Газогенератор

 

Изобретение относится к устройствам для теплообмена при утилизации трудносжигаемых бурых углей и может быть использовано в теплообменных аппаратах и устройствах для получения и дальнейшего применения теплоносителя. Газогенератор прямого процесса, содержащий реакционную камеру для твердого топлива с водяной рубашкой и газораспределительным колосником, водяная рубашка выполнена водотрубной, трубки которой установлены равномерно рядами вокруг реакционной камеры, колосник выполнен вращающимся и снабжен ступенчатой перфорированной вставкой, ось симметрии которой не совпадает с осью вращения колосника. Изобретение позволяет повысить эффективность теплообмена между газообразной и жидкой средами, а также повышение КПД устройства. 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам для нагрева теплоносителей, например воды, и может быть использовано в системах водяного отопления и горячего водоснабжения коммунальных объектов.

Известно отопительное устройство (см. патент США 4836115, кл. F 23 В 7/00, 1989), содержащее теплообменник, топку с загрузочной камерой и камерой сгорания, подключенной к дымоходу, внешнюю и внутреннюю трубы, установленные с зазорами друг к другу.

В конструкции известного устройства не предусматриваются приспособления для регулировки подачи воздуха в камеру сгорания, поэтому не возможно регулировать интенсивность процесса горения топлива и теплопроизводительность устройства.

Общими признаками известного устройства с заявленным объектом является наличие топки с загрузочной камерой сгорания.

Наиболее близким заявленному по конструктивным признакам и функциональному назначению является отопительное устройство (см. патент РФ 2044217, F 23 В 7/00, 1995), содержащее теплообменник, топку с загрузочной камерой и камерой сгорания, соединенной с дымоходом, внешнюю и внутреннюю трубы, установленные с кольцевым зазором, причем в верхней части внешней трубы установлены патрубки для подачи воздуха, одни концы которых связаны с отверстиями, выполненными в верхней торцевой стенке теплообменника, и снабжены регулирующими заслонками, а противоположные концы подключены к упомянутому кольцевому зазору, а на входе в камеру сгорания установлена колосниковая решетка с расположенным под ней узлом подачи дополнительного воздуха.

Общими признаками известного изобретения с заявленным являются наличие загрузочной камеры, непосредственно переходящей в камеру сгорания, наличие теплообменных устройств, размещенных рядами.

К недостаткам известного устройства относится статическое распределение дополнительного воздуха, поступающего в камеру сгорания из зоны колосника, а также периодичность действия отопительного процесса и чистка колосника негорючих остатков топлива.

Технический результат заключается в устранении указанных недостатков и создании конструкции, обеспечивающей экономичную, надежную, безопасную длительную работу устройства в режиме непрерывного действия.

В предложенном устройстве нерегулируемый колосник подает дополнительный воздух как через отверстия на его поверхности, так и через перфорированную ступенчатую вставку, установленную на его поверхности. Это позволяет более тонко по сравнению с известным устройством регулировать интенсивность процесса горения топлива и теплопроизводительность устройства.

Предложенная конструкция устройства благодаря вращающемуся колоснику позволяет очищать его от негорючих остатков топлива, не останавливая процесса горения, а ступенчатая перфорированная вставка, смещенная от оси вращения колосника, служит одновременно как элемент для перемешивания топлива, так и устройство для дополнительного подвода воздуха в зону горения.

Для достижения технического результата газогенератор прямого процесса, содержащий реакционную камеру для твердого топлива с водяной рубашкой и газораспределительным колосником, выполнен с водотрубной рубашкой, трубки которой установлены равномерно рядами вокруг реакционной камеры, колосник выполнен вращающимся и снабжен ступенчатой перфорированной вставкой, ось симметрии которой не совпадает с осью вращения колосника.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен продольный разрез газогенератора, на фиг.2 - то же, аксонометрическая проекция.

Газогенератор состоит из реакционной камеры 1, в которой происходит подготовка твердого топлива к реакции окисления и восстановления, а также непосредственно эти реакции, кольцеобразной плоскости 2 для прохождения топочных газов с размещенными в ней трубками 3, заполненными водой 4. Газораспределительный вращающий колосник 5 снабжен перфорированной ступенчатой вставкой 6, ось симметрии которой 7 не совпадает с осью вращения колосника на величину Δ в пределах от 50 до 80 мм. Трубки 3 объединены в ряды 8, размещенные по концентрическим окружностям 9 и соединены коллекторами 10 и 11 для подачи холодной воды и отвода подогретой.

Камера 1 имеет топку 12, кольцеобразно охватывающую полость 2 снизу. Верх полости 2 закрыт крышкой 13, снабженной дымоходом 14.

Газогенератор работает следующим образом. Крышка 13 имеет изолированный бункер (не показан), через который твердое топливо подают в реакционную камеру 1 сверху, и по мере продвижения его вниз до колосника 5 в камере происходит последовательно его преобразование в генераторный газ и отходы в виде золы и колосниковых остатков. Газ поджигают в топке 12 и благодаря фурмам (не показаны) по периферии топки подают воздух, кислород которого поддерживает горение. Горячие продукты горения поднимаются вверх вдоль трубок 3, объединенных в ряды 8, расположенных по концентрическим окружностям 9, отдавая им тепло и нагревая воду 4, циркулирующую по коллекторам 10 и 11, собираются под крышкой 14 в атмосферу. Кольцеобразная полость 2 охватывает камеру 1, одновременно отдавая ей тепло топочных газов, необходимое для реакции в камере 1, через колосник 5, снабженный отверстиями, подается дополнительно воздух для поддержания процесса окисления газовой генерации топлива, часть воздуха попадает в полую перфорированную вставку 6, ступени которой разделяют топливо на слои, каждый из которых снабжается дополнительно воздухом из отверстий каждой ступени. Количество ступеней вставки зависит от мощности газогенератора, теплотворной способности топлива, физико-химического состава дутья. Ось симметрии вставки 7 не совпадает с осью вращения колосника на величину Δ.

Отличие заявленного устройства позволит повысить теплообмен путем более полного окисления и восстановления горючих газов, получаемых из топлива, а также более интенсивного нагревания воды при прохождении топочных газов вдоль водяных трубок. Это достигается тем, что перфорированная ступенчатая вставка колосника смещена от его оси вращения, что способствует перемешиванию топлива, насыщению его кислородом через отверстия, при этом количество кислорода регулируют для более полной реализации теплотворной способности топлива, а сжигание генераторных газов проводят при основном дутье через фурмы, размещенные в топке по традиционной технологии (не показаны).

Представленная компоновка газогенератора дает возможность стабилизировать процесс теплообмена при утилизации топочных газов, трудносжигаемых, бурых углей, т. к. газы не только нагревают воду в трубах, но и "омывают" стенки реакционной камеры, подогревая ее, при этом топливо подсушивается и нагревается до температур, необходимых для реакции разложения и возгонки продуктов топлива. Перемешивание топлива вставкой колосника и насыщение его кислородом сквозь перфорирование вставки позволяет более полно использовать теплотворную способность топлива, что достигается смещением оси симметрии вставки относительно оси вращения колосника.

Выполнение водяной рубашки в виде водотрубной, расположенной концентрическими рядами коллекторами трубок, позволяет более полно использовать горячие топочные газы, "омывающие" стенки реакционной камеры, и интенсифицировать утилизацию всех горючих веществ топлива путем непрерывного послойного перемешивания его и насыщения кислородом воздуха при их горении, отличает признаки заявленного объекта от прототипа и обеспечивает его соответствие критерию "новизна", явным образом не следующего из уровня техники, что обуславливает соответствие объекта критерию "изобретательский уровень".

Заявленная конструкция газогенератора может быть изготовлена на серийном оборудовании машиностроительного завода по традиционной технологии производства теплообменных аппаратов и устройств, что обеспечивает соответствие заявленного объекта критерию "промышленная применимость".

В газогенераторе могут быть использованы любые виды твердого топлива, но преимущественно бурые угли, утилизация которых представляет трудности в связи большим количеством отходов и летучих смолистых веществ.

Заявленный объект отличает высокий экономический потенциал, т.к. генерация топлива утилизирует его только частично, а догорание непрореагировавших остатков происходит на вращающемся колоснике с дополнительным насыщением кислородом воздуха; при этом надежность устройства обеспечивается размещением водотрубного теплообменника по концентрическим окружностям для более полного использования топочных газов; длительная эксплуатация в режиме непрерывного действия обеспечивается вращением колосника с одновременным непрерывным удалением топочных газов и продуктов горения топлива.

Формула изобретения

Газогенератор прямого процесса, содержащий реакционную камеру для твердого топлива с водяной рубашкой и газораспределительным колосником, отличающийся тем, что водяная рубашка выполнена водотрубной, трубки которой установлены равномерно рядами вокруг реакционной камеры, колосник выполнен вращающимся и снабжен ступенчатой перфорированной вставкой, ось симметрии которой не совпадает с осью вращения колосника.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2