Способ и оборудование для разложения угля нагревающим газом в циклическом режиме

СПОСОБ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАЗЛОЖЕНИЯ УГЛЯ НАГРЕВАЮЩИМ ГАЗОМ В ЦИКЛИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ В изобретении описаны способ и оборудование для разложения угля нагревающим газом в циклическом режиме. Оборудование для разложения угля позволяет предотвращать попадание примесей, обеспечивает получение чистого газа из разложившегося угля и постоянный нагрев без постороннего источника теплоты и содержит воздухонепроницаемый корпус печи с отверстием для загрузки угля и отверстием для выгрузки угля; устройство приведения в движение и разложения угля, находящегося в корпусе печи; коллектор газа из разложившегося угля на одном конце воздухонепроницаемого корпуса печи и трубу для впуска высокотемпературного газа на другом конце воздухонепроницаемого корпуса печи; при этом коллектор газа из разложившегося угля соединен с устройством последующей обработки и посредством кольцевой трубы сообщается с трубой для впуска высокотемпературного газа, а кольцевая труба и/или труба для впуска высокотемпературного газа содержит нагревательное устройство.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: СИСЯ ДРЕГОН ИНТУ СПЕШИАЛ МАТИРИАЛ КО., ЛТД. (CN) Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к полной утилизации угля с целью экономии энергии и снижения уровня выбросов, более точно, к способу и оборудованию для разложения угля нагревающим газом в циклическом режиме. Предпосылки создания изобретения Согласно традиционной технологии уголь используется для получения угольного газа, природного газа или для получения газа путем коксования при высокой температуре, средней температуре или низкой температуре. Однако поскольку согласно упомянутой технологии требуется блокировать пылевидный уголь или просеивать кусковой уголь, повышается стоимость сырьевого материала, или получают газ без высокой теплотворной способности, значительной дополнительной ценности и существенной экономической и общественной выгоды. Способы нагрева печи можно подразделить на внешний нагрев,внутренний нагрев и гибридный нагрев. Более точно, в печи с внешним нагревом нагревающая среда непосредственно не контактирует с сырьевыми материалами и тепло передается от стенки печи. В печи с внутренним нагревом нагревающая среда непосредственно контактирует с сырьевыми материалами, при этом способы нагрева подразделяются на нагрев твердым теплоносителем и нагрев газообразным теплоносителем в зависимости от различных нагревающих сред. Часть источника нагрева выступает из канала для приведения в движение и разложения угля в жаровой газовой трубе с целью получения более чистого газа из разложившегося угля. Тем не менее, в условиях практического технологического процесса изготовление каждой хорошо уплотненной тепловой трубы является очень сложной задачей, и при использовании уплотнения такого рода происходит утечка и образование поперечных каналов, что может создавать потенциальную угрозу безопасности. В частности, быстрой разработке оборудования для разложения также препятствует проблема обеспечения двухпозиционного поворотного высокотемпературного воздухонепроницаемого уплотнения между сужающейся частью жаровой трубы для нагрева газа и коллектором газа из разложившегося угля. Кроме того, внутри корпуса печи установлена топочная камера,которая создает неудобства для осмотра, капитального ремонта и своевременной настройки динамики процесса горения, что увеличивает число угроз безопасности. Краткое изложение сущности изобретения С целью преодоления названных выше недостатков известного уровня техники в основу настоящего изобретения положена задача создания способа и устройства для разложения угля нагревающим газом в циклическом режиме, которые позволяют предотвращать попадание примесей, обеспечивают получение чистого газа из разложившегося угля и постоянный нагрев без постороннего источника теплоты. В соответствии с настоящим изобретением предложен способ разложения угля нагревающим газом в циклическом режиме, включающий стадии, на которых:(а) обеспечивают достаточный контакт угля с газом из разложившегося угля или инертным газом в условиях высокой температуры в воздухонепроницаемом пространстве с целью поглощения тепла и нагрева,(б) нагревают уголь до температуры разложения с целью разложения угля на уголь с высокой теплотворной способностью и газ из разложившегося угля,(в) собирают и хранят полученный уголь с высокой теплотворной способностью и собирают, обеспыливают и сепарируют газ из разложившегося угля, а затем ожижают под давлением или очищают часть газа из разложившегося угля и вводят сепарированный инертный газ или другую часть газа из разложившегося угля в воздухонепроницаемом пространстве в реакцию с неразложившимся после нагрева углем,(г) снова вводят неразложившийся уголь или вновь подаваемый уголь на стадию (а) и обеспечивают достаточный контакт угля с циклически вводимым газом из разложившегося угля или инертным газом в условиях высокой температуры с целью поглощения тепла и нагрева, в результате чего создают цикл нагрева и разложения угля газом из разложившегося угля или инертным газом. В соответствии с настоящим изобретением предложено оборудование для разложения угля нагревающим газом в циклическом режиме, содержащее воздухонепроницаемый корпус печи с отверстием для загрузки угля и отверстием для выгрузки угля; устройство приведения в движение и разложения угля, находящегося в корпусе печи; коллектор газа из разложившегося угля на одном конце воздухонепроницаемого корпуса печи и трубу для впуска высокотемпературного газа на другом конце воздухонепроницаемого корпуса печи; при этом коллектор газа из разложившегося угля соединен с устройством последующей обработки и посредством кольцевой трубы сообщается с трубой для впуска высокотемпературного газа, а кольцевая труба и/или труба для впуска высокотемпературного газа содержит нагревательное устройство. В одном из вариантов осуществления нагревательное устройство содержит трубопровод для подачи горючего, трубопровод для подачи воздуха и нагревательную топочную камеру. В другом варианте осуществления изобретения трубопровод для подачи горючего сообщается с коллектором газа из разложившегося угля посредством устройства последующей обработки. В одном из вариантов осуществления нагревательным устройством является электрическое нагревательное устройство. В соответствии с настоящим изобретением теплоносителем служит газ из разложившегося угля,при этом газ из разложившегося угля, образующийся при высокой температуре в корпусе печи, или инертный газ снова подают в корпус печи по тепловой трубе. Высокотемпературный газ в достаточной степени контактирует с раскатанным пылевидным углем, который способен соответствующим образом поглощать тепло, быстро нагреваться и разлагаться в корпусе печи на газ и уголь с высокой теплотворной способностью. Значительную долю газа из разложившегося угля собирают, обеспыливают, сепарируют и ожижают под давлением. Уголь с высокой теплотворной способностью отводят через отверстие для выгрузки угля, а небольшое количество газа из разложившегося угля или сепарированного инертного газа после нагрева снова вводят в корпус печи для ввода в реакцию с неразложившимся или вновь подаваемым углем. Соответственно обеспечивается цикл нагрева угля газом из разложившегося угля. Что важнее, газ из разложившегося угля используется в качестве теплоносителя для ввода в контакт и в реакцию с углем, за счет чего не используется новый газ и тем самым преимущественно обеспечивается чистота газа из разложившегося угля. Кроме того, за счет применения инертного газа в качестве теплоносителя может значительно повышаться безопасность производственного процесса, хотя и за счет дополнительной стадии сепарирования инертного газа. Топливо в трубопроводе для подачи горючего, используемое для нагрева газа из разложившегося угля, также может обеспечиваться за счет небольшой доли обработанного газа из разложившегося угля. Соответственно, оборудование согласно изобретению способно самостоятельно обеспечивать источник теплоты, и систему не требуется оснащать дополнительным источником теплоты. Способ и оборудование согласно изобретению для разложения угля нагревающим газом в циклическом режиме обеспечивают более быстрое и эффективное разложение и сепарирование пылевидного угля за счет экономии и более полного использования энергии и значительно повышают коэффициент использования и угольных ресурсов с обеспечением существенных экономических и общественных выгод. Краткое описание чертежей Для облегчения понимания различных вариантов осуществления настоящего изобретения оно сопровождается чертежами, на которых на фиг. 1 показана блок-схема оборудования для разложения угля нагревающим газом в циклическом режиме согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения,на фиг. 2 показана блок-схема оборудования для разложения угля нагревающим газом в циклическом режиме согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения,на фиг. 3 показана блок-схема оборудования для разложения угля нагревающим газом в циклическом режиме согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Подробное описание Предложен способ разложения угля нагревающим газом в циклическом режиме, включающий стадии, на которых:(а) обеспечивают достаточный контакт угля с газом из разложившегося угля или инертным газом в условиях высокой температуры в воздухонепроницаемом пространстве с целью поглощения тепла и нагрева,(б) нагревают уголь до температуры разложения с целью разложения угля на уголь с высокой теплотворной способностью и газ из разложившегося угля,(в) собирают и хранят полученный уголь с высокой теплотворной способностью, и собирают, обеспыливают и сепарируют газ из разложившегося угля, а затем ожижают под давлением или очищают часть газа из разложившегося угля и вводят сепарированный инертный газ или другую часть газа из разложившегося угля в воздухонепроницаемом пространстве в реакцию с неразложившимся после нагрева углем,(г) снова вводят неразложившийся уголь или вновь подаваемый уголь на стадию (а) и обеспечивают достаточный контакт угля с циклически вводимым газом из разложившегося угля или инертным газом в условиях высокой температуры с целью поглощения тепла и нагрева, в результате чего создают цикл нагрева и разложения угля газом из разложившегося угля или инертным газом. 1-й вариант осуществления Как показано на фиг. 1, оборудование для разложения угля нагревающим газом в циклическом режиме содержит воздухонепроницаемый корпус 1 печи с отверстием 2 для загрузки угля и отверстием 3 для выгрузки угля. Корпус 1 печи представляет собой вращающуюся печь. В корпусе 1 печи находится устройство 4 для приведения в движение и разложения угля, которое может представлять собой устройство типа подъемника, спирали или другого устройства для приведения в движение в поперечном направлении. На одном конце воздухонепроницаемого корпуса 1 печи находится коллектор 5 газа из разложившегося угля, а на другом конце воздухонепроницаемого корпуса 1 печи находится труба 6 для впуска высокотемпературного газа. С коллектором 5 газа из разложившегося угля соединено устройство 7 последующей обработки, которым может являться устройство получения газа или устройство обеспыливания, очистки, обессеривания, ожижения под давлением. Коллектор 5 газа из разложившегося угля посредством кольцевой трубы 8 сообщается с трубой 6 для впуска высокотемпературного газа. Кольцевая труба 8 и/или труба 6 для впуска высокотемпературного газа содержит нагревательное устройство,-2 024446 которое включает трубопровод 9 для подачи горючего, трубопровод 10 для подачи воздуха и нагревательную топочную камеру 11. За счет этого наиболее надежного способа нагрева и большого объема нагревательной топочной камеры гарантируется эффективность теплопередачи. В изобретении также могут применяться другие способы нагрева, такие как электрический нагрев. Нагнетаемым газом является газ из разложившегося угля, значительную долю которого после обработки в устройстве 7 последующей обработки сохраняют в промышленном масштабе, а оставшуюся часть используют для теплообмена с нагревательным устройством посредством вентилятора, т.е. направляют в воздухонепроницаемый корпус печи для ввода в реакцию с неразложившимся углем и тем самым обеспечивают цикл разложения угля путем нагрева газа из разложившегося угля. Кроме того, теплота угля, достигшего высокой температуры при разложении, может использоваться для предварительного нагрева материала. 2-й вариант осуществления Как показано на фиг. 2, оборудование для разложения угля нагревающим газом в циклическом режиме содержит воздухонепроницаемый корпус 1 печи с отверстием 2 для загрузки угля и отверстием 3 для выгрузки угля. Корпус 1 печи представляет собой вращающуюся печь. В корпусе 1 печи находится устройство 4 для приведения в движение и разложения угля, которое может представлять собой устройство типа подъемника, спирали или другого устройства для приведения в движение в поперечном направлении. На одном конце воздухонепроницаемого корпуса 1 печи находится коллектор 5 газа из разложившегося угля, а на другом конце воздухонепроницаемого корпуса 1 печи находится труба 6 для впуска высокотемпературного газа. С коллектором 5 газа из разложившегося угля соединено устройство 7 последующей обработки, которым может являться устройство получения газа или устройство обеспыливания, очистки, обессеривания, ожижения под давлением. Коллектор 5 газа из разложившегося угля сообщается с трубой 6 для впуска высокотемпературного газа посредством кольцевой трубы 8. Кольцевая труба 8 и/или труба 6 для впуска высокотемпературного газа содержит нагревательное устройство,которое включает трубопровод 9 для подачи горючего, трубопровод 10 для подачи воздуха и нагревательную топочную камеру 11. За счет этого наиболее надежного способа нагрева и большого объема нагревательной топочной камеры гарантируется эффективность теплопередачи. В изобретении также могут применяться другие способы нагрева, такие как электрический нагрев. Нагнетаемым газом является газ из разложившегося угля, значительную долю которого после обработки в устройстве 7 последующей обработки, сохраняют в промышленном масштабе, а оставшуюся часть используют для теплообмена с нагревательным устройством посредством вентилятора, т.е. направляют в воздухонепроницаемый корпус печи для ввода в реакцию с неразложившимся углем, и тем самым обеспечивают цикл разложения угля путем нагрева газа из разложившегося угля. Поскольку трубопровод 9 для подачи горючего посредством устройства 7 последующей обработки сообщается с коллектором 5 газа из разложившегося угля,топливо в трубопроводе для подачи горючего, используемое для нагрева газа из разложившегося угля,также может быть получено из небольшой части обработанного газа из разложившегося угля. Соответственно, оборудование согласно изобретению способно самостоятельно обеспечивать источник теплоты, и систему не требуется оснащать дополнительным источником теплоты. Кроме того, теплота угля, достигшего высокой температуры при разложении, может использоваться для предварительного нагрева материала. 3-й вариант осуществления Как показано на фиг. 3, оборудование для разложения угля нагревающим газом в циклическом режиме содержит воздухонепроницаемый корпус 1 печи с отверстием 2 для загрузки угля и отверстием 3 для выгрузки угля. Корпус 1 печи представляет собой печь с восходящей тягой. В корпусе 1 печи находится устройство 4 для приведения в движение и разложения угля, которое может представлять собой устройство типа большой вертикальной спирали, вибрационной решетки или другого устройства для приведения в движение в вертикальном направлении. На одном конце воздухонепроницаемого корпуса 1 печи находится коллектор 5 газа из разложившегося угля, а на другом конце воздухонепроницаемого корпуса 1 печи находится труба 6 для впуска высокотемпературного газа. С коллектором 5 газа из разложившегося угля соединено устройство 7 последующей обработки, которым может являться устройство получения газа или устройство обеспыливания, очистки, обессеривания, ожижения под давлением. Коллектор 5 газа из разложившегося угля сообщается с трубой 6 для впуска высокотемпературного газа посредством кольцевой трубы 8. Кольцевая труба 8 и/или труба 6 для впуска высокотемпературного газа содержит нагревательное устройство, которое включает трубопровод 9 для подачи горючего, трубопровод 10 для подачи воздуха и нагревательную топочную камеру 11. За счет этого наиболее надежного способа нагрева и большого объема нагревательной топочной камеры гарантируется эффективность теплопередачи. В изобретении также могут применяться другие способы нагрева, такие как электрический нагрев. Нагнетаемым газом является инертный газ, при этом уголь в достаточной степени контактирует с нагнетаемым газом в воздухонепроницаемой печи для поглощения тепла и нагрева и разлагается на уголь с высокой теплотворной способностью и газ из разложившегося угля при нагреве до температуры в интервале 300-900 С. Затем собирают и сохраняют полученный уголь с высокой теплотворной способностью и собирают, обеспыливают и сепарируют газ из разложившегося угля. Часть газа из разложившегося угля ожижают под давлением или очищают. После этого нагревают инертный газ, сепарированный из устройства 7 последующей обработки, а затем подают в воздухонепроницаемую печь с целью ввода в реакцию с неразложившимся углем; снова обрабатывают неразложившийся или вновь подаваемый уголь согласно стадии (а), т.е. обеспечивают достаточный контакт с циклически подаваемым инертным газом с целью поглощения тепла и нагрева, и тем самым обеспечивают цикл разложения угля путем нагрева газа из разложившегося угля. После обработки газа из разложившегося угля в устройстве 7 последующей обработки сохраняют значительную долю газа из разложившегося угля в промышленном масштабе, а оставшуюся часть снова используют для теплообмена с нагревательным устройством посредством вентилятора кольцевой трубы, т.е. направляют в воздухонепроницаемый корпус печи для ввода в реакцию с неразложившимся углем, и тем самым обеспечивают цикл разложения угля путем нагрева газа из разложившегося угля. Поскольку трубопровод 9 для подачи горючего посредством устройства 7 последующей обработки сообщается с коллектором 5 газа из разложившегося угля, топливо в трубопроводе для подачи горючего, используемое для нагрева газа из разложившегося угля, также может быть получено из небольшой части обработанного газа из разложившегося угля. Соответственно оборудование согласно изобретению способно самостоятельно обеспечивать источник теплоты, и систему не требуется оснащать дополнительным источником теплоты. Кроме того, теплота угля, достигшего высокой температуры при разложении, может использоваться для предварительного нагрева материала. 4-й вариант осуществления Как показано на фиг. 3, оборудование для разложения угля нагревающим газом в циклическом режиме содержит воздухонепроницаемый корпус 1 печи с отверстием 2 для загрузки угля и отверстием 3 для выгрузки угля. Корпус 1 печи представляет собой печь с восходящей тягой. В корпусе 1 печи находится устройство 4 для приведения в движение и разложения угля, которое может представлять собой устройство типа большой вертикальной спирали, вибрационной решетки или другого устройства для приведения в движение в вертикальном направлении. На одном конце воздухонепроницаемого корпуса 1 печи находится коллектор 5 газа из разложившегося угля, а на другом конце воздухонепроницаемого корпуса 1 печи находится труба 6 для впуска высокотемпературного газа. С коллектором 5 газа из разложившегося угля соединено устройство 7 последующей обработки, которым может являться устройство получения газа или устройство обеспыливания, очистки, обессеривания, ожижения под давлением. Коллектор 5 газа из разложившегося угля сообщается с трубой 6 для впуска высокотемпературного газа посредством кольцевой трубы 8. Кольцевая труба 8 и/или труба 6 для впуска высокотемпературного газа содержит нагревательное устройство, которое имеет трубопровод 9 для подачи горючего, трубопровод 10 для подачи воздуха и нагревательную топочную камеру 11. За счет этого наиболее надежного способа нагрева и большого объема нагревательной топочной камеры гарантируется эффективность теплопередачи. В изобретении также могут применяться другие способы нагрева, такие как электрический нагрев. Нагнетаемым газом является инертный газ, при этом уголь в достаточной степени контактирует с нагнетаемым газом в воздухонепроницаемой печи для поглощения тепла и нагрева и разлагается на уголь с высокой теплотворной способностью и газ из разложившегося угля при нагреве до температуры в интервале 300-900 С. Затем собирают и сохраняют полученный уголь с высокой теплотворной способностью и собирают, обеспыливают и сепарируют газ из разложившегося угля. Часть газа из разложившегося угля ожижают под давлением или очищают. После этого нагревают инертный газ, сепарированный из устройства 7 последующей обработки, а затем подают в воздухонепроницаемую печь с целью ввода в реакцию с неразложившимся углем; снова обрабатывают неразложившийся или вновь подаваемый уголь согласно стадии (а), т.е. обеспечивают достаточный контакт с циклически подаваемым инертным газом с целью поглощения тепла и нагрева, и тем самым обеспечивают цикл разложения угля путем нагрева газа из разложившегося угля. После обработки газа из разложившегося угля в устройстве 7 последующей обработки сохраняют значительную долю газа из разложившегося угля в промышленном масштабе, а оставшуюся часть снова используют для теплообмена с нагревательным устройством посредством вентилятора кольцевой трубы, т.е. направляют в воздухонепроницаемый корпус печи для ввода в реакцию с неразложившимся углем, и тем самым обеспечивают цикл разложения угля путем нагрева газа из разложившегося угля. Поскольку трубопровод 9 для подачи горючего сообщается с коллектором 5 газа из разложившегося угля посредством устройства 7 последующей обработки, топливо в трубопроводе для подачи горючего, используемое для нагрева газа из разложившегося угля, также может быть получено из небольшой части обработанного газа из разложившегося угля. Соответственно, оборудование согласно изобретению способно самостоятельно обеспечивать источник теплоты, и систему не требуется оснащать дополнительным источником теплоты. Кроме того, теплота угля, достигшего высокой температуры при разложении, может использоваться для предварительного нагрева материала. Упоминаемым в изобретении инертным газом является газовая среда, который с трудом вступает в химическую реакцию с кислородом или газом из разложившегося угля. Газовой средой может являться не только инертный газ в традиционном смысле, такой как гелий, аргон, но также газообразная двуокись углерода, анаэробный газ и газ с меньшим содержанием кислорода. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для разложения угля нагревающим газом в циклическом режиме, содержащее воздухонепроницаемую вращающуюся печь с отверстием для загрузки угля и отверстием для выгрузки угля,коллектор газа, выделяющегося из разложившегося угля на одном конце корпуса печи, и трубу для впуска высокотемпературного газа на другом конце корпуса печи,при этом коллектор газа из разложившегося угля соединен с устройством последующей обработки продукта, выделяемого из угля, которое посредством кольцевой трубы сообщается с трубой для впуска высокотемпературного газа, а кольцевая труба и/или труба для впуска высокотемпературного газа содержит нагревательное устройство,средство приведения в движение и разложения угля, установленное в корпусе печи. 2. Устройство по п.1, в котором нагревательное устройство содержит трубопровод для подачи горючего, трубопровод для подачи воздуха и нагревательную топочную камеру. 3. Устройство по п.1 или 2, в котором трубопровод для подачи горючего сообщается с коллектором газа из разложившегося угля посредством устройства последующей обработки. 4. Устройство по п.1 или 2, в котором нагревательным устройством является электрическое нагревательное устройство.