Способ слоевой газификации угля

(51) 10 3/68 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ стадии и полную газификацию углерода,содержащегося в коксовом остатке, в газогенераторе Лурги на второй стадии. На первой стадии осуществляют загрузку угля, сверху подают воздушное дутье в количестве 100-600 м 3/(м 2 ч) и поджигают слой угля со стороны, противоположной подаче дутья. На второй стадии непрерывно выгружаемый из аппарата шахтного типа полукокс поступает в газогенератор Лурги для полной газификации смесью пара и кислорода в соотношении, необходимом для поддержания в зоне газификации температуры, не превышающей температуру размягчения золы. Удельный расход пара при этом составляет 670-700 кг/(м 2 ч), а удельный расход кислорода - 160-180 м 3/(м 2 ч). Технический результат - повышение удельной теплоты сгорания газа, расширение сферы применения газа, непрерывное получение газа с использованием меньшего количества аппаратов,снижение затрат на их обслуживание.(72) Каулин Виталий Васильевич Красных Андрей Иванович(73) Акционерное общество Алюминий Казахстана(54) СПОСОБ СЛОЕВОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ(57) Изобретение относится к области получения энергетического или технологического газа из угля и может быть использовано в энергетике, цветной металлургии, химической промышленности. Способ осуществляют в совместно работающих вертикальном аппарате шахтного типа на первой стадии и газогенераторе Лурги на второй стадии. Способ включает нагрев, сушку, карбонизацию исходного угля и частичную газификацию углерода в вертикальном аппарате шахтного типа на первой 21212 Изобретение относится к области получения энергетического или технологического газа из угля и может быть использовано в энергетике, цветной металлургии, химической промышленности. Известен способ термической переработки бурых углей, (см. патент РФ 2211927, МПК 01 13/00, 2003 г.), включающий дробление и сушку бурого угля, его пиролиз твердым теплоносителем в процессе термоконтактного коксования с получением парогазовой смеси и полукокса,очистку и конденсацию парогазовой смеси с выделением двух фракций легкой и тяжелой,несконденсированной парогазовой смеси, сжигание последней в камере сгорания газовой турбины с выработкой электроэнергии. При этом часть полукокса сжигают для образования твердого теплоносителя, подаваемого на стадию пиролиза. Нагретый полукокс разделяют на два потока с направлением одного на газификацию с получением генераторного газа с последующей его очисткой от пыли и сжиганием его в камере сгорания газовой турбины, а другой подают на активацию для получения активированного угля и газа активации. Недостатками данного способа являются- образование жидких продуктов в процессе коксования угля твердым теплоносителем приводит к необходимости их утилизации- использование части полукокса для сжигания с получением полукокса для образования твердого теплоносителя,что уменьшает количество полукокса, поступающего на газификацию, и приводит к увеличению расхода угля- низкая удельная теплота сгорания получаемого газа. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ слоевой газификации угля (см. патент РФ 2287011, 10 3/68, 2005 г.), включающий двухстадийную слоевую газификацию угля в вертикальном аппарате шахтного типа. На первой стадии - нагрев, сушка,карбонизация исходного угля и частичная газифакция углерода и вторая стадия - полная газификация углерода, содержащегося в коксовом остатке. На первой стадии подачу воздушного дутья в количестве 150-600 м 3/(м 2-ч) осуществляют со стороны, противоположной розжигу слоя, на второй стадии (после достижения фронтом реагирования стороны слоя угля, противоположной розжигу) к дутью добавляют водяной пар в количестве до 100 кг/(м 2 ч),необходимый для поддержания температуры во фронте газификации не выше 11001200 С. Недостатками данного способа являются- необходимость использования не менее четырех аппаратов для ведения непрерывного процесса, что влечет дополнительные затраты на технологическое обслуживание- при полной газификации углерода удельная теплота сгорания горючего газа составляет 10001200 ккал/нм 3, что ограничивает применение его в качестве энергетического топлива. Задачей настоящего изобретения является создание эффективного способа газификации угля. 2 Технический результат,обеспечивающий решение поставленной задачи, состоит в повышении удельной теплоты сгорания газа, расширении сферы применения газа, непрерывном получении газа с использованием меньшего количества аппаратов,снижении затрат на их обслуживание. Технический результат достигается за счет нагрева, сушки, карбонизации исходного угля и частичной газификации углерода в вертикальном аппарате шахтного типа на первой стадии и полной газификации углерода, содержащегося в коксовом остатке, в газогенераторе Лурги на второй стадии. На первой стадии осуществляют загрузку угля,сверху подают воздушное дутье в количестве 100600 м 3/(м 2 ч) и поджигают слой угля со стороны,противоположной подаче дутья. На второй стадии непрерывно выгружаемый полукокс поступает в газогенератор Лурги для полной газификации смесью пара и кислорода в соотношении,необходимом для поддержания в зоне газификации температуры, не превышающей температуру размягчения золы. Удельный расход пара при этом составляет 670-700 кг/(м 2 ч), а удельный расход кислорода - 160-180 м 3/(м 2 ч). Для достижения технического результата способ осуществляют в совместно работающих вертикальном аппарате шахтного типа на первой стадии и газогенераторе Лурги на второй стадии. Вертикальный аппарат шахтного типа частично загружают дробленым углем класса 10-40 мм,сверху подают воздушное дутье с расходом 100-600 м 3/(м 2 ч) и поджигают загруженный уголь со стороны, противоположной подаче дутья. После образования устойчивого фронта горения угля производят дозагрузку угля на всю высоту аппарата. Образующийся фронт реагирования с постоянной скоростью смещается вверх, навстречу потоку воздуха, а за фронтом реагирования остается слой горячего коксового остатка. Уголь при прохождении через фронт реагирования последовательно подвергается нагреву, сушке и пиролизу. Горючие компоненты продуктов пиролиза полностью окисляются кислородом воздуха с образованием диоксида углерода и водяного пара, а затем путем восстановления на горячей поверхности коксового остатка превращаются в горючие компоненты газа(оксид углерода и водород), который не содержит конденсируемые продукты пиролиза. При этом температура во фронте реагирования достигает 7001200 С, а удельная теплота сгорания газа на первой стадии составляет 1000-1200 ккал/нм 3. После достижения фронтом горения половины высоты аппарата с нижней части производится выгрузка полукокса и дозагрузка дробленого угля в верхнюю часть аппарата, при этом фронт реагирования удерживается на постоянном уровне по всему сечению аппарата, что обеспечивает непрерывный режим его работы. Выгружаемый из аппарата полукокс поступает в газогенератор Лурги. Медленно опускающийся слой полукокса продувают снизу парокислородной смесью под давлением до 3 Мпа. Соотношение пара и кислорода экспериментальным путем подобрано 21212 таким образом, чтобы температура во фронте горения не превышала температуру размягчения золы для данного угля 1100-1200 С. Удельный расход пара составляет 670-700 кг/(м 2 ч), а удельный расход кислорода - 160-180 м 3/(м 2 ч). По мере продвижения полукокса навстречу парокислородному дутью образуется несколько зон с различными температурами и происходит полная газификация углерода, содержащегося в коксовом остатке. В нижней части газогенератора производится выгрузка золы и, соответственно, в верхней части осуществляют загрузку полукокса. Образующийся при газификации полукокса газ не содержит конденсируемых продуктов пиролиза,удельная теплота сгорания газа составляет 22002400 ккал/нм 3. Наименование Шубаркольский уголь Пример 1. Удельная подача воздуха на первой стадии 100 м 3/( м 2 ч). Температура в зоне реагирования - 740-760 С. Состав газа на первой стадии 246 12,6 2,4 213,7 29,1 1020 ккал/м 3 Состав полукокса 0,2 7,2 85,0 8,0 0,25 7060 ккал/кг Удельный расход пара на второй стадии 670 кг/( м 2 ч) Удельный расход кислорода на второй стадии 180 м 3/( м 2 ч) Состав газа на второй стадии О 20,1 СО 20,3 СН 1,5 Н 241,4 СО 226,748,15 2420 ккал/м 3 Содержание углерода в твердом остатке - 10. Пример 2. Удельная подача воздуха на первой стадии 600 м 3/( м 2 ч). Температура в зоне реагирования - 1100-1150 С. Состав газа на первой стадии 246 13,9 2,4 215,8 215,0 1033 ккал/м 3 Состав полукокса Расход дутья при подаче его в вертикальный аппарат шахтного типа 100-600 м 3(м 2 ч) обусловлен содержанием рабочей влаги в исходном угле используется уголь с содержанием влаги 14,6 , для угля с такой влагой нижний уровень расхода дутья составляет 100 м 3/(м 2 ч). Экспериментальная проверка первой стадии способа осуществлена в лабораторных условиях,проверка второй стадии осуществлена в условиях производства. В примерах, иллюстрирующих способ,использован вертикальный аппарат шахтного типа с внутренним диаметром 0,22 м и высотой 1,2 м и производственный газогенератор Лурги. В качестве сырья использовали Шубаркольский уголь фракции 10-40 мм марки Д, имеющий следующий технический и элементный состав 0,2 2,2 80,2 9,20,25 ккал/кг Удельный расход пара на второй стадии 700 кг/( м 2 ч) Удельный расход кислорода на второй стадии 160 м 3/( м 2 ч) Состав газа на второй стадии 20,1 СО 19,3 ,5 Н 240,8 СО 229,7 48,4 2360 ккал/м 3 Содержание углерода в твердом остатке - 12. 6820 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ слоевой газификации угля,осуществляемый в две стадии путем подачи в аппарат шахтного типа воздушного дутья со стороны, противоположной розжигу слоя угля на первой стадии, отличающийся тем, что на второй стадии в газогенераторе Лурги осуществляют полную газификацию полукокса смесью пара и кислорода в соотношении, необходимом для поддержания в зоне газификации температуры, не превышающей температуру размягчения зоны. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что удельный расход пара составляют 670-700 кг/(м 2 ч),а удельный расход кислорода составляет 160-180 м 3