UA81120C2 - Method for plasma thermal coal reprocessing and unit for realizing the same - Google Patents
Method for plasma thermal coal reprocessing and unit for realizing the same Download PDFInfo
- Publication number
- UA81120C2 UA81120C2 UAA200500409A UAA200500409A UA81120C2 UA 81120 C2 UA81120 C2 UA 81120C2 UA A200500409 A UAA200500409 A UA A200500409A UA A200500409 A UAA200500409 A UA A200500409A UA 81120 C2 UA81120 C2 UA 81120C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- plasma
- gasifier
- synthesis gas
- slag
- gas
- Prior art date
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 title abstract 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 52
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 51
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 51
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 claims description 38
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 18
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 16
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 15
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 9
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 4
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000428 dust Substances 0.000 abstract description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 72
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 13
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 4
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 4
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 alkyl amides Chemical class 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 238000009272 plasma gasification Methods 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/721—Multistage gasification, e.g. plural parallel or serial gasification stages
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/54—Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
- C10J3/56—Apparatus; Plants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/723—Controlling or regulating the gasification process
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/26—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension
- F02C3/28—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension using a separate gas producer for gasifying the fuel before combustion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/093—Coal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0973—Water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/12—Heating the gasifier
- C10J2300/123—Heating the gasifier by electromagnetic waves, e.g. microwaves
- C10J2300/1238—Heating the gasifier by electromagnetic waves, e.g. microwaves by plasma
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/1603—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with gas treatment
- C10J2300/1621—Compression of synthesis gas
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Взаємозв'язана група винаходів належить до технології комплексної переробки твердого палива і до 2 конструкції пристрою, який використовується при цьому, зокрема до технології газифікації низькоякісного вугілля низькотемпературною плазмою та одержання пального синтез-газу для його послідуючого (подальшого) спалювання в енергетичних установках, а також для отримання металопродукції і може бути застосовано у багатьох галузях промисловості та комунальному господарстві.The interconnected group of inventions belongs to the technology of complex processing of solid fuel and to 2 designs of the device used in this, in particular to the technology of gasification of low-quality coal with low-temperature plasma and obtaining fuel synthesis gas for its subsequent (further) burning in power plants, as well as for obtaining metal products and can be used in many industries and utilities.
Відомий спосіб газифікації вугілля, який включає введення пиловидного палива шляхом дуття агента, що 70 тгазифікує, в реакційну камеру, у якому перед уведенням палива в реакційну камеру, частину палива з окислювачем подають в підготовчі камери, виконані у вигляді муфеля, у яких попередньо генерують потік низькотемпературної плазми, здійснюють змішування потоку низькотемпературної плазми з пиловидним паливом, нагрів і займання палива, і підтримують процес горіння в підготовчих камерах, виготовлених у вигляді муфеля, після чого продукти згоряння направляють в реакційну камеру, в яку тангенціально вводять основний 72 потік пиловидного палива і агент, що газифікує, для здійснення повної газифікації палива, при цьому, як окислювач, застосовують повітря, а як газифікований агент -перегріту пару (Патент Росії Мо2062287, заявл. 14.04.94. Опубл. Бюл. Мо17, 1996).There is a known method of coal gasification, which includes the introduction of pulverized fuel by blowing a gasifying agent into the reaction chamber, in which, before the introduction of fuel into the reaction chamber, part of the fuel with an oxidizer is fed into the preparation chambers, made in the form of a muffle, in which the flow is previously generated low-temperature plasma, mix the flow of low-temperature plasma with pulverized fuel, heat and ignite the fuel, and support the combustion process in preparatory chambers made in the form of a muffle, after which the combustion products are sent to the reaction chamber, into which the main 72 flow of pulverized fuel and the agent , which gasifies, to carry out complete gasification of fuel, while air is used as an oxidizer, and superheated steam is used as a gasifying agent (Russian patent Mo2062287, application 04/14/94. Publ. Bull. Mo17, 1996).
Приведений спосіб не забезпечує повної переробки вихідної сировини і характеризується низькою продуктивністю та складністю технологічного процесу.The given method does not ensure complete processing of raw materials and is characterized by low productivity and complexity of the technological process.
Найбільш близьким по технічній сутності та досягаемому результату (прототип) є плазмотермічний спосіб переробки вугілля в синтез-газ, який включає підготовку, термообробку і газифікацію вугілля за допомогою плазми, а процес газифікації здійснюють в три стадії, дві з яких проводять в трубчастих теплообмінниках газифікаційної колони, а третю, заключну стадію газифікації проводять безпосередньо в об'ємі плазмотрона одночасно з процесом високотемпературного піроліза в присутності реагенту. При цьому підготовку вугілля с 22 здійснюють шляхом диспергування в метановій воді, в яку добавляють поверхнево-активну речовину - Го) алкілоламіди, а одержану вугільну суспензію нагрівають перед першою стадією газифікації до 500-6009К в потоці відхідних із газифікаційної колони димових газів, а перед другою стадією газифікації нагрівають до 1200-14009К в потоці синтез-газу, який відводиться з плазмотрона, при цьому, як реагент, при високотемпературному піролізі, використовують пари води, які уприскують в реакційну зону за допомогою о 3о плазмового джерела, так, що вектор швидкості руху плазмових струменів та вектор швидкості газифікованої СМ суміші протилежні один до одного в проекції на вісь плазмотрона і збігаються при їхній проекції на площину, - перпендикулярну осі плазмотрона, а отриманий у плазмотроні синтез-газ охолоджують і очищають від суміші в відцдентрово-барабанному апараті за допомогою атмосферного повітря і води, а атмосферне повітря потім -- використовують з частиною синтез-газу в топочному пристрої газифікаційної колони, а воду подають в в не : - ш - г) диспергований пристрій для виготовлення вугільної суспензії (Патент Росії Мо2047650, заявл. 28.09.93. Опубл.The closest in technical essence and achievable result (prototype) is the plasma thermal method of processing coal into synthesis gas, which includes preparation, heat treatment and gasification of coal with the help of plasma, and the gasification process is carried out in three stages, two of which are carried out in tubular heat exchangers of the gasification column , and the third, final stage of gasification is carried out directly in the volume of the plasmatron simultaneously with the process of high-temperature pyrolysis in the presence of a reagent. At the same time, the preparation of coal c 22 is carried out by dispersing it in methane water, to which a surface-active substance - Ho) alkyl amides is added, and the obtained coal suspension is heated to 500-6009 K before the first stage of gasification in the flow of waste gases from the gasification column, and before the second during the gasification stage, it is heated to 1200-14009K in the flow of synthesis gas, which is removed from the plasmatron, while water vapor is used as a reagent during high-temperature pyrolysis, which is injected into the reaction zone with the help of a 3o plasma source, so that the velocity vector of plasma jets and the velocity vector of the gasified SM mixture are opposite to each other in the projection onto the plasmatron axis and coincide when they are projected onto the plane perpendicular to the plasmatron axis, and the synthesis gas obtained in the plasmatron is cooled and purified from the mixture in the centrifugal-drum apparatus using an atmospheric air and water, and atmospheric air is then used with part sy ntez-gas in the furnace device of the gasification column, and water is fed into: - w - d) dispersed device for the production of coal suspension (Russian Patent Mo2047650, application 28.09.93. Publ.
Бюл. Мо31, 1995).Bul. Mo31, 1995).
Проте, відомий спосіб недостатньо економічний, через те, що попередня підготовка вихідної сировини та багатостадійність процесу газифікації негативно позначаються на енергетичному балансі процесу вцілому. Крім « дю того, він не забезпечує повного добування із вихідної сировини цінних компонентів, тому що призначений з винятково для одержання газоподібних та рідких кінцевих продуктів, в той час як виведені розплавлені шлаки с вміщують достатньо високий вміст окисів заліза (до 2490) і окисів кремнію (до 4090). :з» Відома енерготехнологічна установка, яка включає футерований газифікатор для одержання синтез-газу з установленим в його нижній частині плазмотроном, а у верхній - дозатором подачі твердого низькосортного палива і патрубками відвідного нагрітого синтез-газа і відводу шлака ІА.Г.Артамонов. Переработка различньх со 15 органических отходов в плазмохимическом реакторе. В кн. Аппарать! вьісокотемпературной техники. - М:However, the known method is not economical enough, due to the fact that the preliminary preparation of raw materials and the multi-stage gasification process negatively affect the energy balance of the process as a whole. In addition, it does not ensure the complete extraction of valuable components from the raw materials, because it is intended exclusively for obtaining gaseous and liquid end products, while the removed molten slags contain a sufficiently high content of iron oxides (up to 2490) and silicon oxides (up to 4090). :z" A known energy-technological installation, which includes a lined gasifier for obtaining synthesis gas with a plasmatron installed in its lower part, and in the upper part - a dispenser for the supply of solid low-grade fuel and nozzles for the discharge of heated synthesis gas and the discharge of slag I.G. Artamonov. Processing of various so 15 organic wastes in a plasma chemical reactor. In the book Device! high-temperature technology. - M:
Московский институт химического машиностроения, Межвузовский сборник научньїх трудов. 1998, с. 63-64). -й Таке використання установки призначено виключно для отримання газу, при цьому твердий метал - використовується практично повністю, а відходами є зола і шлак. Конструкція зазначеної установки не забезпечує достатньої гнучкості технологічного процесу по відношенню до виробництва інших продуктів. ко 20 Найбільш близькою по технічній сутності та досягаемому результату (прототип) є комбінована парогазова о установка з плазмотермічною газифікацією вугілля, яка включає дві парові і одну газову турбіни з електрогенераторами, плазмотермічний газифікатор з вузлом подачі вугілля, парогенератори, котел-утилізатор, камеру згоряння, газовий акумулятор, систему очищення газу, повітряний і газовий компресори і каталітичний ря реактор для виробництва зріджувальних вуглеводнів, яка відрізняється тим, що один із парогенераторів розміщений усередині плазмотермічного газифікатора, який має принаймні два плазмотрони на парах води іMoscow Institute of Chemical Engineering, Interuniversity Collection of Scientific Works. 1998, p. 63-64). Such use of the installation is intended exclusively for obtaining gas, while solid metal is used almost completely, and waste is ash and slag. The design of the specified installation does not provide sufficient flexibility of the technological process in relation to the production of other products. ko 20 The closest in terms of technical essence and achievable result (prototype) is a combined steam-gas plant with plasma-thermal gasification of coal, which includes two steam and one gas turbines with electric generators, a plasma-thermal gasifier with a coal supply unit, steam generators, a recovery boiler, a combustion chamber, a gas accumulator, a gas purification system, air and gas compressors and a catalytic reactor for the production of liquefied hydrocarbons, which is characterized by the fact that one of the steam generators is placed inside a plasma thermal gasifier, which has at least two plasmatrons on water vapor and
ГФ) гідравлічне зв'язаний з паровою турбіною, вузлом подачі вугілля і одним із плазмотронів, другий парогенератор 7 встановлено усередині котла-утилізатора під газовим пальником для спалювання синтез-газу і гідравлічне зв'язаний з другою паровою турбіною, вузлом подачі вугілля і другим плазмотроном, при цьому обидва парогенератори гідравлічне зв'язані з контуром утилізації тепла, а вихід газової турбіни розміщено усередині 60 котла-утилізатора в зоні дії полум'я його газового пальника і гідравлічно зв'язаний через теплообмінник парогенератора та димосос з димовою трубою, при цьому система очищення синтез-газу розділена на два ступені, зв'язані з плазмотермічним газифікатором за допомогою пароежектора і між собою - за допомогою газодувки, з яких одна ступінь - мокра і включає віддентровобарботажний апарат з рециркуляційним контуром рідкого абсорбенту і пристроєм для виведення шлаку, а друга ступінь - суха і включає змінний блок бо каталізаторів з електрофільтрами та пристроєм для виведення сірки і її сполук, а газовий пальник котла-утилізатора, камера згоряння газової турбіни та газовий акумулятор гідравлічне зв'язані з газовим компресором низького тиску, розміщеним після другого ступеню очищення синтез-газу, а в мережі живлення каталітичного реактора синтез-газом, розміщено газовий процесор високого тиску і передбачено пристрій для забіру газоподібного та зріджувального продуктів газифікації , наприклад синтез-газу; бензину (Патент РосіїHF) is hydraulically connected to a steam turbine, a coal supply unit and one of the plasmatrons, the second steam generator 7 is installed inside the boiler-utilizer under a gas burner for burning synthesis gas and is hydraulically connected to a second steam turbine, a coal supply unit and a second plasmatron , while both steam generators are hydraulically connected to the heat utilization circuit, and the output of the gas turbine is placed inside the boiler-utilizer 60 in the flame zone of its gas burner and is hydraulically connected through the heat exchanger of the steam generator and the smoke extractor with the smoke pipe, while the system purification of synthesis gas is divided into two stages, connected to the plasma thermal gasifier by means of a steam ejector and to each other by means of a gas blower, of which one stage is wet and includes a venter-bubble apparatus with a recirculation circuit of liquid absorbent and a device for removing slag, and the second stage - dry and includes a replaceable block of catalysts with electrofilters and a device for removal of sulfur and its compounds, and the gas burner of the recovery boiler, the combustion chamber of the gas turbine, and the gas accumulator are hydraulically connected to the low-pressure gas compressor placed after the second stage of synthesis gas purification, and in the supply network of the catalytic reactor with synthesis gas, placed a high-pressure gas processor and a device for taking gaseous and liquefied gasification products, such as synthesis gas; gasoline (Patent of Russia
Мо2105040, заявл. 29.03.95., опубл. Бюл. Мо5, 981.Mo2105040, application 03/29/95, publ. Bul. Mo5, 981.
Недоліком відомої установки є неповне використання її внутрішнього об'єму, обмежена область застосування - неможливість її використання в металургії. Утворений в процесі газифікації шлак знаходиться при температурі газифікації у рідкому стані, а при надходженні шлаку в нижню частину газифікатора, де температура значно 7/0 нижча від температури газифікації, рідкий шлак твердіє і утворює відкладення на дні газифікатора, що скорочує термін його роботи. Крім того, розміщення парогенераторів усередині плазмотермічного газифікатора і котла-утилізатора в разі потреби проведення на них ремонтних робіт приводить до зупинки установки в цілому. В установці передбачена обов'язкова попередня підготовка вихідного палива, що також знижує її ефективність.The disadvantage of the known installation is the incomplete use of its internal volume, the limited field of application - the impossibility of its use in metallurgy. The slag formed in the gasification process is in a liquid state at the gasification temperature, and when the slag enters the lower part of the gasifier, where the temperature is significantly 7/0 lower than the gasification temperature, the liquid slag hardens and forms deposits at the bottom of the gasifier, which shortens its service life. In addition, the placement of steam generators inside the plasma-thermal gasifier and waste boiler in the event of the need for repair work on them leads to a stoppage of the installation as a whole. The installation provides for mandatory preliminary preparation of the initial fuel, which also reduces its efficiency.
В основу першого з групи винаходів поставлено завдання удосконалення способу плазмотермічної /5 переробки вугілля, шляхом створення циклу безупинної переробки вуглецевовмісної сировини будь-якого фракційного складу, без його попередньої підготовки і максимально повного використання реакційного простору газифікаторів, що забезпечує одержання синтез - газу, використання його для одержання електроенергії, феросіліція і наповнювачів при збереженні чистоти навколишнього середовища і зниження енерговитрат.The basis of the first of the group of inventions is the task of improving the method of plasma thermal /5 processing of coal, by creating a cycle of continuous processing of carbon-containing raw materials of any fractional composition, without its preliminary preparation and maximally using the reaction space of gasifiers, which ensures the production of synthesis gas, its use for obtaining electricity, ferrosilicon and fillers while preserving the cleanliness of the environment and reducing energy consumption.
В основу другого з групи винаходів поставлено завдання удосконалення установки для плазмотермічної переробки вугілля шляхом створення циклу безперебійної і безвідхідної переробки вихідної сировини за рахунок послідовного розміщення по ходу технологічного процесу відповідних апаратів і повну переробку вихідної сировини в єдиному технологічному агрегаті при збереженні чистоти навколишнього середовища.The basis of the second group of inventions is the task of improving the installation for plasma thermal processing of coal by creating a cycle of uninterrupted and waste-free processing of raw materials due to the sequential placement of appropriate devices along the technological process and complete processing of raw materials in a single technological unit while preserving the cleanliness of the environment.
Перше поставлене завдання вирішується тим, що в способі плазмотермічної переробки вугілля, що включає його газифікацію одночасно з процесом високотемпературного піролізу в присутності реагенту, який уприскують сThe first task is solved by the fact that in the method of plasma thermal processing of coal, which includes its gasification simultaneously with the process of high-temperature pyrolysis in the presence of a reagent that is injected with
У реакційну зону за допомогою плазмових джерел, одержання синтез-газу, охолодження й очищення від домішок отриманого синтез - газу, відповідно до винаходу, газифікацію вугілля у двох газифікаторах проводять по черзі і) в потоці плазми таким чином, що після закінчення окислювального режиму в першому газифікаторі, відключають у ньому плазмовий струмінь і режим окислювання продовжують у другому газифікаторі, при цьому циклічність проведення режимів повторюють до досягнення висоти рідкого шлаку в одному з газифікаторів, що визначається (у зо по залежності: во2 с ї--- - т ю т -In the reaction zone with the help of plasma sources, production of synthesis gas, cooling and purification of impurities of the obtained synthesis gas, according to the invention, gasification of coal in two gasifiers is carried out alternately i) in the plasma flow in such a way that after the end of the oxidation regime in the first gasifier, the plasma jet is turned off in it and the oxidation mode is continued in the second gasifier, while the cyclicity of the modes is repeated until the height of the liquid slag in one of the gasifiers is reached, which is determined by the dependence: во2 с и--- - тют
Рпррозп жо біс З тб де А - висота рідкого шлаку; --Rprrozp zho bis Z tb where A is the height of liquid slag; --
Сп - витрата плазмоутворюючого газу, кг/с; со рп 7 цільність плазми, кг/м;Sp - consumption of plasma-forming gas, kg/s; so rp 7 integrity of plasma, kg/m;
Ррозп 7" Щільність розплаву, кг/м ; ас - діаметр вихідного сопла плазмотрона, м; « д - прискорення вільного падіння, м/с2; жк 3,14, не с а одержаний рідкий шлак оброблюють відновлювальним плазмовим струменем і, після зливу металу і шлаку з» Кк! газифікатора, повторно завантажують його вугіллям і цикл повторюють, при цьому одним з плазмоутворюючих компонентів використовують воду.Рrozp 7" Density of the melt, kg/m ; ас - diameter of the output nozzle of the plasmatron, m; « d - acceleration of free fall, m/s2; жк 3.14, not s and the resulting liquid slag is treated with a reducing plasma jet and, after draining the metal and slag from the gasifier, it is reloaded with coal and the cycle is repeated, while water is used as one of the plasma-forming components.
Заявлений спосіб переробки твердого палива забезпечує в одному технологічному агрегаті здійснення в циклічно - послідовних режимах процеси окислювання шляхом обробки сировини, наприклад вугілля, бо окислювальним плазмовим струменем для одержання синтез - газу для наступного вироблення електроенергії і - процеси відновлення металів з непрореагувавшого твердого залишку (шлаку) шляхом періодичної продувки шлаку відновлювальним плазмовим струменем з метою одержання цінних компонентів, при цьому одним з - плазмоутворюючих компонентів використовується вода. Приведена аналітична залежність взаємозв'язує режим ко 20 роботи плазмотрона в розплаві шлаку з газодинамічними параметрами рідкої ванни розплаву. Якщо це співвідношення не виконується, то відбувається газодинамічне запирання плазмотрона, або розплав м вихлюпується зі шлакоуловлювача і накопичується на стінах окислювальної зони газифікатора, утворюючи при цьому зводи, мости і охолоді, у результаті чого процес припиняється. Заміщення частини реагенту, що включає газоподібний окислювач, наприклад, повітря або пара на воду, дозволяє підвищити ефективність процесу і 29 знизити кількість шкідливих викидів МО». Оскільки при плазмовій конверсії води утворюються кисень і водень,The disclosed method of processing solid fuel provides in one technological unit the implementation of oxidation processes in cyclic and sequential modes by processing raw materials, for example, coal, using an oxidizing plasma jet to obtain synthesis gas for the subsequent generation of electricity, and - processes of recovery of metals from unreacted solid residue (slag) by periodically blowing the slag with a regenerative plasma jet in order to obtain valuable components, while water is used as one of the plasma-forming components. The given analytical dependence interrelates the ko 20 mode of operation of the plasmatron in the slag melt with the gas-dynamic parameters of the liquid bath of the melt. If this ratio is not met, gas-dynamic blocking of the plasmatron occurs, or melt m is splashed out of the slag trap and accumulates on the walls of the oxidation zone of the gasifier, forming vaults, bridges and cooling, as a result of which the process stops. Substitution of part of the reagent, which includes a gaseous oxidizer, for example, air or steam, for water, allows to increase the efficiency of the process and reduce the number of harmful emissions of MO." Since oxygen and hydrogen are formed during the plasma conversion of water,
ГФ) то вільний кисень витрачається на окислювання палива, а водень використовується як додатковий паливний елемент, який підвищує знерговміст синтез - газу і зберігає чистоту навколишнього середовища. о Друге поставлене завдання вирішується тим, що в установці для плазмотермічної переробки вугілля, що містить футерований газифікатор, зв'язаний у верхній частині з вузлами подачі палива, плазмотрони, камеру 60 згоряння, шлакоуловлювач, розміщений у нижній частині газифікатора, систему очищення синтез-газу, зв'язану з газифікатором, теплообмінник, газову і парову турбіни з електрогенераторами, котел-утилізатор, відповідно до винаходу, установка обладнана додатковим газифікатором, що також зв'язаний з системою очищення синтез-газу, і ресивером - циклоном, зв'язаними між собою у верхній частині трубопроводом для транспортування синтез - газу, ресивер - циклон у нижній частині з'єднаний похилими пилепроводами з бо газифікаторами, а плазмотрони встановлені по обидві сторони від площини роз'єднувальної перегородки газифікатора і шлаксуловлювача, відповідно в стінці кожного газифікатора і шлакоуловлювача опозитно один одному, причому в шлакоуловлювачах виконані льотки для зливу металу в виливниці і збідненого шлакового розплаву в гранулятор, а ресивер - циклон трубопроводом подачі синтез - газу, з'єднаний з газоохолоджувальним теплообмінником, один трубопровід якого з'єднаний з паровою турбіною, а другий - через систему гарячого очищення і керамічний фільтр, зв'язаний з камерою згоряння газової турбіни, з'єднаної з котлом - утилізатором, при цьому додатковий вихід керамічного фільтра зв'язаний через блок автоматичної подачі синтез - газу, блок додаткового очищення і блок компримирування синтезу-газу з плазмотронами.HF) then free oxygen is spent on fuel oxidation, and hydrogen is used as an additional fuel element that increases the energy content of synthesis gas and preserves the cleanliness of the environment. o The second task is solved by the fact that in the installation for plasma thermal processing of coal, which contains a lined gasifier connected in the upper part with the fuel supply nodes, plasmatrons, a combustion chamber 60, a slag collector located in the lower part of the gasifier, a synthesis gas purification system , connected to a gasifier, a heat exchanger, gas and steam turbines with electric generators, a recovery boiler, according to the invention, the installation is equipped with an additional gasifier, which is also connected to the synthesis gas purification system, and a receiver - a cyclone, connected between itself in the upper part by a pipeline for transporting synthesis gas, the receiver - cyclone in the lower part is connected by inclined sawdust pipes with bo gasifiers, and plasmatrons are installed on both sides of the plane of the separating partition of the gasifier and slag catcher, respectively, in the wall of each gasifier and slag catcher oppositely each other, and in the slag catchers there are holes for draining the metal into the forks and depleted slag melt into the granulator, and the receiver is a cyclone through a synthesis gas supply pipeline, connected to a gas-cooling heat exchanger, one pipeline of which is connected to a steam turbine, and the other through a hot cleaning system and a ceramic filter connected to the combustion chamber of the gas turbine connected to the boiler-utilizer, while the additional output of the ceramic filter is connected through the unit of automatic supply of synthesis gas, the unit of additional cleaning and the unit of compression of synthesis gas with plasmatrons.
Компоновочне рішення агрегатів і вузлів і їхнього розміщення по ходу технологічного процесу, забезпечило 7/0 створення беззалишкової комплексної переробки вихідної сировини в єдиному технологічному агрегаті при збереженні чистоти навколишнього середовища.The structural solution of aggregates and nodes and their placement during the technological process ensured 7/0 the creation of residue-free complex processing of raw materials in a single technological unit while preserving the cleanliness of the environment.
Установка конструктивно являє собою два блоки - блок газифікації і блок перетворення енергії. Блок газифікації складається зі спарених футерованих вогнетривкою цеглою газифікаторів і ресивера-циклона, розташованих у герметичному металевому корпусі. Ресивер-циклон забезпечує вирівнювання тиску синтезу-газу /5 В системі й одночасно служить першим ступенем очищення синтезу-газу від пилу.The installation structurally consists of two blocks - a gasification block and an energy conversion block. The gasification unit consists of paired gasifiers lined with refractory bricks and a receiver-cyclone located in a hermetic metal case. The cyclone receiver ensures synthesis gas pressure equalization /5 V in the system and at the same time serves as the first stage of synthesis gas cleaning from dust.
Розміщення окислювальних плазмотронів у нижній частині газифікаторів дозволяє ефективно обробляти паливо в режимі противотечії. Плазмотрони, встановлені в шлакоуловлювачах, забезпечують роботу як в окислювальному, так і у відновлювальному режимах, що дає можливість використовувати їх додатково для газифікації палива, при включеному газифікаторі у режимі окислювання з гнучкою і мобільною системоюPlacement of oxidizing plasmatrons in the lower part of gasifiers allows efficient processing of fuel in counterflow mode. Plasmatrons installed in slag collectors provide operation in both oxidation and reduction modes, which makes it possible to use them additionally for fuel gasification, when the gasifier is turned on in the oxidation mode with a flexible and mobile system
Керування, здатної забезпечити швидкий перехід з одного режиму роботи на інший.Control capable of ensuring a quick transition from one operating mode to another.
Блок перетворення енергії включає систему охолодження й очищення синтез-газу, газотурбінну і паротурбінну установки з електричними генераторами і системою регенерації пари, системи очищення і видалення димових газів. Схема одержання електроенергії і синтез-газу досить гнучка і проста.The energy conversion unit includes a synthesis gas cooling and purification system, a gas turbine and a steam turbine unit with electric generators and a steam regeneration system, and flue gas purification and removal systems. The scheme for obtaining electricity and synthesis gas is quite flexible and simple.
Сутність винаходу пояснюється кресленням, на якому представлена схема установки для плазмотермічної с г5 переробки вугілля.The essence of the invention is explained by the drawing, which shows the scheme of the installation for plasma-thermal processing of coal.
Заявлений спосіб здійснюється таким чином. (8)The claimed method is carried out as follows. (8)
Продувають плазмовими окислювальними струменями вугілля в об'ємі першого газифікатора. У результаті газифікації одержують синтез-газ, який направляють для наступного використання у виробництві електроенергії, а рідкий шлак, що утворюється, накопичують у шлакоуловлювачі до досягнення їм висоти, яка визначається по о зо залежності: вод смPlasma oxidizing jets blow coal in the volume of the first gasifier. As a result of gasification, synthesis gas is obtained, which is sent for further use in the production of electricity, and the liquid slag that is formed is accumulated in the slag trap until it reaches a height that is determined by the dependence of water cm
АВА А (85AVA A (85
Рпброзп т пс 9 тб де А - висота рідкого шлаку; --Rpbrozp t ps 9 tb where A is the height of liquid slag; --
Сп - витрата плазмоутворюючого газу, кг/с; со рп 7 цільність плазми, кг/м;Sp - consumption of plasma-forming gas, kg/s; so rp 7 integrity of plasma, kg/m;
Ррозп 7" Щільність розплаву, кг/м ; ас - діаметр вихідного сопла плазмотрона, м; « д - прискорення вільного падіння, м/с2; жк 3,14, не с після чого роблять продувку одержаного рідкого шлаку відновлюваною плазмою й одночасно здійснюють з» цикл окислювання вуглецевовмісної сировини в другому газифікаторі і, після зливу металу і шлаку з першого газифікатора, завантажують його вихідною сировиною і цикл повторюється. У залежності від марки вугілля, його зольності, цикли роботи газифікаторів в окислювальному режимі одержання синтезу-газу, можуть повторюватися два-чотири рази до досягнення рідким шлаком розрахункової висоти в одному з газифікаторів. бо Такий циклічно-послідовний режим дозволяє з однієї сторони безперервно подавати синтез-газ споживачу, а -й з іншого боку -- обробляти рідкий шлак у міру його накопичування.Рrozp 7" Density of the melt, kg/m ; ас - diameter of the output nozzle of the plasmatron, m; « d - acceleration of free fall, m/s2; жк 3.14, not s after which the obtained liquid slag is purged with renewable plasma and simultaneously carried out with » the oxidation cycle of carbon-containing raw materials in the second gasifier and, after draining the metal and slag from the first gasifier, it is loaded with raw materials and the cycle repeats. Depending on the brand of coal, its ash content, the cycles of operation of gasifiers in the oxidation mode of obtaining synthesis gas can be repeated two - four times before the liquid slag reaches the calculated height in one of the gasifiers, because such a cyclic-sequential mode allows, on the one hand, to continuously supply synthesis gas to the consumer, and - on the other hand, to process the liquid slag as it accumulates.
Установка для переробки вугілля містить газифікатори 1 і 2, об'єднані високотемпературним - ресивером-циклоном 3, і постачені у верхній частині завантажувальними пристроями 4, а в нижній бічній частині ко 20 - розташованими опозитно один одному плазмотронами 5. Нижня частина газифікаторів 1, 2 сполучена зі шлакоуловлювачами 6 рідкого шлаку, у бічній стінці яких установлені плазмотрони 7. У шлакоуловлювачах 6 м виконані льотки 8 для зливу металевої лігатури в виливниці 9, а збідненого шлакового розплаву - у гранулятор 10.The coal processing unit contains gasifiers 1 and 2, united by a high-temperature receiver-cyclone 3, and supplied in the upper part with loading devices 4, and in the lower side part of coal 20 with plasmatrons 5 located opposite to each other. The lower part of gasifiers 1, 2 connected to liquid slag slag catchers 6, in the side wall of which plasmatrons 7 are installed. In slag catchers 6 m, there are flights 8 for draining the metal ligature in the pouring vessel 9, and the depleted slag melt - into the granulator 10.
Плазмотрони 5 і 7 підключені до джерел живлення 11, які забезпечують необхідні енергофізичні 22 Характеристики дугового розряду, до компресора 12 подачі плазмоутворюючого повітря і до відцентровогоPlasmatrons 5 and 7 are connected to power sources 11, which provide the necessary energy-physical 22 Characteristics of the arc discharge, to the compressor 12 of the supply of plasma-forming air and to the centrifugal
Ф! насоса 13 подачі охолоджувальної і плазмоутворюючої води. Блок перетворення енергії включає у собі систему охолодження і тонкого очищення отриманого синтезу-газу, що містить підключений на виході з ресивера-циклона о З теплообмінник 14, приєднаний до парової турбіни 15, і далі послідовно - до системи гарячого очищення 16, керамічного фільтра 17, камери згоряння 18 газової турбіни 19. На осі газової турбіни 19 розташований 60 електричний генератор 20 і компресор 21 подачі газу в камеру згоряння 18. Газова турбіна 19 з'єднана з котлом-утилізатором 22. Для роботи плазмотронів у відновлювальному режимі використовується блок, що складається з послідовно з'єднаних між собою вузла 23 автоматичної подачі синтезу-газу, вузла інтенсивного охолодження 24, вузла додаткового очищення 25 і вузла компримирування синтез-газу 26, приєднаного до плазмотронів 7. бо Установка працює таким чином.F! pump 13 supplying cooling and plasma-forming water. The energy conversion unit includes a system of cooling and fine purification of the obtained synthesis gas, which contains a heat exchanger 14 connected at the outlet of the receiver-cyclone o C, connected to a steam turbine 15, and then sequentially - to a hot purification system 16, a ceramic filter 17, combustion chamber 18 of the gas turbine 19. On the axis of the gas turbine 19 there is an electric generator 20 60 and a compressor 21 for supplying gas to the combustion chamber 18. The gas turbine 19 is connected to a recovery boiler 22. For the operation of plasmatrons in regenerative mode, a block consisting of from the serially connected node 23 of automatic supply of synthesis gas, the node of intensive cooling 24, the node of additional purification 25 and the node of compression of synthesis gas 26, connected to plasmatrons 7. because the installation works in this way.
Вугілля пристроєм 4 завантажується зверху в газифікатор 1. На плазмотрони 5 і 7 компресором 12 подають плазмосутворююче повітря, а віддентровим насосом 13 -плазмоутворюючу і охолоджувальну воду. За допомогою джерела електроживлення 11 збуджують дугові розряди і запускають плазмотрони 5 і 7. Плазмовими окислювальними струменями продувають шар вихідної сировини, а утворений в процесі газифікації синтез-газ по магістралі, обладнаній зворотними клапанами, надходить у високотемпературний ресивер-циклон 3, у нижній частині якого виконана система видалення пилу в газифікатори 1,2. Ресивер-циклон З призначений для вирівнювання тиску синтезу-газу в системі й одночасно служить першим ступенем очищення синтезу-газу від пилу. У цей час завантажувальним пристроєм 4 вихідна сировина завантажується в газифікатор 2. Після /о Закінчення процесу газифікації в першому газифікаторі виключаються плазмотрони 5 і 7 ії включаються в газифікаторі 2. Далі процес повторюється.Coal is loaded from above into gasifier 1 by device 4. Plasma-forming air is supplied to plasmatrons 5 and 7 by compressor 12, and plasma-forming and cooling water is supplied by external pump 13. With the help of the power source 11, arc discharges are excited and plasmatrons 5 and 7 are started. The layer of raw materials is blown by plasma oxidizing jets, and the synthesis gas formed during the gasification process enters the high-temperature receiver-cyclone 3, in the lower part of which, through a pipeline equipped with non-return valves the system of dust removal in gasifiers 1,2 has been implemented. Receiver-cyclone Z is designed to equalize the synthesis gas pressure in the system and at the same time serves as the first stage of purification of synthesis gas from dust. At this time, the raw material is loaded into the gasifier 2 by the loading device 4. After the completion of the gasification process in the first gasifier, the plasmatrons 5 and 7 are turned off and turned on in the gasifier 2. Then the process is repeated.
Нагрітий до температури 1100-130092С синтез-газ з високотемпературного ресивера-циклона З при надлишковому тиску 1-5 атм надходить у газоохолоджувальний теплообмінник 14, де він охолоджується до температури х5402С. З теплообмінника 14 пар надходить на парову турбіну 15 для вироблення електроенергії.Synthesis gas heated to a temperature of 1100-130092С from the high-temperature receiver-cyclone Z under an excess pressure of 1-5 atm enters the gas-cooling heat exchanger 14, where it is cooled to a temperature of x5402С. From the heat exchanger 14, steam enters the steam turbine 15 to generate electricity.
Охолоджений у теплообміннику 14 до температури -5402С синтез-газ надходить у систему гарячого очищення 16, де сірка в киплячому шарі адсорбується титанатом цинку, що частково виводиться на регенерацію.Cooled in the heat exchanger 14 to a temperature of -5402C, the synthesis gas enters the hot cleaning system 16, where sulfur in the fluidized bed is adsorbed by zinc titanate, which is partially removed for regeneration.
Після гарячої сіроочистки у свічках керамічного фільтра 17 із синтезу-газу виводиться летучий пил і далі газ надходить у камеру згоряння 18 газової турбіни 19. На осі газової турбіни 19 розміщено електричний генератор і компресор 21, що подає повітря в камеру згоряння 18. Після газової турбіни 19 продукти згоряння 20 направляються в котел-утилізатор 22 і далі виводиться в димову трубу. Отримана у котлі-утилізаторі 22 пара подається на парову турбіну 15 для вироблення електроенергії. Вироблена в газовій і паровій турбінах електроенергія частково використовується для власних потреб (робота плазмотронів, насосів, компресора і т.д.) і видається в мережу споживачу.After hot degreasing, volatile dust is removed from the syngas in the candles of the ceramic filter 17, and then the gas enters the combustion chamber 18 of the gas turbine 19. An electric generator and a compressor 21 are located on the axis of the gas turbine 19, which supplies air to the combustion chamber 18. After the gas turbine 19 combustion products 20 are sent to the boiler-utilizer 22 and then discharged into the chimney. The steam obtained in the recovery boiler 22 is fed to the steam turbine 15 to generate electricity. The electricity produced in gas and steam turbines is partially used for own needs (operation of plasmatrons, pumps, compressors, etc.) and is supplied to the network to the consumer.
У залежності від марки вугілля, його зольності, цикли роботи газифікаторів 1 і 2 в окислювальному режимі Ге одержання синтезу-газу можуть повторюватися 2-4 рази до досягнення рідким шлаком товщини Л в одному з о газифікаторів. При досягненні рівня шлаку заданої товщини плазмотрони 7, які розміщені в шлакоуловлювачі газифікатора переводяться у відновлювальний режим роботи. Для роботи плазмотронів 7 у режимі відновлення шлаку очищений у свічках керамічного фільтра 17 синтез-газ через вузол автоматичної подачі 23 надходить на вузол інтенсивного охолодження 24, далі на вузол додаткового очищення 25 і вузол компримирування 26, з якого (ав) очищений, охолоджений до температури - 302 і стиснутий до 3-6 атм синтез-газ подається на плазмотрони 7. счDepending on the grade of coal, its ash content, the cycles of operation of gasifiers 1 and 2 in the oxidizing mode of obtaining synthesis gas can be repeated 2-4 times until the liquid slag reaches a thickness of L in one of the gasifiers. When the level of slag of a given thickness is reached, plasmatrons 7, which are placed in the slag catcher of the gasifier, are switched to the regenerative mode of operation. For the operation of plasmatrons 7 in the slag recovery mode, the synthesis gas purified in the candles of the ceramic filter 17 passes through the automatic supply node 23 to the intensive cooling node 24, then to the additional purification node 25 and the compression node 26, from which (a) is purified and cooled to temperature - 302 and compressed to 3-6 atm synthesis gas is fed to plasmatrons 7.
Під дією відновлювальних плазмових струменів зі шлаку відновлюється залізо і кремній. Отримана металева лігатура -феросиліцій Через льотку 8 зливається в виливницю 9, а збіднений рідкий шлак у гранулятор 10. «--Iron and silicon are recovered from the slag under the action of regenerative plasma jets. The resulting ferrosilicon metal ligature is poured into the hopper 9 through the fly 8, and the depleted liquid slag into the granulator 10. "--
Термін процесу відновлення металів не перевищує 20-40 хвилин і тому вписується в технологічний цикл «- газифікації. Після зливу металу і шлаку зі шлакоуловлювача в газифікатор завантажується свіжа порція вугілля і плазмотрони 5 газифікатора і плазмотрони 7 шлакоуловлювача починають працювати в окислювальному 00 режимі. Після закінчення процесу газифікації в даному газифікаторі, включаються плазмотрони в другому газифікаторі, і далі процес повторюється.The term of the metal recovery process does not exceed 20-40 minutes and therefore fits into the technological cycle "- gasification. After draining the metal and slag from the slag collector, a fresh portion of coal is loaded into the gasifier, and plasmatrons 5 of the gasifier and plasmatrons 7 of the slag collector start working in the oxidation 00 mode. After the end of the gasification process in this gasifier, the plasmatrons in the second gasifier are turned on, and then the process is repeated.
Виконані розрахунки й експериментальні результати показують, що при плазмотермічній газифікації вугілля « викиди в атмосферу в десятки разів менше, ніж при будь-яких інших процесах, заснованих на спалюванні вугілля. Це обумовлено тим, що при плазмовій газифікації, на відміну від відомих процесів горіння, що йдуть т с при 5-6 кратному співвідношенні повітря до вугілля, кількість окислювача встановлюється чітко дозоване і ч тільки для підтримки реакції неповного окислювання вуглецю. Так при ваговому співвідношенні повітря/вода не » перевищуючому 0,3, концентрація азоту в окисній плазмі не перевищує 2095 і тому вихід азоту й азотних сполучень у кінцевому продукті не перевищує 1095, практично при повній відсутності СО» і НО.The performed calculations and experimental results show that during plasma thermal gasification of coal "emissions into the atmosphere are ten times less than during any other processes based on burning coal. This is due to the fact that during plasma gasification, in contrast to known combustion processes, which take place at a 5-6 times ratio of air to coal, the amount of oxidizer is set clearly dosed and only to support the reaction of incomplete oxidation of carbon. Thus, with an air/water weight ratio not exceeding 0.3, the concentration of nitrogen in the oxidizing plasma does not exceed 2095, and therefore the output of nitrogen and nitrogen compounds in the final product does not exceed 1095, with almost a complete absence of CO and HO.
Експериментально встановлено, що при потужності установки, що заявляється, до 0,7Мвт і потужності трьох (ее) одночасно працюючих плазмотронів до 0,6Мвт при переробці 1000 кг/год. вугілля марки Г забезпечується вихід - 100Окг/год. нагрітого до 10009 синтезу-газу, видача в мережу 1500кВт-год. електроенергії, випуск до 4Окг/год. феросіліція і до 150кг/год. легковагового наповнювача для залізобетонних і інших конструкцій. - Заявлений спосіб термічної переробки вугілля і парогазова установка для його здійснення дозволяютьIt was experimentally established that with the power of the proposed installation up to 0.7 MW and the power of three (ee) simultaneously working plasmatrons up to 0.6 MW when processing 1000 kg/h. grade G coal output is provided - 100Okg/h. heated to 10009 synthesis gas, delivery to the network of 1500 kW-h. of electricity, output up to 4Okg/h. ferrosilicon and up to 150 kg/h. lightweight filler for reinforced concrete and other structures. - The declared method of thermal processing of coal and the steam-gas plant for its implementation allow
Ге 20 ефективно переробляти вихідну вуглецевовмісну сировину будь-якого фракційного складу з максимальним витягом якісних готових продуктів при мінімальному впливі на навколишнє середовище.Ge 20 effectively process the original carbon-containing raw materials of any fractional composition with the maximum extraction of high-quality finished products with minimal impact on the environment.
Claims (1)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200500409A UA81120C2 (en) | 2005-01-17 | 2005-01-17 | Method for plasma thermal coal reprocessing and unit for realizing the same |
| RU2005113825/04A RU2294354C2 (en) | 2005-01-17 | 2005-05-05 | Method of plasma thermal processing of organic fuel and plant for realization of this method |
| AU2005237098A AU2005237098B2 (en) | 2005-01-17 | 2005-07-21 | Method for thermal plasma processsing or organic fuel materials as well as an arrangement for carrying out the method |
| PCT/UA2005/000032 WO2006075978A1 (en) | 2005-01-17 | 2005-07-21 | Method for organic fuel plasma-thermal processing and device for carrying out said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200500409A UA81120C2 (en) | 2005-01-17 | 2005-01-17 | Method for plasma thermal coal reprocessing and unit for realizing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA81120C2 true UA81120C2 (en) | 2007-12-10 |
Family
ID=36677936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA200500409A UA81120C2 (en) | 2005-01-17 | 2005-01-17 | Method for plasma thermal coal reprocessing and unit for realizing the same |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2294354C2 (en) |
| UA (1) | UA81120C2 (en) |
| WO (1) | WO2006075978A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101773870B (en) * | 2010-01-22 | 2013-04-10 | 浙江大学 | Deashing method of coal plasma pyrolysis solid product |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2737742C (en) * | 2008-09-29 | 2018-02-13 | Gtlpetrol Llc | Combined synthesis gas generator |
| WO2010123391A1 (en) * | 2009-04-20 | 2010-10-28 | Zvonov, Aleksandr Aleksandrovich | An apparatus for utilizing flue gases |
| DE102010045537A1 (en) * | 2010-09-15 | 2012-03-15 | Uhde Gmbh | Process for the production of synthesis gas |
| CN105524659A (en) * | 2016-01-29 | 2016-04-27 | 江苏中科重工股份有限公司 | Environment-friendly biomass gasification power generation system |
| CN107488470B (en) * | 2017-09-19 | 2023-12-08 | 南京师范大学 | Gasifier and method for liquid slag discharge of plasma |
| CN108758707B (en) * | 2018-08-11 | 2023-12-22 | 刘冠诚 | Plasma heating furnace |
| RU2705131C1 (en) * | 2019-02-19 | 2019-11-05 | Сангок Ли | Method for gasification of solid fuel using mechanical and plasma action and device for its implementation |
| RU2741004C1 (en) * | 2020-04-24 | 2021-01-22 | Леонид Григорьевич Кузнецов | Complex for processing solid organic wastes |
| CN115671910B (en) * | 2022-06-30 | 2024-12-31 | 成都易态科技有限公司 | Cement burning clinker cooler high temperature flue gas purification device and cement production system |
| US11984237B1 (en) | 2023-07-20 | 2024-05-14 | Mikhail Aleksandrovich Meshchaninov | Source of charged particles |
| CN117897236A (en) | 2023-07-20 | 2024-04-16 | 米凯·亚历山大维奇·米山尼诺夫 | Reactor for a waste treatment plant |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2491490A1 (en) * | 1980-10-02 | 1982-04-09 | G Energet In | Synthesis gas prodn. from solid fuels - by injecting mixt. of fuel and oxidant into plasma arc |
| DD269156A1 (en) * | 1987-12-28 | 1989-06-21 | Akad Wissenschaften Ddr | METHOD FOR THE PLASMAPYROLYSIS OF HIGH VISICIAN, TEERARTIC, HYDROCARBON PRODUCTS |
| DD270315C2 (en) * | 1988-03-28 | 1990-10-24 | Leipzig Chemieanlagen | METHOD FOR CONTINUOUS OPERATION OF PLASMAPYROLYSIS ACTUATORS WITH HEAVY CARBON FUELS AND COAL |
| RU2047650C1 (en) * | 1993-09-28 | 1995-11-10 | Акционерное общество "Трансрегион" | Plasmothermic method of coal processing to the gas-synthesis |
| RU2105040C1 (en) * | 1995-03-29 | 1998-02-20 | Акционерное общество открытого типа "НовосибирскНИИХиммаш" | Combined steam-gas plant with coal plasmathermal gasification |
| RU2125082C1 (en) * | 1995-04-04 | 1999-01-20 | Малое инновационное научно-производственное предприятие "Колорит" | Method and power-process plant for thermally processing solid fuel |
| RU2491490C2 (en) * | 2012-04-06 | 2013-08-27 | Александр Владимирович Глухов | Ammunition feeder |
-
2005
- 2005-01-17 UA UAA200500409A patent/UA81120C2/en unknown
- 2005-05-05 RU RU2005113825/04A patent/RU2294354C2/en not_active IP Right Cessation
- 2005-07-21 WO PCT/UA2005/000032 patent/WO2006075978A1/en not_active Ceased
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101773870B (en) * | 2010-01-22 | 2013-04-10 | 浙江大学 | Deashing method of coal plasma pyrolysis solid product |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2294354C2 (en) | 2007-02-27 |
| WO2006075978A1 (en) | 2006-07-20 |
| RU2005113825A (en) | 2006-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2287010C2 (en) | Environmental safe process for obtaining energy from coal (options) | |
| JP6824745B2 (en) | Carbonization furnace and pyrolysis furnace, as well as water gas generation system, hydrogen gas generation system, and power generation system | |
| RU2290428C2 (en) | Method of coal conversion for obtaining quality hydrogen for fuel mixtures and carbon dioxide ready for utilization and device for realization of this method | |
| US9410095B2 (en) | Method of gasification of biomass using gasification island | |
| UA81120C2 (en) | Method for plasma thermal coal reprocessing and unit for realizing the same | |
| JP2010515852A (en) | Electric energy generation method and equipment in gas / steam turbine (combined cycle) power plant | |
| CN106524175A (en) | Waste fusing and curing treatment system and method | |
| RU2663144C1 (en) | Method of gasification of solid fuel and device for its implementation | |
| JP6888313B2 (en) | Cement manufacturing system | |
| CN106524176B (en) | Waste gasification melt-combustion system | |
| JP2013234835A (en) | Gasification melting furnace and method for treating combustible material using the same | |
| RU2478169C1 (en) | Plasma-chemical method of processing solid domestic and industrial wastes | |
| CN106642138B (en) | waste gasification melting furnace | |
| JP6602174B2 (en) | Gasification apparatus, combined gasification power generation facility, gasification facility, and removal method | |
| RU2459144C1 (en) | Multi-stage decomposition method of solid fuel by means of oxidation, and device for its implementation | |
| CN216192107U (en) | Garbage gasification coupling hydrogen production system | |
| RU2325423C2 (en) | Energy process plant for solid fuel thermal processing | |
| WO2010017534A2 (en) | Method and system for fuel gas combustion, and burner for use therein | |
| US20200157442A1 (en) | Method and facility for producing electricity from an srf load | |
| JP2004002552A (en) | Waste gasification method, waste gasification apparatus and waste treatment apparatus using the same | |
| AU2005237098B2 (en) | Method for thermal plasma processsing or organic fuel materials as well as an arrangement for carrying out the method | |
| JP2003171673A (en) | Gas generator | |
| CN106765146A (en) | Secondary pollutant control system based on waste gasification melt-combustion | |
| JP2006028211A (en) | Waste gasifier | |
| JP2003294205A (en) | Coal-fired boiler, organic waste gasifier and coal ash treatment plant |