устройство получения пара при сжигании углеродсодержащего материала и газогенератор с вращающимся псевдоожиженным слоем

Формула изобретения

1. Газогенератор с вращающимся псевдоожиженным слоем, отличающийся тем, что он снабжен топочной камерой, содержащей вращающийся внутренний узел, включающий в себя газопроницаемую кольцевую стенку и вращающуюся стенку, расположенную перпендикулярно кольцевой стенке с образованием между упомянутыми стенками газификационной камеры, и неподвижный внешний узел, включающий в себя неподвижный кожух, установленный окружающим вращающийся внутренний узел, средством подачи ожижающего газа сквозь кольцевую стенку в газификационную камеру, слоем частиц ожижения их ожижающим газом, расположенным на внутренней поверхности кольцевой стенки, средством подачи углеродсодержащего материала, находящегося снаружи газогенератора, в газификационную камеру, выполненным в виде неподвижного трубопровода, расположенного внутри вращающейся стенки по ее оси, при этом вращающийся внутренний узел установлен с возможностью вращения вокруг неподвижного трубопровода.

2. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя средство подачи известняка, находящегося снаружи газогенератора, в газификационную камеру, выполненное в виде неподвижного трубопровода.

3. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя средство подачи пара или воды, находящихся снаружи газогенератора, в газификационную камеру, выполненное в виде неподвижного трубопровода.

4. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя средство контроля условий реакции в газификационной камере, расположенное в неподвижном трубопроводе.

5. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что вращающийся внутренний узел дополнительно включает в себя изоляционный слой, расположенный между вращающейся стенкой и газификационной камерой.

6. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что изоляционный слой имеет коническую форму, при этом центральная часть изоляционного слоя имеет углубление относительно той части изоляционного слоя, которая расположена в контакте со слоем частиц.

7. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что центральная часть углубления в изоляционном слое расположена вокруг выходного отверстия неподвижного трубопровода.

8. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что он расположен горизонтально, при этом вращающийся внутренний узел топочной камеры установлен с возможностью вращения вокруг своей горизонтальной оси, а слой частиц внутри газификационной камеры расположен вокруг горизонтальной оси.

9. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя разделительную стенку сбрасывания в секцию центрифуги избыточных частиц из слоя частиц, установленную вокруг кольцевой стенки и связанную с секцией центрифуги.

10. Газогенератор по п.9, отличающийся тем, что он включает в себя средство окисления избыточных частиц из секции центрифуги и преобразования сульфида кальция в избыточных частицах в сульфат кальция.

11. Газогенератор по п. 1, отличающийся тем, что он содержит средство вращения вращающегося внутреннего узла топочной камеры вокруг неподвижного трубопровода, включающее в себя привод, средство передачи вращения от привода к вращающемуся внутреннему узлу, расположенное вокруг неподвижного трубопровода и закрепленное на вращающемся внутреннем узле, узел подшипника, расположенный между внешней поверхностью части вращающегося внутреннего узла, расположенной вокруг неподвижного трубопровода, и внутренней поверхностью части неподвижного внешнего узла, расположенной вокруг неподвижного трубопровода.

12. Газогенератор по п.11, отличающийся тем, что он включает в себя уплотнения, расположенные между вращающимся внутренним узлом и неподвижным внешним узлом.

13. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя средство подачи пара или воды в газификационную камеру, трубу снижения концентрации NO_х, имеющую зону перемешивания и зону связывания азота, средство для ввода вторичного воздуха, размещенное между зоной перемешивания и зоной связывания азота, средство для ввода третичного воздуха, размещенное между трубой снижения концентрации NO_х и основным котлом или печью.

14. Устройство получения пара при сжигании углеродсодержащего материала, отличающееся тем, что оно содержит основной котел, пароперегреватель, экономайзер, пылеуловитель с тканевыми фильтрами, дымовую трубу и газогенератор с вращающимся псевдоожиженным слоем, который снабжен топочной камерой, имеющей вращающийся внутренний узел, включающий в себя газопроницаемую кольцевую стенку и вращающуюся стенку, расположенную перпендикулярно кольцевой стенке с образованием газификационной камеры между упомянутыми стенками, и неподвижный внешний узел, включающий в себя неподвижный кожух, установленный окружающим вращающийся внутренний узел, средством подачи ожижающего газа сквозь кольцевую стенку в газификационную камеру, слоем частиц ожижения ожижающим газом, расположенным на внутренней поверхности кольцевой стенки, и средством подачи углеродсодержащего материала, находящегося снаружи газогенератора, в газификационную камеру, выполненным в виде неподвижного трубопровода, расположенного внутри вращающейся стенки по ее оси, при этом вращающийся внутренний узел установлен с возможностью вращения вокруг неподвижного трубопровода.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что газогенератор включает в себя средство подачи известняка, находящегося снаружи газогенератора, в газификационную камеру, выполненное в виде неподвижного трубопровода.

16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что газогенератор включает в себя средство подачи пара снаружи газогенератора в газификационную камеру, выполненное в виде неподвижного трубопровода.

17. Устройство по п.14, отличающееся тем, что газогенератор включает в себя средство контроля условий реакции в газификационной камере, расположенное в неподвижном трубопроводе.

18. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что вращающийся внутренний узел дополнительно включает в себя изоляционный слой, расположенный между вращающейся стенкой и газификационной камерой.

19. Устройство по п.14, отличающееся тем, что изоляционный слой имеет коническую форму, при этом центральная часть изоляционного слоя имеет углубление относительно той части изоляционного слоя, которая расположена в контакте со слоем частиц.

20. Устройство по п.14, отличающееся тем, что центральная часть углубления в изоляционном слое расположена вокруг выходного отверстия неподвижного трубопровода.

21. Устройство по п.14, отличающееся тем, что газогенератор расположен горизонтально, при этом вращающийся внутренний узел топочной камеры установлен с возможностью вращения вокруг своей горизонтальной оси, а слой частиц внутри газификационной камеры расположен вокруг горизонтальной оси.

22. Устройство по п.14, отличающееся тем, что оно включает в себя разделительную стенку сбрасывания избыточных частиц из слоя частиц в секцию центрифуги, расположенную вокруг кольцевой стенки и связанную с центрифугой.

23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что оно включает в себя средство окисления избыточных частиц из секции центрифуги и преобразования сульфида кальция в избыточных частицах в сульфат кальция.

24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что оно включает в себя средство подачи топочных газов из избыточных частиц в основной котел.

25. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что оно содержит средство вращения вращающегося внутреннего узла топочной камеры вокруг неподвижного трубопровода, включающее в себя привод, средство передачи вращения от привода к вращающемуся внутреннему узлу, расположенное вокруг неподвижного трубопровода и закрепленное на вращающемся внутреннем узле, узел подшипника, расположенный между внешней поверхностью части вращающегося внутреннего узла, расположенного вокруг неподвижного трубопровода, и внутренней поверхностью части неподвижного внешнего узла, расположенного вокруг неподвижного трубопровода.

26. Устройство по п.25, отличающееся тем, что оно включает в себя уплотнения, расположенные между вращающимся внутренним узлом и неподвижным внешним узлом.

27. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что газогенератор содержит средство подачи пара или воды в газификационную камеру, трубу снижения концентрации NO_х, имеющую зону перемешивания и зону связывания азота, средство для ввода вторичного воздуха, размещенное между зоной перемешивания и зоной связывания азота, средство для ввода третичного воздуха, размещенное между трубой снижения концентрации NO_х и основным котлом или печью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к новому газогенератору с вращающимся псевдоожиженным слоем, который может применяться либо с котлом электростанции, в которой уголь газифицируется и эффективно сжигается для производства пара, либо с печью термической обработки, либо с газовой турбиной, и который способен обеспечивать пониженный уровень SO_x и No_x. В частности оно относится к средствам загрузки угля и известняка во вращающийся слой газогенератора через вращающуюся секцию или заднюю пластину топочной камеры.

В связи с высокой стоимостью нефти и с опасностями, присущими ядерной энергетике, инженеры и ученые снова возвращаются к углю, как недорогому и легко доступному источнику энергии. Уголь сжигается для производства тепла, которое содержится в паре, генерируемом компактными котлами. Пар используется либо для вращения турбины с генератором для получения электричества, либо в различных промышленных производствах. К сожалению, при сгорании угля выделяется SO_x и No_x, загрязняющие окружающую среду.

Топочные камеры, используемые в обычных котлах, работающих на угольной пыле, имеют низкую эффективность, поскольку они потребляют много энергии, требуют использования дорогостоящего процесса распыления угля и дорогих влажных газоочистителей для уменьшения уровня SO_x. Кроме того, топочные газы содержат нежелательно высокую концентрацию No_x. Для снижения концентрации No_x обычно используется селективное каталитическое поглощение путем впрыскивания аммония или мочевины, но при этом может возникать аммиак, и необходимо использовать дорогостоящие дополнительные технические решения.

В своей работе по преодолению вышеуказанных недостатков обычных топочных камер, работающих на угольной пыле, и по разработке более приемлемых с экологической точки зрения средств получения энергии из угля изобретатель исследовал использование вращающихся топочных камер с вращающимся псевдоожиженным слоем в бойлерных установках, работающих на угле.

Ранние исследования вращающихся топочных камер с вращающимся псевдоожиженным слоем описаны в патенте США N 4039272 (Elliott), выданном 2.08.77, и в статьях С. I. Metcalfe и J.R. Howard "Создание псевдоожиженного слоя и сгорание газа во вращающемся псевдоожиженном слое", Applied Energy, Applied Science Publishers Ltd. , том 3, (1977), стр. 65-73, и J. Broughton D. E. Elliott, "Теплопередача и сгорание в центробежных псевдоожиженных слоях", I. Chem. E. Symposium Series N 43, стр. 11-1 - 11-6.

Все вышеупомянутые вращающиеся топочные камеры с вращающимся псевдоожиженным слоем предназначены для сжигания угля в барабанах или в топочных камерах, которые вращаются вокруг вертикальной оси так, чтобы образовывать, в основном, вертикальные слои. В патенте США N 4039272 (Elliott) описывается устройство для осуществления реакции в псевдоожиженном слое, включающее вращающийся барабан с газопроницаемой кольцевой стенкой. Во время работы слой частиц поддерживается на кольцевой стенке вращающегося барабана и реагенты подаются в этот слой. Сжижающий газ проходит сквозь кольцевую стенку барабана. Для задерживания мелких частиц, уносимых из слоя ожижающим газом, используется приемник. Эти мелкие частицы возвращаются в слой, по окончании работы. Может также использоваться резервуар для подачи частиц более крупного размера после начала работы.

Вышеупомянутые ссылки описывают только вертикально размещенные вращающиеся топочные камеры с вращающимся псевдоожиженным слоем.

В патенте США N 5070821 (Virr), выпущенном 10.12.91, описывается вращающаяся топочная камера, которая включает вращающийся барабан с газопроницаемой кольцевой стенкой; средство подачи ожижающего газа сквозь стенку в барабан; слой частиц, который по крайней мере при работе газогенератора, удерживается на внутренней поверхности стенки и сжижается ожижающим газом; разгрузочное средство для приема снаружи газогенератора углеродсодержащего материала и загрузки его в барабан; средство для ввода пара в барабан; трубу снижения концентрации No_x, имеющей зону перемешивания и зону связывания азота; средство для ввода вторичного воздуха, размещенное между зоной перемешивания и зоной связывания азота: и средство для ввода третичного воздуха, размещенное между трубой снижения концентрации No_x и основным котлом или печью.

В соответствии с патентом Virr барабан, то есть вращающаяся секция топочной камеры, вращается электродвигателем с использованием вала и приводного ремня. Вал включает непосредственно вал, сальники, внешний и внутренний кожухи и подшипники. Вал подсоединяется к пластине распределителя вращающегося корпуса. Уголь и известняк загружаются в псевдоожиженный слой через трубопровод, размещенный внутри открытой стороны вращающегося барабана, которая обращена к трубе снижения концентрации No_x.

Все вышеуказанные вращающиеся топочные камеры имеют недостаток, заключающийся в отсутствии практического метода ввода топлива и других средств, например, запальника горелки, внутрь вращающегося барабана. Обычный метод подачи угля и известняка во вращающийся слой, как это описано в патенте США N 5070821, заключается в подаче их через трубопровод, размещенный внутри открытой стороны вращающегося барабана, то есть стороны, ближайшей к трубе снижения концентрации No_x. Такое устройство, при котором топливо и известняк подаются с открытой стороны вращающегося барабана, обычно приводит к действию на топливо высокой температуры и преждевременному его закоксовыванию. К сожалению, газогенераторы с вращающимся псевдоожиженным слоем имеют трудноразрешимую техническую проблему, связанную с подачей топлива и известняка во вращающийся барабан без преждевременного закоксовывания или без потери топлива в результате выноса его газовым потоком. Оба указанных фактора снижают эффективность и повышают концентрации SO_x и No_x в бойлере в связи с попаданием в него негазифицированного или закоксованного топлива, которое поступает из газогенератора в бойлер.

Разработано уникальное средство подачи топлива и известняка в газогенератор с вращающимся псевдоожиженным слоем, в котором отсутствует преждевременное закоксовывание топлива и вынос его газовым потоком.

Газогенератор с вращающимся псевдоожиженным слоем, который включает: топочную камеру, имеющую вращающийся внутренний узел и неподвижную внешнюю секцию, причем вращающийся внутренний узел включает газопроницаемуй кольцевую стенку, и вращающуюся стенку, расположенную перпендикулярно кольцевой стенке так, что между ними образуется газификационная камера, и неподвижный внешний узел включает неподвижный корпус или кожух, окружающий вращающийся внутренний узел; средство подачи ожижающего газа сквозь кольцевую стенку в газификационную камеру: слой частиц, который по крайней мере при работе газогенератора, удерживается на внутренней поверхности кольцевой стенки и ожижается ожижающим газом; средство для подачи углеродосодержащего материала, находящегося снаружи газогенератора, в газификационную камеру, причем средство подачи углеродосодержащего материала в газификационную камеру представляет собой неподвижный трубопровод, расположенный внутри вращающейся стенки по ее оси так, что вращающийся внутренний узел вращается вокруг неподвижного трубопровода; трубу снижения концентрации No_x имеющей зону перемешивания и зону связывания азота; средство для ввода вторичного воздуха, размещенное между зоной перемешивания и зоной связывания азота; и средство для ввода третичного воздуха, размещенное между трубой снижения концентрации No_x и основным котлом или печью.

Данная конструкция газогенератора позволяет также подачу известняка и пара в газификационную камеру через неподвижный трубопровод. Также в неподвижном трубопроводе может быть размещено средство обнаружения условий реакции в газификационной камере.

Средство для вращения вращающегося внутреннего узла топочной камеры вокруг неподвижного трубопровода включает: привод; средство передачи вращения от привода к вращающемуся внутреннему узлу, причем средство передачи вращения расположено вокруг неподвижного трубопровода и прикреплено к вращающемуся внутреннему узлу; и узел подшипника, расположенный между внешней поверхностью той части вращающегося внутреннего узла, которая расположена вокруг неподвижного трубопровода, и внутренней поверхностью той части неподвижного внешнего узла, которая расположена вокруг неподвижного трубопровода.

Предпочтительно вращающиеся уплотнения расположены между вращающимся внутренним узлом и неподвижной внешней секцией.

Топочная камера газогенератора может также включать слой изоляции, расположенный между вращающейся стенкой и газификационной камерой. Данный слой изоляции предпочтительно имеет коническую форму так, что центральная часть слоя изоляции имеет углубление относительно той части слоя изоляции, которая находится в контакте со слоем частиц. Центральное углубление в слое изоляции расположено вокруг выходного отверстия неподвижного трубопровода.

Желательно, чтобы газогенератор располагался горизонтально так, что вращающийся внутренний узел топочной камеры вращается вокруг своей горизонтальной оси, и слой частиц внутри газификационной камеры образуется вокруг горизонтальной оси.

Дополнительно напротив вращающейся стенки может быть размещена разделительная стенка или порог вокруг кольцевой стенки так, что избыточные частицы из слоя частиц могут сбрасываться через разделительную стенку в секцию центрифуги, которая расположена между газификационной камерой и трубой снижения концентрации No_x. Средство для окисления избыточных частиц может быть дополнительно прикреплено к секции центрифуги, где сульфид кальция, содержащийся в избыточных частицах, превращается в сульфат кальция.

Настоящее изобретение также включает устройство для получения пара при сгорании углеродосодержащего материала, которая содержит: газогенератор с вращающимся псевдоожиженным слоем, как описано выше; основной котел, причем средство для ввода третичного воздуха, размещено между трубой снижения концентрации No_x и основным котлом; пароперегреватель; экономайзер; пылеуловитель с тканевыми фильтрами и вытяжную трубу.

Другие объекты, достоинства и особенности данного изобретения станут понятными из нижеследующего описания в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых одни и те же части помечены одинаковыми числами.

На фиг. 1 представлена схема газогенератора с вращающимся псевдоожиженным слоем, имеющего неподвижный подающий трубопровод центрального расположения или трубу в соответствии с данным изобретением.

На фиг. 2 представлена схема газогенератора с вращающимся псевдоожиженным слоем, имеющего секцию окислителя в соответствии с другим вариантом конструктивного исполнения настоящего изобретения.

На фиг. 3 представлена схема узлов подшипников и газовых уплотнений вокруг неподвижного подающего трубопровода центрального расположения в соответствии с данным изобретением.

На фиг. 4 представлена схема устройства получения пара при сжигании углеродосодержащего материала.

Газогенератор с вращающимся псевдоожиженным слоем имеет тонкий псевдоожиженный слой, который удерживается на поверхности вращающегося барабана (то есть вращающегося внутреннего узла), который задает форму псевдоожиженного слоя. Это позволяет использовать повышенные величины "g" центробежного ускорения в слое, что дает возможность использовать более высокие скорости, чем это возможно при ускорении, равном одному "g". Таким образом, газогенератор может работать на скоростях до 6,1 м/с при мощностях горения порядка 119,2 кДж/м³/ч при атмосферном давлении. Однако газогенератор с вращающимся псевдоожиженным слоем в соответствии с данным изобретением работает на мощностях, составляющих от 1/4 до 1/2 от указанных величин, что достаточно для получения газа с низким содержанием тепла. Газогенератор работает на углеродосодержащих материалах таких, как легкий газойль, бензин, уголь, угольно-водяная эмульсия или взвесь битума в воде.

Данное изобретение может быть описано наилучшим образом с помощью прилагаемых чертежей, где на фиг. 1 и 3 представлены схемы нового газогенератора 1 с вращающимся псевдоожиженным слоем, имеющего подающий трубопровод 3 центрального расположения, в котором могут быть размещены шахта подачи 52, запальник 50, паропровод 54 и другие инструментальные средства, необходимые для контроля условий реакции процесса газификации.

Вращающийся газогенератор 1 имеет новую конфигурацию, которая обеспечивает подачу топлива и известняка в топочную камеру 5 таким образом, что предотвращается преждевременное закоксовывание топлива. Также изоляционный слой 7, который расположен между вращающейся стенкой 9 и псевдоожиженным слоем 11, имеет коническую форму, причем выходное отверстие 13 подачи заглублено так, что топливо и/или известняк направляется по поверхности изоляционного слоя 7 в псевдоожиженный слой 11. Таким образом, в основном, предотвращается вынос топлива и/или известняка вместе с потоком газа. То есть, большая часть топлива и/или известняка поступает в топочную камеру 5 через отверстие 13 и под действием центробежных сил, возникающих внутри топочной камеры 5 при вращении вращающегося внутреннего узла или барабана (то есть, вращающейся стенки 9 и кольцевой стенки 17), топливо и/или известняк прижимаются к стенке изоляционного слоя 7 и опускаются по ней вниз, пока не достигнут псевдоожиженного слоя 11, где они газифицируются.

Газогенератор 1 с вращающимся псевдоожиженным слоем обычно прикреплен к стенке 84 котла 80 электростанции, как показано на фиг. 2. Газогенератор 1 включает топочную камеру 5, имеющую вращающийся внутренний узел или барабан и неподвижную внешнюю секцию. Вращающийся внутренний узел включает вращающуюся стенку 9, газопроницаемуй кольцевую стенку 17, и изоляционного слоя 7 (может устанавливаться дополнительно). Неподвижная внешняя секция включает неподвижный корпус или кожух 19. Трубопровод 33 расположен внутри неподвижного корпуса 19 для того, чтобы подавать первичный ожижающий газ (то есть, воздух) и/или горючий газ сквозь стенку 17 в газификационную камеру 21. Слой частиц 11, которые по крайней мере при работе газогенератора 1, удерживаются на газопроницаемой стенке 17 (то есть, на распределительной пластине), ожижается ожижающим газом, подаваемым по трубопроводу 33. Каждый газогенератор 1 оснащен неподвижным трубопроводом или трубой 3, по которой в газификационную камеру 21 может вводиться топливо, известняк, вода, пар, запальник и инструментальные средства. Газогенератор 1 может быть оснащен дополнительно трубой 23 снижения концентрации No_x имеющей зону перемешивания 25 и зону 27 связывания азота, средство для ввода вторичного воздуха 29, размещенное между зоной перемешивания 25 и зоной 27 связывания азота, и средство для ввода третичного воздуха 30, размещенное между трубой снижения концентрации No_x и основным котлом или печью 31.

Газогенератор 1 может быть модифицирован таким образом, чтобы включать средство для ввода пара в топочную камеру 5. Пар вместе с ожижающим газом, включающим, примерно, 10 - 60% воздуха (стоихометрическое отношение), создает условия раскисления в газификационной камере 21.

Газогенератор 1 располагается горизонтально так, что вращающийся внутренний узел топочной камеры 5 вращается вокруг своей горизонтальной оси, и слой частиц 11 внутри газификационной камеры 21 образуется вокруг горизонтальной оси.

Топочная камера 5 охватывает неподвижный трубопровод 3 таким образом, что топливо и/или известняк из бункера подается в газификационную камеру 21 с помощью шнекового подающего средства по шахте 52, которая расположена внутри неподвижного трубопровода 3. Вращающийся внутренний узел топочной камеры 5 вращается вокруг неподвижного трубопровода 3 с помощью шкива 42, который соединяется с двигателем 44 с помощью приводного ремня (не показан). Шкив 42 прикреплен к вращающемуся внутреннему узлу топочной камеры 5 болтами 65, которые прикреплены к вращающейся стенке 9. Вращающаяся стенка 9 вращается вокруг неподвижного трубопровода 3 с помощью подшипников 46, смонтированных в ступице 47, которая является частью неподвижного корпуса 19. Подшипники 46 расположены между неподвижным корпусом 19 и вращающейся стенкой 9 таким образом, что вращающийся внутренний узел вращается вокруг неподвижного трубопровода 3 в то время, как неподвижный корпус 19 остается неподвижным по отношению к вращающемуся внутреннему узлу. Первичный ожижающий воздух, который подается в топочную камеру 5 по трубопроводу 33 должен быть под давлением внутри неподвижного корпуса 19 для того, чтобы подавать воздух в псевдоожиженный слой 11 сквозь газопроницаемую кольцевую стенку 17. Это достигается путем использования вращающихся уплотнений 48 между внутренней поверхностью неподвижного корпуса и внешней поверхностью вращающейся стенки 9, а также между внутренней поверхностью вращающейся стенки 9 и внешней поверхностью неподвижного трубопровода 3.

Твердое углеродосодержащее топливо обычно подается с помощью шнекового подающего средства, расположенного внутри шахты 52, а в случае использования жидкого топлива достаточно простой трубы с насадкой на конце.

Запальник 50 также может быть введен в газификационную камеру 21 по неподвижному трубопроводу 3. По неподвижному трубопроводу 3 в газификационную камеру 21 могут быть введены также и другие средства такие, как средство подачи известняка для удерживания серы, инструментальные средства такие, как измерители температуры (то есть, термопары), а также вода или пар для управления процессом газификации.

Кроме того, неподвижный трубопровод 3 может дополнительно охлаждаться подачей охлаждающей жидкости, например, воды, в трубопровод 90, охватывающий неподвижный трубопровод 3.

За зоной газификации с вращающимся псевдоожиженным слоем или камерой 21 предпочтительно размещается секция центрифуги 60. В секции центрифуги 60 быстро вращающиеся твердые частицы из псевдоожиженного слоя 11 перелетают через разделительную стенку или порог 62, расположенный в конце псевдоожиженного слоя 11, находящемуся ближе к открытой стороне топочной камеры 5. Затем твердые частицы под действием центробежных сил вылетают сквозь перфорированный кожух 64 и падают в выпуск 66 золы. Как показано на фиг. 2, твердые частицы или зола, которые под действием центробежных сил попадают в выпуск 66 золы, содержат сульфид кальция, который падает в окислительный блок 70.

Окислительный блок 70 установлен непосредственно под выпуском 66 золы и соединяется с топочной камерой 5 с помощью трубы 72. Зола проходит через два зольных клапана 73, которые работают таким образом, что зола проходит через них в окислительный блок 70, а образовавшийся газ - нет. Окислительный блок 70 содержит псевдоожиженный слой 74, который сжижается окисляющим воздухом, подаваемым по входному трубопроводу 76. Этот воздух преобразует сульфид кальция в сульфат кальция, который допускается для захоронения на мусорных свалках. Окислительный блок 70 соединен с воздуховодом 78, по которому газообразные продукты сгорания возвращаются обратно в котел или в печь 80, работу которой обеспечивает газогенератор. Дополнительно, к боковой стенке 84 котла или печи 80 прикрепляется детектор пламени 82, предназначенный для определения наличия стабильного пламени.

Данное изобретение также включает устройство получения пара при сгорании углеродосодержащего материала в газогенераторе 1 с вращающимся псевдоожиженным слоем, который включает следующие шаги: подача ожижающего газа и горючего газа по трубопроводу 33 и по неподвижному трубопроводу или трубе 3 в топочную камеру 5, причем частицы слоя, например, песок, ожижаются для формирования псевдоожиженного слоя 11; зажигание горючего газа в газификационной камере 21 с помощью горелки запальника 50, который может быть также размещен внутри неподвижного трубопровода 3; нагрев частиц слоя, примерно, до 540^oC; подача углеродосодержащего материала и/или известняка из бункера 40 в газификационную камеру 21 по трубопроводу или с помощью шнекового средства 52, размещенного в неподвижном трубопроводе 3; удаление горючего газа путем прекращения его подачи по трубопроводу 33; подача пара в газификационную камеру 21 по паропроводу 54, который также может быть размещен в неподвижном трубопроводе 3; регулирование температуры в газификационной камере 21 в интервале 870 - 980^oC путем изменения количества подаваемого ожижающего газа и пара, скорости вращающегося узла сборки топочной камеры 5 и скорости подачи углеродосодержащего материала и подача вторичного воздуха через насадку 29 вторичного воздуха по трубопроводу 30. Сжижающий газ предпочтительно подается в топочную камеру 5 в меньших количествах, чем требуется для обеспечения полного сгорания углеродосодержащего материала так, чтобы получить газ с низким содержанием тепла.

Топочная камера 5 включает вращающийся внутренний узел и неподвижную внешнюю секцию. Вращающийся внутренний узел топочной камеры 5 включает вращающуюся стенку 9, кольцевую стенку 17 и изоляционный слой 7 (необязательный элемент). Неподвижная внешняя секция включает неподвижный корпус или кожух 19, расположенный таким образом, что между внутренней поверхностью корпуса 19 и внешней поверхностью стенки 17 формируется вентиляционная камера 92. Камера 92 обеспечивает подачу ожижающего газа из трубопровода 33 в корпус 19 и затем в газификационную камеру 21 сквозь кольцевую стенку 17. Вращающийся внутренний узел топочной камеры 5 расположен между неподвижным корпусом 19 и трубой 23 снижения концентрации NO_x, которые неподвижны в процессе работы. Вращающийся внутренний узел топочной камеры 5 предпочтительно вращается со скоростью, находящейся в интервале от 50 об/мин до 1000 об/мин.

Уголь, нефть, эмульсия угольной пыли в воде, смесь битума с водой и аналогичные смеси и эмульсии постоянно подаются по неподвижному трубопроводу 3 с помощью шнекового средства или по трубе 52 в газификационную камеру 21 после запуска газогенератора 1. Подаваемый уголь поступает в газификационную камеру 21 из отверстия 13 в неподвижном трубопроводе 3 и продвигается по вогнутой стенке изоляционного слоя 7, пока он не достигает псевдоожиженного слоя 11. Предпочтительно, известняк и пар также могут подаваться в газификационную камеру 21 по неподвижному трубопроводу 3. При работе в обычном режиме в газификационной камере 21 поддерживается температура, примерно, 870 - 980^oC, обеспечивающая условия восстановления и получение горячего газа с низкой теплотой сгорания, то есть, 3730 - 5960 кДж/м³. Генераторный газ выходит из камеры 21 и поступает в зону перемешивания 25 трубы 23 снижения концентрации No_x, где температура газа повышается. Вторичный воздух впрыскивается в трубу 23 снижения концентрации No_x через форсунки 29 и поднимает температуру до 1540 - 1760^oC. Вторичный воздух реагирует с газом в зоне 27 связывания азота в соответствии с нижеприведенным уравнением:

4NH₃ + 3O₂ + N₂ ---> 6H₂O + 3N₂.

Таким образом, повышение температуры разлагает аммоний и любые цианиды водорода на водяные пары и азот.

Газ с низкой теплотой сгорания после прохождения зоны 27 связывания азота имеет температуру, примерно, 1540 - 1760^oC. Газ с низкой теплотой сгорания, содержащий связанный азот, затем входит в контакт с третичным воздухом (последний воздух для горения), поступающим из трубопровода 30, для обеспечения полного сгорания газа с низкой теплотой сгорания, поступающим из газогенератора 1. Поскольку некоторые частицы угольной золы поступают из газогенератора 1 в подсоединенный котел или печь, результирующее пламя будет ярким. Это пламя имеет температуру, примерно, 1200 - 1650^oC.

Тепло, производимое пламенем газогенератора 1, используется для получения пара в теплообменниках, размещенных в котле. Топочный газ выходит из камеры сгорания котла через ширмовый теплообменник и пароперегреватель. Затем топочный газ проходит через экономайзер и пылеуловитель с тканевыми фильтрами, и из пылеуловителя он направляется в дымовую трубу. Топочный газ, выходящий из дымовой трубы в атмосферу, обычно содержит менее 10% SO_x и менее 100 промилле No_x (до 25 промилле).

Газогенератор с вращающимся псевдоожиженным слоем, выполненный в соответствии с данным изобретением, предлагается использовать с обычными котлами мощностью 50 - 660 МВт, работающими на распыленном угле, вместо обычных печей. Данный газогенератор также может быть скомплексирован с отражательной печью для плавления металла или для термической обработки.

Необходимо четко понимать, что возможны различные изменения, очевидные для специалиста в данной области. Объем изобретения не должен быть ограничен данным описанием, и представляет все возможные изменения и модификации в объеме прилагаемой формулы изобретения.