Метод газификации твердого горючего

^ Grab this Headline Animator

Изобретение относится к области химии и теплоэнергетики. Метод газификации твердого горючего заключается в подаче горючего в объем газогенератора, его пиролизе и газификации с следующей чисткой образовавшегося генераторного газа от воды, смолы и негазифицированнных остатков твердого горючего. Чистку производят во внутреннем объеме газогенератора воздействием ультразвуковых колебаний с частотой более 20 кГц и интенсивностью в спектре 130-145 дБ. Колебания делают плоским излучателем круглой либо прямоугольной формы, изгибно-колеблющимся на частоте кратной основной. Излучатель возбуждается расположенным вне газогенератора, но акустически связанным с ним продольно колеблющимся пьезоэлектрическим преобразователем, питаемым электрическим генератором ультразвуковой частоты. Воздействие производят сразу колебаниями, создаваемыми обеими сторонами плоского излучателя, при этом колебания, создаваемые оборотной к внутреннему объему газогенератора стороной излучателя, направляют в объем газогенератора после отражения и прохождения расстояния, превосходящего продольный размер излучателя на величину кратную половине длины волны излучаемых ультразвуковых колебаний в воздухе. Изобретение позволяет понизить вынос смолы, водяных паров и негазифицированных остатков твердого горючего.

Изобретение относится к теплоэнергетике, хим и топливной индустрии, может быть применено при газификации твердого горючего либо консистенций органических веществ.

В последние годы типично увеличение роли местного горючего и горючих отходов в энергообеспечении страны. Это связано с тем, что в структуре себестоимости производства продукции энергетическая составляющая имеет преобладающее значение. Потому с учетом резкого удорожания и недостатка высококалорийных энергоэлементов на базе нефти и природного газа, появилась необходимость сотворения технологий и оборудования для получения термический и электронной энергии на базе возобновляемых и местных видов горючего (отходы деревообработки, с/х производства, промышленные отходы и т.д.), цена которых в текущее время приблизительно в 10-12 раз ниже цены нефтепродуктов [1].

Одним из действенных направлений использования в энергетике твердого горючего и горючих отходов промышленного и сельскохозяйственного производств является, не считая прямого сжигания в топках, их подготовительная переработка в горючие газы различного предназначения с помощью газогенераторов. Получаемый в газогенераторах газ может быть применен как горючее в энергетических установках, технологических процессах, транспортных и стационарных силовых машинах.

К истинному времени создано огромное количество различных методов газификации твердого горючего (зависимо от предназначения получаемого газа, свойства начального горючего, вида дутья, давления и т.д.) и реализующих их конструкций газогенераторов [2].

Преимуществами генераторного газа являются возможность поддержания высокотемпературных процессов, наилучшие условия сжигания и управления технологическим процессом, также возможность его получения из низкосортных и недефицитных видов твердого горючего, в том числе жестких промышленных либо бытовых отходов.

К огорчению, одним из главных недочетов имеющихся методов газификации жестких топлив является существенное содержание смолы, воды и сажи в получаемом горючем газе. Это делает получаемый газ неприменимым для перекачки по трубопроводам, внедрения в качестве горючего для движков внутреннего сгорания (к примеру, электрогенераторов).

Известны методы газификации, направленные на устранение обозначенного недочета методом выбора рационального вида горючего (дающего относительно незапятнанный газ) в виде кокса либо древесного угля. Таковой метод газификации существенно удорожает цена произведенного газа и делает процесс его получения экономически нерентабельным.

Отчасти неувязка устранения высочайшего содержания примесей в генераторном газе решается в методе газификации твердого горючего, принятом за макет [3].

Метод газификации принятый за макет заключается в подаче горючего в объем газогенератора, его пиролизе и газификации с следующей чисткой образовавшегося генераторного газа от воды, смолы и негазифицированнных остатков твердого горючего. Чистка газа осуществляется вне объема газогенератора с помощью сепаратора (к примеру, циклон либо скруббер).

Метод, принятый за макет, позволяет производить процесс выработки генераторных газов и обеспечивает понижение содержания в их посторонних примесей, но характеризуется рядом существенных недочетов:
— низкая эффективность чистки генераторного газа, обусловленная присутствующей в генераторном газе смолой, которая вместе с сажей налипает на стены оборудования, и вызывает засорение газоочистительных модулей;
— коррозией газопроводов из-за высочайшей влажности получаемого газа;
— невыполнимостью использовать самые дешевенькие виды твердого горючего — отходы растительного происхождения (трава, энерго культуры) либо твердые бытовые отходы, характеризующиеся значимым выносом золы из газогенератора;
— необходимостью повторяющегося обслуживания газоочистных модулей;
— увеличенные массогабаритные свойства оборудования, обусловленные применение наружных газоочистных модулей.

Предлагаемое техническое решение ориентировано на устранение недочетов макета и создание нового метода газификации твердого горючего, владеющего завышенной эффективностью за счет фактически полного исключения выноса смолы, водяных паров и негазифицированнных остатков твердого горючего из активной части газогенератора.

Предлагаемый метод газификации твердого горючего заключается в подаче горючего в объем газогенератора, его пиролизе и газификации с следующей чисткой образовавшегося генераторного газа от воды, смолы и негазифицированнных остатков твердого горючего.

При всем этом чистка генераторного газа осуществляется во внутреннем объеме газогенератора воздействием ультразвуковых колебаний с частотой более 20 кГц и интенсивностью в спектре 130-145 дБ. Колебания создаются плоским излучателем круглой либо прямоугольной формы, изгибно-колеблющимся на частоте кратной основной и возбуждаемым, расположенным вне газогенератора, акустически связанным с ним продольно колеблющимся пьезоэлектрическим преобразователем, питаемым электрическим генератором ультразвуковой частоты [4].

Воздействие производят сразу колебаниями, создаваемые обеими сторонами плоского излучателя, при этом колебания, создаваемые оборотной к внутреннему объему газогенератора стороной излучателя, направляют в объем газогенератора после отражения и прохождения расстояния, превосходящего продольный размер излучателя на величину, кратную половине длины волны излучаемых ультразвуковых колебаний в воздухе.

В предлагаемом методе газификации твердого горючего задачка увеличения эффективности получения генераторного газа решается за счет:
— чистки приобретенных газов от дисперсных примесей (сажа, смола), методом их коагуляции [5] и осаждения ультразвуковыми колебаниями, конкретно в газогенераторе;
— возврата коагулированных примесей под действием сил гравитации в активную зону газогенератора для предстоящей газификации, прямо до полного разложения;
— акустической интенсификации хим процессов окисления и восстановления, протекающих в активной зоне газогенератора.

Дополнительным преимуществом использования акустической коагуляции является возможность построения газогенератора по самой обычный прямоточной схеме.

Суть технического решения поясняется фиг.1, на которой схематично представлена конструкция газогенератора, реализующего предложенный метод. Газогенератор состоит из бункера-дозатора 1, подающего жесткое горючее в активную зону газогенератора 2, патрубка для отвода генераторного газа 3. В высшей части газогенератора установлен акустический излучатель 4 в виде плоской пластинки круглой либо прямоугольной формы, изгибно-колеблющейся на частоте, кратной основной. Колебания излучателя возбуждаются расположенным вне газогенератора, но акустически связанным с ним продольно колеблющимся пьезоэлектрическим преобразователем 5, питаемым электрическим генератором ультразвуковой частоты (на фиг.1 не показан).

Верхней крышкой газогенератора служит отражатель 6, установленный таким макаром, что ультразвуковые колебания, создаваемые оборотной к внутреннему объему газогенератора стороной излучателя, направляются в объем газогенератора после отражения и прохождения расстояния, превосходящего продольный размер излучателя на величину, кратную половине длины волны излучаемых ультразвуковых колебаний в воздухе.

Характеристики акустического воздействия (частота более 20 кГц, интенсивность в спектре 130-145 дБ) были выбраны исходя из условия обеспечения наибольшей эффективности коагуляции (при огромных интенсивностях может быть кавитационное разрушение объединенных жестких и водянистых частиц) и реализации неопасных критерий реализации процесса для обслуживающего персонала.

На фиг.2 показаны фото, иллюстрирующие (подтверждающие) уменьшение выноса смол и дисперсных частиц из газогенератора при воздействии ультразвуковых колебаний с помощью ультразвукового излучателя поперечником 190 мм (установлен снутри газогенератора), возбуждаемого прьезоэлектрическим преобразователем (расположен вне корпуса газогенератора). Фото фиг.2а соответствует процессу газификации без ультразвукового воздействия, фиг.2б — ультразвуковому воздействию с уровнем звукового давления 130 дБ, фиг.2в — ультразвуковому воздействию 145 дБ. Проведенные опыты проявили высшую эффективность внедрения предлагаемого метода газификации твердого горючего (понижение содержания смолы в 9 раз, дисперсных примесей — негазифицированных остатков твердого горючего в 26 раз, водяного пара в 7 раз).

Практическая реализация предлагаемого технического решения запланирована к реализации ООО «Центр ультразвуковых технологий» в 2012 году.

Перечень литературы, использованной при составлении заявки

1. А.В.Кейко, Многообещающие режимы газификации низкосортного твердого горючего [Текст] Кейко А.В., Ширкалин И.А., Свищев Д.А. // Многообещающие режимы газификации низкосортного твердого горючего. Известия Русской академии. Энергетика. 2006. 3. С.55-63.
2. В.В.Афанасьев, Анализ технологий газификации твердого горючего [Текст] Афанасьев В.В., Ковалев В.Г., Тарасов В.А. // Вестник Чувашского института. 2010. 3. С.194-205.
3. Патент РФ 1496246 — макет
4. V.N.Khmelev, Development of piezoelectric ultrasonic oscillatory systems for intensification of processes in gases [Text] V.N.Khmelev, S.N.Tsyganok, A.V.Shalunov, A.N.Lebedev, S.S.Khmelev, A.N.Galakhov // Proceedings of the Tula State University, vol.1: Tula State University, pp.10, 2010.
5. V.N.Khmelev, ultrasonic coagulation of aerosols [Text] / V.N.Khmelev, A.V.Shalunov, K.V.Shalunova, S.N.Tsyganok, R.V.Barsukov, A.N.Sleveen // Alt. state, tech. University, BTI. — Biysk Univ Alt. state, tech. Press, 2010. — 241.

Формула изобретения

Метод газификации твердого горючего, заключающийся в подаче горючего в объем газогенератора, его пиролизе и газификации с следующей чисткой образовавшегося генераторного газа от воды, смолы и негазифицированных остатков твердого горючего, отличающийся тем, что чистка осуществляется во внутреннем объеме газогенератора воздействием ультразвуковых колебаний с частотой более 20 кГц и интенсивностью в спектре 130-145 дБ, создаваемых плоским излучателем круглой либо прямоугольной формы, изгибно-колеблющимся на частоте кратной основной и возбуждаемым, расположенным вне газогенератора, но акустически связанным с ним продольно колеблющимся пьезоэлектрическим преобразователем, питаемым электрическим генератором ультразвуковой частоты, воздействие производят сразу колебаниями, создаваемыми обеими сторонами плоского излучателя, при этом колебания, создаваемые оборотной к внутреннему объему газогенератора стороной излучателя, направляют в объем газогенератора после отражения и прохождения расстояния, превосходящего продольный размер излучателя на величину, кратную половине длины волны излучаемых ультразвуковых колебаний в воздухе.

Создатели изобретения: Хмелёв Владимир Николаевич (RU), Шалунов Андрей Викторович (RU), Хмелёв Максим Владимирович (RU), Шалунова Ксюша Викторовна (RU), Галахов Антон Николаевич (RU).

Другие открытия в области неорганической химии:

• Метод всеохватывающей переработки газообразного углеродсодержащего сырья (варианты)

• Метод газификации твердого горючего

• Метод получения угольных брикетов

Перейти к полному списку открытий

Присылайте свои научные статьи на электрический адресок admin@xumuktutor.ru, и мы опубликуем их полностью безвозмездно на страничках нашего веб-сайта. Ваши научные заслуги станут известны всем (либо практически всем).