Способ термической переработки твердого топлива с получением электроэнергии

(51) 01 13/00 (2006.01) 01 25/14 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Технический результат - расширение арсенала средств аналогичного назначения, упрощение способа, повышение его эффективности за счет получения электроэнергии из отходов производства и исключения использования товарного продукта,снижение загрязнения окружающей среды - достигается тем, что в способе термической переработки твердого топлива с получением электроэнергии,включающем термическое разложение топлива с получением твердого товарного продукта и коксового газа, который направляют в силовой агрегат для выработки электроэнергии, согласно изобретению, термическое разложение топлива осуществляют при подаче окислителя, а коксовый газ очищают от примесей и метанизируют, после чего направляют в силовой агрегат.(72) Муравлев Вячеслав Константинович Кучменок Олег Владимирович Турсумбеков Шакерим Шамельевич Сенин Сергей Евгеньевич(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА С ПОЛУЧЕНИЕМ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ(57) Изобретение относится к химической технологии твердых горючих ископаемых и может быть реализовано в процессах переработки твердых топлив, преимущественно длиннопламенных углей с большим содержанием летучих веществ. 18140 Изобретение относится к химической технологии твердых горючих ископаемых и может быть реализовано в процессах переработки твердых топлив, преимущественно длиннопламенных углей с большим содержанием летучих веществ. Известен способ термококсования твердого топлива с получением электроэнергии, включающий полукоксование твердого топлива путем нагрева его твердым теплоносителем в реакторе с получением мелкозернистого и пылевидного полукокса, смолы,газового бензина, пиролизного газа и пирогенетической воды, нагрев полукокса в коксонагревателе путем частичного его сжигания в потоке воздуха и подачу части нагретого полукокса в качестве теплоносителя на стадию полукоксования, сжигание пылевидного полукокса и пиролизного газа в парогенераторе паротурбинной установки и подачу пара в паротурбинный агрегат для выработки электроэнергии. Перегретый пар из отборов турбины паротурбинного агрегата направляют на аэрацию и транспорт теплоносителя в реактор и коксонагреватель,причем в период повышенного электропотребления расход пара снижают, а в период пониженного электропотребления - увеличивают (патент РФ 2052133, кл. 01 13/00, 1996). Данный способ предусматривает сжигание части товарного продукта, что снижает эффективность термококсования. При этом не обеспечивается получение товарного продукта высокого качества. Известен способ термической переработки твердого топлива с получением электроэнергии, включающий термическое разложение топлива с получением твердого товарного продукта и газа, который направляют в силовой агрегат для выработки электроэнергии. Термическое разложение твердого топлива осуществляют в блоке термической переработки. По коксопроводу из блока термической переработки твердого топлива в технологическую топку подводят охлажденный теплоноситель - полукокс,который частично сжигают в кипящем слое вместе с пиролизным газом и пылевидным полукоксом. Рабочее тело паросилового контура испаряют и перегревают в нагревательной поверхности технологической топки за счет тепла от сжигания части теплоносителя - полукокса, а также теплоты сгорания газа пиролиза и пылевидного полукокса (патент РФ 2105158, кл. 01 К 13/00, 1998). Нагрев и испарение рабочего тела паросилового контура за счет тепла от сжигания части товарного продукта - полукокса и пылевидного полукокса усложняет способ и снижает его эффективность. При этом высок выход побочных продуктов переработки, например, газового бензина, который не используют в процессе выработки электроэнергии. Кроме того, при сжигании полукокса происходит загрязнение окружающей среды оксидами углерода, а также продуктами неполного сгорания углерода. Задачей изобретения является разработка способа термической переработки твердого топлива, преимущественно длиннопламенных углей с высоким содержанием летучих веществ. 2 Технический результат - расширение арсенала средств аналогичного назначения, упрощение способа, повышение его эффективности за счет получения электроэнергии из отходов производства и исключения использования товарного продукта, снижение загрязнения окружающей среды - достигается тем,что в способе термической переработки твердого топлива с получением электроэнергии, включающем термическое разложение топлива с получением твердого товарного продукта и коксового газа, который направляют в силовой агрегат для выработки электроэнергии, согласно изобретению, термическое разложение топлива осуществляют при подаче окислителя, а коксовый газ очищают от примесей и метанизируют, после чего направляют в силовой агрегат. Термическое разложение топлива при подаче окислителя обеспечивает условия для термоокислительного коксования. Данный процесс отличается от вышеперечисленных способов тем, что для нагрева угольной массы используется тепло, выделяющееся от сгорания части коксуемого угля и части коксового газа с подачей внешнего окислителя,например, воздуха. Свойства кокса, получаемого при термоокислительном коксовании отличаются от свойств обычного кокса, поэтому он получил название специальный кокс или спецкокс. Эти отличия в первую очередь связаны с марками исходных углей, т.к. для спецкокса используют обычно длиннопламенные угли с большим содержанием летучих и малой исходной зольностью, например, уголь марки ДР Шубаркольского месторождения. Спецкокс обладает высокой реакционной способностью и заметной степенью графитизации, хотя и сниженной прочностью. Высокая реакционная способность делает этот спецкокс очень ценным продуктом для химического синтеза, получения ферросплавов для металлургии,исходным сырьем для производства графита. При этом технологическая цепочка производства спецкокса позволяет непрерывно подавать уголь в топку коксовой камеры и непрерывно отбирать излишки коксового газа, которые затем направляются на очистку и метанизацию. Подготовленный таким образом коксовый газ позволяет повысить эффективность работы силового агрегата, а именно газотурбинной установки и снизить уровень загрязнения окружающей среды. Изобретение поясняется чертежом, где представлена схема установки термической переработки твердого топлива. Установка включает угольный склад 1, загрузочный бункер 2, печь для коксования 3, устройство для подачи окислителя 4, устройство для охлаждения, очистки и метанизации коксового газа 5, приемный бункер для товарного продукта 6, теплообменник 7, компрессор дожатия газа 8, компрессор для подачи воздуха 9, силовой агрегат, содержащий газотурбинный двигатель 10 и газотурбинный генератор 11, трансформаторная подстанция 12. Реализация способа осуществляется следующим образом. 18140 На угольный склад подают уголь, например,марки ДР 0 - 300. После дробления уголь транспортером (не показан) направляют в загрузочный бункер 2, откуда дозируют в топочную камеру печи для коксования 3. Одновременно ведут подачу части угля для сжигания. В печь для коксования подают окислитель, например, воздух с помощью устройства 4, которым может служить компрессор. На выходе из зоны коксования полученный товарный продукт - спецкокс - поступает в приемный бункер 6 для тушения и охлаждения, и затем транспортируется на склад или отгрузку потребителю. Утилизируемый в процессе коксования коксовый газ с помощью системы сбора газа поступает в устройство для охлаждения, очистки и метанизации 5. Очистку газа производят в скрубберах стандартного типа и фильтрах сероочистки (применяемых на нефте-газо-очистительных заводах), а затем очищенный от серы газ метанизируют на установке каталитической метанизации, например, с помощью никелевых катализаторов при температуре 500 С для получения обогащенного метаном газа. Газ такого состава можно использовать на любых типах силовых агрегатов, вплоть до газотурбинных и газопоршневых (в отличие от коксового газа исходного состава, который не может быть использован в камерах сгорания газотурбинных и газопоршневых установок по причине высокого содержания серы,т.к. требуемая концентрация - ниже 0,07 серы в топливном газе). Коксовый газ, поступающий в устройство для охлаждения, очистки и метанизации 5, имеет следующий состав, об.2 7,5 СО 16 СН 4 24 Другие углеводороды 3 Н 2 47 О 2 0,5 2 2 Содержание метана в газе при выходе из устройства 5 повышается до 90 , что обеспечивает эффективную работу силового агрегата и исключает загрязнение окружающей среды. Метанизированный коксовый газ направляют в силовой агрегат, содержащий газотурбинный двигатель 10 и газотурбинный генератор 11, соединенный с трансформаторной подстанцией 12 для распределения получаемой электроэнергии. Переработка углей предлагаемым способом позволяет наряду с производством высококачественного спецкокса получать дополнительный энергоноситель - коксовый газ, при этом высвобождающаяся тепловая энергия утилизируется в теплообменных устройствах (не показаны). При использовании метанизированного коксового газа для получения электроэнергии себестоимость 1 кВт.ч. электроэнергии при постоянной нагрузке силового агрегата составляет 1, 75 тенге. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ термической переработки твердого топлива с получением электроэнергии, включающий термическое разложение топлива с получением твердого товарного продукта и коксового газа, который направляют в силовой агрегат для выработки электроэнергии, отличающийся тем, что термическое разложение топлива осуществляют при подаче окислителя, а коксовый газ очищают от примесей и метанизируют, после чего направляют в силовой агрегат.