RU (11) 2303050 (13) C1

(51) МПК
C10J 3/20 (2006.01)
F23B 99/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Русской ФЕДЕРАЦИИ
Статус: по данным на 26.12.2007 — действует

———————————————————————————

Документ: В формате PDF
(21) Заявка: 2006123047/06
(22) Дата подачи заявки: 2006.06.29
(24) Дата начала отсчета срока деяния патента: 2006.06.29
(45) Размещено: 2007.07.20
(56) Перечень документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2123635 C1, 20.12.1998. RU 2081894 C1, 20.06.1997. RU 2236640 C2, 20.09.2004. SU 1584757 A3, 07.05.1986. GB 523221 A, 09.07.1940. US 4030895 A, 21.06.1977. GB 683318 A, 26.11.1952.
(72) Создатель(ы): Литвиненко Леонид Михайлович (RU); Силантьева Лариса Яковлевна (RU)
(73) Патентообладатель(и): Закрытое акционерное общество Акционерная компания «Перспектива» Опытно-механический завод (RU)
Адресок для переписки: 443045, г.Самара, ул. Авроры, 122, кв.333, Л.И. Синицыной

(54) ГАЗОГЕНЕРАТОР

Газогенератор относится к энерготехнологическому оборудованию и может быть применен для получения энергоэлементов при помощи горючего генераторного газа из битуминозных (смолистых) топлив, древесных чурок, торфа, разных марок угля, горючих сланцев, органических отходов разных производств, в том числе животноводческих комплексов, брикетированных осадков очистных сооружений, жестких бытовых отходов, мед отходов и других. Газогенератор содержит камеру горения с зоной сушки и пирогенетического разложения, с зонами сгорания смол, регенерации и чистки генераторного газа, газоходы водяного котла, камеру парогенерации, камеру обогрева и подачи воздуха, при всем этом газогенератор дополнительно обеспечен сепаратором-дымососом, охладителем-стабилизатором газа и камерой обогрева генераторного газа, которые присоединены поочередно меж зоной отбора генераторного газа и камерой горения, камера парогенерации соединена с выходом зоны чистки генераторного газа, с входом зоны регенерации и через камеру обогрева атмосферного воздуха с камерой горения. Изобретение позволяет сделать газогенератор для получения энергоэлементов в виде генераторного газа для работы электростанции, водянистого горючего и жаркой воды за счет оптимального использования тепла, вырабатываемого при сжигании горючего, КПД не ниже 87%. 1 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Газогенератор относится к энерготехнологическому оборудованию и может быть применен для получения энергоэлементов при помощи горючего генераторного газа из битуминозных (смолистых) топлив, древесных чурок, торфа, разных марок угля, горючих сланцев, органических отходов разных производств, в том числе животноводческих комплексов, брикетированных осадков очистных сооружений, жестких бытовых отходов, мед отходов и других.

Понятно изобретение «Газогенераторная установка» по патенту RU 2263249, от 24.12.2003, дата публикации 27.10.2005, МПК 7 F23B 1/14.

Изобретение относится к энергетике и, а именно, к газогенераторным установкам. Газогенераторная установка содержит газогенераторную топку, связанную газоходной трубой с теплообменником. Топка образована вертикальным корпусом шахтного типа, имеющим нижнюю секцию, ограничивающую зону горения и газификации, среднюю секцию, ограничивающую зону пиролиза, и верхнюю секцию, ограничивающую зону подсушки горючего и имеющую бункер для загрузки горючего.

В состав газогенераторной установки заходит фильтр для отделения грязевых частиц от генераторного газа, устройство для подачи вторичного воздуха для сжигания генераторного газа перед теплообменником, при всем этом промежная секция газоходной трубы выполнена с водяной рубахой, связанной подводящей магистралью с полостью водяной рубахи верхней секции, что обеспечивает увеличение эффективности чистки генераторного газа.

В процессе горения в установках такового типа, обычно, появляется неразрушаемый купол из непрогоревшего горючего, что прерывает процесс газификации и не позволяет окончить цикл.

Предлагаемая конструкция газогенератора позволяет отлично подогреть атмосферный воздух, подаваемый в зону горения с замедлением, за счет отбора тепла в зоне горения и зоне регенерации, снижая этим температуру в этих зонах и, как следствие, снижая КПД либо коэффициент газификации.

Известна «Установка для получения генераторного газа из вторичного древесного либо растительного сырья» по патенту RU 2081894, C10J 3/20, от 26.05.1993, опубл. 20.06.1997, созданная для получения генераторного газа методом газификации вторичного древесного либо растительного сырья.

Для достижении обозначенного технического результата установка для получения генераторного газа из вторичного древесного либо растительного сырья, содержащая газогенератор, включающий камеру газификации из огнеупорного кирпича, отходящий от нее ввысь железный бункер с лючком для загрузки сырья, лючок для розжига сырья, отделенный от камеры газификации колосниковой решеткой зольник с лючком для удаления шлака и теплоизоляцию вокруг камеры газификации и бункера из огнеупорного кирпича с газоходами, центробежный вентилятор для подачи атмосферного воздуха, воздухоподводящие и газоотводящие трубы, связанный с последними воздушный теплообменник и циклон, снабжена расположенными в бункере и закрепленными нижними концами в стене камеры газификации вертикальными трубами для отвода паров воды из бункера в камеру газификации и для подачи по ним воды для удаления шлака, расположенными меж теплообменником и циклоном водяным холодильником и смолосборником и расположенной над бункером водопроводной трубой, имеющей отводы для подачи воды и вертикальные трубы и связанной с рубахой водяного холодильника, а термоизоляция вокруг камеры газификации и бункера выполнена с двойными металлическими стенами и дополнительными газоходами меж ними для прохода воздуха из рубахи воздушного теплообменника в камеру газификации.

Данная установка работает в повторяющемся режиме по циклу «загрузка порции горючего — переработка — получение порции генераторного газа — выгрузка зольного остатка». Периодичность работы установки и ее производительность находится в зависимости от площади поперечного сечения в зоне горения и объема топливной камеры.

В данной установке наддув воздуха создают принудительно вентилятором, что приводит к расширению зоны горения и повышению объема выработки генераторного газа, что приводит к увеличению давления в газогенераторе и взрыво-пожарной угрозы, и выбросу генераторного газа в атмосферу, что усугубляет санитарно-экологические нормы.

Чистка газа водой и жесткими фильтрующими элементами наращивает газодинамические утраты, это препятствует выходу всего выработанного генераторного газа, понижает производительность установки, увеличивает взрыво- и пожароопасность установки и препятствует применению выработанного газа даже в газовых горелках из-за недостаточной степени чистки от жестких и смолистых веществ.

Понятно, что наибольший коэффициент газификации получают при температуре в зоне регенерации 1100°С. При уменьшении температур в этих зонах коэффициент газификации становится наименьшим.

Пластинки, расположенные в рубахе остывания воздуха, замедляют протекание воздуха и по собственному расположению принуждают воздух завихряться. В данном случае появляются огромные газодинамические утраты и расчетное количество воздуха, нужное для процесса горения, миниатюризируется, что приводит к неполной газификации горючего и большенному количеству непрогоревшего горючего, также снижая КПД установки.

Более близким по технической сущности и достигаемому результату является изобретение «Энерготехнологическая установка с газогенератором и газогенератор для газификации органосодержащих отходов» по патенту RU 2123635, от 08.05.1997, опубл. 20.12.1998, МПК 6 F22B 33/18, C10J 3/86, содержащая газогенератор, котел с топочной камерой, трубопровод подачи генераторного газа из газогенератора к горелке топочной камеры котла, воздухопроводы подачи воздуха в камеру газификации и в топочную камеру, трубопровод подачи водяного пара в газогенератор. Трубопровод подачи генераторного газа обеспечен клапаном-отсекателем и подсоединен к трубопроводу подачи водяного пара дополнительным трубопроводом. Газогенератор содержит герметичный корпус, патрубок отвода генераторного газа, узел загрузки горючего. Узел загрузки включает приемный бункер и винтообразной подающий питатель с приводом.

Изобретение создано для газификации сельскохозяйственных отходов с следующим сжиганием приобретенного генераторного газа в котельных установках. Устройство позволяет более отлично использовать процесс тепловой переработки растительной биомассы в газообразное горючее и обеспечивает надежную работу газогенератора в составе энерготехнологической установки.

Данное техническое решение подразумевает выработку газообразного горючего с следующим его сжиганием в топках котельных. КПД таких установок не превосходит 35%.

Задачей предлагаемого технического решения является создание газогенератора непрерывного деяния, вырабатывающего не считая генераторного газа для работы электростанции и жидкое горючее, также жаркую воду, с КПД не ниже 87%.

Намеченная цель решена за счет того, что газогенератор содержит камеру горения с зоной сушки и пирогенетического разложения, с зонами сгорания смол, регенерации и чистки генераторного газа, газоходы водяного котла, камеру парогенерации, камеру обогрева и подачи воздуха, при всем этом газогенератор дополнительно обеспечен сепаратором-дымососом, охладителем-стабилизатором газа и камерой обогрева генераторного газа, которые присоединены поочередно меж зоной отбора генераторного газа и камерой горения; камера парогенерации соединена с выходом зоны чистки генераторного газа, с входом зоны регенерации и через камеру обогрева атмосферного воздуха с камерой горения.

Соединение камеры парогенерации с выходом зоны чистки генераторного газа, с входом зоны регенерации, с камерой обогрева и подачи воздуха и через камеру обогрева атмосферного воздуха с камерой горения позволяет подогреть за счет утилизации физического тепла генераторного газа атмосферный воздух для подачи в зону горения и сделать пар для подачи в зону регенерации, что увеличивает КПД газогенератора.

Размещение конкретно под водяным котлом дополнительной зоны чистки генераторного газа позволяет очищать поступающий из зоны регенерации газ до подачи в газоходы водяного котла, что продляет межремонтный период работы котла.

Соединение водяного котла и дополнительной зоны чистки генераторного газа за счет подачи прохладной воды, в большей степени конденсата, в виде дистиллированной воды в котел позволяет, с одной стороны, остудить генераторный газ до нужной температуры перед подачей в сепаратор-дымосос на последующую чистку от смолистых веществ, с другой стороны, подогреть воду до 90°С, которая поступает потребителю.

Размещение перед зоной регенерации зоны сгорания смол позволяет сделать лучший высокоскоростной и температурный режим для большего сгорания смол в этой зоне и обеспечивает основную чистку генераторного газа от смол перед подачей его в зону регенерации, куда газ поступает с наименьшим остаточным содержанием смол.

Это выручает водяной котел от засмоливания труб и позволяет прирастить межремонтный период при эксплуатации.

Подача оборотного генераторного газа в зону горения для поддержания в автоматическом режиме температуры горения и его обогрев в камере обогрева генераторного газа дает возможность поддерживать лучшую температуру в зоне горения и позволяет получать генераторный газ однородным по хим составу с наибольшим коэффициентом газификации, т.е. получать наибольшее КПД газификации до 87%.

Снабжение газогенератора дополнительным сепаратором-дымососом, который присоединен поочередно меж зоной отбора генераторного газа и стабилизатором-охладителем, позволяет создавать тягу, которая обеспечивает разряжение в расположенных в газогенераторе поочередно камер и зон, всасывание атмосферного воздуха в зону горения, протягивание инертных газов через регенерирующий слой, обеспечивая регенерацию газа, также отбор газа после чистки в камере чистки и остывания в водяном котле.

Не считая сотворения тяги во всей системе газогенератора сепаратор-дымосос обеспечивает сепарацию отобранного генераторного газа от остатка смол в виде водянистого горючего и создание компрессии для подачи в стабилизатор-охладитель и через него потребителю.

Наличие в схеме стабилизатора-охладителя позволяет остудить газ с осаждением водяного конденсата, который употребляется в виде охладителя, как в самом стабилизаторе-охладителе, так и в водяном котле до температуры, нужной для подачи потребителю.

Подача конденсата в виде охлажденной дистиллированной воды в водяной котел газогенератора позволяет использовать наружный источник прохладной воды только при запуске комплекса в работу, а позже работать по замкнутому циклу, при всем этом для труб котла и всего комплекса не нужно использовать смягчающие хим реагенты, что приводит тоже к повышению межремонтного периода.

Газогенератор имеет автоматическое загрузочное устройство, что позволяет газогенератору работать в непрерывном режиме.

Благодаря оснащению газогенератора дополнительно дымососом-сепаратором и создаваемому им разряжению в газогенераторе и всасыванию атмосферного воздуха в зону горения конструкция обеспечивает взрыво- и пожаробезопасность при эксплуатации.

Размещение водяного котла меж дополнительной зоной чистки генераторного газа и зоной отбора генераторного газа и подача прохладной воды в межтрубное место позволяет, с одной стороны, остудить генераторный газ до нужной температуры перед подачей потребителю, и с другой стороны, подогреть воду до 90°С за счет утилизации тепла остужаемого генераторного газа, и подать потребителю, что существенно увеличивает КПД установки.

Наличие камеры парогенерации, соединенной с зоной регенерации, дает возможность получения более калорийного водяного газа в этой зоне, что увеличивает теплотворную способность генераторного газа.

Наличие камеры обогрева атмосферного воздуха дает возможность подавать нагретый воздух в камеру горения за счет утилизации физического тепла, что дает возможность не растрачивать термический энергии камеры горения.

На чертеже дана блок-схема газогенератора, где зона 1 сушки и пирогенетического разложения, камера 2 горения, зона 3 сгорания смол, зона 4 регенерации, зона 5 чистки генераторного газа, водяной котел 6, потребитель 7 жаркой воды, зона 8 отбора генераторного газа, сепаратор-дымосос 9, охладитель-стабилизатор газа 10, камера 11 обогрева генераторного газа, камера 12 обогрева атмосферного воздуха, атмосферный воздух 13, камера 14 парогенерации, прохладная вода 15, потребитель газа 16, сборник дистиллированной воды 17, потребитель дистиллированной воды 18, автоматическое загрузочное устройство 19, сборник водянистого горючего 20, потребитель водянистого горючего 21.

Газогенератор выполнен последующим образом.

Генератор содержит поочередно соединенные зону 1 сушки и пирогенетического разложения с автоматическим загрузочным устройством 19, камеру 2 горения, зону 3 сгорания смол, зону 4 регенерации, зону 5 чистки генераторного газа, водяной котел 6, с потребителем 7 жаркой воды, зону 8 отбора генераторного газа со сборником водянистого горючего 20, сепаратор-дымосос 9, охладитель-стабилизатор газа 10 и камеру 11 обогрева генераторного газа, соединенную с камерой горения 2.

Атмосферный воздух 13 через камеру 12 обогрева атмосферного воздуха соединен с камерой горения 2.

Камера парогенерации 14 соединена с выходом зоны 5 чистки генераторного газа и с входом зоны 4 регенерации и через вход камеры 12 обогрева атмосферного воздуха с камерой 2 горения.

Прохладная вода 15 соединена с входом охладителя газа 10, с выходом сборника дистиллированной воды 17, соединенной с потребителем 18, с камерой 14 парогенерации и с водяным котлом 6. Выход охладителя-стабилизатора газа 10 соединен с потребителем 16 газа и через камеру 11 обогрева генераторного газа с камерой 2 горения.

Газогенератор работает последующим образом.

Горючее через автоматическое загрузочное устройство 19 попадает в зону 1 сушки и пирогенетического разложения, равномерно передвигаясь в камеру 2 горения, где и происходит химико-термическое разложение горючего на газовые составляющие при недостающем окислении кислородом атмосферного воздуха 13, который дозировано подают через камеру 12 обогрева воздуха в камеру 2 горения.

При всем этом в соединенной с выходом зоны 5 чистки генераторного газа камере 14 парогенерации происходит образование пара из воды, поступающей от сборника 17 дистиллированной воды, который подают на вход зоны 4 регенерации и дальше через камеру 12 обогрева атмосферного воздуха в камеру 2 горения, что позволяет подогреть за счет утилизации физического тепла генераторного газа атмосферный воздух 13 для подачи в зону горения и сделать пар для подачи в зону 4 регенерации, что увеличивает КПД газогенератора.

Горючее 19, не вступившее в камере 2 горения в реакцию с кислородом воздуха 13, и горючее, перешедшее в газовую инертную составляющую, проходят через зону 3 сгорания смол с данным соотношением площади сужения к площади камеры горения, что позволяет сделать лучший высокоскоростной и температурный режим для большего сгорания смол в этой зоне, и попадают в зону 4 регенерации, где несгоревшее горючее выступает в роли реагента, который вступает в хим реакцию с инертным газом и преобразуется в горючую газовую составляющую. При всем этом остается несгораемых отходов 2-6% в отличие от аналогов, где этот остаток составляет до 60%.

Дальше горючий газ попадает в зону 5 чистки генераторного газа, где очищается от механических примесей, нагревая собой поступающую от сборника 17 дистиллированной воды воду в камере 14 парогенерации до образования пара, который подается в зону 4 регенерации для протекании реакции водяного пара.

Очищенный генераторный газ сепаратором-дымососом 9 через зону 8 отбора генераторного газа протягивается через водяной котел 6, где, отдавая свое физическое тепло, нагревает прохладную воду до 90°С. Газ, попадая в сепаратор-дымосос 9, очищается от остатков смолистых веществ, которые поступают в сборник 20 водянистого горючего, попадает в охладитель-стабилизатор 10, где стабилизируется по своим газодинамическим характеристикам, охлаждается с выделением конденсата, который отводится в сборник дистиллированной воды 17, откуда вода подается в камеру 14 парогенерации, в водяной котел 6 и потребителю 18. Дальше генераторный газ подается потребителю 16 и в камеру обогрева генераторного газа 11, откуда попадает в камеру горения 2.

Техническим результатом предложенного решения является создание газогенератора, создающего энергоэлементы в виде генераторного газа для работы электростанции, водянистого горючего и жаркой воды, за счет оптимального использования тепла, вырабатываемого при сжигании горючего, с КПД не ниже 87%.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Газогенератор содержит камеру горения с зоной сушки и пирогенетического разложения, с зонами сгорания смол, регенерации и чистки генераторного газа, газоходы водяного котла, камеру парогенерации, камеру обогрева и подачи воздуха, отличающийся тем, что газогенератор дополнительно оснащен сепаратором-дымососом, охладителем-стабилизатором газа и камерой обогрева генераторного газа, которые присоединены поочередно меж зоной отбора генераторного газа и камерой горения, камера парогенерации соединена с выходом зоны чистки генераторного газа, с входом зоны регенерации и через камеру обогрева атмосферного воздуха — с камерой горения.