Eng Ru
Отправить письмо

Газогенератор обращённого процесса газификации. Газогенератор обращенного процесса

$direct1

Газогенератор обращенного процесса газификации

 

Использование: для производства горючего генераторного газа. Сущность изобретения: камера газификации 4 снабжена рубашкой воздушного охлаждения 6, эквидистантно охватывающей ее корпус из теплопроводного материала. Внутри рубашки охлаждения 6 установлены выравнивающие профилированные пластины 7, 8, 9. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно к устройствам для производства горючего генераторного газа из битуминозных (смолистых) топлив: древесных чурок, торфа, бурого угля и др.

Известны конструкции газогенераторов обращенного процесса газификации (см. Токарев Г.Г. Газогенераторные автомобили. М. Машгиз, 1955), содержащие корпус, в котором расположены топливный бункер с загрузочным люком и камера газификации твердого топлива. Камера газификации крепится к нижней части топливного бункера. Конструктивно камера газификации выполнена с воздушным коллектором и фурмами подачи воздуха в зону горения. Фурмы прикреплены к стенкам камеры газификации на болтовых соединениях, доступ к которым осуществляется через специальные люки воздушного коллектора. Для организации хорошего горения и выжигания из генераторного газа горючих смол камера газификации выполнена из двух усеченных конусов, соединенных так, чтобы образовалось узкое горло. Недостатками данных конструкций газогенераторов обращенного процесса газификации являются: разрушение стенок камеры газификации (особенно в узком месте) в процессе эксплуатации в результате коробления, прогара, трещин, являющихся следствием неравномерного нагрева ее стенок; неравномерная подача наружного воздуха через воздушные фурмы, вызывающая ухудшение режима работы и характеристик газогенератора; необходимость разборки газогенератора при замене или восстановлении фурм подачи воздуха в камеру газификации, что приводит к длительной остановке газогенератора при изменении типоразмеров фурм в случае перехода с одного вида топлива на другой, а также в случае разрушения фурм в процессе эксплуатации. Известен также газификатор по а.с. N 1357424, кл. С 10 J 3/20, опубл. в БИ N 45, 1987 г. взятый авторами в качестве прототипа, содержащий корпус, в котором расположены топливный бункер с загрузочным устройством, конструктивно выполненным в виде двух шлюзовых питателей, камера газификации с фурмами, футерованная шамотным кирпичом, и устройство подачи воздуха, выполненное в виде камеры воздухоподогревателя, охватывающего газоходы горячего газа в районе собственно камеры газификации. При этом необходимо отметить, что в описании изобретения топливный бункер и собственно камера газификации (камера сложной геометрической формы, футерованная шамотным кирпичом) объединены одним термином камера газификации. Недостатками газификатора-прототипа являются: неравномерное распределение воздуха в камере для подачи воздуха воздухоподогревателем, обусловленное конструкцией системы подачи воздуха: поступающий снаружи воздух ударяется в стенку, образуя завихрения, которые вызывают неравномерность расхода воздуха на единицу площади сечения; неравномерная раздача воздуха по фурмам, что приводит к ухудшению режима работы и характеристик газификатора; неравномерность поля температур у стенки камеры газификации, что требует ее защиты от прогара теплоизоляционным материалом, например шамотным кирпичом, что в свою очередь неприемлемо для газогенераторов малой мощности и значительно увеличивает габариты и вес конструкции газогенераторов средней и большой мощности; сложность замены фурм. В предлагаемой авторами конструкции газогенератора камера газификации выполнена из теплопроводного материала, имеет сложную конфигурацию. В этих условиях большое значение имеет охлаждение и выравнивание температур стенки корпуса камеры газификации. Поставленная задача решается предлагаемой конструкцией газогенератора обращенного процесса газификации, содержащего корпус, в котором расположены топливный бункер с загрузочным люком, камера газификации с фурмами и устройство подачи воздуха к фурмам, в которой устройство подачи воздуха к фурмам выполнено в виде рубашки воздушного охлаждения, внешняя стенка которой эквидистантно охватывает камеру газификации, выполненную из теплопроводного материала, причем внутри рубашки охлаждения по ее высоте расположен набор выравнивающих профилированных пластин. Кроме того, для обеспечения смены фурм без длительной остановки газогенератора крепление фурм к корпусу камеры газификации выполнено цанговым. На чертеже показан общий вид газогенератора обращенного процесса газификации. В корпусе 1 газогенератора расположены топливный бункер 2 с загрузочным люком 3 и прикрепленная к нему снизу камера газификации 4 с фурмами подачи воздуха 5. Камера газификации 4 снабжена рубашкой воздушного охлаждения 6, внешняя стенка которой эквидистантна поверхности корпуса камеры газификации 4, выполненной из теплопроводного материала, например из стали. Внутри рубашки охлаждения 6 расположен набор выравнивающих пластин 7, 8, 9. Газогенератор имеет патрубки подачи воздуха II и отвода генераторного газа III, а также люки для загрузки топлива I и выгреба золы IV. Ниже камеры газификации 4 расположена колосниковая решетка 10. Выравнивающая пластина 9 изменяет поперечное сечение рубашки 6 таким образом, чтобы площадь проходного сечения обеспечивала постоянство статического давления перед пластиной 9. Пластина 8 установлена в месте наибольшего изгиба рубашки 6. Ее профиль обеспечивает скорость прохождения воздуха, достаточную для съема тепла с поверхности камеры газификации 4. Выравнивающая пластина 7 служит для выравнивания прохождения воздуха через фурмы 5. Более подробные сведения, касающиеся выравнивающих пластин 7, 8, 9, авторы хотели бы сохранить в качестве ноу-хау. Газогенератор обращенного процесса газификации работает следующим образом. Твердое топливо 1 через загрузочный люк 3 и топливный бункер 2 поступает в камеру газификации 4. Наружный воздух 11 по подводящему трубопроводу поступает в рубашку воздушного охлаждения 6 камеры газификации 4. Воздух 11, поступивший через фурмы 5 внутрь камеры газификации 4, взаимодействует с твердым топливом 1. Происходит процесс газификации твердого топлива. Получившийся газогенераторный газ III выходит из камеры газификации 4, проходит через колосниковую решетку 10, разворачивается и поднимается вверх по щели между стенками топливного бункера 2 и корпуса 1 газогенератора и выходит через отводной патрубок из газогенератора к потребителю. Воздух 11 через входной патрубок подается в рубашку воздушного охлаждения 6, снабженную пластинами 7, 8 и 9 специального профиля. Пластины 7, 8, 9 специального профиля организуют течение воздуха внутри рубашки 6 таким образом, чтобы обеспечить максимальный съем тепла со стенок корпуса камеры газификации 4. Протекая по рубашке воздушного охлаждения 6, воздух 11, с одной стороны, охлаждает теплопроводную стенку камеры газификации 4, выравнивая и снижая в ней температурные напряжения, а с другой стороны, за счет тепла, полученного как от стенки камеры газификации 4, так и от тепла отходящего газогенераторного газа III, нагревающего внешнюю стенку рубашки охлаждения 6, нагревается сам. Таким образом, воздух 11, пройдя по рубашке воздушного охлаждения 6, утилизирует тепло, вырабатываемое в газогенераторе, и через фурмы 5 поступает в камеру газификации 4 в нагретом состоянии, что приводит к повышению КПД процесса газификации. Оптимизацию работы газогенератора на различных видах топлива (древесные чурки, торф, бурый уголь) осуществляют путем изменения расхода воздуха, поступающего через фурмы 5 в камеру газификации 4. Для каждого вида топлива существует свой типоразмер фурм, различающийся размером площади своего проходного сечения. Перемонтаж фурм предлагаемого газогенератора производится специальным ключом через открытый загрузочный люк 3 газогенератора в остывшем состоянии. Преимущества предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом: увеличение срока службы узла камеры газификации за счет уменьшения коробления и растрескивания ее стенок примерно в три раза, при этом срок службы узла камеры газификации сравнивается со сроком службы всего газогенератора до капитального ремонта; отказ от защиты теплопроводных силовых стенок камеры газификации теплоизоляцией, например шамотным кирпичом, что из-за значительного увеличения габаритов неприемлемо для газогенераторов малой мощности, а в случае газогенераторов средней и большой мощности снижает их габариты и вес; повышение КПД процесса за счет утилизации тепла отходящего газа; удобство переналадки газогенератора при смене вида топлива или замене фурм.

Формула изобретения

1. Газогенератор обращенного процесса газификации, содержащий корпус, в котором расположены топливный бункер с загрузочным устройством, камера газификации с фурмами и устройство подачи воздуха к фурмам, отличающийся тем, что устройство подачи воздуха выполнено в виде рубашки воздушного охлаждения с набором выравнивающих профилированных пластин, внешняя стенка которой эквидистантно охватывает камеру газификации, выполненную из теплопроводного материала. 2. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что крепление фурм подачи воздуха к корпусу камеры газификации выполнено цанговым.

РИСУНКИ

Рисунок 1

www.findpatent.ru

 

Предполагаемая полезная модель позволяет производить переработку твердого топлива: древесины, торфа, бурого угля и т.п. в горючий газ, для дальнейшего получении электроэнергии и тепла. Внутренний корпус 1 (рис.1) с воздушным коллектором 2 установлен с зазором внутри внешнего корпуса 5 с воздушной рубашкой, образуя полость отвода генераторного газа между корпусами. На внешнем корпусе 5 (рис.2) тангенциально установлены патрубок входа атмосферного воздуха 11 и патрубок отвода генераторного газа 12. Внешняя поверхность воздушного коллектора 2 воздуховодами 6 соединена с воздушной рубашкой внешнего корпуса 5. Воздуховоды 7, расположенные в полости отвода генераторного газа, соединены с нижним торцем воздушного коллектора 2 и фурмами подачи воздуха 4. По оси газогенератора установлен воздуховод 13, связанный с воздушным коллектором 2, при этом нижний его конец расположен в зоне горения. Внешняя поверхность газогенератора покрыта теплоизолирующим материалом 14. Атмосферный воздух через патрубок 11 подается в воздушную рубашку внешнего корпуса 5, далее через коллектор 2 и воздуховоды 7 и 13 в зону горения. Так как, увеличено время прохождения атмосферного воздуха до зоны горения, происходит подогрев его за счет тепла отводящего генераторного газа и не происходит отбора тепла из зоны горения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Предполагаемая полезная модель относится к энерготехнологическому оборудованию, а именно к устройствам термической переработки твердого топлива в горючий газ, и может быть использована для производства горючего генераторного газа из битумных (смолистых) топлив: древесины, торфа, бурого угля и т.п.

Известен газогенератор (патент 2303050, Мпк. C10J 3/20, F23B 99/00, блюл. 20, 2007 г.) содержащий камеру горения с зоной сушки и пирогенетического разложения, с зонами сгорания смол, регенерации и очистки генераторного газа, газоходы водяного котла, камеру парогенерации, камеру подогрева и подачи воздуха

Недостатком известной конструкции является то, что воздух поступает в зону горения недостаточно прогретым, так как проходит до нее по короткому пути, а также то, что конструкция является не технологичной, так как полностью сварная.

Наиболее близким является «Газогенератор обращенного процесса газификации» (патент 75854, Мпк. C10J 3/20) содержащий корпус, топливный бункер с загрузочным люком, камеру газификации с рубашкой воздушного охлаждения, патрубком подвода воздуха.

Недостатком известной конструкции является то, что для подогрева атмосферного воздуха тепло берется непосредственно из зоны газификации, а это снижает температуру в зоне газификации, что приводит к увеличению в составе газа CO2 и уменьшению CO (постоянная равновесия смещается в сторону образования CO2). А также при низких температурах до конца не прогорают смолы, которые закоксовывают газоходы. Газ получается низкого качества.

Целью предполагаемой полезной модели является повышения калорийности генераторного газа, а также улучшение технологичности конструкции газогенератора.

Поставленная цель достигается тем, что корпус выполнен составным так, что внутренний корпус, у которого в верху расположен воздушный коллектор, установлен с зазором, образуя полость отвода генераторного газа, внутри внешнего корпуса с воздушной рубашкой, причем внешняя поверхность воздушного коллектора воздуховодами соединена с воздушной рубашкой внешнего корпуса, а его торцевая поверхность воздуховодами, расположенными в полости отвода генераторного газа, соединена с фурмами подачи воздуха, при этом внешний корпус установлен на основании, на котором расположена колосниковая решетка. Патрубок входа атмосферного воздуха установлен тангенциально во внешнем корпусе, при этом патрубок отвода генераторного газа, соединенный с полостью отвода генераторного газа, также тангенциально установлен во внешнем корпусе. По внутренней оси внутреннего корпуса расположен воздуховод так, что его верхний конец соединен с воздушным коллектором, а другой - расположен в зоне горения камеры газификации. Внешняя поверхность газогенератора покрыта теплоизолирующим материалом, например, минеральной ватой.

Предполагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами:

- рис.1 - кинематическая схема газогенератора;

- рис.2 - сечение А-А.

На чертежах показаны римскими цифрами:

- I - подача атмосферного воздуха;

- II - подача подогретого воздуха к фурмам;

- III - отвод генераторного газа;

- IV - отвод зольного остатка;

- V - полость топливного бункера;

- VI - камера газификации.

Газогенератор обращенного процесса газификации состоит из следующих элементов. Внутренний корпус 1 (рис.1), у которого в верхней части расположен воздушный коллектор 2, загрузочный люк 3 и топливный бункер, а в нижней - камера газификации с фурмами подачи воздуха 4 в зону горения, установлен с зазором, образуя полость отвода генераторного газа, во внешнем корпусе 5 с воздушной рубашкой. Внешняя поверхность воздушного коллектора 2 воздуховодами 6 соединена с воздушной рубашкой внешнего корпуса 5. Нижний торец воздушного коллектора 2 соединен воздуховодами 7, расположенными в зазоре между внутренним корпусом 1 и внешним корпусом 5, с фурмами подачи воздуха 4. При этом внешний корпус 5 установлен на основании 8, на котором установлена колосниковая решетка 9, а в нижней части сделан люк 10 для отвода зольного остатка. В нижней части внешнего корпуса 5 (рис.2) тангенциально установлен патрубок входа атмосферного воздуха 11, а, например, его в верхней части тангенциально установлен патрубок отвода генераторного газа 12, связанный с полостью отвода генераторного газа. По центральной оси внутреннего корпуса 1 расположен воздуховод 13 так, что верхний его конец соединен с воздушным коллектором 2, а нижний - расположен в зоне горения камеры газификации. Внешняя поверхность газогенератора покрыта теплоизолирующим материалом 14, например, минеральной ватой.

Газогенератор работает следующим образом. Атмосферный воздух, например, подается вентилятором (условно не показан) через патрубок входа атмосферного воздуха 11 в воздушную рубашку внешнего корпуса 5. Так как патрубок 11 установлен тангенциально к внешнему корпусу 5, то атмосферный воздух по спирали, совершая турбулентное движение, поднимается вверх, при этом контактируя с внутренней стенкой воздушной рубашки внешнего корпуса 5, которая нагревается от взаимодействия с полостью отвода генераторного газа III. При этом происходит предварительный подогрев атмосферного воздуха. Далее через воздуховоды 6 попадает в воздушный коллектор 2, откуда по воздуховоду 7 попадает в фурмы подачи воздуха 4 и далее в зону горения камеры газификации VI. Так как воздуховоды 7 расположены в зоне отвода генераторного газа III, то происходит дополнительный нагрев атмосферного воздуха перед входом его в зону горения. Одновременно с этим, из воздушного коллектора 2 атмосферный воздух по воздуховоду 13 попадает в центральную зону горения камеры газификации VI. При этом полученный генераторный газ, пройдя зону регенерации камеры газификации VI, попадает в полость отвода генераторного газа III, а от туда через патрубок отвода генераторного газа - к потребителю. При этом за счет тепла генераторного газа происходит нагрев внутренней стенки внешнего корпуса 5, воздуховодов 7 и стенки внутреннего корпуса 1, которые осуществляют предварительную подсушку топлива.

Применение предполагаемой полезной модели позволит:

- повысить калорийность генераторного газа, так как из зоны горения камеры газификации не производится отбор тепла для подогрева атмосферного воздуха, а его подогрев происходит за счет тепла отводящего генераторного газа, все это приводит к повышению температуры в зоне горения камеры газификации, а следовательно постоянная равновесия смещается в сторону образования CO;

- повышение температуры в реакторной зоне камеры газификации дополнительно приводит к полному выгоранию смол, тем самым снижает коксование полостей газопроводов и двигателя внутреннего сгорания;

- снижает затраты на производство генераторного газа, так как уменьшает количество ступеней его очистки;

- за счет увеличения температуры в зоне газификации влага, содержащаяся в атмосферном воздухе и топливе, разлагается на водород и кислород, что улучшает процесс горения;

- улучшает технологичность газогенератора, так как конструкция разборная и позволяет модульную замену изношенных узлов;

- повышает ресурс и надежность работы газогенераторных комплексов.

1. Газогенератор обращенного процесса газификации, содержащий корпус с загрузочным люком и топливным бункером, камерой газификации с фурмами подачи воздуха и колосниковую решетку, отличающийся тем, что корпус выполнен составным так, что внутренний корпус, у которого в верху расположен воздушный коллектор, установлен с зазором, образуя полость отвода генераторного газа, внутри внешнего корпуса с воздушной рубашкой, причем внешняя поверхность воздушного коллектора воздуховодами соединена с воздушной рубашкой внешнего корпуса, а его торцевая поверхность воздуховодами, расположенными в полости отвода генераторного газа, соединена с фурмами подачи воздуха, при этом внешний корпус установлен на основании, на котором расположена колосниковая решетка.

2. Газогенератор обращенного процесса газификации по п.1, отличающийся тем, что патрубок входа атмосферного воздуха установлен тангенциально во внешнем корпусе, при этом патрубок отвода генераторного газа, соединенный с полостью отвода генераторного газа, также тангенциально установлен, например, во внешнем корпусе.

3. Газогенератор обращенного процесса газификации по п.1, отличающийся тем, что по внутренней оси внутреннего корпуса расположен воздуховод так, что его верхний конец соединен с воздушным коллектором, а другой расположен в зоне горения камеры газификации.

4. Газогенератор обращенного процесса газификации по п.1, отличающийся тем, что внешняя поверхность газогенератора покрыта теплоизолирующим материалом, например, минеральной ватой.

poleznayamodel.ru

Газогенератор обращенного процесса газификации

Изобретение относится к энерготехнологическому оборудованию, а именно к устройствам термической переработки твердого топлива в горючий газ, и предназначено для производства генераторного газа из бурого угля, смолистой древесины и торфа. В описании раскрыты конструктивные узлы газогенератора обращенного процесса газификации. Приведены их взаимное расположение, геометрическое выполнение и конструктивные связи между ними. При использовании изобретения обеспечивается повышение производительности генератора. 12 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к энерготехнологическому оборудованию, а именно к устройствам термической переработки твердого топлива в горючий газ, и может быть использовано для производства генераторного газа из бурого угля, смолистой древесины и торфа.

Наиболее близким техническим решением является газогенератор обращенного процесса газификации, содержащий составной корпус, в верхней части внутреннего корпуса с крышкой расположены воздушный коллектор, загрузочный люк и топливный бункер, а в нижней части корпуса расположена камера газификация с фурмами подачи воздуха в зону горения. Внутренний корпус установлен с зазором внутри внешнего корпуса с воздушной рубашкой, с образованием полости отвода генераторного газа между корпусами. Внешняя поверхность воздушного коллектора воздуховодами соединена с воздушной рубашкой внешнего корпуса. Нижний торец воздушного коллектора соединен воздуховодами, расположенными в зазоре между внутренним и внешним корпусами с фурмами подачи воздуха. При этом внешний корпус установлен на основании, на котором установлена колосниковая решетка, а в нижней части сделан люк для отвода зольного остатка. В нижней части внешнего корпуса установлен тангенциально патрубок отвода генераторного газа, соединенный с полостью отвода генераторного газа. По центральной оси внутреннего корпуса расположен воздуховод так, что верхний его конец соединен с воздушным коллектором, так что верхний его конец соединен с воздушным коллектором, а нижний конец воздуховода расположен в зоне горения камеры газификации с фурмами. Внешняя поверхность газогенератора покрыта теплоизолирующим материалом минеральной ватой.

(Патент РФ №92147 на полезную модель, МПК F22B 33/18, 2009 г.)

Недостатками известного устройства являются:

- низкая производительность газогенератора получения генераторного газа из-за наличия одного пояса радиальных фурм, создающих одну зону газификации топлива;

- низкая эффективность воздушного охлаждения составного корпуса и его отсутствие для колосниковой решетки, патрубка отвода генераторного газа приводящее к термическому разрушению;

- большие потери топлива с золой через кольцевой зазор между колосниковой решеткой и внутренней поверхностью корпуса и щели решетки, где частицы топлива уже не газифицируются;

Задача предлагаемого изобретения является повышение калорийности генераторного газа, увеличение производительности и рабочего ресурса газогенератора.

Поставленная задача достигается тем, что в газогенераторе обращенного процесса газификации, содержащего составной корпус с крышкой, колосниковую решетку, загрузочное устройство в виде загрузочного люка и топливного бункера, фурмы подачи воздуха, патрубок отвода генераторного газа и патрубками входа и выхода атмосферного воздуха, воздуховоды между корпусами газогенератора, полость для воздушной рубашки, полость отвода генераторного газа между корпусами и разгрузочное устройство, новым является то, что на наружной поверхности внутреннего корпуса установлены три кольцевые фурмы, состоящие из обечаек, верхних и нижних кольцевых стенок, высота каждой фурмы равна диаметру внутреннего корпуса, расстояние между фурмами равно 20-30 мм, под каждой фурмой расположено по 12 дутьевых сопел на уровне верхних торцевых стенок, выполненных в виде усеченных конусов с входными и выходными эллипсовидными отверстиями, сопла закреплены во внутреннем корпусе под углом 45-60° к его наружной поверхности, в нижних частях обечаек выполнены отверстия, в которые установлены тангенциальные патрубки для воздуховодов с заслонками подачи капельно-воздушной смеси в фурмы, к воздуховодам присоединены водопроводы с соплами, вентилями и расходомерами, под внутренним корпусом на расстоянии 100-200 мм установлена колосниковая решетка, выполненная в виде параллельных трубок, жестко закрепленных в двух дугообразных трубах с заглушками на торцевых отверстиях, в первой дугообразной трубе решетки выполнено отверстие, в которое жестко установлен воздуховод с заслонкой подачи капельно-воздушной смеси, проходящий через отверстие с сальниковым уплотнением в дне газогенератора и соединен с водопроводом с распыляющим соплом, вентилем и расходомером, во второй трубе решетки выполнено отверстие, в которое жестко установлен паровоздуховод с тройником отвода паровоздушной смеси с двумя заслонками и патрубком подачи паровоздушной смеси во внутренний корпус и жестко установлен в отверстии крышки, проходящий через отверстие с сальниковым уплотнением в крышке газогенератора, перфорированное плоское кольцо, установленное вокруг колосниковой решетки и жестко закреплен к внутренней поверхности среднего корпуса, под колосниковой решеткой жестко установлен нижний сервисный люк с крышкой в отверстиях наружного и среднего корпусов, в пространстве между колосниковой решеткой и дном установлен паровоздушный распределитель, выполненный в виде параллельных трубок с симметричными отверстиями по длине, жестко закрепленных в двух дугообразных трубах с заглушками на торцевых отверстиях, в первой дугообразной трубе распределителя выполнено отверстие, в которое жестко установлен воздуховод с заслонкой подачи капельно-воздушной смеси, проходящий через отверстие с сальниковым уплотнением в дне газогенератора и соединен с водопроводом, с распыляющим соплом, вентилем и расходомером, разгрузочное устройство выполнено в виде полого усеченного конуса, жестко соединенного со шлюзовым затвором и датчиком температуры с чехлом, загрузочный люк установлен соосно на крышке газогенератора, в отверстии боковой поверхности загрузочного люка под углом 30-45° жестко установлен верхний сервисный люк, сверху загрузочного люка последовательно установлены шлюзовым затвор и топливный бункер, теплообменник охлаждения генераторного газа выполнен в виде полого цилиндрического корпуса с зазором внутри кожуха с торцевыми стенками, корпус которого соединен с отводом выхода генераторного газа, жестко установленного в отверстии крышки газогенератора, в отверстиях снизу и вверху на боковой поверхности кожуха жестко установлены тангенциальные патрубки подвода капельно-воздушной смеси, к которому жестко соединен воздуховод с заслонкой, к воздуховоду присоединены водопроводе распылительным соплом, вентилем и расходомером и отвода паровоздушной смеси, к которому жестко соединен воздуховод с тройником, заслонкой и заслонкой, с отводом и патрубком подачи паровоздушной смеси во внутренний корпус газогенератора, жестко установленный в отверстии крышки, тангенциальный патрубок отвода паровоздушной смеси из полости между внешним и средним корпусами жестко закреплен в отверстии внешнего корпуса под крышкой, к которому жестко соединен паровоздухопровод с двумя заслонками, тройником и патрубком подачи паровоздушной смеси во внутренний корпус, жестко установлен в отверстии крышки, тангенциальный патрубок подвода капельно-воздушной смеси в полость между внешним и средним корпусами жестко закреплен в отверстии внешнего корпуса над нижнем фланцем корпуса газогенератора и жестко соединен с воздухопроводом с заслонкой, к которому присоединены водопровод с распылительным соплом, вентилем и расходомером, в отводе выхода генераторного газа, в тангенциальном патрубке отвода паровоздушной смеси из полости для воздушной рубашки и в крышке установлены датчики температуры с чехлами.

На наружной поверхности внутреннего корпуса установлены три кольцевые фурмы, состоящие из обечаек, верхних и нижних кольцевых стенок, высота каждой фурмы равна диаметру внутреннего корпуса, расстояние между фурмами равно 20-30 мм, под каждой фурмой расположено по 12 дутьевых сопел на уровне верхних торцевых стенок, выполненных в виде усеченных конусов с входными и выходными эллипсовидными отверстиями, сопла закреплены во внутреннем корпусе под углом 45-60° к его наружной поверхности, в нижних частях обечаек выполнены отверстия, в которые установлены тангенциальные патрубки для воздуховодов с заслонками подачи капельно-воздушной смеси в фурмы, к воздуховодам присоединены водопроводы с соплами, вентилями и расходомерами, что позволяет:

- предохранять от термического разрушения нижнюю высокотемпературную часть внутреннего корпуса газогенератора, в которой происходит газификация топлива при температуре 900-1100°C за счет воздушно-испарительного охлаждения при вращении, создаваемом тангенциальным патрубкам, капельно-воздушной смеси внутри фурм, которую получают в воздуховоде дозированным распылением воды через сопла в дутьевой воздух;

- предохранять от термического разрушения внутренний и средний корпуса, тангенциальный патрубок отвода газа посредством охлаждения до температуры не выше 350°C генераторного газа, выходящего из нижнего отверстия внутреннего корпуса при высокой температуре до 700°C, путем охлаждения наружных поверхностей обечаек фурм, внутренние поверхности которых охлаждаются воздушно-капельной смесью;

- получать генераторный газ повышенной калорийности за счет подачи для газификации топлива паровоздушной смеси, образующейся под фурмами и при взаимодействии паровоздушной смеси и топлива образуется генераторный газ с повышенной концентрацией водорода;

- газифицировать топливо во внутреннем корпусе до золы, благодаря использованию паровоздушной смеси;

- повысить производительность газогенератора без увеличения его габаритов за счет формирования трех кольцевых фурм и трех радиальных зон газификации топлива в нижней части внутреннего корпуса и за счет формирования вихревого движения паровоздушной смеси в радиальных зонах газификации и выходу смеси из дутьевых сопел под углом 45-60° к наружной поверхности внутреннего корпуса;

- расстояние между фурмами равное 20-30 мм, что позволяет их жестко соединять с внутренним корпусом.

Под внутренним корпусом на расстоянии 100-200 мм установлена колосниковая решетка, выполненная в виде параллельных трубок, жестко закрепленных в двух дугообразных трубах с заглушками на торцевых отверстиях, в первой дугообразной трубе решетки выполнено отверстие, в которое жестко установлен воздуховод с заслонкой подачи капельно-воздушной смеси, проходящий через отверстие с сальниковым уплотнением в дне газогенератора и соединен с водопроводом с распыляющим соплом, вентилем и расходомером, во второй трубе решетки выполнено отверстие, в которое жестко установлен паровоздуховод с тройником отвода паровоздушной смеси с двумя заслонками и патрубком подачи паровоздушной смеси во внутренний корпус и жестко установлен в отверстии крышки, проходящий через отверстие с сальниковым уплотнением в крышке газогенератора, что позволяет:

- предохранять от термического разрушения колосниковую решетку, благодаря воздушно-испарительному охлаждению при подаче в внутрь дугообразных труб и параллельных трубок воздушно-капельной смеси, которую получают в воздуховоде дозированным распылением воды в воздух;

- отводить из колосниковой решетки образующуюся в ней паровоздушную смесь и часть смеси подавать во внутрь внутреннего корпуса для создания избытка давления, предотвращения подъема и выхода наружу образующегося генераторного газа через неплотности в шлюзовом затворе и для поступления паровоздушной смеси вниз с образованием дополнительной зоны газификации топлива для повышения производительности газогенератора и калорийности газа.

Перфорированное плоское кольцо, установленное вокруг колосниковой решетки и жестко закреплено к внутренней поверхности среднего корпуса позволяет:

- предотвращать просыпание частиц топлива из внутреннего корпуса на дно газогенератора через кольцевой зазор между внутренней поверхностью среднего корпуса и колосниковой решеткой путем закрытия зазора диском;

- поступать через отверстия перфорации диска в полость отвода генераторному газу, образующемуся на дне газогенератора при взаимодействии паровоздушной смеси, выходящей из отверстий распределителя со смесью золы и мелкими частицами топлива.

Под колосниковой решеткой жестко установлен нижний сервисный люк с крышкой в отверстиях наружного и среднего корпусов для обслуживания, осмотра и мелкого ремонта колосниковой решетки и перфорированного диска и для нижнего розжига газогенератора.

В пространстве между колосниковой решеткой и дном установлен паровоздушный распределитель, выполненный в виде параллельных трубок с симметричными отверстиями по длине, жестко закрепленных в двух дугообразных трубах с заглушками на торцевых отверстиях, в первой дугообразной трубе распределителя выполнено отверстие, в которое жестко установлен воздуховод с заслонкой подачи капельно-воздушной смеси, проходящий через отверстие с сальниковым уплотнением в дне газогенератора и соединен с водопроводом, с распыляющим соплом, вентилем и расходомером, что позволяет:

- газифицировать мелкие частицы топлива, поступающие на дно газогенератора вместе с золой через колосниковую решетку, при взаимодействии с мелкими частицами топлива выходящей из отверстий распределителя паровоздушной смеси, образующейся при подаче в внутрь труб и трубок воздушно-капельную смеси, которую получают в воздуховоде дозированным распылением воды через сопла в воздух;

- предохранять от термического разрушения трубы и трубки распределителя путем воздушно-испарительного охлаждения при подаче в внутрь труб и трубок воздушно-капельной смеси.

Разгрузочное устройство выполнено в виде полого усеченного конуса, жестко соединенного со шлюзовым затвором и датчиком температуры с чехлом что позволяет:

- дополнительно охлаждать золу в полом усеченном конусе перед поступлением в шлюзовый затвор и предотвращать перегрев электродвигателя привода затвора;

- предотвращать выход газа наружу при выгрузке золы из газогенератора путем герметизирующего свойства слоя золы в полом усеченном конусе и шлюзовом затворе;

- контролировать температуру выгружаемой золы с помощью датчика, защищенного герметизированным чехлом для предотвращения перегрева электродвигателя привода затвора.

Загрузочный люк установлен соосно на крышке газогенератора, в отверстии боковой поверхности загрузочного люка под углом 30-45° жестко установлен верхний сервисный люк, сверху загрузочного люка последовательно установлены шлюзовый затвор и топливный бункер что позволяет:

- осуществлять равномерные загрузку и газификацию топлива по сечению внутреннего корпуса;

- предотвращать выход паровоздушной смеси и газа наружу при загрузке топлива из бункера благодаря герметизирующему свойству шлюзового затвора и слоя топлива в бункере;

- обеспечивать загрузку топлива без прерывания процесса газификации в газогенераторе в соответствии с непрерывным режимом работы;

- сервисный люк обеспечивает верхний розжиг газогенератора.

Теплообменник охлаждения генераторного газа выполнен в виде полого цилиндрического корпуса с зазором внутри кожуха с торцевыми стенками, корпус которого соединен с отводом выхода генераторного газа, жестко установленного в отверстии крышки газогенератора, в отверстиях снизу и вверху на боковой поверхности кожуха жестко установлены тангенциальные патрубки подвода капельно-воздушной смеси, к которому жестко соединен воздуховод с заслонкой, к воздуховоду присоединены водопровод с распылительным соплом, вентилем и расходомером и отвода паровоздушной смеси, к которому жестко соединен воздуховод с тройником, заслонкой и заслонкой, с отводом и патрубком подачи паровоздушной смеси во внутренний корпус газогенератора, жестко установленный в отверстии крышки, что позволяет:

- предотвращать термическое разрушение отвода выхода генераторного газа и газохода посредством воздушно-испарительного охлаждения в теплообменнике подачей через тангенциальный патрубок в зазор капельно-воздушной смеси, которую получают в воздуховоде дозированным распылением воды через сопла;

- отводить из теплообменника паровоздушную смесь и часть смеси подавать во внутрь внутреннего корпуса для создания избытка давления и предотвращения подъема и выхода наружу образующегося генераторного газа через неплотности в шлюзовом затворе и поступления паровоздушной смеси вниз с образованием дополнительной зоны газификации топлива над зоной газификации в верхней кольцевой фурме.

Тангенциальный патрубок отвода паровоздушной смеси из полости между внешним и средним корпусами жестко закреплен в отверстии внешнего корпуса под крышкой, к которому жестко соединен паровоздухопровод с двумя заслонками, тройником и патрубком подачи паровоздушной смеси во внутренний корпус, жестко установлен в отверстии крышки, тангенциальный патрубок подвода капельно-воздушной смеси в полость между внешним и средним корпусами жестко закреплен в отверстии внешнего корпуса над нижнем фланцем корпуса газогенератора и жестко соединен с воздухопроводом с заслонкой, к которому присоединены водопровод с распылительным соплом, вентилем и расходомером, что позволяет:

- предотвращать термическое разрушение внешнего и среднего корпусов при прохождении горячего генераторного газа в полости его отвода и одновременно охлаждать газ посредством воздушно-испарительного охлаждения подачей через тангенциальный патрубок в зазор капельно-воздушной смеси, которую получают в воздуховоде дозированным распылением воды через сопла;

- отводить из полости отвода генераторного газа образующуюся паровоздушную смесь и часть смеси подавать во внутрь внутреннего корпуса для создания избытка давления и предотвращения подъема и выхода наружу генераторного газа через неплотности в шлюзовом затворе и для поступления паровоздушной смеси вниз с образованием дополнительной зоны газификации топлива, над зоной газификации верхней кольцевой фурмы.

Предлагаемый газогенератор поясняется чертежами:

на фиг. 1 изображен общий вид газогенератор обращенного процесса газификации;

фиг. 2 - вид A газогенератора сбоку;

фиг. 3 - вид Б газогенератора сбоку;

фиг. 4 - вид В газогенератора снизу;

фиг. 5 - сечение Г-Г загрузочного люка;

фиг. 6 - сечение Д-Д дна;

фиг. 7 - сечение Ε-Ε распылителя;

фиг. 8 - сечение Ж-Ж перфорированного диска;

фиг. 9 - сечение З-З фурмы с дутьевыми соплами;

фиг. 10 - сечение И-И фурмы с тангенциальными патрубками;

фиг. 11 - вид I дутьевого сопла под фурмой во внутреннем корпусе;

фиг. 12 - вид II сопла в воздуховоде.

Газогенератор обращенного процесса газификации содержит внутренний корпус 1, в верхней части которого жестко закреплена крышка 2 с загрузочным люком 3, установленным в отверстии 4 крышки 2. В отверстии 5 поверхности 6 загрузочного люка 3 установлен сервисный люк 7, а сверху загрузочного люка 3 расположен шлюзовый затвор 8, на котором установлен топливный бункер 9. Отвод 10 выхода генераторного газа установлен в отверстии 11 крышки 2 и соединен с теплообменником 12 охлаждения генераторного газа, выполненного в виде полого цилиндрического корпуса 13 с зазором 14 внутри кожуха 15 с торцевыми стенками 16, 17 с круглыми отверстиями 18, 19, корпус 13 соединен с отводом 10 выхода генераторного газа. В теплообменнике 12 установлен в отверстии 20 тангенциальный патрубок 21 подвода капельно-воздушной смеси. К патрубку 21 соединен воздуховод 22 с заслонкой 23, к воздуховоду 22 соединен водопровод 24 с соплом 25, вентилем 26 и расходомером 27. Тангенциальный патрубок 28 отвода паровоздушной смеси установлен в отверстии 29 кожуха 14.

К тангенциальному патрубку 28 присоединен паровоздуховод 30 с тройником 31 с заслонкой 32 и с заслонкой 33, отводом 34 и патрубком 35, установленным в отверстии 36 крышки 2.

В отверстии 37 крышки 2 с сальниковым уплотнением 38 установлен паровоздуховод 39, соединенный с тройником 40 и при помощи заслонки 41 соединен с атмосферой. Тройник 40 соединен с внутренним корпусом 1, через заслонку 42, патрубок 43, отвод 44 и отверстие 45 в крышке 2.

В отверстиях 46, 47, 48 крышки 2 установлены чехлы 49, 50, 51 с датчиками 52, 53, 54 температуры.

На наружной поверхности корпуса 1 внизу размещены три фурмы кольцевые 55, 56, 57, состоящие из обечаек 58, 59, 60, нижних 61, 62, 63 и верхних 64, 65, 66 торцевых стенок подачи паровоздушной смеси в внутрь корпуса. Высота каждой фурмы 55, 56, 57 равна одному диаметру корпуса 1 и зазоры между фурмами 55, 56 и 56, 57 равны по 20-30 мм.

В отверстиях 67, 68, 69 в нижней части обечаек 58, 59, 60 фурм 55, 56, 57 установлены тангенциальные патрубки 70, 71, 72, к которым подсоединены воздуховоды 73, 74, 75 с заслонками 76, 77, 78 подачи капельно-воздушной смеси в фурмы 55, 56, 57.

К воздуховодам 73, 74, 75 соединены водопроводы 79, 80, 81 с соплами 82, 83, 84, вентилями 85, 86, 87 и расходомерами 88, 89, 90.

В корпусе 1 выполнены тридцать шесть сквозных отверстий 91, в которые установлены и жестко закреплены тридцать шесть дутьевых сопел 92 под углом 45-60° к наружной поверхности корпуса 1, причем по двенадцать дутьевых сопел 92 расположены симметрично в корпусе 1 под фурмами 54, 55, 56 на уровне верхних торцевых стенок 64, 65, 66.

Дутьевые сопла 92, расположенные внутри трех фурм 54, 55, 56, выполнены в виде усеченных конусов с эллипсообразными входными 93 и выходными 94 отверстиями.

Под нижним отверстием 95 внутреннего корпуса 1 на расстоянии 100-200 мм установлена колосниковая решетка 96 с перфорированным плоским кольцом 97 в одной плоскости.

К одной стороне колосниковой решетки 96 снизу через отверстие 97 с сальниковым уплотнением 98 в дне 99 газогенератора подведен воздуховод 100 подачи капельно-воздушной смеси с заслонкой 101, соединенный с водопроводом 102 с соплом 103, вентилем 104 и расходомером 105, к противоположной стороне колосниковой решетки 96 сверху подведен паровоздуховод 39.

Колосниковая решетка 96 состоит из двух дугообразных труб 106, 107 с дисковыми заглушками 108 на торцевых отверстиях 109, 110, 111, 112 с расстоянием между торцевыми отверстиями 109, 110 и 111 и 112 дугообразных труб равным 10-20 мм. Дугообразные трубы 106, 107 соединены в одной плоскости параллельными отрезками труб 113 с зазором 114 равным 10-20 мм, отрезки труб 113 вставлены в отверстия 115 дугообразных труб 106, 107.

Коаксиально внутреннему корпусу 1 установлены средний 116 и внешний 117 корпуса.

Внутренний корпус 1 установлен внутри газогенератора с зазором равным 50-150 мм, образуя полость 118 отвода генераторного газа между наружной поверхностью внутреннего корпуса 1 и внутренней поверхностью среднего корпуса 116.

Средний корпус 116 установлен внутри газогенератора с зазором 100-200 мм, образуя полость 119 для воздушной рубашки между внешним 117 и средним 116 корпусами. К внутренней поверхности среднего корпуса 116 жестко закреплено перфорированное плоское кольцо 97 в одной плоскости с колосниковой решеткой 96.

К верхним 120, 121 торцам среднего 116 и внешнего 117 корпусов жестко соединен верхний фланец 122, к которому болтовым соединением 123 через прокладку 124 присоединена крышка 2 с внутренним корпусом 1.

К нижним 125, 126 торцам среднего 116 и внешнего 117 корпусов жестко соединен фланец 127, к которому болтовым соединением 128 через прокладку 129 присоединено дно 99 с полым усеченным конусом 130 со шлюзовым затвором 131, датчиком 132 температуры с чехлом 133.

В среднем 116 и внешнем 117 корпусах ниже колосниковой решетки 96 на расстоянии 100-200 мм размещен нижний сервисный люк 134 выполнен из корпуса 135, жестко соединенного со средним 116 и внешним 117 корпусами, из фланца 136, жестко соединенного на наружном конце корпуса 135 и из крышки 137, закрепленной к фланцу 136 болтовым соединением 138 с прокладкой 139.

В среднем корпусе 116 на расстоянии 100-150 мм от дна 99 размещен паровоздушный распределитель 140. К одной стороне распределителя 140 снизу через отверстие 141 с сальниковым уплотнением 142 в дне 99 газогенератора подведен воздуховод 143 подачи капельно-воздушной смеси с заслонкой 144, соединенный с водопроводом 145 с соплом 146, вентилем 147 и расходомером 148.

Распределитель 140 состоит из двух дугообразных труб 149, 150 с дисковыми заглушками 151 на торцевых отверстиях 152, 153, 154, 155 с расстоянием между торцевыми отверстиями 152, 153 и 154, 155 равными 10-20 мм, дугообразные трубы 149, 150 соединены в одной плоскости параллельными отрезками труб 156 с зазором 157 равным 20-30 мм, концы отрезков труб 156 вставлены в отверстия 158 дугообразных труб 149, 150.

В нижней части 159 внешнего корпуса 117 установлен в отверстии 160 тангенциальный патрубок 161 подвода капельно-воздушной смеси в полость для воздушной рубашки 117 между внешним 117 и средним 116 корпусами. К тангенциальному патрубку 161 соединен воздуховод 162 с заслонкой 163. К воздуховоду 162 соединен водопровод 164 с соплом 165, вентилем 166 и расходомером 167. Тангенциальный патрубок 168 отвода паровоздушной смеси установлен в отверстии 169 в верхней части 170 внешнего корпуса 117.

К тангенциальному патрубку 168 соединен тройник 171 с заслонкой 172 сброса паровоздушной смеси в атмосферу и с заслонкой 173, с отводами 174, 175, с патрубком 176 подачи паровоздушной смеси во внутрь внутреннего корпус 1, установленный в отверстии 177 крышки 2.

В отверстии 178 отвода 10 выхода генераторного газа установлен датчик температуры 179 с чехлом 180.

В отверстии 181 тангенциального патрубка отвода паровоздушной смеси 168 установлен датчик температуры 182 с чехлом 183.

Наружная поверхность внешнего 117 корпуса газогенератора покрыта слоем 184 теплоизолирующего материала.

Воздуховод 73, 74, 75 снизу через отверстия 185, 186, 187 с сальниковыми уплотнениями 188, 189, 190 проходят через дно 99.

Газогенератор работает следующим образом.

Топливо из бункера 9 шлюзовым затвором 8 подают во внутренний корпус 1. В конструкции газогенератора заложен розжиг топлива сверху - верхний розжиг. Для осуществления верхнего розжига загружают топливо через люк 3 до фурмы 55 включением шлюзового затвора 8 и открывают люк 7. Подают воздух во внутренний корпус 1 компрессором сжатого воздуха (условно не показан) через воздуховод 162, тангенциальный патрубок 160 подвода капельно-воздушной смеси, полость 117 для воздушной рубашки, тангенциальный патрубок 168 отвода паровоздушной смеси, отвод 174, тройник 171, открытую заслонку 172 с выходом в атмосферу, причем заслонка 173 закрыта.

Подают воздух в колосниковую решетку 96 от компрессора сжатого воздуха (условно не показан) через воздуховод 98 подачи капельно-воздушной смеси, паровоздуховод 39 отвода паровоздушной смеси, тройник 40, открытую заслонку 41 с выходом в атмосферу, причем заслонка 42 закрыта.

Предварительно смачивают верхнюю часть факела жидким топливом, поджигают и опускают во внутренний корпус на поверхность топлива. Закрывают люк 7. При температуре газа 230-250°C, которую определяют по датчику 179 в отводе 10 выхода генераторного газа, происходит возгорание генераторного газа при контакте с кислородом воздуха при выходе газа из теплообменника 12. При температуре газа 300-350°C в отводе 10 выхода генераторного газа, которую определяют по датчику 179, подают капельно-воздушную смесь в зазор 14 теплообменника 12 охлаждения генераторного газа в тангенциальный патрубок 21 подвода капельно-воздушной смеси, воздуховод 22 дозированным расходомером 27 впрыском воды через сопло 25 и открытием вентиля 26 водопровода 24.

В колосниковую решетку 96 подают капельно-воздушную смесь через воздуховод 100 подачи капельно-воздушной смеси дозированным по расходомеру 105 впрыском воды соплом 103 и открытием вентиля 104 водопровода 102.

В полость 117 для воздушной рубашки подают воздух от компрессора сжатого воздуха (условно не показан) через тангенциальный патрубок 161, воздуховод 162, тангенциальный патрубок 168 отвода паровоздушной смеси, заслонку для сброса горячего воздуха в атмосферу.

При температуре 600°C слоя топлива возле кольцевых фурм 57, 56, 55, которую определяют по датчикам 52, 53, 54 подают воздух в слои топлива через дутьевые сопла 89, кольцевые фурмы 55, 56, 57, тангенциальные патрубки 70, 71, 72, воздуховоды 73, 74, 75, от компрессора сжатого воздуха (условно не показан).

При температуре 900-1100°C слоя топлива возле кольцевых фурм 57, 56, 55, которую определяют по датчикам 52, 53, 54, подают капельно-воздушную смесь в воздуховоды 73, 74, 75 дозированным по расходомерам 88, 89, 90 впрыском воды соплами 82, 83, 84 и открытием вентилей 85, 86, 87 водопроводов 79, 80, 81.

Производят загрузку топлива во внутренний корпус 1 до крышки 2 из топливного бункера 9 через загрузочный люк 3 включением шлюзового затвора 8.

При температуре 250-300°C воздуха в тангенциальном патрубке 166 отвода паровоздушной смеси из полости для воздушной рубашки 117, которую определяют по датчику 180, подают капельно-воздушную смесь через тангенциальный патрубок 160, воздуховод 162 дозированным по расходомеру 167 впрыском воды соплом 165 и открытием вентиля 166 водопровода 164.

Подают паровоздушную смесь во внутренний корпус 1 из полости для воздушной рубашки 117 через патрубок 176 крышки 2, тангенциальный патрубок 168, отводы 174, 175, тройник 171 открытием заслонки 173 и закрытием заслонки 172, и из колосниковой решетки 96 через паровоздухопровод 39, тройник 40, отвод 44, патрубок 43 открытием заслонки 42 и закрытием заслонки 41, а также из зазора 14 теплообменника 12 через тангенциальный выходной патрубок 28, паровоздухопровод 30, тройник 31, отвод 34, патрубок 35 открытием заслонки 33 и закрытием заслонки 32.

При температуре 350-400°C слоя смеси зольного остатка с частицами топлива над дном 99 газогенератора, которую определяют по датчику 132, подают воздух от компрессора сжатого воздуха (условно не показан) в этот слой через распределитель 140, воздуховод 143, а при температуре слоя 600-800°C подают капельно-воздушную смесь в воздуховод 143 дозированным по расходомеру 148 впрыском воды соплом 146 и открытием вентиля 147 водопровода 145.

На этом розжиг газогенератора завершен переходом в рабочий режим газификации топлива.

Рабочий режим газификации топлива в газогенераторе сводится к поддержанию нижеприведенных температур. Температуру 900-1100°C слоя топлива возле кольцевых фурм 57, 56, 55 поддерживают открытием-закрытием вентилей 82, 83, 84 водопроводов 79, 80, 81 и заслонок 76, 77, 78 воздуховодов 73, 74, 75.

Температуру 400-600°C в слое смеси зольного остатка с частицами топлива над дном 99 газогенератора поддерживают открытием-закрытием вентиля 147 водопровода 145.

Температуру 250-300°C паровоздушной смеси в тангенциальном патрубке 18 отвода паровоздушной смеси из полости для воздушной рубашки 117 поддерживают открытием-закрытием вентиля 166 водопровода 164 и заслонки 163 воздуховода 162.

Температуру 250-350°C генераторного газа в отводе 10 выхода генераторного газа из газогенератора поддерживают открытием-закрытием вентиля 26 водопровода 24 и заслонки 23 воздуховода 22.

Техническим результатом является:

- повышение производительности газогенератора в 3-5 раз без увеличения габаритов за счет использования трех кольцевых фурм с тремя радиальными зонами газификации, газификации мелких частиц топлива в золе на дне газогенератора с помощью распределителя паровоздушной смеси и равномерной подачи паровоздушной смеси сверху вниз;

- увеличение в 1.5-2 раза калорийности генераторного газа за счет получения в газогенераторе и использования для газификации топлива паровоздушной смеси;

- непрерывность газификации топлива в газогенераторе при герметичной загрузке топлива и разгрузке золы в процессе газификации;

- равномерная по сечению внутреннего корпуса загрузка и газификация топлива, что предотвращает опасность перехода газогенератора в топочный режим работы;

- увеличение ресурса работы газогенератора в 10-20 раз при отсутствии футеровки газогенератора, склонной к растрескиванию в процессе работы газогенератора и использованию воздушно-испарительного охлаждения.

Газогенератор обращенного процесса газификации, содержащий составной корпус с крышкой, колосниковую решетку, загрузочное устройство в виде загрузочного люка и топливного бункера, фурмы подачи воздуха, патрубок отвода генераторного газа и патрубки входа и выхода атмосферного воздуха, воздуховоды между корпусами газогенератора, полость для воздушной рубашки, полость отвода генераторного газа между корпусами и разгрузочное устройство, отличающийся тем, что на наружной поверхности внутреннего корпуса установлены три кольцевые фурмы, состоящие из обечаек, верхних и нижних кольцевых стенок, высота каждой фурмы равна диаметру внутреннего корпуса, расстояние между фурмами равно 20-30 мм, под каждой фурмой расположено по 12 дутьевых сопел на уровне верхних торцевых стенок, выполненных в виде усеченных конусов с входными и выходными эллипсовидными отверстиями, сопла закреплены во внутреннем корпусе под углом 45-60° к его наружной поверхности, в нижних частях обечаек выполнены отверстия, в которые установлены тангенциальные патрубки для воздуховодов с заслонками подачи капельно-воздушной смеси в фурмы, к воздуховодам присоединены водопроводы с соплами, вентилями и расходомерами, под внутренним корпусом на расстоянии 100-200 мм установлена колосниковая решетка, выполненная в виде параллельных трубок, жестко закрепленных в двух дугообразных трубах с заглушками на торцевых отверстиях, в первой дугообразной трубе решетки выполнено отверстие, в которое жестко установлен воздуховод с заслонкой подачи капельно-воздушной смеси, проходящий через отверстие с сальниковым уплотнением в дне газогенератора и соединенный с водопроводом с распыляющим соплом, вентилем и расходомером, во второй трубе решетки выполнено отверстие, в которое жестко установлен паровоздуховод с тройником отвода паровоздушной смеси с двумя заслонками и патрубком подачи паровоздушной смеси во внутренний корпус и жестко установленный в отверстии крышки, проходящий через отверстие с сальниковым уплотнением в крышке газогенератора, перфорированное плоское кольцо, установленное вокруг колосниковой решетки и жестко закрепленное к внутренней поверхности среднего корпуса, под колосниковой решеткой жестко установлен нижний сервисный люк с крышкой в отверстиях наружного и среднего корпусов, в пространстве между колосниковой решеткой и дном установлен паровоздушный распределитель, выполненный в виде параллельных трубок с симметричными отверстиями по длине, жестко закрепленных в двух дугообразных трубах с заглушками на торцевых отверстиях, в первой дугообразной трубе распределителя выполнено отверстие, в которое жестко установлен воздуховод с заслонкой подачи капельно-воздушной смеси, проходящий через отверстие с сальниковым уплотнением в дне газогенератора и соединенный с водопроводом, с распыляющим соплом, вентилем и расходомером, разгрузочное устройство выполнено в виде полого усеченного конуса, жестко соединенного со шлюзовым затвором и датчиком температуры с чехлом, загрузочный люк установлен соосно на крышке газогенератора, в отверстии боковой поверхности загрузочного люка под углом 30-45° жестко установлен верхний сервисный люк, сверху загрузочного люка последовательно установлены шлюзовый затвор и топливный бункер, теплообменник охлаждения генераторного газа выполнен в виде полого цилиндрического корпуса с зазором внутри кожуха с торцевыми стенками, корпус которого соединен с отводом выхода генераторного газа, жестко установленного в отверстии крышки газогенератора, в отверстиях снизу и вверху на боковой поверхности кожуха жестко установлены тангенциальные патрубки подвода капельно-воздушной смеси, к которому жестко соединен воздуховод с заслонкой, к воздуховоду присоединены водопровод с распылительным соплом, вентилем и расходомером и отвод паровоздушной смеси, к которому жестко соединен воздуховод с тройником, заслонкой и заслонкой с отводом и патрубком подачи паровоздушной смеси во внутренний корпус газогенератора, жестко установленный в отверстии крышки, тангенциальный патрубок отвода паровоздушной смеси из полости между внешним и средним корпусами жестко закреплен в отверстии внешнего корпуса под крышкой, к которому жестко соединен паровоздухопровод с двумя заслонками, тройником и патрубком подачи паровоздушной смеси во внутренний корпус, жестко установлен в отверстии крышки, тангенциальный патрубок подвода капельно-воздушной смеси в полость между внешним и средним корпусами жестко закреплен в отверстии внешнего корпуса над нижнем фланцем корпуса газогенератора и жестко соединен с воздухопроводом с заслонкой, к которому присоединены водопровод с распылительным соплом, вентилем и расходомером, в отводе выхода генераторного газа, в тангенциальном патрубке отвода паровоздушной смеси из полости для воздушной рубашки и в крышке установлены датчики температуры с чехлами.

www.findpatent.ru

ГАЗОГЕНЕРАТОРЫ С ОБРАЩЕННЫМ ПРОЦЕССОМ

ТЕХНОЛОГИЯ ПИРОГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

Газогенераторы с обращенным процессом получили распро­странение тогда, когда генераторный газ начали применять для двигателей внутреннего сгорания. В цилиндр двигателей внутрен­него сгорания поступает смесь генераторного газа с воздухом и, если генераторный газ не очищен от пыли и смолы, то получится быстрое загрязнение и износ поршня и цилиндра. Как простей­шее средство предварительной очистки генераторного газа при­менили в газогенераторе обращенное горение, заключающееся в том, что заставили газы и пары, выделяющиеся при сушке и раз­ложении древесины в верхней части газогенератора, проходить через зону горения в нижней части его, где происходит разложе­ние и газификация паров жидких продуктов.

Стационарные газогенераторы с обращенным процессом

Газогенератор такого типа системы Крослей давал генератор­ный газ для двигателя внутреннего сгорания мощностью 150 л. с.

Приспособления для очистки газа были несложны и состояли из золоотделителя с перегородкой и с гидравлическим затвором, скруббера с перегородкой и скруббера с насадками.

Очищенный генераторный газ содержал 0,73 г/м3 смолы; низ­шая теплотворная способность его была 1010—1200 ккал/м3. Со­став генераторного сухого газа был таков (в % по объему):

TOC o "1-3" h z Углекислота (СОо)........................................... 15,6

Кислород (02)............................ •..................... 0,6

Окись углерода (СО).................... -.................. 12,4

Метан (СН4)...................................................... 2,8

Этилен (С2Н4).......................................................................... 0,3

Водород (Н3).................................................... 13,6

Азот (N,) .. ................................................... 54,7

Всего. . . 100,0

На этом генераторном газе двигатель внутреннего сгорания ра­ботал нормально.

Передвижные газогенераторы с обращенным процессом

С развитием применения двигателей внутреннего сгорания на автомобилях и тракторах возник вопрос о замене бензина дру­гими видами горючего. Во Франции, не имеющей своей нефти, газогенераторы стали применять раньше и шире, чем в других странах.

В СССР в 1921 г. проф. В. С. Наумов сконструировал автомо­бильную газогенераторную установку на древесном угле. В 1917— 1923 гг. С. И. Декаленков строил стационарные древесные газоге­нераторы своей системы. С 1930 года отдельными изобретателями, научно-исследовательскими институтами, например, научным авто­тракторным институтом (НАТИ), предприятиями и втузами, на­пример Ленинградской лесотехнической академией, проведены многочисленные работы по созданию новых систем газогенерато­ров, по испытанию и освоению их. Внимание исследователей, изо­бретателей и конструкторов было направлено главным образом на создание газогенератора с топливом в виде древесных чурок и (в меньшей мере) древесного угля.

В 1935 году начался перевод тракторов и автомобилей, работав­ших на лесозаготовках, с жидкого топлива на древесное и на за­водах начато производство древесных газогенераторов. Теперь в лесной промышленности работает значительное число автомоби­лей и тракторов с газогенераторами на древесных чурках (и на древесном угле).

Для автотракторных газогенераторов требуются чурки разме­ром 80 X 80 X 40 мм твердолиственных пород (березы) с отно­сительной влажностью не более 15%. Такая влажность нужна для того, чтобы получать генераторный газ с наименьшим содержа - лием угольной пыли и водяного пара.

Таким образом, надо иметь довольно сложные установки для разделки и сушки древесных чурок. Были разработаны специаль­ные дровопильно-дровокольные установки и сушилки.

Доказано, что в летние месяцы можно высушить чурки, если они сложены тонким слоем и движение воздуха около них не за­труднено, до 15% относительной влажности, но для этого нужна большая площадь и годичный запас чурок.

В последние годы разработаны конструкции газогенераторов, работающих на сырых швырковых дровах (длиной 0,5 м), но они пока не получили широкого распространения.

Газогенераторов на древесном угле в СССР пока применяется мало. Доказано, что в двигателе внутреннего сгорания утилизи­руется большая часть тепловой энергии древесины в том случае, если применяются чурки, а не древесный уголь. Но уголь легко заготовлять из лесосечных отходов. При хорошем хранении отно­сительная влажность его не выше 10—12%. Так как при приме­нении древесного угля в зоне горения получается высокая темпе­ратура, то приходится футеровать топливник огнеупорным кирпи­чом, а эта футеровка страдает от сильных толчков, каким под­вергается трактор на лесозаготовках. Вполне возможно обойтись без кирпичной футеровки, если изменить ввод воздуха для горе­ния так, чтобы между очагом горения и стенкой топливника оста­вался слой нераскаленного древесного угля.

На заводах пирогенетической переработки древесины полу­чается много орешника (угля размером 12—40 мм) также вполне пригодного для газогенераторных автомобилей и тракторов.

Сколько весит куб (кубометр) древесины? Вес кубометра древесины зависит от породы дерева и влажности. · Самым тяжелым деревом является снейквуд (пиpатинеpа гвианская, бросинум гвианский, "змеиное дерево", "крапчатое дерево"), его объемный …

Книга содержит краткие сведения по истории промышленности пирогенетической переработки древесины в России и СССР, под­робные данные о современном состоянии этой промышленности в СССР, об аппаратах, их устройстве и работе, о …

СИНТЕЗ МЕТАНОЛА Синтетическим путем метанол получают: из СО и Н2 по реакции: TOC o "1-3" h z СО+2Н2^СН3ОН (215 Из смеси С02 и Н2 по реакции: С02+ЗН2->СН30Н + Н20 (216) …

msd.com.ua

газогенератор обращенного процесса газификации - патент РФ 2074884

Использование: для производства горючего генераторного газа. Сущность изобретения: камера газификации 4 снабжена рубашкой воздушного охлаждения 6, эквидистантно охватывающей ее корпус из теплопроводного материала. Внутри рубашки охлаждения 6 установлены выравнивающие профилированные пластины 7, 8, 9. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно к устройствам для производства горючего генераторного газа из битуминозных (смолистых) топлив: древесных чурок, торфа, бурого угля и др. Известны конструкции газогенераторов обращенного процесса газификации (см. Токарев Г.Г. Газогенераторные автомобили. М. Машгиз, 1955), содержащие корпус, в котором расположены топливный бункер с загрузочным люком и камера газификации твердого топлива. Камера газификации крепится к нижней части топливного бункера. Конструктивно камера газификации выполнена с воздушным коллектором и фурмами подачи воздуха в зону горения. Фурмы прикреплены к стенкам камеры газификации на болтовых соединениях, доступ к которым осуществляется через специальные люки воздушного коллектора. Для организации хорошего горения и выжигания из генераторного газа горючих смол камера газификации выполнена из двух усеченных конусов, соединенных так, чтобы образовалось узкое горло. Недостатками данных конструкций газогенераторов обращенного процесса газификации являются: разрушение стенок камеры газификации (особенно в узком месте) в процессе эксплуатации в результате коробления, прогара, трещин, являющихся следствием неравномерного нагрева ее стенок; неравномерная подача наружного воздуха через воздушные фурмы, вызывающая ухудшение режима работы и характеристик газогенератора; необходимость разборки газогенератора при замене или восстановлении фурм подачи воздуха в камеру газификации, что приводит к длительной остановке газогенератора при изменении типоразмеров фурм в случае перехода с одного вида топлива на другой, а также в случае разрушения фурм в процессе эксплуатации. Известен также газификатор по а.с. N 1357424, кл. С 10 J 3/20, опубл. в БИ N 45, 1987 г. взятый авторами в качестве прототипа, содержащий корпус, в котором расположены топливный бункер с загрузочным устройством, конструктивно выполненным в виде двух шлюзовых питателей, камера газификации с фурмами, футерованная шамотным кирпичом, и устройство подачи воздуха, выполненное в виде камеры воздухоподогревателя, охватывающего газоходы горячего газа в районе собственно камеры газификации. При этом необходимо отметить, что в описании изобретения топливный бункер и собственно камера газификации (камера сложной геометрической формы, футерованная шамотным кирпичом) объединены одним термином камера газификации. Недостатками газификатора-прототипа являются: неравномерное распределение воздуха в камере для подачи воздуха воздухоподогревателем, обусловленное конструкцией системы подачи воздуха: поступающий снаружи воздух ударяется в стенку, образуя завихрения, которые вызывают неравномерность расхода воздуха на единицу площади сечения; неравномерная раздача воздуха по фурмам, что приводит к ухудшению режима работы и характеристик газификатора; неравномерность поля температур у стенки камеры газификации, что требует ее защиты от прогара теплоизоляционным материалом, например шамотным кирпичом, что в свою очередь неприемлемо для газогенераторов малой мощности и значительно увеличивает габариты и вес конструкции газогенераторов средней и большой мощности; сложность замены фурм. В предлагаемой авторами конструкции газогенератора камера газификации выполнена из теплопроводного материала, имеет сложную конфигурацию. В этих условиях большое значение имеет охлаждение и выравнивание температур стенки корпуса камеры газификации. Поставленная задача решается предлагаемой конструкцией газогенератора обращенного процесса газификации, содержащего корпус, в котором расположены топливный бункер с загрузочным люком, камера газификации с фурмами и устройство подачи воздуха к фурмам, в которой устройство подачи воздуха к фурмам выполнено в виде рубашки воздушного охлаждения, внешняя стенка которой эквидистантно охватывает камеру газификации, выполненную из теплопроводного материала, причем внутри рубашки охлаждения по ее высоте расположен набор выравнивающих профилированных пластин. Кроме того, для обеспечения смены фурм без длительной остановки газогенератора крепление фурм к корпусу камеры газификации выполнено цанговым. На чертеже показан общий вид газогенератора обращенного процесса газификации. В корпусе 1 газогенератора расположены топливный бункер 2 с загрузочным люком 3 и прикрепленная к нему снизу камера газификации 4 с фурмами подачи воздуха 5. Камера газификации 4 снабжена рубашкой воздушного охлаждения 6, внешняя стенка которой эквидистантна поверхности корпуса камеры газификации 4, выполненной из теплопроводного материала, например из стали. Внутри рубашки охлаждения 6 расположен набор выравнивающих пластин 7, 8, 9. Газогенератор имеет патрубки подачи воздуха II и отвода генераторного газа III, а также люки для загрузки топлива I и выгреба золы IV. Ниже камеры газификации 4 расположена колосниковая решетка 10. Выравнивающая пластина 9 изменяет поперечное сечение рубашки 6 таким образом, чтобы площадь проходного сечения обеспечивала постоянство статического давления перед пластиной 9. Пластина 8 установлена в месте наибольшего изгиба рубашки 6. Ее профиль обеспечивает скорость прохождения воздуха, достаточную для съема тепла с поверхности камеры газификации 4. Выравнивающая пластина 7 служит для выравнивания прохождения воздуха через фурмы 5. Более подробные сведения, касающиеся выравнивающих пластин 7, 8, 9, авторы хотели бы сохранить в качестве ноу-хау. Газогенератор обращенного процесса газификации работает следующим образом. Твердое топливо 1 через загрузочный люк 3 и топливный бункер 2 поступает в камеру газификации 4. Наружный воздух 11 по подводящему трубопроводу поступает в рубашку воздушного охлаждения 6 камеры газификации 4. Воздух 11, поступивший через фурмы 5 внутрь камеры газификации 4, взаимодействует с твердым топливом 1. Происходит процесс газификации твердого топлива. Получившийся газогенераторный газ III выходит из камеры газификации 4, проходит через колосниковую решетку 10, разворачивается и поднимается вверх по щели между стенками топливного бункера 2 и корпуса 1 газогенератора и выходит через отводной патрубок из газогенератора к потребителю. Воздух 11 через входной патрубок подается в рубашку воздушного охлаждения 6, снабженную пластинами 7, 8 и 9 специального профиля. Пластины 7, 8, 9 специального профиля организуют течение воздуха внутри рубашки 6 таким образом, чтобы обеспечить максимальный съем тепла со стенок корпуса камеры газификации 4. Протекая по рубашке воздушного охлаждения 6, воздух 11, с одной стороны, охлаждает теплопроводную стенку камеры газификации 4, выравнивая и снижая в ней температурные напряжения, а с другой стороны, за счет тепла, полученного как от стенки камеры газификации 4, так и от тепла отходящего газогенераторного газа III, нагревающего внешнюю стенку рубашки охлаждения 6, нагревается сам. Таким образом, воздух 11, пройдя по рубашке воздушного охлаждения 6, утилизирует тепло, вырабатываемое в газогенераторе, и через фурмы 5 поступает в камеру газификации 4 в нагретом состоянии, что приводит к повышению КПД процесса газификации. Оптимизацию работы газогенератора на различных видах топлива (древесные чурки, торф, бурый уголь) осуществляют путем изменения расхода воздуха, поступающего через фурмы 5 в камеру газификации 4. Для каждого вида топлива существует свой типоразмер фурм, различающийся размером площади своего проходного сечения. Перемонтаж фурм предлагаемого газогенератора производится специальным ключом через открытый загрузочный люк 3 газогенератора в остывшем состоянии. Преимущества предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом: увеличение срока службы узла камеры газификации за счет уменьшения коробления и растрескивания ее стенок примерно в три раза, при этом срок службы узла камеры газификации сравнивается со сроком службы всего газогенератора до капитального ремонта; отказ от защиты теплопроводных силовых стенок камеры газификации теплоизоляцией, например шамотным кирпичом, что из-за значительного увеличения габаритов неприемлемо для газогенераторов малой мощности, а в случае газогенераторов средней и большой мощности снижает их габариты и вес; повышение КПД процесса за счет утилизации тепла отходящего газа; удобство переналадки газогенератора при смене вида топлива или замене фурм.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Газогенератор обращенного процесса газификации, содержащий корпус, в котором расположены топливный бункер с загрузочным устройством, камера газификации с фурмами и устройство подачи воздуха к фурмам, отличающийся тем, что устройство подачи воздуха выполнено в виде рубашки воздушного охлаждения с набором выравнивающих профилированных пластин, внешняя стенка которой эквидистантно охватывает камеру газификации, выполненную из теплопроводного материала. 2. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что крепление фурм подачи воздуха к корпусу камеры газификации выполнено цанговым.

www.freepatent.ru

 

Полезная модель относится к термической переработке твердого топлива: древесины, торфа, бурого угля и т.п.в горючий газ. Технический результат состоит в улучшении качества получаемого генераторного газа вследствие отвода из него влаги, в увеличении КПД за счет более полного использования теплоты генераторного газа для подогрева воздуха, подаваемого в фурмы камеры газификации, в повышении производительности газификатора. Для достижения технического результата газогенератор обращенного процесса газификации, содержащий корпус, в котором с зазором расположены топливный бункер с загрузочным люком и камера газификации, выполненная из теплопроводного материала, с фурмами цангового крепления и рубашкой воздушного охлаждения с набором выравнивающих профилированных пластин, внешняя стенка которой эквидистантно охватывает камеру газификации, снабжен расположенной коаксиально внутри топливного бункера цилиндрической камерой прокачки воздуха с выпуклыми крышкой и днищем, патрубками подвода и отвода воздуха и рубашкой с перфорированной наружной стенкой, снабженной в нижней части сифонным патрубком отвода конденсата, при этом патрубок отвода воздуха камеры прокачки соединен с рубашкой воздушного охлаждения камеры газификации. 1 ил.

Полезная модель относится к энерготехнологическому оборудованию, а именно к устройствам термической переработки твердого топлива в горючий газ, и может быть использована для производства горючего генераторного газа из битуминозных (смолистых) топлив: древесины, торфа, бурого угля и т.п.

Известны газификаторы, содержащие корпус, в котором расположены топливный бункер с загрузочным устройством, камера газификации с фурмами, и камера воздухоподогревателя, охватывающая газоходы горячего газа в районе собственно камеры газификации. В нижней части газификаторы снабжены колосниковой решеткой. /Авторское свидетельство СССР №1357424, C10J 3/20, 1987 г., и Авторское свидетельство СССР №1701731, C10J 3/20, 1991 г./

Недостатками этих газогенераторов являются громоздкость конструкции и неотрегулированность отвода влаги из топливного бункера при переработке влажного сырья, что приводит к получению генераторного газа повышенной влажности и пониженной теплотворной способности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является газогенератор обращенного процесса газификации, содержащий корпус, в котором с зазором расположены топливный бункер с загрузочным люком, камера газификации с фурмами и рубашкой воздушного охлаждения с набором выравнивающих профилированных пластин, внешняя стенка которой эквидистантно охватывает камеру газификации, выполненную из теплопроводного материала, а крепление фурм подачи воздуха к корпусу камеры газификации выполнено цанговым. /Патент РФ №2074884, C10J 3/20, 1997 г./

Недостатками известного газогенератора являются отсутствие отвода влаги из топливного бункера при переработке влажного сырья, которое попадает в камеру газификации, что замедляет процесс газификации и снижает теплотворную способность получаемого генераторного газа; а также неполная реализация возможностей использования теплоты генераторного газа для подогрева воздуха, подаваемого в фурмы камеры газификации, что снижает интенсивность процесса газификации и, как следствие, производительность газогенератора.

Технический результат от использования предложенной полезной модели заключается в повышении теплотворной способности генераторного газа из-за

снижения его влажности, вследствие отвода влаги из сырья, подаваемого на газификацию, в увеличении КПД газогенератора за счет рационального использования теплоты генераторного газа для подогрева воздуха, подаваемого в фурмы камеры газификации, а также в повышении производительности газогенератора.

Технический результат достигается за счет того, что газогенератор обращенного процесса газификации, содержащий корпус, в котором с зазором расположены топливный бункер с загрузочным люком и камера газификации, выполненная из теплопроводного материала, с фурмами цангового крепления и рубашкой воздушного охлаждения с набором выравнивающих профилированных пластин, внешняя стенка которой эквидистантно охватывает камеру газификации, снабжен расположенной коаксиально внутри топливного бункера цилиндрической камерой прокачки воздуха с выпуклыми крышкой и днищем, патрубками подвода и отвода воздуха и рубашкой с перфорированной наружной стенкой, снабженной в нижней части сифонным патрубком отвода конденсата, при этом патрубок отвода воздуха камеры прокачки соединен с рубашкой воздушного охлаждения камеры газификации.

А также за счет того, что крышка и днище камеры прокачки воздуха выполнены коническими.

Предпочтительно, что камера прокачки воздуха установлена на кронштейнах.

На чертеже схематически изображен продольный разрез газогенератора обращенного процесса газификации.

В корпусе 1 газогенератора с зазором расположены топливный бункер 2 с загрузочным люком 3 и прикрепленная к нему снизу камера газификации 4 с фурмами подачи воздуха 5, снабженная рубашкой воздушного охлаждения 6, внешняя стенка которой эквидистантна поверхности кожуха камеры газификации 4, которая выполнена из теплопроводного материала. Внутри рубашки охлаждения 6 расположен набор выравнивающих пластин 7. Ниже камеры газификации 4 расположена колосниковая решетка 8. Внутри топливного бункера 2 по его оси (коаксиально) на кронштейнах 9 установлена цилиндрическая камера прокачки воздуха 10 с выпуклыми днищем 11 и крышкой 12, рубашкой 13 с перфорированной наружной стенкой 14 и патрубками подвода воздуха 15 и отвода воздуха 16. В нижней части рубашки 13 установлен сифонный патрубок отвода конденсата 17, сифон которого выведен за пределы корпуса 1. Патрубок отвода воздуха 16 камеры прокачки 10 соединен с рубашкой воздушного охлаждения 6 камеры газификации 4.

На чертеже римскими цифрами обозначены потоки: I - подача атмосферного воздуха; II - подача подогретого воздуха; III - отвод генераторного газа; IV - отвод конденсата; V - выгрузка зольного остатка.

Снабжение топливного бункера 2 расположенной в нем коаксиально камерой прокачки воздуха 10 позволяет создать в бункере 2 кольцевое пространство, в котором происходит сушка исходного топлива под действием теплоты, отдаваемой генераторным газом стенке топливного бункера 2 при прохождении через зазор между корпусом 1 газогенератора и топливным бункером 2, с одновременной конденсацией паров, выделившихся при нагревании, на охлаждаемой стенке камеры прокачки воздуха 10, предварительно прошедших через перфорированную стенку 14 рубашки 13, с последующим отводом образовавшегося конденсата из рубашки 13 через сифонный патрубок 17. Сифонный патрубок 17 выполняет роль гидрозатвора, предотвращающего выход генераторного газа (проскок которого в рубашку 13 может произойти) за пределы корпуса 1 в окружающую среду.

Днище 11 и крышку 12 камеры прокачки воздуха 10 выполняют выпуклыми, а предпочтительно коническими, для обеспечения равномерности распределения загружаемого топлива в бункере 2.

Профилированные пластины 7 в рубашке воздушного охлаждения 6 камеры газификации 4 позволяют выравнивать тепломассообмен в системе «камера газификации - рубашка воздушного охлаждения», а также прохождение воздуха через фурмы 5.

Генератор обращенного процесса газификации работает следующим образом.

Через загрузочный люк 3 твердое топливо подают в топливный бункер 2, в кольцевом зазоре которого посредством конической крышки 12 слой топлива равномерно распределяется, а затем под действием собственного веса топливо опускается в камеру газификации 4. В камеру прокачки воздуха 10 через патрубок подвода воздуха 15 подают (например, вентилятором - на чертеже не показан) исходный воздух I, который, проходя через камеру 10, нагревается от ее стенки, выводится из камеры 10 по патрубку отвода воздуха 16 и уже нагретый воздух II направляется в рубашку воздушного охлаждения 6 камеры газификации 4, где продолжает подогреваться от стенки камеры газификации 4, выполненной из теплопроводного материала, например, стали. Подогретый воздух II, подают через фурмы 5 внутрь камеры газификации 4, где он взаимодействует с твердым топливом - происходит процесс газификации топлива. Получившийся генераторный газ III

выходит из камеры газификации 4, проходит через колосниковую решетку 8, разворачивается на 180° и поднимается вверх по зазору между стенками корпуса 1 и топливного бункера 2, через стенку которого отдает часть теплоты твердому топливу, находящемуся в топливном бункере 2, нагревая его, и выходит из корпуса 1.

При нагревании сырья (твердого топлива), особенно влажного, выделяются пары влаги, которые проникают через отверстия перфорированной стенки 11 рубашки 13 камеры прокачки воздуха 10, где, соприкасаясь с ее сплошной стенкой, охлаждаемой исходным воздухом I, конденсируются. Получаемый конденсат IV собирается в рубашке 13 и выводится из нее через сифонный патрубок 17. Воздух, прошедший через камеру 10, поступает в рубашку воздушного охлаждения 6, где дополнительно подогревается как от стенки камеры газификации 4, так и от стенки рубашки охлаждения 6, которая нагревается отходящим генераторным газом III.

Зольный остаток V, прошедший через колосниковую решетку 8, периодически выводится из люка в нижней части корпуса 1.

Таким образом, воздух I, пройдя камеру 10, уже частично подогревается до воздуха II, а последний, проходя в рубашке воздушного охлаждения 6, продолжает отбирать теплоту от стенки камеры газификации 4, выравнивая и снижая в ней температурные напряжения, сам дополнительно нагревается и в таком состоянии поступает в фурмы 5, способствуя ускорению газификации топлива. Удаление влаги в процессе подогрева исходного сырья из топливного бункера 2 содействует снижению энергозатрат на ведение процесса газификации и повышает качество генераторного газа.

Таким образом, предложенная конструкция газогенератора позволяет повысить теплотворную способность генераторного газа из-за снижения его влажности, вследствие отвода влаги из сырья, подаваемого на газификацию, увеличить КПД газогенератора за счет рационального использования теплоты генераторного газа для подогрева газифицирующего агента - воздуха, подаваемого в фурмы камеры газификации, а также повысить производительность газогенератора за счет ускорения процесса предварительного подогрева исходного сырья в топливном бункере, вследствие уменьшения толщины прогреваемого слоя сырья в кольцевом пространстве топливного бункера, что интенсифицирует процесс газификации.

1. Газогенератор обращенного процесса газификации, содержащий корпус, в котором с зазором расположены топливный бункер с загрузочным люком и камера газификации, выполненная из теплопроводного материала, с фурмами цангового крепления и рубашкой воздушного охлаждения с набором выравнивающих профилированных пластин, внешняя стенка которой эквидистантно охватывает камеру газификации, отличающийся тем, что снабжен расположенной коаксиально внутри топливного бункера цилиндрической камерой прокачки воздуха с выпуклыми крышкой и днищем, патрубками подвода и отвода воздуха и рубашкой с перфорированной наружной стенкой, снабженной в нижней части сифонным патрубком отвода конденсата, при этом патрубок отвода воздуха камеры прокачки соединен с рубашкой воздушного охлаждения камеры газификации.

2. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что крышка и днище камеры прокачки воздуха выполнены коническими.

3. Газогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что камера прокачки воздуха установлена на кронштейнах.

poleznayamodel.ru

Конструкция газогенераторов

Конструкция газогенератора

В зависимости от классификационного признака современные газогенераторы могут быть разделены на несколько групп:

  • По назначению - для получения воздушного, водяного или смешанного газа. Так как для топливных целей получают почти исключительно смешанный газ, ограничимся рассмотрением газогенераторов последнего типа.
  • По давлению, под которым протекает процесс газификации и выдается газ, атмосферные газогенераторы и газогенераторы высокого давления.
  • По организации процесса - газогенераторы прямого, обращенного и двухзонного процесса.
  • По степени механизации - немеханизированные, полумеханизированные и механизированные.

В большинстве газогенераторов топливо находится в плотном слое, однако имеются конструкции, где газификация осуществляется в «кипящем» слое или во взвешенном состоянии. Заслуживают внимания газогенераторы с жидким шлакоудалением.

Наиболее распространенными являются атмосферные газогенераторы с плотным слоем, в которых процесс протекает при давлении, близком к атмосферному.

Обычно конструкция газогенератора работает по схеме, описанной в начале данного раздела, т. е. по прямому процессу. Однако прямой процесс газификации топлив, богатых летучими, дает генераторный газ с большим содержанием смол и других конденсирующихся углеводородов, что не всегда желательно. Например, такой газ не пригоден для двигателей внутреннего сгорания и не может транспортироваться даже на небольшие расстояния из-за засмоления трубопроводов, арматуры, а также самих двигателей.

Для того, чтобы освободить генераторный газ от этих примесей, не применяя специальных и достаточно сложных аппаратов очистки, можно осуществить обращенный или двухзонный процесс газификации. В нем зоны горения и восстановления меняются местами. Дутье подается в среднюю часть газогенератора, где и образуется зона горения. Направляясь вниз (в отличие от схемы

прямого процесса), продукты горения проходят зону восстановления. Так как зоны подсушки и сухой перегонки располагаются и в этом случае в верхней части шахты, продукты сухой перегонки также поступают в зону горения, а затем в зону восстановления. Такое направление потока газа приводит к тому, что продукты полукоксования подвергаются сначала окислению, а затем восстановлению в СО и Н2. Газогенераторы обращенного процесса нашли широкое применение для небольших установок, вырабатывающих газ для двигателей внутреннего сгорания. Освобождение газогенераторного газа от конденсирующихся углеводородов сильно упрощает газоочистительные устройства. Однако необходимо отметить, что вследствие разложения углеводородов теплота сгорания такого газа ниже, чем в случае осуществления прямого процесса. Кроме того, эта конструкция газогенератора характеризуется большими потерями с физическим теплом генераторного газа и плохим вы-жиганием углерода из шлаков.

В целях улучшения выжига углерода и некоторого снижения потерь иногда осуществляют двух-зонный процесс газификации.

На рис. IV-14 показан газогенератор, предназначенный для газификации влажных топлив (торфа, древесных отходов и т. п.). Для увеличения высоты зон подсушки и сухой перегонки этот газогенератор снабжен так называемой швелыпахтой.

В полностью механизированном газогенераторе (рис. IV-15) осуществляется непрерывная подача топлива питателем 2 и разравнивание слоя граблями 1. Для предохранения от налипания шлаков на стенки, а также в целях получения пара газогенератор снабжен паровой рубашкой.

На рис. IV-16 показан механизированный промышленный газогенератор с "кипящим" слоем, работающий при атмосферном давлении на парокислородиом дутье. Топливом для него являются предварительно подсушенные отходы угля или кокса, а также бурые угли с размером частиц 0,5-12 мм. Высота слоя топлива в спокойном состоянии около 0,5 м, а при продувании парокислородной смесью с давлением (под решеткой) до 3000 мм вод. ст. плотность слоя уменьшается и толщина его увеличивается до 1,5-2,5 м. При газификации бурых углей весовое напряжение сечения шахты составляет около 2200-2400 кг/м2*ч, а теплота сгорания газа 8,5-9,2 Мдж/м3. Сравнительно низкая теплота сгорания газа объясняется недостаточной степенью разложения водяного пара. Другими недостатками этого газогенератора являются: необходимость предварительной подсушки топлива, большая высота, высокое содержание пыли в газе, плохой выжиг горючих из шлаков и необходимость подачи кислорода. Производительность подобных установок достигает 70 000 м3/ч.

Представляют большой интерес газогенераторы, работающие под давлением 15-25 бар с применением парокислородного дутья. Проведение процесса газификации под повышенным давлением в соответствии с принципом Ле Шателье смещает равновесие в сторону увеличения содержания в генераторном газе более тяжелых соединений. Помимо реакций образования СО и Н2 в шахте газогенератора интенсивно происходит образование метана.

В результате промывки водой при повышенном давлении большая часть двуокиси углерода удаляется и теплота сгорания газа за счет увеличенного содержания метана повышается до 16,5 Мдж/м3 и выше. Такой газ может успешно транспортироваться на значительные расстояния (десятки километров и более) за счет избыточного давления на выходе из газогенераторной установки.

Процесс газификации под давлением сопровождается получением значительного количества смол.

gas-boiler.su


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта