способ термококсования твердого топлива с получением электроэнергии

Формула изобретения

СПОСОБ ТЕРМОКОКСОВАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА С ПОЛУЧЕНИЕМ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, включающий полукоксование твердого топлива путем нагрева его твердым теплоносителем в реакторе с получением мелкозернистого и пылевидного полукокса, смолы, газового бензина, пиролизного газа и пирогенетической воды, нагрев полукокса в коксонагревателе путем частичного его сжигания в потоке воздуха и подачу части нагретого полукокса в качестве теплоносителя на стадию полукоксования, сжигание пылевидного полукокса и пиролизного газа в парогенераторе паротурбинной установки и подачу пара в паротурбинный агрегат для выработки электроэнергии, отличающийся тем, что с целью увеличения диапазона регулирования электрической мощности и повышения экономичности процесса термококсования и выработки электроэнергии, перегретый пар из отборов турбины паротурбинного агрегата направляют на аэрацию и транспорт теплоносителя в реактор и коксонагреватель, причем в период повышенного электропотребления расход пара снижают, а в период пониженного электропотребления - увеличивают с учетом графика электрических нагрузок паротурбинного агрегата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях при энерготехнологической переработке твердых топлив.

Известен способ переработки угля и выработки электроэнергии, включающий полукоксование угля путем нагрева твердым теплоносителем с получением мелкозернистого и пылевидного полукокса, смолы, газового бензина, пиролизного газа и пирогенетической воды, нагрев полукокса в коксонагревателе путем частичного сжигания в потоке воздуха и подачу части нагретого полукокса в качестве теплоносителя на стадию полукоксования, сжигание пылевидного полукокса и пиролизного газа в парогенераторе паротурбинной установки и подачу получаемого пара в паротубинный агрегат для выработки электроэнергии [1]

Недостатками указанного способа являются: ограничение регулировочного диапазона электрической мощности при реализации известного способа; недостаточная экономичность.

Целью изобретения является увеличение регулируемого диапазона электрической мощности и повышение экономичности установки, реализующей заявляемый способ.

С целью устранения указанных недостатков, т.е. с целью повышения регулируемого диапазона электрической мощности и экономичности установки, реализующей заявляемый способ термококсования твердого топлива с получением электроэнергии, необходимо осуществлять аэрацию и транспорт теплоносителя в реакторе и коксонагревателе установки не пиролизным газом как в прототипе, а перегретым паром из отборов турбогенератора.

Причем в период максимального электропотребления, то есть пика электрической нагрузки, при повышении пропуска пара в конденсатор турбогенератора его расход на аэрацию и транспорт теплоносителя снижают, заменяя за этот период пар частично, либо полностью на пиролизный газ как в прототипе, что также обеспечивает условия псевдоожижения теплоносителя в подъемных и опускных стояках реактора и коксонагревателя и не ухудшает работ казанных аппаратов, а в период снижения электрических нагрузок увеличивают расход пара из турбогенератора в реактор и в коксонагреватель.

Такое техническое решение наряду с повышением маневренности повышает термодинамическую эффективность способа и увеличивает расход пиролизного газа на потребительские нужды.

На чертеже приведена принципиальная тепловая схема установки, реализующей способ термококсования твердого топлива с получением электроэнергии.

Она включает 1 реактор термококсования твердого топлива, 2 коксонагреватель, 3 парогенератор, 4 турбогенератор, 5 систему очистки, конденсации, улавливания парогазовых продуктов, 6 аэрофонтанную сушилку, 7 охладитель полукокса, 8 теплообменник-адсорбер, 9 электрофильтр.

На тепловой схеме приведены следующие потоки: 10 трубопровод пылевидного полукокса, 11 трубопровод пиролизного газа, 12 трубопровод мелкозернистого полукокса, 13 трубопровод смолы, 14 трубопровод газового бензина, 15 трубопровод пирогенетической воды, 16 трубопровод воздуха, 17 трубопровод угля, 18 трубопровод парогазовой смеси, 19 дымоходы дымовых газов, 20 паропровод пара на аэрацию и транспорт в подъемные стояки реактора и коксонагревателя, 21 паропровод пара, 22 трубопровод пиролизного газа, направляемого потребителю.

Энерготехнологическая установка термококсования твердого топлива с получением электроэнергии включает аэрофонтанную газовую сушилку 6, где происходит подогрев и сушка горячими дымовыми газами, выходящими по дымоходу 19 из коксонагревателя 2, предварительно измельченного угля, поступающего по трубопроводу 17. Сухая угольна пыль поступает в теплообменик-адсорбер 8, где смешивается с поступающими из реактора 1 газообразными продуктами термического разложения угля. Одновременно в теплообменнике-адсорбере 8 происходит утилизация физической теплоты газообразных продуктов термического разложения угля. В реакторе 1 поступающий из адсорбера уголь смешивается с горячим коксом, который поступает туда из коксонагревателя 2. В реакторе 1 уголь нагревается до заданной реакционной температуры и подвергается термическому разложению с образованием парогазовых продуктов, которые по трубопроводу 18 направляются в систему очистки, конденсации и улавливания парогазовых продуктов 5. Пылевидный полукокс после электрофильтра 9 направляется по трубопроводу 10 на сжигание в парогенератор 3. Твердый остаток термического разложения по коксопроводу возвращается в коксонагреватель 2, где он нагревается за счет частичного сжигания. Образовавшиеся дымовые газы по дымоходу 19 отводятся в аэрофонтанную сушилку 6, горячий полукокс в реактор 1 установки термококсования, избыток полукокса в охладитель полукокса 7.

В коксонагреватель 2 подается по трубопроводу 16 воздух, количество которого можно регулировать в значительных пределах. В систему 5 и в реактор 1 по паропроводу 21 подается пар из турбогенератора 4. Полученные товарные химические продукты: мелкозернистый полукокс, смола, газовый бензин отводятся потребителям, либо на дальнейшую переработку соответственно по трубопроводам 12, 13, 14. Нетоварные продукты: пылевидный полукокс, пирогенетическая вода, пиролизный газ направляются на сжигание в топку парогенератора 3. Генерируемый в парогенераторе 3 пар срабатывается, затем в турбогенераторе 4 с получением электроэнергии. Перегретый пар по паропроводу 20 подается в подъемные стояки коксопроводов реактора 1 и коксонагревателя 2, чем обеспечивается транспорт теплоносителя между этими аппаратами и осуществление технологического процесса.

Способ термококсования твердого топлива с получением электроэнергии заключается в следующем.

В базовой части графика электрических нагрузок разность гидростатических напоров псевдоожиженного слоя, в опускных и подъемных стояках реактора 1 и коксонагреватель 2, обеспечивающую транспорт теплоносителя, между указанными аппаратами (необходимая разность плотностей 800 кг/м³ в опускных стояках и 240 кг/м³ в подъемных) поддерживают путем аэрации полукокса в коксопроводах перегретым паром, который подают по паропроводу 20, из отборов турбогенератора 4. Такое техническое решение является термодинамически выгодным.

В период суточного пика графика электрических нагрузок для увеличения выработки электроэнергии, увеличивают пропуск пара в конденсатор турбогенератора, при этом снижают его подачу по паропроводу 20 в подъемные стояки реактора 1 и коксонагревателя 2. В этот период пар из турбогенератора частично либо полностью заменяют на пиролизный газ после системы 5, который подают по трубопроводу 1.

В период провала суточного графика электрической нагрузки, уменьшают пропуск пара в конденсатор турбогенератора 4, при этом увеличивают его подачу по паропроводу 20 в подъемные стояки реактора 1, и коксонагреватели 2 до технологически необходимого уровня.

Например, для установки ТККУ-900, производительностью 900 т/ч Канско-Ачинского месторождения угля расход пара в подъемный стояк коксопровода коксонагреватель реактор составляет 13,4 т/ч, а в подъемный стояк коксопровода реактор-коксонагреватель 16,7 т/ч, то есть суммарно около 30 т/ч перегретого пара.

Увеличивая подачу пара в подъемные стояки реактора и коксонагревателя, высвобождают пиролизный газ, который направляют потребителю по трубопроводу 22.

Предлагаемый способ регулирования электрической мощности применяется, когда исчерпаны возможности регулирования электрическим оборудованием.

Экономическая эффективность предлагаемого способа термококсования твердого топлива с получением электроэнергии определяется по величине превышения экономического эффекта от реализации продукции ( Э) по сравнению с базовым вариантом, за который принят прототип.