Номер патента:
2147601
Класс(ы) патента:
C10J3/20, C10J3/30
Номер заявки:
96103952/12
Дата подачи заявки:
28.02.1996
Дата публикации:
20.04.2000
Заявитель(и):
Институт заморочек использования природных ресурсов и
экологии АН Беларуси (BY)
Создатель(ы):
Лиштван Иван Иванович (BY); Нашкевич Игорь Степанович (BY); Терентьев Авенир Афанасьевич (BY); Фалюшин Петр Леонтьевич (BY); Буслов Валерий Александрович (BY); Кисель Василий Григорьевич (BY); Вакунов Владимир Матвеевич (BY); Коханский Владимир Васильевич (BY); Данилевич Сергей Николаевич (BY)
Патентообладатель(и):
Институт заморочек использования природных ресурсов и
экологии АН Беларуси (BY)
Описание изобретения:
Изобретение относится к устройствам для газификации
жестких топлив и может быть применено для газификации торфа,
торфяных брикетов, дров, древесных отходов, растительных остатков,
бытового и промышленного мусора, в установках для отопления разных
помещений, обогрева воды и воздуха, сушки мокроватых материалов,
зерна, топлив и др. целей.
Известен шахтный газогенератор Пинча,
содержащий корпус с внутренней футеровкой, ступенчатые решетки
и сводчатый рассекатель слоя горючего, под которым размещено
отверстие для отвода газа. В нижней части газогенератора установлены
зольниковые дверцы и имеются отверстия для подачи атмосферного
воздуха. Сверху газогенератора установлены лючки для загрузки
горючего (Рамбуш Н.Э. Газогенераторы (пер с англ.). ГОНТИ, М.-Л.
1939, стр. 270).
Газогенератор работает последующим образом. Загрузка
горючего делается через загрузочные лючки. Воздух поступает
через отверстия, расположенные под решетками.
Удаление золы и
чистка решеток делается через зольниковые дверцы.
Разложение
образующихся смол осуществляется методом пропускания их вместе
с газом сухой перегонки через раскаленные слои горючего.
Но
конструкция газогенератора Пинча не обеспечивает способности
регулирования количества горючего, участвующего в процессе газификации.
В нем не предусмотрена возможность разрушения зависшего слоя
горючего меж внутренними стенами и сводчатым рассекателем.
Значимым недочетом газогенератора Пинча будет то, что
в нем отсутствует возможность в случае необходимости прекращения
подачи горючего в зону горения и он не может работать на разных
по крупности топливах.
Более близким по технической сути
и достигаемому положительному эффекту является газогенератор
конторы HERBST, в базу которого заложен газогенератор конструкции
Пинча (Проспект конторы HERBST GROUP «THE HERBST GASMISER», KILPOOLE
HILL, WICKLOW, IRELAND. 1985).
Газогенератор компании HERBST содержит
корпус с внутренней футеровкой, подвижную с возможностью подъема-опускания
колосниковую решетку с кулачковым механизмом подъема-опускания,
топочную дверцу, шарнирно установленную за дверью поворотную
шторку, нижний край которой опирается на колосниковую решетку.
Снутри высшей части корпуса установлен сводчатый рассекатель,
под которым размещено отверстие для отвода газа со вставленной
в него жаровой трубой. Жаровая труба снабжена поворотной крышкой-клапаном
для подачи вторичного воздуха. На корпусе газогенератора установлен
бункер с загрузочным лючком.
Возможность подъема-опускания колосниковой
решетки позволяет регулировать в неких границах производительность
газогенератора за счет конфигурации высоты слоя горючего, находящегося
над колосниковой решеткой.
Узнаваемый газогенератор работает последующим
образом.
Загрузка горючего в бункер осуществляется через загрузочный
лючок. Слой горючего удерживается сводчатым рассекателем. Растопка
газогенератора осуществляется через топочную дверцу. Для розжига
могут быть применены щепа, дрова и др. горючие материалы,
которые укладываются на колосниковую решетку. После розжига топочная
дверца запирается, а подача воздуха под тягой осуществляется
через дверцу, которой регулируется количество подаваемого первичного
воздуха. В этом газогенераторе, как и в газогенераторе Пинча
разложение образующихся смол осуществляется методом пропускания
их вместе с газом сухой перегонки через более жаркие слои
горючего.
Сжигание газа осуществляется в жаровой трубе, куда подается
вторичный воздух. Дальше раскаленный газ поступает в теплообменник,
где происходит его догорание. Отдав тепло, газ через дымовую
трубу выбрасывается в атмосферу. По мере сгорания горючее опускается
вниз и через определенный просвет времени делается загрузка
последующей порции горючего.
Производительность газогенератора (выход
тепла) регулируется средством конфигурации подаваемого первичного
и вторичного воздуха и тяги за счет конфигурации высоты слоя горючего
на подвижной решетке методом подъема-опускания ее.
Недочетом
конструкции известного газогенератора будет то, что в нем
ограничены пределы регулирования производительности, а как следует
и расхода горючего в широком спектре, не считая того, отсутствует
возможность прекращения подачи горючего. В случае зависания горючего
меж боковыми стенами корпуса газогенератора и рассекателем
отсутствует возможность оперативного устранения зависания. Узнаваемый
газогенератор не может работать на разных по крупности топливах,
потому что в нем расстояние меж боковыми стенами и рассекателем
неизменное и при изменении крупности кусков горючего происходит
его зависание либо просыпание.
Не считая того, ограничено внедрение
разных по влажности топлив из-за ограниченной поверхности
рассекателя.
Задачей реального изобретения является увеличение
надежности и эффективности работы, расширение спектра регулирования
(производительности) и обеспечение способности использования
разных по крупности и влажности топлив.
Намеченная цель
решается тем, что узнаваемый газогенератор для твердого горючего,
содержащий корпус с футеровкой и топочной дверью, бункер для
горючего с загрузочным лючком, камеру для золы с дверью для ее
удаления и устройством для подачи и регулирования первичного
воздуха, установленный снутри корпуса сводчатый рассекатель,
под которым размещены, выполненное в корпусе отверстие для
отвода газов со вставленной в него жаровой трубой с устройством
для подачи и регулирования вторичного воздуха, и подвижная с
возможностью подъема-опускания колосниковая решетка, обеспечен
поворотными лопастями, установленными снутри корпуса, оси поворота
которых размещены параллельно рассекателю, а рассекатель в
высшей части обеспечен вертикальной пластинкой, при этом поворотные
лопасти, рассекатель и вертикальная пластинка снабжены поперечными
ребрами.
Наличие поворотных лопастей обеспечивает возможность
регулирования подачи горючего, а, соответственно, и производительности,
полное прекращение подачи горючего, внедрение разных по
крупности топлив за счет конфигурации ширины щели меж поворотными
лопастями и рассекателем, устранение зависания горючего.
Возможность
использования разных по влажности топлив и увеличение эффективности
работы газогенератора обеспечивается методом существенного роста
активных поверхностей за счет вертикальной пластинки, поворотных
лопастей и поперечных ребер.
На фиг. 1 схематически представлен
предложенный газогенератор; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1;
фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 2.
Газогенератор содержит корпус
1 с футеровкой 2, подвижную с возможностью подъема-опускания
колосниковую решетку 3 с кулачковым механизмом подъема-опускания
4 и рычагами 5, дверцу 6 для розжига газогенератора и чистки
колосниковой решетки 3, сводчатый рассекатель 7 с вертикальной
пластинкой 8 и поперечными ребрами 9. Рассекатель 7 установлен
на креплениях 10. Под рассекателем 7 размещено отверстие 11
для отвода газов со вставленной в него жаровой трубой 12. Труба
12 покрыта слоем теплоизоляционного материала 13. Жаровая труба
12 снабжена устройством 14 для подачи и регулирования вторичного
воздуха. В нижней части газогенератора расположена камера 15 для
золы с дверью 16 и устройством 17 для подачи и регулирования
первичного воздуха. В высшей части газогенератора установлен
бункер 18 для горючего с загрузочным лючком 19. Повдоль боковых стен
газогенератора установлены поворотные лопасти 20 на осях 21 с
рычагами 22. Оси 21 размещены горизонтально и симметрично продольной
оси рассекателя 7. Поворотные лопасти 20 снабжены поперечными
ребрами 23. Поворот лопастей 20 осуществляется средством рычагов
22.
Предложенный газогенератор работает последующим образом.
Колосниковая
решетка 3 средством рычагов 5 кулачкового механизма 4 устанавливается
в верхнее положение. Поворотные лопасти 20 средством рычагов
22 подводятся впритирку к сводчатому рассекателю 7. При всем этом стопроцентно
перекрываются прямоугольные каналы для подачи горючего на колосниковую
решетку 3. Потом через лючок 19 бункер 18 заполняется топливом
и плотно запирается. Розжиг газогенератора осуществляется через
дверцу 6. Для розжига могут быть применены разные горючие
материалы, которые укладываются на колосниковую решетку 3. После
загорания растопочного материала на решетке 3, дверца 6 плотно
запирается. Потом поворотные лопасти 20 средством рычагов
плавненько разводятся в необходимое положение и на решетку 3 начинает
подаваться горючее из бункера. Первичный воздух под действием
тяги через устройство 17 подается под колосниковую решетку 3
и проходит через слой растопочного материала и основного горючего,
обеспечивая их насыщенное горение, т.е. соединение кислорода
(O2), содержащегося в воздухе, с горючими частями горючего, основным
образом с углеродом (C). В итоге горения горючего выходит
диоксид углерода (C + O2 = CO2). В этой зоне, именуемой зоной
горения, кислород воздуха стопроцентно расходуется. При всем этом происходит
существенное выделение тепла. Температура в зоне горения добивается
1100-1300oC. В расположенном над зоной горения слое горючего происходит
процесс сухой перегонки, в итоге которого из горючего выделяются
газообразные и парообразные продукты, а само горючее преобразуется
в кокс.
Место над зоной горения именуется зоной сухой
перегонки. Над ней находится зона подсушки, в какой горючее
подвергается подготовительному подсушиванию.
Получающиеся продукты
сгорания и пары проходят через слой кокса. Тут под действием
раскаленной поверхности негорючий CO2 преобразуется в горючий
— оксид углерода (CO) по реакции CO2 + C = 2CO. В этой зоне происходит
и разложение водяных паров, в итоге чего выходит также
водород (H2) и оксид углерода по реакции H2O + C = CO + H2 либо
при недостаточной температуре, водород и диоксид углерода 2H2О
+ C = 2H2 + CO2. В состав горючего газа заходит маленькое количество
метана и др. углеводородов.
Зона горения и восстановления вкупе
образуют активную зону газификации либо активный слой горючего.
Из активной зоны газы через отверстие 11 поступают в жаровую
трубу 12, где происходит их сжигание, зачем в жаровую трубу
через устройство 14 подается вторичный атмосферный воздух.
Образующиеся
продукты сухой перегонки (смолы, кислоты), проходя через активный
слой горючего, отчасти сгорают, а отчасти подвергаются крекинг-процессу
(распадаются с выделением горючих газов) и не вызывают засмоления
деталей установки, т.е. при всем этом обеспечивается получение бессмольного
газа.
Отдав тепло, газ выбрасывается через дымовую трубу в атмосферу.
По мере сгорания столб горючего равномерно спускается вниз и после
выгорания через определенный просвет времени делается
загрузка последующей порции горючего.
Производительность газогенератора
(выход тепла) регулируется конфигурацией количества горючего, участвующего
в процессе. Это осуществляется методом подъема-опускания колосниковой
решетки 3 и поворотом лопастей 20. Интенсивность процесса регулируется
конфигурацией подачи первичного воздуха средством устройства 17,
вторичного воздуха — средством устройства 14 и заслонки дымовой
трубы (не показана).
По мере надобности резвого прекращения подачи
тепла в теплообменник поворотные лопасти 20 поворачиваются до
упора в сводчатый рассекатель 7, в итоге чего прекращается
подача горючего из бункера в активную зону. Плотно запирается
крышка устройства 17 для подачи первичного воздуха.
Наличие поворотных
лопастей 20 расширяет возможность использования разных по
крупности топлив, методом конфигурации ширины канала меж сводчатым
рассекателем и поворотными лопастями 20. Наличие вертикальной
пластинки 8, поворотных лопастей 20, поперечных ребер 9 и 23 позволяет
интенсифицировать процесс газификации за счет роста жаркой
поверхности.
Интенсивность газификации реализуется за счет дополнительной
подсушки горючего и роста толики газов теплового разложения,
образующихся при контакте горючего с рассекателем и поворотными
пластинами.
При всем этом происходит понижение расхода горючего на 10-15%
и увеличение КПД процесса с 0,65 до 0,80.
Предложенный газогенератор
является простым и дешевеньким устройством. Внедрение его
позволит в почти всех случаях поменять драгоценное и дефицитное привозное
горючее (нефть, газ, мазут, уголь и др.) местными дешевенькими низкосортными
горючими материалами (древесные отходы, кора, растительные остатки,
бытовой и производственный мусор, торф, сапропель, лигнин и др.),
уменьшить потребление электроэнергии и дорогостоящих водянистых и
газообразных (природный газ) энергоэлементов.
Предложенный газогенератор
позволяет спаливать местные виды горючего и др. горючие материалы
с высочайшей термический эффективностью и значительно понизить количество
загрязняющих выбросов в атмосферу по сопоставлению с существующими
в текущее время устройствами для прямого сжигания.
Формула изобретения:
1. Газогенератор
для твердого горючего, содержащий корпус с футеровкой и топочной
дверью, бункер для горючего с загрузочным лючком, камеру для золы
с дверью для ее удаления и устройством для подачи и регулирования
первичного воздуха, установленный снутри корпуса сводчатый рассекатель,
под которым размещено отверстие для отвода газов со вставленной
в него жаровой трубой с устройством для подачи и регулирования
вторичного воздуха и подвижная с возможностью подъема-опускания
колосниковая решетка, отличающийся тем, что он оснащен установленными
снутри корпуса поворотными лопастями, оси поворота которых размещены
параллельно рассекателю, а рассекатель в высшей части обеспечен
вертикальной пластинкой.
2. Газогенератор по п. 1, отличающийся
тем, что поворотные лопасти, рассекатель и вертикальная пластинка
снабжены поперечными ребрами.