УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДОГО УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО ТОПЛИВА

Полезная модель относится к комплексной переработке твердого углеродсодержащего топлива и может быть использована в энергетике и химической промышленности.
Известно устройство для переработки твердых углеродсодержащих материалов [RU 2189527, C1, F23C 10/04, 20.09.2002], содержащее реактор, каталитически активную насадку, теплообменник, опорную решетку, узел ввода газовых смесей, узел ввода твердых материалов, блок разделения твердых и газовых фаз, бункер, дозатор и блок распределения твердого углеродсодержащего материала, при этом, узел ввода газовых смесей выполнен обеспечивающим подачу газовой смеси на каталитически активную насадку либо сверху вниз, либо снизу вверх, узел ввода твердых материалов выполнен обеспечивающим подачу твердых углеродсодержащих материалов либо спутно, либо в противотоке с газовым потоком, теплообменник расположен после каталитически активной насадки по движению потока твердых углеродсодержащих материалов, блок разделения твердых и газовых фаз расположен после теплообменника.
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, обусловленные в том, что оно не обеспечивает комплексную переработку твердого углеродсодержащего топлива и получения одновременно не только тепла, но также химической продукции - окиси углерода (горючего газа), синтез-газа, а также отходящих газов, пригодных для выработки серной и азотной кислот.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство [RU 2115696, C1, C10J 3/16, C10J 3/86, F23B 7/00, 20.07.1998], содержащее аппарат термической очистки твердого углеродсодержащего топлива, первый и второй газификаторы и топку, при этом, аппарат термической очистки твердого углеродсодержащего топлива выполнен с возможностью подачи в него измельченного углеродсодержащего топлива, кислорода и горючего газа из первого газификатора, и подачи очищенного топлива из него в первый газификатор, в который дополнительно подают кислород, во второй газификатор, в который дополнительно подают кислород и воду, и в топку для его сжигания, в которую дополнительно подают кислород.
Недостатком наиболее близкого технического решения является его относительно низкая производительность и относительно высокий уровень выхода токсичных примесей в продуктах горения.
Задачей, которая решается в предложенной полезной модели, является повышение производительности и уменьшение выхода токсичных примесей в продуктах горения.
Требуемый технический результат заключается в повышении производительности и безопасности эксплуатации.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее аппарат термической очистки твердого углеродсодержащего топлива, первый и второй газификаторы и топку, при этом, аппарат термической очистки твердого углеродсодержащего топлива выполнен с возможностью подачи в него измельченного углеродсодержащего топлива, кислорода и горючего газа из первого газификатора, а также подачи из него очищенного топлива в первый газификатор, выполненный с возможностью дополнительной подачи кислорода, во второй газификатор, выполненный с возможностью дополнительной подачи кислорода и воды, и в топку для его сжигания, выполненную с возможностью дополнительной подачи кислорода, согласно полезной модели, введен парогенератор, вход которого соединен с выходом горючих газов из топки, а выход парогенератора соединен с входом подачи пара в аппарат термической очистки твердого углеродсодержащего топлива и с входом подачи пара в топку.
На чертеже представлена функциональная схема устройства для переработки твердого углеродсодержащего топлива.
Устройство для переработки твердого углеродсодержащего топлива содержит аппарат 1 термической очистки твердого углеродсодержащего топлива, первый 2 и второй 3 газификаторы и топку 4, при этом, аппарат 1 термической очистки твердого углеродсодержащего топлива выполнен с возможностью подачи в него измельченного углеродсодержащего топлива, кислорода и горючего газа из первого газификатора 2, и подачи очищенного топлива из него в первый газификатор 2, выполненный с возможностью дополнительной подачи кислорода, во второй газификатор 3, выполненный с возможностью дополнительной подачи кислорода и воды, и в топку 4 для его сжигания, выполненную с возможностью дополнительной подачи кислорода.
Кроме того, устройство для переработки твердого углеродсодержащего топлива содержит парогенератор 5, вход которого соединен с выходом горючих газов из топки 4, а выход парогенератора 5 соединен с входом подачи пара в аппарат 1 термической очистки твердого углеродсодержащего топлива и с входом подачи пара в топку 4.
Работает устройство для переработки твердого углеродсодержащего топлива следующим образом.
Измельченное твердое топливо подают в аппарат 1. Сюда подают также кислород. В аппарате 1 содержащиеся в исходном топливе соединения серы и азота окисляют, образуются окислы серы и азота. Качество очистки угля от вредных соединений путем их окисления зависит от количества кислорода и температуры в аппарате 1. Эти параметры влияют на интенсивность окисления соединений серы и азота и полноту исчерпания этих соединений. Хотя процесс окисления соединений серы и азота экзотермической, однако в общем случае реакционного тепла недостаточно для поддержания в аппарате заданного температурного режима, поэтому в аппарат 1 с выхода газификатора 2 подают часть горючего газа. При этом происходит реакция окисления оксида углерода кислородом, протекающая с значительным тепловыделением.
Таким образом, кислород в аппарате 1 расходуют на окисление соединений серы и азота, содержащихся в исходном топливе, и на окисление оксида углерода. Подачу горючего газа и кислорода осуществляют в зависимости от заданного уровня температурного режима и требуемой степени очистки топлива от соединений серы и азота. Заданное значение температуры устанавливают исходя из требуемой степени очистки и скорости проведения процесса. Минимальной температурой, при которой протекают процесс очистки, является 400°C.
Отходящей из аппарата 1 газ представляет собой смесь диоксида серы, окислов азота, диоксида углерода и паров воды. Эту смесь подают на дальнейшую переработку, где из нее получают серную и азотную кислоты. Переработку отходящего газа ведут предпочтительно контактно-нитрозным методом.
Термоочистка исходного топлива в сочетании с переработкой отходящих газов обеспечивает получение целевой продукции из минеральной составляющей исходного топлива, что обеспечивает комплексность переработки.
С выхода аппарата 1 очищенное топливо разделяют на три потока и подают их, соответственно, на стадию газификации в первый газификатор 2, которую осуществляют с использованием в качестве газифицирующего агента дымовых газов, отводимых со стадии сжигания топлива, и кислорода, подаваемого для стабилизации заданного температурного режима газификации, во второй газификатор 3 на стадию парокислородной газификации 3, и в топку 4 на стадию сжигания.
Кроме того, с помощью парогенератора 5, который конструктивно может быть выполнен вместе с топкой 4, формируют поток пара, который подают на вход аппарата 1 совместно с измельченным углеродсодержащим топливом. Этим самым обеспечивается его влажность порядка 85-90%, при которой обеспечивается значение коэффициента использования топлива при горении углерода в кислороде близкое к максимально возможному. Это увеличивает производительность устройства и уменьшение токсичности продуктов горения. Дополнительно к этому пар подается и в топку 4 также с достижением указанного выше эффекта.
Таким образом, благодаря введению парогенератора, вход которого соединен с выходом горючих газов из топки, а выход парогенератора соединен с входом подачи пара в аппарат термической очистки твердого углеродсодержащего топлива и с входом подачи пара в топку, достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении производительности и безопасности эксплуатации.