Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Назначение: изобретение относится к процессам преобразования твердого углеродистого топлива путем воздействия на него газифицирующих реагентов и может быть использовано, например, при газификации угля с получением смеси различных газов. Сущность: способ газификации твердого топлива заключается в подаче в сосуд высокого давления твердого топлива и взаимодействующих с ним газифицирующих реагентов, удалении из сосуда летучих газов и выброса твердых фракций. Перед подачей осуществляют пиролиз твердого топлива без возгонки в пиролизаторе, связанном с сосудом высокого давления, а взаимодействие газифицирующих реагентов и обрабатываемого топлива осуществляют с осаждением твердых фракций на размещенной внутри сосуда высокого давления вращающейся решетке, посредством которой их удаляют из сосуда. Устройство для газификации твердого топлива включает в себя сосуд высокого давления, с которым связаны источник подачи твердого топлива, трубопроводы газообразного топлива, подачи газифицирующих реагентов и выхода летучих газов, а также отверстие для выброса твердых фракций посредством установленной в сосуде вращающейся решетки. Внутри сосуда высокого давления установлен трубчатый пиролизатор, в котором осуществляется взаимодействие газообразного и твердого топлив. 4 с. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2084493
Класс(ы) патента: C10J3/14, C10J3/20, C10B49/10
Номер заявки: 93004509/04
Дата подачи заявки: 23.07.1991
Дата публикации: 20.07.1997
Заявитель(и): ЦРС Серрайн Инжиниэс Инк. (US)
Автор(ы): Садовский Ричард С.[US]
Патентообладатель(и): ЦРС Серрайн Инжиниэс Инк. (US)
Описание изобретения: Изобретение относится к процессам преобразования твердого углеродистого топлива путем воздействия на него горячего воздуха, кислорода, пара или двуокиси углерода и может быть использовано, например, при газификации угля с получением смеси, содержащей водород, окись углерода и различные количества азота, двуокиси углерода и т.д. и, возможно, также смолу и пыль в зависимости от условий процесса газификации.
Несмотря на многочисленные исследования в этой области не решены многие проблемы, оказывающие негативное влияние на результаты преобразования твердого топлива. Это относится, в первую очередь, к спеканию угля с образованием мелких комков, собирающих на своей поверхности другие вещества, а также к наличию фракций, включающих в себя смолу и асфальт, попадающих в выпускаемый из газификатора горючий газ, используемый в дальнейшем в различных энергетических установках.
Обычный газификатор работает в противотоке, когда уголь опускается вниз под действием силы тяжести, тогда как воздух и пар, используемые для нагрева и газификации, поднимаются вверх через слой угля и, пройдя через необработанный и расположенный в холодной зоне слой угля, летучие фракции выходят из газификатора, унося с собой вредные примеси.
Традиционный газификатор под давлением Лурджи включает в себя сосуд высокого давления, имеющий вверху бункер для угля, через который подается калиброванный уголь. Имеющаяся в нем рама с углем встряхивается для сохранения пористости и для исключения комкования. Уголь нагревается до температуры 1800-2300o по Фаренгейту путем добавки нагретого пара и кислорода из нижней части сосуда.
Недостаток данного газификатора заключается в том, что выпускное отверстие для необработанного газа находится очень близко к верхней раме с углем, что приводит к попаданию смолы, легкой гранулированной пыли и угля в выходящий из газификатора поток.
Газификатор, разработанный Центром энерготехнологии Моргантауна (ЦЭТМ), основан на другом решении. В нем уголь вводится сверху, а воздух и пар подводятся снизу методом противопотока, при этом бункер подает уголь в тарельчатый питатель, работающий с переменной скоростью, который переносит уголь к шнековому питателю, работающему с большой скоростью, обеспечивающей перемещение угля в объем сосуда до того момента, как уголь нагреется, слипнется и вызовет закупорку. Перемешиватель с тремя лопастями используется для сохранения пористости.
Как и в предыдущей конструкции, недостатком указанного изобретения является то, что в выходящем газовом продукте присутствуют смолы и другие нежелательные фракции. Кроме того, из-за необходимости глубокого перемешивания угля в изобретении должны быть предусмотрены усиление опорных поверхностей, надежная герметичность и т.п. что вызывает усложнение конструкции.
Известен способ газификации твердого топлива, заключающийся в подаче в сосуд высокого давления твердого топлива и газифицирующих реагентов с образованием летучих газов, выпускаемых из верхней части сосуда высокого давления, и твердых фракций, удаляемых из нижней части упомянутого сосуда, причем перед подачей на стадию газификации осуществляют пиролиз твердого топлива (см. а.с. СССР N 88623, кл. C 10 3/48, 1951).
Недостатком известного способа является то, что в нем не исключается явление комкования кусков угля, затрудняющее процесс газификации и резко снижающее его эффективность, при этом в выпускаемых из верхней части сосуда газах присутствует достаточно большое количество ингредиентов смолы и других примесей, ухудшающих эксплуатационные качества газа.
Известно устройство для газификации топлива, которое содержит сосуд высокого давления с вертикальными стенками и верхней и нижней частями, с последней из которых связан трубчатый кожух, верхняя часть которого, имеющая выходное отверстие, соосно установлена в сосуде высокого давления с образованием между ней и вертикальными стенками упомянутого сосуда кольцевого пространства, в котором расположена соединенная с трубчатым кожухом горизонтальная решетка, трубопроводы подачи газифицирующих реагентов и выпуска летучих газов, последний из которых расположен в верхней части упомянутого сосуда, и отверстие для выпуска твердых фракций, а также источник подачи твердого топлива.
Недостатком данного устройства является достаточно сложная конструкция, включающая множество трубопроводов, подводящих различные компоненты. Несмотря на такую сложность устройство не обеспечивает хорошего контакта угля с газифицирующими реагентами из-за образования слипшихся комков твердого топлива, мешающих проведению полноценных химических реакций внутри сосуда высокого давления.
Целью настоящего изобретения является создание способа газификации твердого топлива и устройства для его осуществления, обеспечивающих повышенную производительность процесса путем исключения комкования и слипания кусков топлива с обеспечением более полного реагирования подаваемого на газификацию твердого топлива.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа и устройства, снижающих до минимума перенос смолы в проводимый горючий газ.
Кроме того, задачей изобретения является уменьшение переходящих в горючий газ испаренных щелочей натрия и калия.
Для достижения указанных целей в известном способе газификации твердого топлива, заключающемся в подаче в сосуд высокого давления твердого топлива и газифицирующих реагентов с образованием летучих газов, выпускаемых из верхней части сосуда высокого давления, и твердых фракций, удаляемых из нижней части упомянутого сосуда, перед подачей осуществляют пиролиз твердого топлива без возгонки путем его взаимодействия с газообразным топливом в пиролизаторе с выходным отверстием, расположенном в сосуде высокого давления, а подачу твердого топлива выполняют с обеспечением осаждения твердых фракций на размещенной внутри сосуда высокого давления вращающейся решетке, посредством которой их удаляют из сосуда.
Подачу газифицирующих реагентов осуществляют с обеспечением крекинга фракций смолы и асфальта. Кроме того, сжигание газообразного топлива в пиролизаторе производят при температуре 870oC, а температуру в сосуде высокого давления поддерживают в диапазоне 925-1050oC.
Устройство для осуществления данного способа, содержащее сосуд высокого давления с вертикальными стенками и верхней и нижней частями, с последней из которых связан трубчатый кожух, верхняя часть которого, имеющая выходное отверстие, соосно установлена в сосуде высокого давления с образованием между ней и вертикальными стенками упомянутого сосуда кольцевого пространства, в котором расположена соединенная с трубчатым кожухом горизонтальная решетка, трубопроводы подачи газифицирующих реагентов и выпуска летучих газов, последний из которых расположен в верхней части упомянутого сосуда, и отверстие для выброса твердых фракций, а также источник подачи твердого топлива, снабжено трубопроводом подачи газообразного топлива, соединенного с нижней частью трубчатого кожуха, с которым соединен также источник подачи твердого топлива, при этом трубопровод подачи газифицирующих реагентов расположен в верхней части сосуда высокого давления, а горизонтальные решетки установлены с возможностью вращения и выполнены в виде взаимосвязанных параллельных пластин.
В верхней части сосуда высокого давления выполнена обечайка, стенки которой расположены параллельно вертикальным стенкам упомянутого сосуда с образованием полости, с которой сообщен выпускной трубопровод летучих газов.
Кроме того, по крайней мере одна из пластин горизонтальной решетки установлена эксцентрично относительно трубчатого кожуха.
Устройство снабжено также трубопроводом подачи воды в сосуд высокого давления, закрепленным на стенках этого сосуда в районе упомянутой решетки, и, кроме того, измерителем толщины слоя твердого топлива.
На фиг. 1 показана схематичная иллюстрация работы устройства; на фиг. 2
продольное сечение по газификатору; на фиг. 3 вращающаяся решетка в увеличенном масштабе.
В общем случае устройство для осуществления предложенного способа должно содержать два основных элемента сосуд высокого давления для газификации топлива и средство для пиролиза твердого топлива. Оба элемента могут быть соединены различными способами. Важно, чтобы все топливо до газификации подвергалось пиролизу. Это препятствует кускованию частиц топлива. Желательно, чтобы лишенное возможности распыляться и прошедшее пиролиз топливо поступало в область высокой температуры газификатора. В предпочтительном варианте пиролизующий компонент поступает в сосуд высокого давления снизу, хотя возможны и иные конфигурации. Под термином "топливо" понимается любой твердый углеродистый материал. Примеры этого (не ограничиваясь перечисленным) уголь, получаемые из отходов материалы и древесина.
Устройство 1 для газификации твердого топлива в предпочтительном варианте содержит пиролизатор 2, верхняя часть которого установлена соосно в сосуде высокого давления 3, имеющем вертикальные стенки 4, верхнюю 5 и нижнюю 6 части. Пиролизатор 2 представляет собой трубчатый кожух, расположенный в сосуде высокого давления с образованием кольцевого пространства, в котором установлена связанная с кожухом горизонтальная решетка 7. В нижней части пиролизатора 2 выполнена камера 8, к которой подсоединяются трубопроводы 9 подачи горючего газа, такого как природный газ (более 90% метана), и окислителя 10, например воздуха. К нижней части пиролизатора 2 подходит трубопровод от источника подачи твердого топлива 11. Трубчатый кожух пиролизатора связан с нижней частью сосуда высокого давления 3 и имеет сверху выходное отверстие. Газификатор снабжен трубопроводами 12 подачи газифицирующих реагентов, расположенными в верхней части сосуда 3. Выработанные в газификаторе газообразные продукты удаляются из него через трубопроводы 13, также расположенные в верхней части сосуда 3 и сообщенные с полостью 14, образованной вертикальными стенками 4 этого сосуда и установленной в нем обечайкой 15, имеющей стенки, параллельные указанным вертикальным стенкам 4. В нижней части сосуда высокого давления 3 выполнено отверстие 16 для выброса твердых негорючих фракций, таких как зола. Отверстие 16 может быть выполнено в виде трубопровода.
Пиролизатор 2 имеет традиционную конструкцию и представляет собой открытую трубу или цилиндр, способный выдерживать температуру до 1037oC (1900o по Фаренгейту). Пиролизатор 2 имеет три секции. В нижнюю часть подаются горючий газ, окислитель и твердое топливо, последнее из которых подается через трубопровод 11, коаксиально установленный относительно нижней части пиролизатора. Подача твердого топлива, например угля, может осуществляться пневматически с переменной скоростью. Другие секции пиролизатора представляют собой плиту с решеткой 17 и раму 18.
Плита с решеткой 17 газораспределительная, устанавливается автономно, она может выполняться из нержавеющей стали, хотя и другие материалы могут применяться достаточно эффективно.
Плита содержит ряд отверстий, служащих для перемещения горючих газов, и распределяет нагретые газы равномерно по секции рамы реактора 18.
Рама реактора 18 располагается в верхней части пиролизатора 2, и на ней размещаются инертные материалы: известняк или песок, богатая углеродом твердая фракция, служащие для переноса тепла к частицам углеродистого топлива, подвергающимся истиранию и измельчению, а также для сглаживания флуктуации, работая как массивный теплоотвод, и для удаления какой-то части серы в виде сульфида кальция (CaS).
Секция реактора выполнена из огнеупорного сплава. Изолирующей футеровкой могут быть огнеупорный кирпич и отливной огнеупор, хотя могут быть применены и другие теплостойкие составы или/и сварные трубки с водяным охлаждением. Выше рамы реактора 18 диаметр, в основном, постоянен, но его можно увеличить для получения более просторной камеры.
Вертикальная длина системы трубок может меняться, но обычно она составляет 9 3/4 фута, т.е. относительные размеры элементов пиролизатора могут меняться в широких пределах. Например, нижняя часть пиролизатора может иметь диаметр всего около 4 дюймов с внешним диаметром трубы 11 около 1 дюйма. При таких размерах внешний диаметр секции реактора может составить 8 дюймов. Эти размеры можно соответственно изменять с использованием хорошо известных методов конструирования.
Сосуд высокого давления 3 имеет высокотемпературную область 19 и выполнен в виде корпуса, имеющего утолщения 20 и 21, определяющие толщину вертикальных стенок 4, которые могут быть футерованы изолирующим высокотемпературным огнеупором, который в конструкции данного газификатора не дает неблагоприятных последствий благодаря снижению летучих компонентов угля в пиролизаторе до уровня, когда спекание кусков затруднено. В качестве альтернативы корпус может иметь стенку с водяным охлаждением по всей или части ее длины.
В сосуде высокого давления имеется зона 22 пониженной температуры, в которой установлена решетка 7. В районе размещения этой решетки на корпусе закреплены трубопроводы 23 для подачи дополнительного воздуха и пара, служащие для охлаждения решетки, а также выполняющие роль газифицирующих реагентов для осажденных на решетке твердых фракций, содержащих углерод. На стенках сосуда 3 закреплены трубопроводы 24 подачи воды для размельчения комков образующихся фракций на решетке 7.
Решетка 7 может быть любой механической решеткой, приспособленной для размещения цилиндра пиролизатора 2. Она выполняет функцию физической поддержки массы со слоем угля. Решетка выполнена вращающейся посредством приводного элемента 25.
Решетка 7 выполнена в виде взаимосвязанных параллельных пластин 26 (см. фиг. 3). Каждая горизонтальная пластина 26 имеет сквозное отверстие 27. Пластины 26 соединены друг с другом своими горизонтальными поверхностями посредством соединительных элементов 28, закрепленных таким образом, чтобы отверстия 27 образовывали кольцевое пространство, в которое можно поместить трубку пиролизатора 2, которая не обязательно должна герметично соединяться в этих отверстиях, а может иметь диаметр, меньший, чем эти отверстия, так чтобы образовалось некоторое расстояние между пиролизатором и внешним краем 29. Некоторые из параллельных пластин 26 расположены эксцентрично относительно центральной оси трубчатого кожуха, являющейся осью вращения решетки (на фиг. 3 в этом положении показана только самая верхняя пластина). Некоторые из этих пластин имеют толкатель 30 и 31 для регулирования радиального поступления золы. Весь узел вращается с использованием износоустойчивого венца или опорной поверхности (не показаны). Желательно, чтобы вращение решетки происходило по часовой стрелке и чтобы как минимум одна из двух верхних пластин 26 была установлена эксцентрично относительно оси пиролизатора. Толкатель 31 смонтирован на раме 32, прикрепленной к периферийной части пластины.
В предложенном устройстве предусмотрено контролирование определенных параметров, важных для работы газификатора. К ним относятся уровни температур в нижних зонах, температура производимого газа, величина расхода поступающих компонентов, температура реагентов, геометрическое расположение несущей слой угля рамы.
Контролирование уровней температуры в нижней зоне газификатора представляет лучший способ определения положения, размеров и интенсивности зоны сгорания. Для этого в газификаторе могут быть установлены датчики температуры охлаждающей воды в сосуде высокого давления.
Температура производимого газа играет существенную роль, когда режим работы газификатора становится ненормальным, а сгорание в угольном слое идет слишком активно.
Геометрическое расположение поверхности угольного слоя важно для поддержания относительного постоянства характеристик производимого газа. Для измерений параметров этой поверхности в предложенном изобретении можно использовать различные методы, например использование электрических датчиков сопротивления. Наиболее надежный метод предполагает применение ядерного измерителя с использованием измерений затухания пучка ядерного излучения, проходящего через слой угля. Этот метод основан на излучении гамма-лучей внешне установленным источником кобальта-60, которое регистрируют ионизационные камеры.
Предложенный способ газификации твердого топлива и работа устройства для осуществления указанного способа осуществляются следующим образом.
В нижнюю часть трубчатого кожуха подаются горючий газ по трубопроводу 9, окислитель по трубопроводу 10 и твердое углеродистое топливо, например уголь, идущий на обработку.
Предполагается, что термин "пиролиз" определяет общий процесс нагрева угля, включающий экстенсивный термический распад угля, включающий обогащение углеродом оставшегося твердого материала. Продукты обычного высокотемпературного пиролиза угля следующие: богатая водородом летучая фракция, содержащая газ и смолу; богатая углеродом твердая фракция. Летучие газы, выделяемые при пиролизе угля, включают в себя (не ограничиваясь перечисленным) метан, окись углерода, двуокись углерода, водяной пар, водород, этан и окислы азота. В предложенном изобретении используется метод пиролиза с использованием стабильной взвеси частиц угля в восходящем потоке газа. Эти частицы угля переносятся начальным потоком газа эжектированием в горячую вертикальную печь.
Предложенный пиролизатор 2 позволяет справиться с основной трудностью, связанной с пиролизом угля, т.е. спеканием при его нагреве, благодаря тому, что нагретые частицы окружаются инертным материалом. Пиролизатор работает с раскрошенным углем с размером частиц порядка 1/10 дюйма. Желательно, чтобы средние размеры частиц угля находились в диапазоне 0,015-0,250 дюйма. Раскрошенный уголь таких размеров имеет достаточную площадь поверхности, чтобы быстро потерять способность к возгонке при нагреве выше температуры 870oC (1600o по Фаренгейту).
Смесь нагретых горючих газов приводит к образованию стабильной взвеси частиц угля в восходящем потоке газа. Состав горючего газа можно регулировать в ограниченных пределах, добавляя дополнительный воздух для образования определенных долей содержащихся компонентов.
Скорость подачи газа в районе рамы реактора 18 поддерживается на уровне, достаточном для обеспечения быстрого перемешивания богатой углеродом твердой фракции. Слой угля нагревается до заранее выбранной температуры в диапазоне от 760oC (1400o по Фаренгейту) до 1037oC (1900o по Фаренгейту).
После того, как лежащий на раме слой угля нагреется до нужной температуры, скорость газового потока регулируется таким образом, чтобы выйти на параметры, диктуемые конкретными условиями. Затем пиролизатор 2 может перейти в относительно стабильное состояние, о чем можно судить, например, по постоянной температуре угольного слоя. Обычно температура угольного слоя сразу же снижается из-за большого количества тепла, необходимого для разогрева угля для реакции, плюс тепло, выделяемое пиролизом. Пневматическую подачу угля и скорость газового потока можно регулировать так, чтобы температура на раме не падала ниже 760oC. Трубка пиролизатора нагревается для лишения топлива летучести до достаточно высоких температур, чтобы на поверхности угля образовалась защитная корка. Предпочтительно держать температуру в диапазоне 870oC. При температуре 870oC смолянистые выделения крекируются в твердые углеродистые фракции. В то же время пиролизатор 2 не потребляет из угля большого количества фиксированного углерода.
Для того, чтобы еще больше частично окислить уголь без комкования, пиролизатор 2 выпускает продукты переработки прямо внутрь сосуда высокого давления 3. Образующийся газ, содержащий битумную смолу, и твердые продукты пиролиза (уголь, зола и твердые фракции углерода) вытесняются из верхней части трубчатого кожуха и проходят через высокотемпературную область 19 сосуда высокого давления, где смолы крекируются в углерод и газообразные углеводороды.
В сосуде высокого давления окисляется большая часть содержащегося в угле фиксированного углерода. Продуктами газификации угля являются газы с хорошими тепловыми характеристиками, содержащие больше окиси углерода, чем газы, получаемые во время пиролиза, поскольку при газификации используется большее количество углерода. Оставшиеся продукты это зола с небольшим количеством непрореагировавшего углерода.
Газификатор можно сконструировать таким образом, чтобы он выдержал давление до 40 атмосфер. Величина температуры в сосуде высокого давления обычно колеблется от 925 до 1050oC (1697-1922o по Фаренгейту). При таких температурах и давлении желательна гидрогенизация углерода, с тем чтобы газовый продукт содержал 50% водорода, 35% окиси углерода и 15% метана при использовании кислорода в качестве газифицирующего реагента. Газифицирующие реагенты, такие как горячий воздух, пар, кислород или/и двуокись углерода, подаются в сосуд сверху по трубопроводам 12 и взаимодействуют с поступающими сюда продуктами пиролиза. Это позволяет обеспечить движение единого потока указанных составляющих сверху вниз через высокотемпературную область 19.
Область газификации 19 расположена около верхней части пиролизатора и простирается на какое-то расстояние вниз от нее. Она представляет собой область газификации с температурой в диапазоне от 982 до 1260oC (2300o по Фаренгейту). Основные реакции, происходящие в этой зоне газификации, следующие:
экзотермическое окисление углерода
C + O2 CO2;
эндотермические реакции углерода с паром и двуокисью углерода
C + H2O CO + H2 C + CO2 2CO;
экзотермическая реакция смещения между водой и газом
CO + H2O CO2 + H2.
Метан можно получать за счет гидрогенизации углерода и за счет термического крекинга углерода при высоких давлениях, существующих в сосуде высокого давления.
Уголь, выходящий из пиролизатора 2, и воздух /кислород/ и пар /или вода/, поступающие по трубопроводам 12, текут в одном потоке вниз внутри сосуда высокого давления 3. Улетучивающийся газ, выходящий из пиролизатора 2, должен пройти через область высокой температуры сосуда 3, где смолы крекируются в углерод и газообразные углеводороды. Этот внутренний повторный режим выхода газа сводит к минимуму перенос угольной смолы в получаемый горючий газ. Протекание в одном потоке также имеет преимущества, потому что улетучивающиеся щелочные компоненты натрия и калия, образовавшиеся щелочные компоненты натрия и калия, образовавшиеся во время пиролиза в высокотемпературной зоне 19 газификатора, будут конденсироваться и осаждаться в виде золы при охлаждении ниже температуры 870oC (1600o по Фаренгейту) в зоне охлаждения 22 газификатора.
Свободный от щелочей газ удаляется из сосуда высокого давления 3 через один или более трубопроводов 13, расположенных рядом с верхней частью сосуда. Желательно, чтобы выпускные трубопроводы 13 были размещены вне обечайки 15, служащей направляющей для газов и обеспечивающей более эффективный совместный ток, уменьшающий время повторного режима переработки выходного газа, поскольку газы, выходящие из пиролизатора, должны проходить окружным путем, прежде чем они покинут сосуд высокого давления 3.
После того, как совместный поток выходящего из пиролизатора газа, твердой фракции углерода и газифицирующего агента пойдет вниз через охлаждающую зону, он войдет в область температур ниже 870oC, где оставшийся углерод и зола оседают на решетку 7. Дополнительные трубопроводы для воздуха и пара 23 обеспечивают охлаждение решетки, а также поставляют дополнительные реагенты для завершения последнего сжигания углерода, осевшего на решетке 7.
Решетка 7 удаляет нижнюю часть твердых веществ слоя угля с контролируемой скоростью. Теоретически нижняя часть угольного слоя удаляется с той же скоростью, с какой зона сжигания перемещается вверх в газификаторе, что заставляет зону сжигания оставаться фиксированной вертикально. Скорость объемного удаления твердых веществ определяется скоростью вращения решетки.
При использовании приводного элемента 25 зола спадает вниз по поверхности решетки к отверстию 16.
Зола зачерпывается из области стенок газификатора при помощи толкателя 31 и выдавливается радиально внутрь, чтобы потом пройти над/под средней пластиной 29 и провалиться через большие центральные отверстия 27, находящиеся в средней и нижней пластинах, в отводное отверстие 16. Толкатель 30 заставляет золу, оставшуюся на верхней пластине 26, отклоняться и спадать на нижний уровень, где ее подбирает толкатель 31. Хотя какое-то количество золы спадает за периферией нижней пластины, попадая в отверстие 16, основная часть золы выходит из области решетки 7 через центральное отверстие 27 в нижней пластине 26.
Любые куски, большие, чем зазор между пластинами, падают мимо толкателя и размельчаются между эксцентрически смонтированными пластинами и окружающей опорной поверхностью, когда эксцентрически смонтированные пластины доходят практически до нулевого зазора. Главным достоинством такой конструкции решетки является то, что она может эффективно управлять потоком практически любого вида золы от порошка до небольших клинкеров. Размер клинкера определяется расстоянием между пластинами, что, в свою очередь, определяется длиной соединяющих элементов 28. Желательно, чтобы этот зазор составлял 6 дюймов.
В одном варианте реализации изобретения клинкеры можно удалять из сосуда высокого давления 3 путем впрыскивания время от времени струи воды с целью недопущения образования клинкеров. На фиг. 1 и 2 показано, что вода подается сбоку сосуда 3 через трубопроводы 24. Устройства впрыскивания воды могут работать с перерывами. Обычные газификаторы прекращают работу, когда образуются клинкеры больших размеров, чем можно пропустить через их вращающиеся решетки. Использование охлаждения и размельчения клинкеров с помощью подающих воду трубопроводов 24 может не дать выключиться газификатору из-за указанной причины. Образование спекшихся кусков не влияет непосредственно на качество газа, но снижает способность газификатора сбрасывать золу. Кроме того, из-за этого возникает возможность зонам, где происходят реакции, перемещаться вверх в газификаторе, в результате чего снижается температура производимого газа.
Таким образом, большим достижением настоящего изобретения является возможность сохранения потока горючего газа, избавленного от вредных примесей, на всем пути до потребителя, например до газовой турбины.
Формула изобретения: 1. Способ газификации твердого топлива, заключающийся в подаче в сосуд высокого давления твердого топлива и газифицирующих реагентов с образованием летучих газов, выпускаемых из верхней части сосуда высокого давления, и твердых фракций, удаляемых из нижней части упомянутого сосуда, а перед подачей осуществляют пиролиз твердого топлива, отличающийся тем, что пиролиз твердого топлива осуществляют путем его взаимодействия с газообразным топливом в пиролизаторе с выходным отверстием, расположенным в сосуде высокого давления, а после взаимодействия твердого топлива и газифицирующих реагентов осаждают твердые фракции на размещенной внутри сосуда высокого давления вращающейся решетке, посредством которой их удаляют из сосуда.
2. Способ газификации угля, заключающийся в подаче в сосуд высокого давления угля и газифицирующих реагентов с образованием летучих газов, выпускаемых из верхней части сосуда высокого давления, и твердых фракций, удаляемых из нижней части упомянутого сосуда, а перед подачей осуществляют пиролиз угля, отличающийся тем, что пиролиз угля осуществляют при температуре 870oС путем его взаимодействия с газообразным топливом в пиролизаторе с выходным отверстием, расположенным в сосуде высокого давления, температуру в котором поддерживают в диапазоне 925 1050oС с обеспечением крекинга фракций смолы и асфальта, при этом осаждают твердые фракции на размещенной внутри сосуда высокого давления вращающейся решетке, посредством которой их удаляют из сосуда.
3. Устройство для газификации твердого топлива, содержащее сосуд высокого давления с вертикальными стенками и верхней и нижней частями, с последней из которых связан трубчатый кожух, верхняя часть которого, имеющая выходное отверстие, соосно установлена в сосуде высокого давления с образованием между ней и вертикальными стенками упомянутого сосуда кольцевого пространства, в котором расположена соединенная с трубчатым кожухом горизонтальная решетка, трубопроводы подачи газифицирующих реагентов и выпуска летучих газов, последний из которых расположен в верхней части упомянутого сосуда, и отверстие для выброса твердых фракций, а также источник подачи твердого топлива, отличающееся тем, что оно снабжено трубопроводом подачи газообразного топлива, соединенным с нижней частью трубчатого кожуха, с которым соединен также источник подачи твердого топлива, при этом трубопровод подачи газифицирующих реагентов расположен в верхней части сосуда высокого давления, а горизонтальная решетка установлена с возможностью вращения и выполнена в виде взаимосвязанных параллельных пластин.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в верхней части сосуда высокого давления выполнена обечайка, стенка которой расположена параллельно вертикальным стенкам упомянутого сосуда с образованием полости, с которой сообщен выпускной трубопровод летучих газов.
5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что по крайней мере одна из пластин горизонтальной решетки установлена эксцентрично относительно трубчатого кожуха.
6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что снабжено трубопроводом подачи воды в сосуд высокого давления, закрепленным на стенках этого сосуда в районе упомянутой решетки.
7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно снабжено измерителем толщины слоя твердого топлива.
8. Устройство для газификации твердого топлива, содержащее сосуд высокого давления с вертикальными стенками и верхней и нижней частями, с последней из которых связан трубчатый кожух, верхняя часть которого, имеющая выходное отверстие, соосно установлена в сосуде высокого давления с образованием между ней и вертикальными стенками упомянутого сосуда кольцевого пространства, в котором расположена соединенная с трубчатым кожухом горизонтальная решетка, трубопроводы подачи газифицирующих реагентов и выпуска летучих газов, последний из которых расположен в верхней части упомянутого сосуда, и отверстие для выброса твердых фракций, а также источник подачи твердого топлива, отличающееся тем, что оно снабжено трубопроводом подачи газообразного топлива, соединенного с нижней частью трубчатого кожуха, с которым соединен также источник подачи твердого топлива, и трубопроводом подачи воды, закрепленным на стенках сосуда высокого давления, при этом в верхней части упомянутого сосуда расположен трубопровод подачи газифицирующих реагентов и выполнена обечайка, стенки которой расположены параллельно вертикальным стенкам этого сосуда с образованием полости, с которой сообщен выпускной трубопровод летучих газов, а горизонтальная решетка установлена с возможностью вращения и выполнена в виде пластин.