Установка для получения синтез-газа из водоугольного топлива

Номер документа 5120170044

РУБРИКА:
19. Оборудование

РУБРИКА ГРНТИ:
44.01.25. Патентное дело. Изобретательство и рационализаторство

АТРИБУТЫ:
Отрасли: угольная; энергетическое машиностроение и оборудование; жилищно-коммунальная;
Тепловая энергия: теплопроизводство
Электрическая энергия:
Виды топлива: твердое; газообразное
Водные ресурсы:

РЕКВИЗИТЫ:
Вид документа: Патент
Номер: 169609
Автор (принявший орган): С.П. Пантилеев, В.Э. Салтыков, А.В. Романюк, 183010, г. Мурманск, ул. Спортивная, 13, ФГБОУ ВПО "МГТУ", патентный кабинет; Телефон: (8152) 25-40-72, E-mail: office@mstu.edu.ru
Дата: 23.03.2017
Регион: Мурманская область
Источник информации: http://www.fips.ru/

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ ДОКУМЕНТА:

 

УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА ИЗ ВОДОУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА

Полезная модель относится к устройствам для сжигания и термической переработки углей и может быть использована на тепловых станциях, в котельных для получения из низкосортного энергетического угля энергии и высококачественного синтез-газа. Установка содержит вертикально установленный газогенератор с камерой газификации для водоугольного топлива и соединенный с ним сепаратор для разделения газообразных продуктов газификации и минеральных отходов. Установка снабжена регулирующей диафрагмой для получаемого в генераторе синтез-газа. Газовые горелки установлены в плоскости соударения струй ВУТ с образованием камеры сжигания. В нижней конусной части корпуса генератора установлен радиационный теплообменник-сепаратор для окончательного нагрева ВУТ перед подачей его в камеру сгорания. Два взаимно направленных друг на друга сопла выполняют роль струйной мельницы. Под радиационным подогревателем размещен бункер с шлюзом и промежуточным бункером для сброса золы. Сепаратор для разделения газообразных продуктов газификации и минеральных отходов также в нижней части имеет бункер с шлюзом и промежуточным бункером для сброса золы. Над сепаратором для разделения газообразных продуктов газификации и минеральных отходов установлен промежуточный подогреватель ВУТ. Установка для обеспечения ее пуска в работу имеет подвод мазута с запорной арматурой, выход продуктов сгорания в трубу котельной с запорной арматурой и дополнительный подвод воздуха с запорной арматурой. Установка позволяет повысить экономичность и эффективность выработки синтез-газа из водоугольного топлива и перевести котельные с мазутными котлами без реконструкции котлов на работу на угле.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в повышении эффективности работы установки для получения синтез-газа из водоугольного топлива.

Указанный технический результат достигается тем, что установка получения синтез-газа из водоугольного топлива, включающая систему подготовки водоугольного топлива, вертикально установленный газогенератор с камерой газификации для водоугольного топлива и соединенный с ним сепаратор для разделения газообразных продуктов газификации и минеральных отходов, в отличие от прототипа снабжена струйной мельницей водоугольного топлива, установленной в верхней части камеры газификации для водоугольного топлива, которая выполнена в виде полого цилиндра с тангенциальными газовыми горелками, находящимися в плоскости соударения водоугольных струй и работающих на синтез газе и воздухе подаваемом компрессором, приводимым от газовой турбины, работающего на уходящих газах из генератора; подогрев ВУТ осуществляется последовательно в охладителях минеральной части самого генератора и сепаратора для разделения газообразных продуктов газификации и минеральных отходов, затем в охладителе газов перед газовой турбиной и в радиационном противопоточном подогревателе ВУТ в нижней конусной части газогенератора.

В предлагаемой установке эффективность работы установки повышается за счет того, что при принятой цилиндрической компоновке камеры газификации водоугольного топлива (ВУТ), в нижней конусной части которой установлен подогреватель ВУТ, что создает условия для организации противоточного теплообмена между продуктами газификации водоугольного топлива и продуктами сгорания синтез-газа и удаление минеральной части из продуктов газификации. Тангенциально расположенные в камере газификации газо-воздушные горелки, способствуют качественному перемешиванию газифицируемых компонентов, выравнивая профили температур по поперечному сечению камеры газификации, что также способствует повышению эффективности процесса газификации. Отличительной особенностью установки является также наличие теплообменников на бункерах сепаратора продуктов сгорания и за ними. Такое исполнение позволяет охладить синтез газ до требуемой рабочей температуры газовой турбины. Воздухоподогреватель на выходе синтез газа позволяет возвратить часть тепловой энергии в зону газификации.

Применение турбонаддува позволяет проводить процесс газификации при повышенном давлении, что увеличивает концентрации реагирующих веществ с увеличением ее скорости и позволяет значительно уменьшить габаритные размеры установки.

Применение струйной мельницы для ВУТ в камере газификации позволяет применять ВУТ с помолом до 100 мкм, что уменьшает затраты на приготовление ВУТ.

Расходы полученного синтез-газа, направляемого на поддержание требуемой температуры процесса, связаны между собой таким образом, что при газификации ВУТ полностью используется двуокись углерода и часть водяного пара, входящих в состав дымовых газов, получаемых при сжигании синтез-газ. Оставшаяся часть углерода, входящая в состав газифицируемой части ВУТ, газифицируется за счет воды, входящей в состав газифицируемого ВУТ. Регулируя количество воды, направляемой на приготовление ВУТ, можно в достаточно широких пределах регулировать процесс газификации ВУТ. Таким образом, процесс газификации всегда автоматически сбалансирован по исходным компонентам, что повышает степень эффективности использования дымовых газов.

Газогенератор предназначен для непосредственной подачи синтез газа в топки котлов и его достаточно высокая температура не является отрицательным свойством: тепловая энергия будет отдана рабочему телу котла и при применении в нем конденсационных хвостовых поверхностей вся теплота конденсации водяных паров будет полезно использована. Потери в сравнении с непосредственным сжиганием угля в котле и при использовании газогенератора в последнем случае будут меньше, так КПД при работе на газе на 6…10% выше, чем на угле. Применение данной установки позволит без реконструкции котлов перейти с дорогого мазута на уголь.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, 2.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемой установки для получения синтез-газа из водоугольного топлива, на фиг. 2 - поперечный разрез горелочного устройства установки.

Установка содержит систему 1 подачи ВУТ, связанную с системой 2 подачи мазута, которые через общий трубопровод 3 последовательно связывают между собой: охладитель 4 бункера 5 сбора минеральной части из камеры 6 газификации; охладитель 7 бункера 8 сбора минеральной части из сепаратора 9 для разделения газообразных продуктов газификации и минеральных отходов; первый подогреватель 10 ВУТ; второй радиационный подогреватель 11 ВУТ. Оба подогревателя 10 и 11 ВУТ последовательно соединены между собой и на выходе двумя трубопроводами с распылительными соплами, которые расположены напротив друг друга по оси газогенератора в верхней части камеры газификации и образуют струйную мельницу 12. В верхней части камеры 6 газификации тангенциально расположены газовые горелки 13, между собой соединенные воздуховодом 14 и с воздушным компрессором 15 воздуховодом 16, через воздухоподогреватель 17 и регулируемое смесительное устройство 18, также горелки 13 связаны с подачей воздуха из котельной через запорные обратные клапаны 19. Газовые горелки 13 расположены в горизонтальной плоскости, проходящей по середине расстояния между распылительными соплами ВУТ, которые образуют струйную мельницу 12 и связаны трубопроводами с радиационным подогревателем 11 ВУТ. Синтез - газ после выхода из подогревателя 10 ВУТ по двум каналам: по каналу 20 к газовой турбине 21 и по каналу 22 через регулирующую диафрагму 23 в воздухоподогреватель 17. Газы, выходящие из газовой турбины 21 по каналу 24, входят в канал 22. Газоход 25 после воздухоподогревателя 17 соединяется с котлами (на фиг. 1 не показаны) через затвор 26 и с дымовой трубой через запор 27. Для удаления золы из бункеров 5 и 9 в нижних их частях установлены шлюзы с промежуточными бункерами 28 и 29 и затворами 30, 31 и 32, 33.

Заявляемая установка является промышленно применимой, так как включает в себя реально существующие элементы, изготовление и монтаж которых не вызывает затруднений. 

Заявляемая установка по принципу действия, обеспечиваемому новой совокупностью существенных признаков, позволяет осуществлять качественную газификацию ВУТ из различных углей для перевода мазутных котельных на работу на угле.