МОДУЛЬ УСТАНОВКИ ПО ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ С ПОЛУЧЕНИЕМ ГЕНЕРАТОРНОГО ГАЗА

Заявленная полезная модель относится к установкам по газификации угля с получением генераторного газа и может использоваться при создании энергетических установок с комбинированным циклом и газификацией угля.
-
Из области техники известен модуль опытно-промышленной установки газификации угля с комбинированным циклом, являющийся наиболее близким аналогом и выбранный за прототип, включающий узел подачи угля, устройства дробления и сушки угля, соединенные с узлом подачи угля, устройство приготовления водоугольной суспензии, прямоточный газогенератор, соединенный с устройством приготовления водоугольной суспензии, устройство для выработки пара и нагрева воздуха, выполненное в виде соединенных между собой парообразователя, жидкого газопромывателя и теплообменника, устройство для получения электроэнергии, соединенное с парообразователем устройства для выработки пара и нагрева воздуха, топочное устройство и рукавный фильтр, соединенные с теплообменником, блок утилизации твердых продуктов и устройство абсорбции, соединенные с рукавным фильтром (см. Отчет ФГУП ИГИ «Разработка и создание энергетической установки с комбинированным циклом и газификацией угля», шифр «2008-6-2,6-19-01-009», зарегистрированный в ФГУП «ВНТИЦ» за №0120. 0810183 01.12.2008, код ВНТИЦ 01 0121 260 0320). Копия титульного листа отчета, схема установки прототипа и описание работы схемы прилагаются.
Недостатком данного модуля является выполнение устройства для выработки пара и нагрева воздуха в виде связанных между собой парообразователя, жидкого газопромывателя и теплообменника, в которых в пар вырабатывается в парообразователе и требуется применение дополнительного оборудования для очистки и охлаждения генераторного газа, например жидкого газопромывателя, и теплообменника для нагрева воздуха и дополнительного снижения температуры генераторного газа перед поступлением его в рукавный фильтр, что усложняет модуль и значительно его удорожает.
В основу полезной модели положена задача разработать более упрощенный и дешевый модуль установки по газификации угля с сохранением заданных параметров.
Технический эффект полезной модели заключается в упрощении заявленного модуля и его удешевлении.
Технический результат достигается тем, что в модуле установки по газификации угля с получением генераторного газа, включающем узел подачи угля, устройство дробления угля и установку термообработки угля, соединенные с узлом подачи угля, устройство приготовления водоугольной суспензии, прямоточный газогенератор, соединенный с устройством приготовления водоугольной суспензии, устройство для выработки пара и нагрева воздуха, соединенное с прямоточным газогенератором, устройство для получения электроэнергии, соединенное с устройством для выработки пара и нагрева воздуха, рукавный фильтр, соединенный с устройством для выработки пара и нагрева воздуха, блок утилизации твердых продуктов и устройство абсорбции, соединенные с рукавным фильтром, топочное устройство, соединенное с установкой термообработки угля, в котором, согласно полезной модели, устройство для выработки пара и нагрева воздуха выполнено в виде котла-утилизатора и соединено с рукавным фильтром, выполненным с возможностью очистки генераторного газа от твердых частиц в сухом виде, а топочное устройство соединено с котлом-утилизатором.
Выполнение устройства для выработки пара и нагрева воздуха с одновременным охлаждением генераторного газа в виде котла-утилизатора, вместо парообразователя с жидким газопромывателем и теплообменником по прототипу, позволяет упростить и удешевить заявленный модуль при получения тех же параметров, что и в прототипе, за счет получения в котле-утилизаторе пара и одновременного охлаждения генераторного газа за счет отбора тепла и подачи воздуха в топочное устройство, предназначенное для вихревой сушки.
Таким образом, замена парообразователя с жидким газопромывателем и теплообменником, на котел-утилизатор позволяет производить очистку генераторного газа в рукавном фильтре от твердых частиц в сухом виде, а также утилизировать только сухие зольный унос и шлак, что упрощает технологию утилизации твердых побочных продуктов газификации углей, позволяет при достижении тех же параметров упростить и удешевить заявленный модуль.
Полезная модель поясняется описанием и прилагаемой блок-схемой модуля установки по газификации угля с получением генераторного газа.
Модуль установки по газификации угля с получением генераторного газа включает узел 1 подачи угля, устройство 2 дробления угля и установку 3 термообработки угля, устройство 4 приготовления водоугольной суспензии, соединенное с прямоточным газогенератором 5, из которого газогенераторный газ поступает в устройство 6 для выработки пара и нагрева воздуха, соединенное с устройством 7 для получения электроэнергии, которое может быть выполнено, например, в виде блочного парового турбогенератора. Устройство 6 для выработки пара и нагрева воздуха выполнено в виде котла-утилизатора и соединено с рукавным фильтром 8, выполненным с возможностью очистки генераторного газа от твердых частиц в сухом виде за счет охлаждения генераторного газа в котле-утилизаторе и отсутствии жидкого газопромывателя. Рукавный фильтр 8 соединен с блоком 9 утилизации твердых продуктов и устройством 10 абсорбции диоксида углерода и сероводорода. Модуль также содержит топочное устройство 11, соединенное с установкой 3 термообработки угля и предназначенное для сушки угля. Топочное устройство 11 также соединено с котлом-утилизатором 6. Компрессор 12 предназначен для подачи сжатого воздуха в прямоточный газогенератор 5 при получении генераторного газа. Котел-утилизатор 6 и установка 3 термообработки угля (вихревая сушка) соединены с теплообменником 13, предназначенным для утилизации тепла дымовых газов, выходящих из установки 3 (вихревой сушки). Утилизированное тепло теплообменника 13 используется для нагрева воздуха, поступающего в котел-утилизатор 6.
Узел 1 подачи угля включает конвейеры для транспортирования углей на дробление. Устройство 2 дробления оборудовано щековой, молотковой дробилками и грохотами. Установка 3 термообработки угля выполнена, например, в виде вихревой сушки.
2
2
Модуль установки по газификации угля с получением генераторного газа работает следующим образом. Рядовой каменный или рядовой бурый уголь транспортером со склада подают в щековую, а затем в молотковую часть устройства 2 дробления, где происходит его дробление и классификация до крупности менее 5 мм. Если подается каменный уголь, то после дробления он поступает в устройство 4 приготовления тонкодисперсной водоугольной суспензии. Если поступает бурый уголь, то после молотковой дробилки устройства 2 он направляется на установку 3 термообработки - вихревую сушку, в которой у дробленого угля снижается влажность до 3% и в 2-3 раза уменьшается содержание летучих. Вихревую сушку осуществляют горячими газообразными продуктами сгорания, получаемыми в отдельном топочном устройстве 11, в котором сжигается часть исходного бурого угля. После этого независимо от марки угля на размольно-активационной мельнице (на блок-схеме не показана) получают тонкодисперсные твердые частицы угля размером 1-3 мкм, из которых в устройстве 4 приготовления водоугольной суспензии, при подаче воды, получают водоугольную суспензию с содержанием твердых частиц 60%. При получении тонкодисперсной водоугольной суспензии топливо подвергают механо-химическому воздействию, что обеспечивает его стабильность и предотвращает от расслаивания. Готовое топливо направляют в специальную емкость (на блок-схеме не показана), из которой оно насосами через горелки и форсунки подается в прямоточный газогенератор 5, в который компрессором 12 подается сжатый воздух. В прямоточном газогенераторе, оборудованном комплектом с высокочастотной однополярной плазмой, осуществляется воспламенение, генераторный газ поступает в котел-утилизатор 6, в котором его тепло используют для выработки пара, а шлак направляют на утилизацию. Для утилизации тепла и охлаждения генераторного газа котел-утилизатор 6 выдает пар, направляемый в устройство 7 и нагретый воздух, подаваемый в топочное устройство 11, для получения газообразных продуктов и сушки бурого угля. Получающийся в котле-утилизаторе 6 пар с давлением до 3 МПа и температурой до 300°С также используют для получения электроэнергии в устройстве 7, например, в блочном паровом турбогенераторе, мощностью до 6 МВт или тепловой мощностью до 20 МВт. Охлажденный за счет утилизации тепла в котле-утилизаторе 6 генераторный газ с температурой 150°С поступает в рукавный фильтр 8, в котором производится его очистка от твердых частиц золы-уноса (твердых побочных продуктов газификации углей) в сухом виде, что упрощает технологию их утилизации. Уловленные в рукавном фильтре твердые частицы направляются в блок 9 утилизации твердых продуктов. Очищенный в рукавном фильтре от твердых частиц генераторный газ поступает в устройство 10 абсорбции (абсорбционную колонну) для очистки от HS и CO и дальнейшего получения элементной серы. Полностью очищенный генераторный газ поступает на использование, например на сжигание в газотурбинной установке или для получения водорода или жидких моторных топлив.
Заявленная полезная модель позволяет значительно сократить затраты на оборудование и упростить технологическую схему, в том числе схему утилизации твердых продуктов газификации.