Газогенератор



Газогенератор
Газогенератор
Газогенератор
Газогенератор

 


Владельцы патента RU 2575536:

Палицын Андрей Владимирович (RU)

Изобретение относится к топливной энергетике, а именно к газогенераторным установкам, в основном использующим отходы лесопереработки. Газогенератор содержит вертикально расположенную цилиндрическую камеру газификации, индивидуальные воздухоподводящие каналы в виде трубок с фурмами на конце и канал отвода газа. Фурмы расположены в разных плоскостях по объему камеры газификации фурменного пояса, количество фурм в каждой плоскости может быть различно, причем фурмы в плоскостях расположены со смещением относительно друг друга, расстояние между плоскостями, на которых расположены фурмы, может быть различно, при этом часть фурм имеет смещение выходного дутьевого отверстия от продольной оси на угол ±α, который лежит в интервале от 0 до 45 градусов. Камера газификации изготовлена в виде усеченного тела вращения. Технический результат - повышение энергетической ценности генераторного газа на переходных режимах, повышение эффективности процесса газификации. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к топливной энергетике, а именно к газогенераторным устройствам, в основном использующим отходы лесопереработки. Изобретение преимущественно может быть использовано для питания двигателей внутреннего сгорания (далее ДВС), а также для газификации и теплоснабжения в промышленности, сельском хозяйстве, для автономных поселений и т.д.

Известны конструкции газогенераторов, содержащих вертикально расположенный корпус, дутьевой канал с отверстиями (фурмами), канал отвода газа и разделительную перегородку (колосниковую решетку) [2], [3], [4]. Технические и конструктивные параметры газогенераторов рассчитывались из условия обеспечения генераторным газом ДВС на режиме максимальной мощности, т.е. для максимальной производительности по генераторному газу. На переходных режимах работы ДВС, а также режимах неполной его загрузки энергетическая ценность генераторного газа снижается. Это происходит вследствие снижения скорости воздушного дутья через фурмы, т.к. снижается объем просасываемого ДВС воздуха через газогенератор, а суммарное проходное сечение фурм остается неизменным. Ввиду этого падает температура в реакционной зоне газогенератора, уменьшается ее активная площадь, снижаются скорости восстановительных реакций, так как данные реакции протекают с поглощением теплоты. Также следует отметить большую инерционность процесса газификации.

Недостатками данных газогенераторов является следующее:

- снижение энергетической ценности генераторного газа на переходных режимах, а также режимах неполной его загрузки;

- низкая эффективность процесса газификации и как следствие снижение однородности состава генераторного газа на переходных режимах, а также режимах неполной его загрузки;

- большая инерционность процесса газификации в газогенераторе, вследствие чего низкая «приемистость» ДВС при резком возрастании его загрузки.

Наиболее близким прототипом к предлагаемому газогенератору является газогенератор, содержащий вертикально расположенный корпус, индивидуальные воздухоподводящие каналы в виде трубок с фурмами на конце, канал отвода газа [1].

У прототипа [1] невозможно индивидуальное управление фурмами в процессе работы газогенератора, также невозможно управление фурмами в объеме камеры газификации газогенератора, так как фурмы расположены и работают только в одной плоскости. На переходных режимах работы ДВС, а также режимах неполной его загрузки энергетическая ценность генераторного газа снижается. Это происходит вследствие уменьшения толщины и температуры реакционной зоны газогенератора, за счет снижения объема воздушного дутья через фурмы, так как снижается объем просасываемого ДВС воздуха через газогенератор. Ввиду этого падает температура в реакционной зоне газогенератора, уменьшается ее активная толщина, снижаются скорости восстановительных реакций.

Недостатками данного газогенератора является следующее:

- снижение энергетической ценности газа на переходных режимах, а также режимах неполной его загрузки;

- низкая эффективность процесса газификации и как следствие снижение однородности состава генераторного газа на переходных режимах, а также режимах неполной его загрузки.

Техническим результатом изобретения является повышение энергетической ценности генераторного газа на переходных режимах, повышение эффективности процесса газификации.

Для достижения указанного технического результата газогенератор содержит цилиндрическую камеру газификации 2, установленную вертикально. Верхняя часть камеры газификации снабжена загрузочным люком с запорным механизмом 15. Нижняя часть камеры газификации снабжена зольниковой решеткой 11 и зольниковым люком 12. Зольниковая решетка 11 прикреплена к камере газификации 2 на цепочном подвесе. Атмосферный воздух, необходимый для процесса газификации, подается по воздушному патрубку 1, через воздушный коллектор 3 и далее через систему электромагнитных клапанов 4 индивидуально к фурмам, расположенным в объеме зоны фурменного пояса 10, по трубкам 6. Камера газификации вместе с газовым резервуаром 7 помещена в термоизоляционный футляр 8 и внешний защитный кожух 9. Для удобства обслуживания камера газификации установлена на опоры 13. Отбор генераторного газа осуществляется в верхней части газового резервуара через газоотводный патрубок 5. Для розжига газогенератора используется технологический люк 14. Схема общего вида газогенератора представлена на рисунках 1 и 2.

Газогенератор работает следующим образом. Камера газификации заполняется небольшой затравочной порцией древесного угля (для первого запуска газогенератора, если газогенератор ранее работал, то древесный уголь не нужен) и твердым топливом для газификации (древесина или отходы ее переработки). После загрузки верхний и нижний люки должны быть герметично закрыты. Через технологический люк осуществляется розжиг древесного угля, находящегося на зольниковой решетке.

Воздух, попадая через фурмы в камеру газификации в районе фурменного пояса, начинает взаимодействовать с древесным углем. Температура в реакционной зоне возрастает. Электромагнитные клапаны фурм открываются и закрываются в зависимости от заданного алгоритма управления, режима работы газогенератора и вида используемого топлива.

По выработке топлива в камере газификации камера загружается снова и цикл повторяется. Зола из камеры газификации удаляется в нижнюю часть газогенератора через зольниковую решетку, которая имеет возможность ограниченного перемещения в горизонтальных и вертикальной плоскостях, так как при креплении зольниковой решетки к нижней части камеры газификации использован цепной подвес, что позволяет более эффективно очищать камеру газификации от зольного остатка.

В газогенераторе используется принцип параметрического регулирования рабочего процесса в объеме фурменного пояса. Газогенератор отличается от традиционных газогенераторов наличием индивидуального подвода воздуха к каждой фурме, это позволяет не только повысить эффективность процесса газификации в газогенераторе за счет подогрева воздуха, подаваемого в реакционную зону через фурмы, но и при помощи системы электромагнитных клапанов изменять число задействованных фурм, поддерживая постоянной скорость истечения воздушного факела из фурмы при различных режимах работы газогенератора. Для поддержания температуры и рабочей толщины реакционной зоны постоянными на переходных (не номинальных) режимах происходит чередование в работе фурм. Также возможен и импульсный режим работы фурм. Кроме этого фурмы расположены не в одной плоскости, а в разных плоскостях по объему камеры газификации фурменного пояса и количество фурм в каждой плоскости может быть различно, причем фурмы в плоскостях расположены со смещением относительно друг друга. Расстояние между плоскостями, на которых расположены фурмы, может быть различно (рисунок 3). Также часть фурм имеет смещение выходного дутьевого отверстия от продольной оси на угол ±α, который лежит в интервале от 0 до 45 градусов (рисунок 4). Этот угол зависит от геометрических размеров газогенератора, количества рядов и количества фурм в ряду, требований к получаемому генераторному газу, вида и структуры газифицируемого топлива. Камера газификации изготовлена в виде усеченного тела вращения - усеченной полусферы. Радиус ее кривизны рассчитывается из условия постоянной толщины реакционной зоны для конкретного ряда фурменного пояса, с учетом количества, проходного сечения и смещения выходного дутьевого отверстия от продольной оси на угол ±α дутьевых фурм.

Использование параметрического регулирования рабочего процесса в объеме фурменного пояса в генераторе позволило:

- оптимизировать температуру в реакционной зоне газогенератора, и как следствие активная толщина реакционной зоны газогенератора остается практически неизменной на всех режимах работы ДВС, скорость воздушного дутья в фурме остается постоянной за счет изменения количества задействованных фурм, так как каждой фурмой управляет свой электромагнитный клапан.

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам свидетельствуют, что предлагаемое устройство неизвестно и не следует явным образом из изученного уровня техники, следовательно, соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Заявляемый газогенератор может быть изготовлен в условиях любого предприятия, с использованием стандартного отечественного или импортного оборудования, известных технологий и материалов.

Таким образом, заявляемый газогенератор соответствует критерию «промышленная применимость».

Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемому газогенератору новые свойства, позволяющие получить указанный технический результат.

1. Патент US 2011/0023363 A1, публ. 03.02.2011 г.

2. Н.Г. Юдушкин. Газогенераторные тракторы /теория, конструкция, расчет/ М.: - 1955 г. МАШГИЗ, 16 п.л.

3. Г.Г. Токарев. Газогенераторные автомобили. М.: - 1955 г. МАШГИЗ, 13 п.л.

4. И.С. Мезин. Транспортные газогенераторы. ОГИЗ СЕЛЬХОЗГИЗ. М.: - 1948.

1. Газогенератор, содержащий вертикально расположенную цилиндрическую камеру газификации, индивидуальные воздухоподводящие каналы в виде трубок с фурмами на конце и канал отвода газа, отличающийся тем, что фурмы расположены в разных плоскостях по объему камеры газификации фурменного пояса, количество фурм в каждой плоскости может быть различно, причем фурмы в плоскостях расположены со смещением относительно друг друга, а также расстояние между плоскостями, на которых расположены фурмы, может быть различно, при этом часть фурм имеет смещение выходного дутьевого отверстия от продольной оси на угол ± α, который лежит в интервале от 0 до 45 градусов, а камера газификации изготовлена в виде усеченного тела вращения.

2. Газогенератор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве усеченного тела вращения используется усеченная полусфера.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к способу газификации углеродсодержащих материалов с образованием синтез-газа. Способ газификации углеродсодержащих материалов в газогенераторе включает загрузку углеродсодержащих материалов в газогенератор, подачу газа, содержащего молекулярный кислород, и необязательно воды; причем общее количество подаваемого кислорода составляет от 0.75 до 3.0 фунт на фунт общего количества углерода, загруженного в газогенератор; при этом в газогенераторе получают золу, содержащую углерод в золе, где указанная зола содержит менее 10% углерода в золе; и образуется газ, содержащий монооксид углерода и водород; который затем обрабатывают при температуре от 954°С до 1927°С в присутствии молекулярного кислорода с образованием сингаза-сырца, содержащего моноокисд углерода, водород и углерод в сингазе.

Изобретение относится к устройствам для переработки твердого углеродсодержащего сырья, в том числе отходов сельскохозяйственного производства и бытовых отходов, с получением метансодержащего топливного газа.

Изобретение может быть использовано в области переработки углеродсодержащих катодных материалов. Способ включает загрузку отработанных катодных ванн производства алюминия в шахтную печь (1), где проводят их термообработку при температуре выше температуры воспламенения углерода и выше температуры испарения токсичных веществ, содержащихся в отработанных катодных ваннах.

Изобретение относится к химической промышленности. Газогенератор содержит вертикально расположенный корпус, индивидуальные дутьевые каналы с фурмами на конце, канал отвода газа и систему электромагнитных клапанов (6), подсоединенных индивидуально к трубкам (8) с дутьевыми фурмами на конце, расположенными в зоне фурменного пояса (12).

Изобретение относится к подаче тепловой энергии и может быть использовано в химической промышленности и газификации. Способ подачи тепловой энергии в систему термообработки (104) сырья включает: газификацию сухого сырья в первом реакторе (106) потоком газифицирующего газа (FGG) с получением первого газового потока (PFG); окисление во втором реакторе (108) с получением второго газового потока (DFG); активацию в третьем реакторе носителей кислорода с получением избытка тепловой энергии; подачу части тепловой энергии указанного второго газового потока (DFG) и/или избыточного тепла с активации носителей кислорода в систему (104) термообработки сырья; и повышение температуры потока газифицирующего газа (FGG) по меньшей мере одной частью избыточного тепла с активации носителей кислорода для повышения температуры указанного потока газифицирующего газа (FGG) до температуры газификации.
Изобретение относится к охладителю синтез-газа и способу его сборки. Описан охладитель синтез-газа, предназначенный для использования в системе газификации, включающий верхнюю часть (216), содержащую насадки (314) трубопроводов.

Изобретение относится к химико-энергетическому машиностроению, в частности к пиролизным установкам, и может быть использовано в конструкциях пиролизных реакторов.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для автономного энергообеспечения малых городов, поселков городского типа и сельских поселений.

Изобретения могут быть использованы в химической промышленности. Способ деполимеризации пластмассовых отходов включает нагрев исходного твердого материала и получение в резервуаре или реакторе (311) с индукционным нагревателем (23) жидкой ванны легкоплавких металлов или металлических сплавов.

Изобретение относится к области металлургии, энергетики и химической промышленности при слоевой газификации твердого топлива с целью получения среднетемпературного кокса или энергетического и технологического газа, не содержащего конденсируемых продуктов.

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.

Изобретение относится к реакторам плазменной газификации или витрификации материалов, которые имеют реакционные слои из углеродсодержащего материала, способу формирования и поддержания углеродсодержащего слоя и исходному материалу для формирования углеродсодержащего изделия для использования среди частиц углеродсодержащего слоя. Реактор содержит реакционный сосуд, содержащий углеродсодержащий слой и имеющий одну или несколько плазменных горелок для создания повышенной температуры внутри слоя, реакционный сосуд, имеющий одно или несколько впускных отверстий для загружаемого материала над слоем для закладки перерабатываемого материала снаружи сосуда на слой, одно или несколько газоотводящих отверстий над слоем для выхода газообразных продуктов из сосуда и одно или несколько отверстий для шлака на дне слоя для выхода расплавленного шлака и металлов из сосуда, и углеродсодержащий слой, содержащий массу частиц, которые содержат углерод и имеют различный размер и форму, оставляющие пустоты между частицами, и с прочностью частиц, достаточной для сохранения пустот между частицами под давлением перерабатываемого материала на слой, и масса частиц, содержащих углерод, имеет по меньшей мере 25% содержания углерода в частицах, отличных от кокса, выбранных из группы, состоящей из деревянных брусков из природной древесины, блоков, содержащих углеродсодержащую пыль и одно или несколько связующих веществ, и их смесей. Способ формирования и поддержания углеродсодержащего слоя с компонентами, заменяющими кокс, включает формирование некоторого числа некоксовых компонентов, формирование первоначального углеродсодержащего слоя количеством частиц кокса, осуществление процесса пиролиза с углеродсодержащим слоем и восполнение углеродного материала в процессе пиролиза. Изобретение обеспечивает минимизацию использования кокса. 5 н. и 26 з.п. ф-лы, 3 табл., 9 ил.

Изобретение относится к газификатору биомассы с неподвижным слоем на основе микроволновой плазмы и способу газификации биомассы и твердых отходов в синтез-газ высокого качества. Газификатор содержит вертикально расположенный корпус, блок мониторинга и устройство генерации микроволновой плазмы. На корпусе газификатора обеспечены впуск для материала и топлива, выпуск для полученного газа, впуск для кислорода/пара и выпуск для шлака в нижней его части. Корпус газификатора содержит свободную зону в своей верхней части и зону неподвижного слоя в своей нижней части. Блок мониторинга расположен вблизи выпуска для синтез-газа. Устройство генерации микроволновой плазмы расположено на корпусе газификатора. При осуществлении способа газификации подают биомассу в газификатор через питающее устройство, газифицируют ее в зоне с неподвижным слоем, давая высокотемпературный топочный газ, позволяют топочному газу течь вверх для теплообмена с новоподаваемой биомассой в зоне подачи газификатора и реагировать с паром, распыляемым из нижней форсунки кислорода/пара и с плазменным окислителем, генерируемым первым микроволновым генератором плазмы, с получением синтез-газа, позволяют синтез-газу течь вверх в свободную зону, где смолу в синтез-газе крекируют, а углеводороды в синтез-газе превращают в присутствии плазмы, генерируемой вторым микроволновым генератором плазмы, позволяют коксовым остаткам падать вниз в зону неподвижного слоя и выделять тепловую энергию для поддержания температуры зоны неподвижного слоя, а также выпускают шлаки из выпуска для шлаков и осуществляют мониторинг температуры и компонентов синтез-газа, чтобы поддерживать параметры процесса в заданном интервале. Изобретение обеспечивает газификацию с высокой эффективностью и экономичностью. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх