разрыхления ее структуры. Испарение воды от ядра к верхнему слою зерна как продолжение процесса пропаривания происходит в жидкой форме при температуре зерна, которая находится в пределах от 423 К до температуры кипения при выбранном давлении осуществления способа, Поскольку предварительно осушенный уголь подается в камеру газификации без охлаждения и соприкосновения с воздухом, то поверхность зерна не окисляется и не затвердевает, а остается пластичной. Поэтому выход пара от ядра к верхнему слою зерна при
9 1041 сушке в камере газификации не затруд няется. Реабсорбция воды происходить не может. Тепло поступающее в камеру дегазации и газификации с пропаренным под давлением горячим углем достаточно для дополнительной сушки уг. ля с влагосодержанием в 35-404 до влагосодержания в 203.
Таким образом, в камеру газификации поступает дополнительное теп- tO ло с пропаренным углем. Неполное обезвоживание угля при пропаривании под давЛением позволяет сократить время пропаривания и уменьшить размеры камеры пропаривания. Установ- 15 . лено, что обезвоженные под давлени" ем зерна угля в процессе газификации под давлением разрушаются незнзчительно по сравнению с брикетами и полученный из.обезвоженного угля 2О кокс обладает более высокой износостойкостью . Зто позволяет подавать обезвоженные под давлением зерна угля в зону газификации беэ значительных разрушений. 25
Вода, полученная при пропаривании под давлением, при атмосферном давлении превращается в пар. Пар, а также горячая вода, используются для предварительного нагрева рядового бурого угля до 373 К. Вода, полученная е процессе пропаривания-, может быть использована для выработки горячей воды. Горячую воду можно использовать для гидротранспорта
35 рядового бурого угля к бункеру, а находящуюся под давлением воду, полученную в процессе пропаривания можно использовать .Для транспортировки рядового бурого угля от угольного
40 шлюза до камеры пропаривания, находящейся перед генератором газифиКа" ции. В последнем случае происходит. уже предварительное пропаривание угля горячей водой. Для уменьшения
45 конструктивных размеров камеры пропа. ривания целесообразно предваритель-. .но обрабатывать рядовой бурый уголь в шлюзе частичным потоком пропаривающего средства или горячей воды, полученной при пропаривании.
При предварительной сушке рядового бурого угля согласно изобретению потребность в тепле при использовании воды, полученной при пропаривании, для нагрева рядового бурого угля ° до 363 К составляет 10001200 кДж на 1 кг выделенной при про.,паривании под давлением воды и, та"
559 1О ким образом, она ниже, чем в автономных пропаривающих под давлением установках, Зто преимущество основывается на том, что тепло пропаренного угля полностью используется в процессе газификации или в последующих установках использования тепла отходящих газов. За счет того, что процесс пропаривания осуществляют непрерывно, отсутствуют тепловые потери, вызванные охлаждением камеры пропаривания.
Cnoco6, согласно изобретению, позволяет объединить процесс пропаривания под давлением с процессом газификации в большом аппарате работающем под давлением. Объединение процессов пропаривания и газификации позволяет исключить устройства загрузки, разгрузки, отвода углекислых газов и охлаждения угля. Дополнительный паропровод для процесса пропаривания под давлением, осуществляемого в генераторе, не требуется, так как может быть использован паропровод процесса газификации. Генераторы для газификации имеют водяную рубашку для защиты наружной оболочки, находящейся под давлением. Полученный в водяной рубашке водяной пар может быть исполь" зован в процессе пропаривания под давлением.
Данный процесс предотвращает загрязнение окружающей среды угольной пылью и снижает вэрывоопасность процесса. При использовании брикетов для газификации потери при брикетировании
34,. а потери за счет выноса пыли в процесса газификации под давлением
10-154. Зта пыль выпадает, в основном, в виде шлама.
Количество образующегося шлама, согласно способу изобретения, зависит от проведения отдельных стадий процесса, однако не превышает количества шлама, образующегося в процес- сах, использующих брикеты.
В предлагаемом способе можно использовать угли, имеющие высокое содержание золы и которые не могут быть использованы для брикетирования ввиду высокопо износа. В процессе пропаривания под давлением часть эолы„ особенно мелкодисперсионные частицы, вымывается водой, полученной,в процес" се пропаривания.
Рядовой бурый уголь, обработанный способом согласно изобретению, облада" камеру, где происходит процесс пропаривания под давлением -. пропроцесс газификации под давлением.
Неочищенный газ, образующийся в самой нижней части камеры эа счет частичного сгорания угля в неподвижном слое, проходит вверх навстречу движению угля, осуществляет его дополнительную сушку и пропаривание под давлением и затем отводится через верхнюю часть камеры. Вода, .полученная в процессе пропаривания под давлением, насыщает неочищенный газ, поступающий иэ зоны дополнитель. ной сушки. Количество воды, выделяющееся при пропаривании под давлением рядового бурого угля, и особенно мягкого бурого угля, превышает, как правило, необходимое для насыщения неочищенного газа количество воды, В зависимости от выбранных технологических параметров часть избыточной воды отводится иэ генератора с неочищенным газом в виде тумана. Оставшаяся часть воды поступает в эоны дополнительной сушки и испаряется, поглощая тепло. Последнее приводит к повышению расхода топлива и газифицирующего средства. Для предотвращения повышения расхода топлива и газифицирующего средства между зоной пропаривания и зоной дополнитель.ной сушки необходимо использовать устройства для отвода воды. За счет этого возможно осуществлять распыление в верхней части камеры циркулирующей воды, при этом повышается степень очистки газа от мелкой пыли, образующейся в процессе пропаривания. Углеводороды, сконденсированные в результате охлаждения неочищенного газа в процессе пропа1ривания, улучшают движение засыпки в камере пропаривания, что предот- вращает образование каналов или перегородок в последующих зонах. Только незначительная часть водяного пара, содержащегося в неочищенном газе, конденсируется при пропаривании под давлением, так, что неочищенный газ охлаждается незначительно. Поэтому является возможным и рациональным использовать неочищенный газ после его выхода из генератора для производства пара за счет уходящего вместе с неочищенным газом тепла, Количество тепла, необходимое для предварительной сушки бурого угля в зоне пропаривания под давлением до 363 К, ростав11 * 1041559 12 ет хорошей сыпучестью, что улучшает движение засыпки в генераторе и позволяет избежать образования каналов и перегородок, которые в процессе газификации приводят к повышенному выносу пыли.
Ф
Согласно изобретению к генератору газификации подсоединяются несколько камер шлюзования и пропаривания под давлением, которые по очереди снабжают генератор дегазации и газификации горячим, предварительно обезвоженным углем.
При этом варианте технологии недостаток, который обусловлен прерывностью повышенным теплознергопотреблением, устраняется тем, что отпадает необходимость в соблюдении равномерного движения засыпки в пропаривающей камере, отсутствуют трудности при выделении воды, полученной при пропаривании, и пропаривание под давлением можно проводить при более высоком или более низком давлении, чем в камере газификации. Если необходимо получить очень сухое топливо для процесса газификации под давлением, то после частичного пропаривания под давлением насыщенным паром производят дополнительную суш30 ку перегретым паром. Для ускорения процесса обезвоживания можно при этом варианте работать в процессе пропаривания под давлением с большим количеством насыщенного пара. При этом скорость потока пара в угольной засыпке и теплопередача к уг.пю повышается. Остатки пара, содержащие углекислый газ и перегретый пар, используемый для сушки топлива перегретым паром используются как сред40 ства газификации, Полученный в процессе газификации под давлением сырой газ является горячим и сильно насыщенным водяным паром и может применяться в качестве средства для пропаривания под давлением. Сырой гаэ, насыщенный водяным паром, после очистки от пыли и конденсированных углеводородов имеет высокую тем. пературу, необходимую для проведения процесса пропаривания. Применение сырого газа, полученного в процессе газификации под давлением, позволяет упростить комбинирование способов пропаривания и газификации 55 под давлением.
Рядовой бурый уголь, в особеннос ти рыхлый бурый уголь, подается в
13 1041559 ляет около 550-650 кДж/кг выделенной т при пропаривании воды, причем это ко" о личество тепла, предназначенное для производства пара, поступает с неочи- ш щенным газом, покидающим генератор. 5 и
Таким образом отпадает необходимость в применении пара высокого давления .
Крайне низкая потребность тепла для сушки угля обусловлена тем, что теплопотери от нагретого угля и горя- 10 и чего конденсата, полученного в про-. цессе пропаривания под давлением, отсутствуют при комбинированном спо- б собе пропаривания и газификации под р давлением. В способе согласно изоб- 1 е ретению поток угольной загрузки, к пропаривающейся под давлением сме- н сью пара и газовых компонентов не- н очищенного газа, непрерывен, при этом ускоряется скорость нагрева Ж П угля, химический процесс углефикации д и вынос образующихся компонентов д газа и, тем самым, ускоряется весь в процесс обезвоживания. Эти преимуи щества наблюдаются также при приме- 5 н нении горячих, содержащих водяной в пар, и в особенности безфенольных н неочищенных газов, получаемых в дру- з гих процессах частичного окисления н топлива под давлением. 30
Поскольку для процесса пропаривания под давлением требуется только незначительная часть содержащегося в неочищенном газе пара, оказывается возможным использовать часть полученного в комбинированном процессе газификации неочищенного газа для пропаривания угля под давлением.
При этом парциальное давление неочи40 щенного газа, используемого для пропаривания под давлением, не может превышать парциальное давление водяного пара, соответствующее
0,5 МПа.
Для дополнительной сушки топлива используется только част ь полу ченного неочищенного газа, так называемый швельгаз; и оставшаяся часть полученного при газификации газа выходит как бессмольный, так называемый чистый газ. При использовании рыхлого бурого угля в швельгазе низкое со,", держание пыли, а чистый газ имеет высокое пылесодержание . Разделение полученНого неочищенного газа на два потока позволяет регулировать скорости нагрева в зонах дополни 14 ельной сушки, влияет на дальнейшую бработку толли ва, Из-за низкого пылесодержания вельгаз после насыщения может быть спользован для пропаривания под авлением и промывки угольной засыпи снизу вверх.
Преимуществом использования тольо чистого газа для пропаривания од давлением является то, что.он з восстановительной зоны выходит высокой температурой и является езфенольным, и вода, полученная в езультате пропаривания, не требут обработки в установке для очисти от фенола. При этом чистый газ адо вводить в камеру пропариваия выше уровня угольной загрузки по-. ле очистки от пыли насыщения водой. ри использовании общего генератора ля процессов и пропаривания под авлением и газификации средство для
ыхода газа располагают между зонами ропаривания под давлением и допол" ительной сушки. При раздельном выоде швельгаза и чистого газа возможо эти два газа объединить и испольовать для пропаривания под давлеием. При этом необходимо очищать от пыли и насыщать водой полученный в процессе пропаривания чистый газ до объединения со швельгазом или смешанный гаэ, полученный после.обьединения швельгаза и чистого газа.
Для ускорения процесса обезвожива" ния при пропаривании под давлением можно неочищенный гаэ или часть неочищенного газа подавать в камеру, пропаривания под давлением в перегретом состоянии.
Возможно часть потока неочищенного газа нагреть до такой высокой температуры, что содержащиеся в нем примеси разрушаются и поток после насыщения водой может быть использован для пропаривания под давлением.
В соответствии с предлагаемым способом после газификации под дав,пением получают износоустойчивый кокс. лля получения твердого бездымного топлива производится дополнительная сушка горячим промывающим газом, содержащим большое количество влаги, а затем пропаривание под давлением. Прогазифицированное топливо охлаждается и может быть применено в качестве кокса ° Полученный. кокс или часть его может быть использована для проведения газификации
25
15 1041 йод давлением в отдельном аппарате, причем полученный при этом газ или часть его может быть использован для дополнительной сушки и пропаривания под давлением. 5
Пример 1. Рядовой бурый уголь с размером зерен 5-60 мм, влагосодержанием 574 и температурой около
293 К подается в бункер и нагревается до 363 К .паром или чистой водой путем распыления воды. Из бункера рядовой бурый уголь подается в шлюз, в котором поддерживается давлением
2,5 МПа, и направляется через шлюз в камеру пропаривания под давлени- 15 ем 2,5 Hlla, и направляется через шлюз в камеру пропаривания под давлением.
В угольном шлюзе происходит дальнейший предварительный нагрев рядового бурого угля до 392-423 К при помощи 20 части потока пропаривающего средства или при помощи горячей воды, получен. ной в процессе пропаривания и имеющей температуру 490 К, В камеру пропаривания под давле нием вводится пар с температурой 495 К через отверстие выше угольной загрузки. Указанная температура про:паривающего средства позволяет обезвоживать рядовой бурый уголь до
254-ного содержания влаги: за 6090 мин. При обезвоживании рядового бурого угля до 354 можно сократить время пропаривания до 30-40 мин. Это позволяет. уменьшить конструктивные
35 размеры камеры пропаривания под давлением. Выделяющаяся из угля и конденсирующаяся из пропаривающего средства вода выводится из камеры пропа40 ривания под давлением при помощи соответствующего устройства. При этом вода вымывает образующиеся мельчайшие зерна. Этот эффект очистки усиливается распылением в камеру пропаривания под давлением циркулирующей
45 воды, полученной в процессе пропаривания и имеющей температуру .примерно 490 К. Обезвоженный уголь равномерно нагревается до 470-500 К и поI ступает непрерывным потоком в камеру дополнительной сушки и газификации. Давление в этой камере 2,5 ИПа.
В отличие от общепринятого способаввода топлива с параметрами 303 К и 20ь воды пропаренный под давлением уголь вносит в генератор газификации дополнительное тепло около
370 кДж на 1 кг сухого угля с влаЧ
559 16 госодержанием в 203. Этого тепла достаточно для сушки угля от 35 до
204-ного влагосодержания без отбора этого тепла из процесса газификации. Тогда сушка угля происходит примерно 814 за счет теплового воздействия в процессе пропаривания под давлением, из них примерно 663 проис ходит за счет выделения воды в жидкой форме в камере пропаривания под давлением, примерно 153 - за счет испарения в реакторе газификации под давлением и 19 за счет испарения как следствие теплового воздействия в процессе газификации под давлением.
За счет того, что куски угля поступают в реактор газификации в равномерно нагретом состоянии и без разрушения, вызванного неравномерностью влагосодержания в ядре и в верхнем слое угольного зерна, а также беэ влияния атмосферного воздуха, вызывающего затвердение поверхности угля, и поскольку уголь дополнительно сушится в реакторе при давлении 2,5 МПа (объем пара составляет около 1/21 объема при атмосфере) сушка происходит без разрушения угольного зерна. Избыточная горячая вода, полученная в процессе пропаривания с температурой около 490 К при атмосферном давлении, преобразуется в горячий пар с температурой около 373 К. Кроме того, полученная горячая вода используется для нагрева используемого рядового бурого угля примерно до
363 К. 8 качестве пропаривающего средства используется водяной пар, полученный при 2,5 МПа и 495 К. Если пар имеет более высокое давление и более высокую температуру, то пе-. ред входом в камеру снижают давление, и пар насыщается водой пропаривания. Теплопотребность в камере пропаривания составляет 1100 кДж на 1 кг выделенной воды. Расход пара регулируется так, чтобы только незначительное количество пара вместе с образующимся при углефикации под давлением углекислым газом поступало в камеру газификации. Полученная вода пропаривания имеет незначительное содержание фенола.
Пример 2. Рядовой бурый уголь с размером зерен 5-60 мм и содержанием влаги до 574 подается
17 1041559 18 при помощи воды, полученной в процес- ние влаги примерно 1,3 кг в ды р се пропаривания и имеющей температу- 1 м газа при нормальных условиях. ру 370 К, в бункер установки гаэифи- Пар образуется эа счет тепла некации и нагревается до 363 K° . Из бун- очищенного газа (пар имеет давление кера уголь через угольный шлюз пода- 5 0,5 ИПа) на стадии пропаривания. ется в большой сосуд, работающий под Угольная загрузка постоянно обраг1адавлением, в нижней части которого тывается сырым газом что пр в а ом, что приводит газифицируется уголь в неподвижном к быстрому нагреву угля и быстрому слое при давлении в 2,5 MBa ° Полу- отводу СО и это позволяет сокраченный газ идет встречным потоком к 0 .тить время пропаривания Конденсиаривания. углю снизу вверх и проходит по по- рующиеся иэ неочищенного газа углерядку следующие зоны: зону образова- водороды улучшают движение загруз-: ния золы, зону окисления, зону восстановлениЯ, зонУ дополнительной сУшки К недост недостаткам приведенного призону пропаривания, мера следует отнести. большое содерОбразовавшаяся в зоне пропарива- жание фенола в жание енола в воде пропаривания, ния вода насыщает и перенасыщает что приводит к дополнительной эагруздо образования тумана поднимающийся ке устройства для очистки воды от неочищенный газ. Избыточная вода про - фенола. приме 50 И енола и имерно на 504, Изменения паривания попадает.в последующие 20 параметров неочи н параметров неочищенного газа в зоне зоны и отбирает из них н необходимое пропаривания свидетельствуют о том, для испарения тепло. Из-эа испаре- что только незначительная часть сония воды пропаривания повышается. . держащегося в неочищенном газе пара расход кислорода и топлива, в про требуе тре уется для пропаривания под давцессе газификации повьивается сойеР- 25 лением Э лением. то позволяет использовать жание пара и СО2 в полученном газе, только часть неочищенного .газа для
Для устранения укаэанных недостатков стадии пропаривания, причем возможмежду зонами пропаривания под давле-. ны следующие варианты. .. нием и дополнительной сушки монтиру-. ются устройства для отделения воды, З0 Из восстановительной эоны гавыделившейся из .угля в процессе про- зификации s неподвижном слое отбипаривания. Отводимая вода выносит рается бессмольный и безфенольный часть полученной при пропаривании . чистый газ с высокой температурой. и содержащейся в газе пыли. Вода1 Чистый газ насыщается водой, очи полученная в процессе пропарива- щается по необходимости от пыли и . 35 ния после .сброса давления использу- после этого направляется в -работается для гидротранспорта рядового ющий под давлением сосуд выше верхбурого угля к бункеру. Рыхлый бу- него уровня угольной загрузки для рый уголь обезвоживается в камере пропаривания под давлением. Он двипропаривания примерно до 354-ного 40 жется в направлении движения угля содержания влаги и в- последующих через .зону пропаривания и выводится зонах дополнительно сушится и гази- из сосуда, работающего под давленифицируется, Неочищенный газ отводит- ем, вместе со швельгаэом между зона.ся из верхней части сосуда, работа" ми пропаривания под давлением и доющего под давлением, и его тепло полнительной сушки. Дополнительная
45 используется для производства. пара. . нагрузка в установке очистки воды
В этом примере неочищенный газ,по- пропаривания от фенола отсутствует.. лученный в процессе газификации в При использовании очищенного от неподвижном слое при 2,5 МПа и 4/3 К, пыли швельгаза для пропаривания под используется в качестве средства про" давлен ем швельгаз подается навстрепаривания после насыщения водяным чу движению угля из эоны дополнитель50 паром. Насыщенный неочищенный газ ной сушки в зону пропаривания под имеет содержание влаги 1,6 кг воды давлением где он насыщается водой
Э
1 .. 1 У в 1 м газа при нормальных услови- полученной в процессе.пропаривания, ях. Теплопотребление в зоне пропа- и выходит из зоны пропаривания под ривания составляет примерно 580 кДж 55 давлением выше уровня угольной эа(на 1 кг выделенной воды. грузки . Вода пропаривания имеет больПосле стадии пропаривания сырой . шое содержание фенола. Сконденсирогаз имеет температуру 468K и содержa ванные углеводороды улучшают движе20
1041559
19 с
Составитель Н.Стрижова
Редактор В.Ковтун Техред A. Ач Корректор С,Шекмар г 1
Заказ 7063/26 Тираж 503 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам йзобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ние загрузки и частично выводятся с вместе с водой, полученной в процессе пропаривания и содержащей мелкую пыль.
Пример 3. Рядовой бурый уголь 5 с размерами зерен 5-12 мм, содержанием влаги до 573 и предварительно нагретый до 364 К подается из бункера поочередно в два аппарата, работаю™ щих под давлением. В аппаратах выполняются следующие по времени функции: уголь обрабатывается в сосуде паром при 10 МПа и обезвоживается пропариванием за 15 мин при температуре 583 К до 3Я-ного, содержания 15 влаги; отводится вода, полученная в процессе пропаривания; срабатыва, ется давление до 2,5 МПа, соответствующее давлению в генераторе, расположенном под пропаривающими каме- 20 рами; подается уголь в генератор из вышеназванных сосудов по очереди; уголь подается на стадию газификации под давлением.
В камере газификации осуществляется дополнительная продосушка промывающим газом, полученным при газификации под давлением в вихревом слое.
Полученный при этом кокс дозированно подается на стадию газификации 30 под давлением в вихревом слое. После очистки от пыли полученный нагретый газ направляется для использования его тепла частично как промывающий газ на стадию дополнительной сушки.
Пример 4. Рядовой бурый уголь с размером зерен 40-60 мм и содержанием влаги до 5Щ нагревается в бунке ре до 363 К и подается в угольный шлюз, откуда при помощи горячей воды с температурой 500ОС и имеющей напор 3 МПа уголь подается в камеру пропаривания под давлением. В процессе подачи уголь предварительно обезвоживается до содержания влаги 483.
В камере пропаривания под давлением уголь отделяется от транспортирующей
его жидкости и пропаривается насыщенным паром при давлении 2,5 МПа до содержания влаги 353. Вода, полученная в процессе пропаривания, отводится вместе с транспортирующей водой, Часть этой горячей воды, имеющей температуру 485 К,отводится вместе с мелкой пылью в гидроциклон. В верх" ней части гидроциклона при помощи насоса, повышающего давление, и теплообменнйка поддерживается давлеwe 3 МПа и температура 503 К. Вода из гидроциклона используется для гидротранспорта рядового бурого угля. Осушенный до 353-ного содержания влаги уголь подается из камеры пропаривания под давлением в газогенератор, где он дополнительно сушится промывающим газом, газифицируется при температуре 1000 К. Полученный кокс после сброса давления охлаждается- и используется как бездымное топливо.
Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.
