ПОЛИГЕНЕРИРУЮЩАЯ СИСТЕМА ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована на угольных электростанциях для повышения эффективности и улучшения экологической чистоты использования угля.
Полигенерирующие системы переработки твердого топлива разрабатываются для получения из твердого топлива синтез-газа, а также сопутствующих его получению тепловой энергии, смол и других ценных продуктов.
Известна полигенерирующая система переработки твердого топлива, содержащая два реактора циркулирующего кипящего слоя, один из которых представляет собой газификатор твердого топлива, а второй - топочное устройство для сжигания поступающего из газификатора полукокса, установленный на выходе каждого из указанных реакторов сепаратор для улавливания и возврата циркулирующих частиц, линию подачи окислителя под решетку кипящего слоя и в сопла вторичного дутья топочного устройства, линию подвода воздуха к линии подачи окислителя, линии циркуляции частиц кипящего слоя каждого реактора с установленными на них пневмозатворами, линию отвода синтез-газа от сепаратора газификатора, установленное на указанной линии устройство для охлаждения и очистки синтез-газа, снабженное смолоотделителем, линию рециркуляции части синтез-газа для сжижения кипящего слоя в газификаторе и в соответствующем пневмозатворе и оборудованную пневмозатвором линию отвода в топочное устройства полукокса из газификатора [1].
Недостатком полигенерирующей системы [1] является отсутствие возможности взаимосвязанного регулирования работы отдельных элементов системы, что уменьшает экономическую эффективность системы.
Достигаемым техническим результатом полезной модели является повышение ее экономической эффективности путем обеспечение взаимосвязанного регулирования работы ее отдельных элементов.
Это обеспечивается тем, что полигенерирующая система переработки твердого топлива, содержащая два реактора циркулирующего кипящего слоя, один из которых представляет собой газификатор твердого топлива, а второй - топочное устройство для сжигания поступающего из газификатора полукокса, установленный на выходе каждого из указанных реакторов сепаратор для улавливания и возврата циркулирующих частиц, линию подачи окислителя под решетку кипящего слоя и в сопла вторичного дутья топочного устройства, линию подвода воздуха к линии подачи окислителя, линии циркуляции частиц кипящего слоя каждого реактора с установленными на них пневмозатворами, каждый из которых снабжен отводом уловленных частиц в газификатор, линию отвода синтез-газа от сепаратора газификатора, установленное на указанной линии устройство для охлаждения и очистки синтез-газа, с получением целевых продуктов, линию рециркуляции части синтез-газа для сжижения кипящего слоя в газификаторе и в соответствующем пневмозатворе и оборудованную пневмозатвором линию отвода в топочное устройства полукокса из газификатора, согласно полезной модели дополнительно содержит линию рециркуляции отходящих газов из топочного устройства для ожижения или участия в ожижении кипящего слоя газификатора и всех пневмозатворов, а каждый пневмозатвор на указанных линиях циркуляции снабжен вторым отводом уловленных частиц, соединенным с топочным устройством. При этом полигенерирующая система может дополнительно содержать установку для получения кислорода, причем выход установки для получения кислорода подключен к линии подачи окислителя в топочное устройство, а на линиях подачи воздуха и подачи кислорода в линию подачи окислителя установлены запорные вентили. Линия подачи кислорода может быть дополнительно соединена с линией рециркуляции отходящих газов из топочного устройства. Топочное устройство может иметь прямоугольную форму с фронтовой, задней и боковыми стенами, а газификатор твердого топлива и относящийся к нему сепаратор выполнены двухкорпусными с расположением их попарно по обе стороны сепаратора топочного устройства в один ряд параллельный фронтовой и задней стенам топочного устройства, причем оба корпуса газификатора и их сепараторы размещены под сепаратором топочного устройства.
Взаимосвязанное регулирование при этом обеспечивается за счет возможности перераспределения с помощью двухотводных пневмозатворов потоков циркулирующих частиц между газификатором и топочным устройством.
На фиг.1 изображена принципиальная схема полигенерирующей системы согласно полезной модели; на фиг.2 - компоновочная схема основного оборудования, вид в плане; на фиг.3 разрез по А-А фиг.2.
Полигенерирующая система переработки твердого топлива согласно полезной модели содержит (фиг.1-3) два реактора циркулирующего кипящего слоя, один из которых представляет собой газификатор 1 твердого топлива, а второй - топочное устройство 2 для сжигания поступающего из газификатора 1 полукокса. Газификатор 1 оборудован решеткой 3 кипящего слоя, сепаратором 4 для улавливания и возврата циркулирующих частиц в кипящий слой, а также линией 5 циркуляции частиц от сепаратора 4 к газогенератору 1. Топочное устройство 2 оборудовано решеткой 6 кипящего слоя, соплами 7 вторичного дутья, сепаратором 8 для улавливания и возврата циркулирующих частиц в кипящий слой, линией 9 циркуляции частиц от сепаратора 8 к газификатору 1, а также линией 10 подачи окислителя под решетку 6 и к соплам 7. На линиях 5, 9 циркуляции частиц кипящего слоя газификатора 1 и топочного устройства 2 установлены пневмозатворы соответственно 11, 12 с отводами по линиям соответственно 13, 14 уловленных частиц в газификатор 1. Газификатор 1 соединен с топочным устройством 2 линией 15 для отвода полукокса, на которой установлен пневмозатвор 16. Верхняя часть сепаратора 4 газификатора 1 подключена к линии 17 отвода синтез-газа, на которой установлены устройства 18, 19 соответственно для охлаждения синтез-газа и очистки его с получением целевых продуктов. Верхняя часть сепаратора 8 топочного устройства 2 подключена к линии 20 отвода отходящих газов, на которой установлены последовательно конвективная шахта 21 с конвективными поверхностями нагрева (на чертеже не показаны) и отдельно расположенный подогреватель 22 окислителя. Газификатор 1 снабжен линией 23 рециркуляции части синтез-газа для подачи ее под решетку 3 кипящего слоя газификатора 1. Топочное устройство 2 снабжено линией 24 рециркуляции части отходящих газов для подачи ее под решетку 3 кипящего слоя газификатора 1 и во все пневмозатворы 5, 12 и 16. При этом пневмозатворы 5 и 12 дополнительно снабжены каждый вторым отводом с линиями 25, 26 подачи уловленных частиц в топочное устройство 2. Полигенерирующая система снабжена линией 27 с запорным вентилем 28 для подвода воздуха к линии 10 подачи окислителя. Полигенерирующая система дополнительно снабжена установкой 29 для получения кислорода, выход которой подключен через линию 30, на которой установлен запорный вентиль 31, к линии 10 подачи окислителя. В последнем варианте (с кислородом) линия 30 подачи кислорода дополнительно соединена линией 32 с линией 24 рециркуляции газообразных продуктов сгорания из топочного устройства 2. На линии 20 отвода отходящих газов дополнительно установлены золоуловитель 33, охладитель 34 отходящих газов ниже температуры конденсации водяных паров и дымосос 35. На линии 10 подачи окислителя установлен вентилятор 36, а на линиях 17 отвода синтез-газа, 23 рециркуляции синтез-газа, 24 рециркуляции отходящих газов и 32 подачи рециркулирующих отходящих газов в линию 30 подачи кислорода установлены газодувки соответственно 37-40.
В компоновочном отношении полигенерирующая система согласно полезной модели имеет следующие особенности (фи.2, 3). Топочное устройство 2 имеет прямоугольную форму с фронтовой, задней и боковыми стенами, а газификатор 1 и относящийся к нему сепаратор 4 выполнены каждый с двумя корпусами соответственно 1.1, 1.2 и 4.1, 4.2. Пары корпусов 1.1 и 4.1, а также 1.2 и 4.2 соответственно газификатора 1 и сепаратора 4 расположены попарно по обе стороны сепаратора 8 топочного устройства 2 в один ряд параллельный фронтовой и задней стенам топочного устройства 2. При этом оба корпуса 1.1 и 1.2 газификатора 1 и корпуса 4.1 и 4.2 сепаратора 4 размещены под сепаратором 8 топочного устройства 2.
Полигенерирующая система согласно полезной модели работает следующим образом. Твердое топливо и водяной пар, а также часть вырабатываемого синтез-газа и отходящих газов подаются в газификатор 1, в котором осуществляется выработка горючего синтез-газа. Образовавшийся синтез-газ после отделения твердой фазы в сепараторе 4 направляется в устройство 18 для охлаждения и далее к устройству 19 для очистки с получением целевых продуктов, и дальнейшего использования, например, в качестве топлива. Полукокс из газификатора 1 отводится по линии 15 обратно в топочное устройство 2.
Для регулирования условий работы газификатора 1 с целью оптимизации температурного режима по выходу полезных продуктов или теплоте сгорания синтез-газа предусмотрена рециркуляция части полученного синтез-газа и отходящих газов топочного устройства 2. Устойчивое протекание реакций в газификаторе 1 поддерживается подачей циркулирующих твердых частиц, уловленных в сепараторе 8 топочного устройства 2.
2
2
2
2
Топочное устройство 2 может работать на традиционном воздушном и на кислородном дутье. Во втором случае окислителем служит смесь кислорода из установки получения кислорода 29 и отбираемых из линии 24 рециркуляции отходящих газов топочного устройства 2. Сжигание в среде кислорода и отходящих газов (в основном СО) обеспечивает сепарацию СO внутри цикла. Подогрев окислителя осуществляется в подогревателе 22 окислителя, откуда окислитель поступает в топочное устройство 2 вместе с полукоксом из газификатора 1. При этом для очистки от серы может подаваться соответствующий сорбент. Выходящие из топочного устройства 2 продукты сгорания в виде CO и паров воды поступают в сепаратор 8 для улавливания твердых частиц, а затем - в конвективную шахту 21, где охлаждаются за счет передачи своей тепловой теплоутилизирующей среде, после чего поступают в подогреватель 22 окислителя. Далее отходящие газы подвергаются очистке в золоуловителе 33 и охлаждению в охладителе 34 газов с конденсацией и отделением большей части влаги. После дымососа 35 организуется отбор части отходящих газов на рециркуляцию, а остальной поток в виде концентрированного CO направляется в систему обработки отходящих газов и далее на захоронение или полезное использование. При реализации кислородного сжигания часть отбираемых отходящих газов рециркуляции смешивается с кислородом из установки 29 получения кислорода. Оставшийся поток направляется в пневмозатворы 11, 12 и 16 для создания в них кипящего слоя.