Устройство для переработки твердого топлива

Устройство для переработки твердого топлива

Реферат

Изобретение относится к области металлургии, энергетики и химической промышленности, в частности к устройствам для получения среднетемпературного кокса из угля, углеродных сорбентов, а также энергетического или технологического газа, не содержащего конденсируемых продуктов пиролиза.

Известен целый ряд устройств для слоевой газификации угля с использованием воздушного, паровоздушного и парокислородного дутья. Например, в газогенераторе Лурги (Шиллинг Г.Д. Газификация угля / Г.Д. Шиллинг, Б.Борн, У.Краус. - М.: Недра, 1986. - 175 с.) предварительно подожженная снизу засыпка угля в аппарате шахтного типа продувается паровоздушной или парокислородной смесью снизу вверх.

Главный недостаток данного способа заключается в том, что получаемый газ насыщен продуктами пиролиза угля и содержит до 0,1 кг смолистых веществ на 1 м³ газа, что ограничивает сферу его применения. Примерно каждые 3-4 месяца требуется очистка трубопроводов от конденсата и отложений смолы, что препятствует длительной непрерывной эксплуатации оборудования. Газоочистка и охлаждение для переработки в чистый топливный газ значительно увеличивают капитальные и эксплуатационные затраты. Снижается КПД процесса газификации.

Известно устройство для получения кокса и попутного газа (патент США № 4883499, 1989 г.), включающее цилиндрический аппарат с выравнивающим устройством, засыпку твердого топлива, которая поджигается в нижнем сечении и продувается воздухом сверху вниз. Кокс удаляется из нижней конусообразной части аппарата. Отбор газа осуществляется через боковые патрубки в нижней трети аппарата.

К недостаткам данного устройства следует отнести низкую эффективность системы охлаждения путем смывания воздухом наружной стенки аппарата. Такое решение вызывает необходимость изготовления аппарата из дорогостоящей нержавеющей стали. При этом остается проблема дополнительного охлаждения продукта с непроизводительными потерями тепла. Наличие подвижного механического устройства для разравнивания топлива в верхней части шахты снижает эксплуатационную надежность аппарата. В устройстве использована сложная система вывода твердого продукта с помощью клапанов звездочного типа, наличие которой способствует зависанию слоя при выгрузке твердого продукта.

Задача настоящего изобретения состоит в объединении и расширении функций известных устройств с целью создания устройства простой конструкции для многоцелевой переработки твердого топлива: угля, полукокса, древесины и др. с получением энергетического или технологического газа, не содержащего конденсируемые продукты пиролиза.

Техническим результатом изобретения является устройство для многоцелевой переработки твердого топлива, которое можно использовать для получения различных продуктов:

- среднетемпературного кокса и попутного газа энергетического или технологического назначения, не содержащего конденсируемые продукты пиролиза;

- углеродного сорбента и попутного газа энергетического или технологического назначения, не содержащего конденсируемые продукты пиролиза.

Для достижения технического результата устройство выполнено комбинированным из верхнего, среднего и нижнего поясов, с возможностью многоцелевой переработки твердого топлива и управления процессом подачей дутья, причем верхний пояс состоит из загрузочного люка, выпускного патрубка газа, гидрозатвора и электротермического устройства, средний пояс состоит из цилиндрического корпуса и водяной рубашки, а нижний - выполнен в виде усеченного конуса и состоит из выгрузочного устройства, колосниковой решетки, устройства подвода воздуха и/или охлаждающего газа и термоэлектрических датчиков.

На чертеже упрощенно изображено устройство для переработки твердого топлива.

Оно состоит из верхнего, среднего и нижнего поясов, включающих загрузочный люк 1, выпускной патрубок газа 2 с гидрозатвором 3 и электротермическое устройство 4 для розжига угля, цилиндрический корпус 5 с водяной рубашкой 6, выгрузочное устройство 7, колосниковую решетку 8, устройство подвода воздуха и/или охлаждающего газа 9 и термоэлектрические датчики 10. Управление процессом осуществляют подачей дутья.

Устройство работает следующим образом: уголь или иное твердое углеродосодержащее топливо подают в загрузочный люк 1. После загрузки верхний слой топлива разравнивают, закрывают люк и сливают воду из гидрозатвора 3. Затем примерно на 30 минут включают электротермическое устройство розжига 4. Спустя примерно 20 минут по устройству 9 начинают подачу воздуха, в течение примерно 10 минут увеличивая расход до номинального уровня. В дальнейшем, получая сигналы от термоэлектрических датчиков 10, расход воздуха автоматически поддерживают на номинальном уровне, который определяется свойствами топлива, сечением аппарата и целевым назначением процесса переработки топлива.

В момент приближения фронта реагирования к колосниковой решетке 8, от термоэлектрических датчиков 10 поступает сигнал, на основе которого прекращают подачу воздуха. Перед выгрузкой температуру твердого остатка (кокса, сорбента или шлака) необходимо снизить с 600-800°С до 70°С. С этой целью устройство для переработки топлива переводят в режим охлаждения посредством принудительной циркуляции охлаждающего газа по контуру "устройство - теплообменник" с полезным отбором тепловой энергии. Охлажденный шлак выгружается через люк 7. В качестве охлаждающего газа используют собственный попутный газ или охлажденные продукты его сгорания. Подачу охлаждающего газа поддерживают не выше подачи воздуха в номинальном режиме для исключения уноса пыли из слоя.

Устройство для переработки твердого топлива, представляющее собой слоевой аппарат шахтного типа, выполненное комбинированным - из верхнего, среднего и нижнего поясов, отличающееся тем, что верхний пояс состоит из загрузочного люка, выпускного патрубка газа, гидрозатвора и электротермического устройства, средний пояс состоит из цилиндрического корпуса и водяной рубашки, а нижний пояс выполнен в виде усеченного конуса и состоит из выгрузочного устройства, колосниковой решетки, устройства подвода воздуха и/или охлаждающего газа и термоэлектрических датчиков.