Способ газификации твердого топлива и устройство его реализующее



Способ газификации твердого топлива и устройство его реализующее
Способ газификации твердого топлива и устройство его реализующее

 

F23B40/02 - Устройства для сжигания твердого топлива (для одновременного или попеременного сжигания кускового с другим видом топлива F23C 1/00; устройства для сжигания в псевдоожиженном слое F23C 10/00; сжигание низкосортного топлива и мусора F23G; колосниковые решетки F23H; подача твердого топлива в устройства для сжигания F23K; конструктивные элементы камер сгорания, не отнесенные к другим подклассам F23M; бытовые отопительные устройства F24; котлы центрального отопления F24D; автономные компактные котлы F24H)

Владельцы патента RU 2607397:

Безруких Владимир Юрьевич (RU)

Изобретение относится к утилизации промышленных и бытовых отходов путем их переработки. Способ включает непрерывную подачу твердого топлива в шахту на ее колосниковую решетку с образованием на ней сверху вниз распределения твердого топлива, причем непрерывную подачу твердого топлива в шахту на его колосниковую решетку ведут равномерно распределяя твердое топливо в объеме шахты, начиная от колосниковой решетки и вверх к месту ее загрузки. Внизу шахты в зоне вывода из нее генераторного газа образуется зона дожига шлака и золы, прошедших колосниковую решетку. Генераторный газ удаляют в общем потоке удаления генераторного газа из шахты, при этом на колосниковой решетке образуется активный слой шлака и золы, активностью которого и его уровнем управляют положением в шахте высокотемпературной зоны в твердом топливе и скоростью прохождения шлака и золы вниз шахты в зону их дожига. Предварительно колосниковую решетку располагают в шахте горизонтально, а ее зубчатым колесам придают принудительное вращение в одном направлении или в разных, активизируя прилегающий к ней слой шлака и золы. Технический результат заключается в газификации полного объема перерабатываемого твердого топлива и в эффективном управлении процессом обратной газификации. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к выполнению все ужесточающихся требований закона об охране окружающей среды и связано с утилизацией все увеличивающегося количества отходов, как промышленных, так и бытовых, путем их переработки. Предлагаемое изобретение может быть использовано и в коммунальном хозяйстве для утилизации мусора с получением полезных продуктов, таких как жидкие топливные и масляные фракции, или газообразных веществ, применяемых для получения газообразного топлива, состоящего главным образом из смеси СО и Н2 (синтез-газ).

Известны способ и устройство для газификации отходов с получением пригодных для использования продуктов (патент ЕР-В1-0292987). Согласно этому известному изобретению обработка отходов ведется при температуре по меньшей мере 1600°С в отсутствие воздуха с получением горючего газа, состоящего в основном из Н2 и СО, негорючих и инертных газов, которые затем резко охлаждают до температуры 1200°С и пропускают через угольную насадку.

Однако этим способом не обеспечивается полная газификация, т.к. остается значительная доля угольного остатка и высокое количество несгоревших газообразных веществ.

Известны также способы газификации твердого топлива в аппаратах шахтного типа, предусматривающие последовательную загрузку топлива, газификацию топлива, удаление продуктов газификации. Основным недостатком таких способов является то, что для работы в непрерывном режиме необходима установка как минимум двух и более аппаратов, работающих последовательно, как на предприятиях ОАО «Норильский никель», ЗАО «Карбоника-Ф» и др., что усложняет технологический регламент, создает трудности обслуживания, требует для реализации много металла и больших площадей, а также затрудняет процесс автоматизации.

Известен способ непрерывной газификации угля по технологии «Термококс-КС», применяемый ОАО «СУЭК» на котельной в п. Шарыпово. Данный способ предусматривает непрерывную газификацию угля и непрерывное удаление твердых продуктов газификации (золы, кокса). Недостатком данного способа является то, что не происходит полная газификация поступившего твердого топлива, и генераторный газ сгорает непосредственно над поверхностью газифицируемого топлива и не может быть транспортирован и использован для дальнейшей переработки, а также образуется коксовый остаток.

Известно устройство для переработки твердого топлива (патент RU 2299901, кл. С10В 49/00 от 27.07.2005 г.), которое представляет собой слоевой аппарат шахтного типа, выполненный комбинированным - из верхнего, среднего и нижнего поясов. Верхний пояс состоит из загрузочного люка, выпускного патрубка газа, гидрозатвора и электротермического устройства. Средний пояс состоит из цилиндрического корпуса и водяной рубашки. Нижний пояс выполнен в виде усеченного конуса и состоит из выгрузочного устройства, колосниковой решетки, устройства подвода воздуха и/или охлаждающего газа и термоэлектрических датчиков.

Это известное устройство малоэффективно в работе.

Из описания изобретения «Слоевой газификатор» (патент РФ №2513928, МКИ C10J 3/20 (2006.01), F23B 40/02 (2006.01), опубл. 20 04. 2014) известен способ обращенного процесса газификации или процесс газификации на обращенном вниз дутье воздуха. Он включает непрерывную подачу твердого топлива в шахту на ее колосниковую решетку, образуя на ней сверху вниз слой распределенного по объему в виде усеченной пирамиды твердого топлива, его розжиг твердого топлива на колосниковой решетке и последующую подачу воздуха под давлением, превышающим атмосферное, с образованием над колосниковой решеткой высокотемпературной зоны газификации с возбуждением процесса обратной термической волны, движущейся навстречу потоку воздуха образующегося генераторного газа в результате процесса нагрева твердого топлива в упомянутой зоне, и вывод упомянутого газа из шахты через ее нижнюю часть, расположенную под колосниковой решеткой. При этом образованной из охлаждаемых труб с зубчатыми свободно вращающимися на них колесами колосниковой решетке предварительно придают угол наклона к горизонту, обеспечивающий само схождение под действием сил тяготения шлака твердого топлива и золы в низ шахты ниже вывода генераторного газа. По мере накопления твердых продуктов газификации и золы в нижней части газогенератора их удаляют механически за пределы шахты.

Этот способ газификации выбирается в качестве прототипа, так как он направлен на решение той же задачи, что и заявляемое изобретение, и содержит наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемого изобретения. Однако прототип имеет существенный недостаток, который заключается в низкой эффективности процесса газификации, так как не происходит полная газификация поступившего твердого топлива. Это обусловлено неравномерностью по объему распределения твердого топлива в шахте, что ведет к низкой управляемости процесса газификации, вызванной наличием инертного схода с колосниковой решетки шлака и золы и возникновением на ее выходе заторов, приводящих к возникновению нарушения режима газификации твердого топлива. В результате образуется много несгоревшего угля в шлаке и золе.

Известное устройство, реализующее этот известный способ обращенного процесса газификации, который описан в упомянутом патенте, выбранном в качестве прототипа заявляемого способа, а также и соответствующего устройства. Это известное устройство называется слоевым газификатором непрерывного действия. Оно представляет собой аппарат шахтного типа, который основан на принципе обращенного процесса газификации. Такой аппарат содержит колосниковую решетку, образованную из охлаждаемых труб со свободно вращающимися на них зубчатыми колесами. При этом трубы расположены в топке наклонно под углом естественного осыпания твердого топлива. В сущности, этот слоевой газификатор непрерывного действия содержит аппарат обращенного типа и состоит из топки с охлаждаемой колосниковой решеткой (1), питателя (2) непрерывной подачи топлива в топку и узла (3) отгрузки кокса (шлака) и золы, который расположен в нижней части топки. Питатель (2) непрерывной подачи топлива в топку и узел (3) отгрузки кокса (шлака) и золы выполнены в виде шнекового транспортера с герметизацией соответственно узла подачи и узла отгрузки. Колосниковая решетка (1) выполнена из труб, по которым протекает холодная жидкость, и установлена наклонно под углом естественного осыпания твердого топлива, с изгибом в нижней части в обратную сторону. В топке со стороны подачи через узел (5) воздуха установлена защитная сетка (4), формирующая распределение твердого топлива в объеме шахты. В нижней части аппарат в боковой его части оснащен узлом для удаления газов (6). Аппарат установлен на оси (8) с возможностью отклонения от вертикальной оси в две стороны в пределах изменения угла наклона колосниковой решетки (1) с помощью поворотного механизма. Имеется уточнение, по которому на трубы охлаждаемой колосниковой решетки свободно насажены зубчатые втулки (колеса) с минимальным зазором между ними, вращающиеся под действием двигающегося топлива.

Этот известный слоевой газификатор выбирается в качестве прототипа, так как он направлен на решение той же задачи, что и заявляемое изобретение, и содержит наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемого изобретения.

Однако прототип имеет существенный недостаток, который заключается в неполной газификации твердого топлива. Это обусловлено плохим управлением процессом газификации, происходящим в нем, что вызвано наклонным положением к горизонту колосниковой решетки, рассчитанной на само движение угля и шлака по ней под действием сил тяготения в нижнюю часть шахты. В результате исключается стабильное равномерное и управляемое схождение с колосниковой решетки угля и шлака и нарушается стабильность процесса газификации. Кроме того, из-за наклонного положения колосниковой решетки в аппарате твердое топливо распределяется неравномерно по объему его внутренней полости, что усложняет управление процессом газификации твердого топлива и не позволяет полностью и равномерно газифицировать весь объем твердого топлива, загружаемого в аппарат.

Первой задачей является модернизация известного способа газификации твердого топлива с достижением следующего технического результата, а именно создание способа обращенного процесса газификации с обеспечением полной переработки твердого топлива.

Вторая задача заключается в том, чтобы создать новое устройство, которое позволяет реализовать предлагаемый новый способ обращенной газификации, с достижением следующих технических результатов, а именно газифицировать полный объем перерабатываемого твердого топлива и эффективно управлять процессом газификации.

Первая задача решена следующим образом.

В известном способе газификации твердого топлива, включающем непрерывную подачу твердого топлива в шахту на ее колосниковую решетку с образованием на ней сверху вниз распределения твердого топлива, поддерживаемого в процессе газификации, розжиг твердого топлива на колосниковой решетке, образованной из охлаждаемых труб с зубчатыми колесами на ней, подачу сверху вниз воздуха под давлением, превышающим атмосферное, с розжигом прилегающей к колосниковой решетке в твердом топливе высокотемпературной зоны газификации и возбуждением процесса обратной термической волны, движущейся навстречу потоку воздуха, и образующегося генераторного газа в результате процесса перегрева твердого топлива, а затем вывод упомянутого газа из шахты через ее нижнюю часть, расположенную под колосниковой решеткой, согласно настоящему изобретению непрерывную подачу твердого топлива в шахту на ее колосниковую решетку ведут равномерно распределяя твердое топливо в объеме шахты, начиная от колосниковой решетки и вверх к месту его загрузки, внизу шахты в зоне вывода из нее генераторного газа образуют зону дожига шлака и золы, прошедших колосниковую решетку, и ее генераторный газ удаляют в общем потоке удаления генераторного газа из шахты, при этом на колосниковой решетке образуют активный слой шлака и золы, активностью которого и его уровнем управляют положением в шахте, высокотемпературной зоны в твердом топливе и скоростью прохождения шлака и золы вниз шахты в зону их дожига, причем предварительно колосниковую решетку располагают в шахте горизонтально, а ее зубчатым колесам придают принудительное вращение в одном направление или в разных, активизируя прилегающий к ней слой шлака и золы.

Есть вариант, по которому подачу сверху вниз воздуха под давлением, превышающим атмосферное, ведут с розжигом в твердом топливе еще одной высокотемпературной зоны газификации, образуемой над высокотемпературной зоной, прилегающей к колосниковой решетке, и возбуждением в ней процесса обратной термической волны, движущейся навстречу потоку воздуха образующегося пиролизного газа в результате процесса перегрева твердого топлива, и удаляют его в общем потоке удаления генераторного газа из шахты после прохождения более высокотемпературной зоны, прилегающей к колосниковой решетке, и колосниковой решетки.

Предлагаемый способ газификации твердого топлива всей своей совокупностью существенных признаков позволяет достичь следующих технических результатов, а именно обеспечить полную газификацию поступающего твердого топлива и управление ее процессом, так как газификацию ведут поэтапно сверху вниз, образуя одну или две высокотемпературные зоны в твердом топливе. При этом твердое топливо постоянно загружают в шахту, контролируют его уровень и обеспечивают равномерное распределение его по объему шахты за счет горизонтального расположения колосниковой решетки, над которой формируют высокотемпературную одну или две зоны газификации, начиная от колосниковой решетки, а газы прогоняют через раскаленный слой угля и шлака в зоне, прилегающей к колосниковой решетке и далее на выход из шахты, располагаемый внизу. При этом на дне, внизу шахты, образуют зону дожигания выпадающих из шахты через колосниковую решетку кусков шлака и золы, а выделяемый из них при дожиге генерируемый газ выводят вместе с предыдущими газами из шахты. Причем управление газификацией в этих зонах ведут путем регулирования высокотемпературной одной или если созданы еще, то и другими зонами через интенсификацию подачи в них воздуха, например сверху и с боков шахты, через соответствующие узлы его подачи. Прилегающий к колосниковой решетке слой шлака и золы регулируют во избежание его излишнего скопления, но и избегая его полного удаления с помощью зубчатых колес, которые принудительно вращают все в одну сторону или по частям по разным сторонам. Предпочтение отдают, когда одну половину этих колес вращают в сторону одной стены шахты, а другую - к противоположной. Тогда толщина этого слоя оказывается равномерной по площади, что обеспечивает равномерное протекание всего процесса газификации в твердом топливе, загруженном в шахту, и обеспечивает полную газификацию по сечению шахты загружаемого в шахту твердого топлива. В высокотемпературные слои твердого топлива подача воздуха ведется через соответствующие узлы его подачи, которые расположены, например, в соответствующих им по высоте шахты уровнях. Их выполнение диктуется конструкцией газификатора в зависимости от газифицируемого топлива, что определяется специалистами и в данном случае не требует пояснения.

Вторая задача решена следующим образом.

В известном слоевом газификаторе непрерывного действия, содержащем аппарат шахтного типа на обратном дутье и состоящего из топки с охлаждаемой колосниковой решеткой, питателя непрерывной подачи топлива в топку, при этом колосниковая решетка выполнена из труб, по которым протекает холодная жидкость, и установлена в нижней части шахты, в стене которой установлен узел удаления газов, при этом вверху аппарата имеется узел подачи воздуха сверху вниз, а колосниковая решетка образована из охлаждаемых труб, оснащенных зубчатыми вращающимися колесами с минимальным зазором между соседними по диаметрам, согласно настоящему изобретению колосниковая решетка расположена горизонтально и зубчатые колеса установлены на трубах с возможностью их совместного принудительного вращения, и под ними в боковой стене шахты установлен узел удаления газов, а под этим узлом на нижней поверхности шахты образована зона дожигания шлака и золы с возможностью удаления выделяемого на ней газифицированного газа при дожигании кусков или частиц шлака и золы, имеющих возможность попасть на нее от колосниковой решетки.

Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет получить новый аппарат шахтного типа для газификации с обращенной вниз подачей воздуха (обращенный процесс газификации), обеспечивающий достижение следующих технических результатов, а именно вести полную газификацию перерабатываемого твердого топлива и эффективно управлять процессом обращенной газификации. Это достигается тем, что колосниковая решетка расположена горизонтально, что сразу позволяет на ней распределять равномерный слой твердого топлива по сечению и объему аппарата, а установление зубчатых колес на трубах с возможностью их совместного принудительного вращения обеспечивает создание на колосниковой решетке равномерного раскаленного слоя шлака и золы, создавая условия для равномерного по объему смещения газифицированного твердого топлива сверху вниз из одной высокотемпературной зоны к другой и выводу из них генерируемого газа. Причем установка узла удаления газов выполнена так, что под ним на нижней поверхности шахты образована зона дожигания в шлаке и золе остатков топлива, что ведет к полной газификации частей твердого топлива, не прошедшего газификацию над колосниковой решеткой и поступившего под нее со шлаком на дожигательную решетку. Выполнение же в стенке шахты на уровне высокотемпературных зон твердого топлива дополнительных узлов подачи воздуха в них создает условия для повышения эффективности управления газификацией, ее интенсификации (например, двухзонная газификация) различных марок и видов твердого топлива. Этому также способствует управление вращением зубчатых колес колосниковой решетки для регулирования скорости отвода шлака и золы из зоны над колосниковой решеткой, которое также учитывает различную величину зольности отдельных газифицируемых топлив. Необходимо отметить, что измеряя температуру газификации в слоях, на уровне которых расположены вторичная и третичная зоны подачи воздуха, а они создаются узлами подачи воздуха, выполненными в стенках шахты, регулируют работу колосниковой решетки и интенсивность подачи воздуха через те или иные узлы его подачи. Они могут питаться воздухом и из самостоятельных воздушно-подающих систем, а также из системы, которая подает воздух на верхний узел его подачи. Это не принципиально. Все, как отметили ранее, определяется конструкцией газификатора. Изменяя температуру в зонах подачи воздуха интенсивностью его подачи, удается растягивать или сужать соответственно высокотемпературную зону газификации. При этом температура может изменяться от 800°C до 1200°C. На уровне каждой высокотемпературной зоны замеряют температуру в этих зонах. Это предусмотрено в каждом газификаторе. Необходимо отметить также, что зазор между зубчатыми вращающимися колесами может составлять от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров, что обусловлено видом топлива и его шлака. Минимальные размеры кусков шлака, прошедших через колосниковую решетку, увеличивают его поверхность и улучшают выгорание находящихся в нем не сгоревшего топлива. Этот зазор между вращающимися зубчатыми колесами задается конструкцией газификатора под конкретный вид топлива.

Эти два изобретения объединены единым изобретательским замыслом и в дальнейшем рассматриваются совместно, так как описание устройства и принципа его работы, в сущности, показывает, как может быть реализован заявляемый способ, в данном случае, обращенной газификации.

Заявителем проведен патентный поиск по данной теме, который показал, что оба технических решения своими совокупностями существенных признаков не обнаружены и потому могут считаться новыми.

Каждое из заявляемых технических решений соответствует изобретательскому уровню, так как они логически специалистом не могут быть выведены из известного уровня техники. Это обусловлено тем, что предложенные решения противоречат сложившейся тенденции развития способа обращенной газификации и устройствам их реализующих. Так в известных способах газификации и устройствах, рассмотренных в аналогах, распределение твердого топлива в объеме аппарата газификации неравномерное, что создает его неравномерное прохождение в объеме и соответственную этому газификацию. В нашем случае имеет место равномерное распределение топлива в объеме аппарата и его равномерное прохождение по сечению и объему газификатора.

Это достигается положением колосниковой решетки и созданием регулируемого управляемого слоя шлака и золы и управляемую и равномерную активность процесса в слое газификации, обеспечивающей соответствующее прохождение нужного объема твердого топлива через зоны газификации. Однако известно изобретение по авт. св. СССР №1079955, F23H 11/22, опубл. 15.03.84, в котором раскрыт принцип образования активного слоя в прилегающем к колосниковой решетке слое шлака и золы. При этом используют зубчатую систему, которой придают соответствующие вращения. Но эта система расположена над колосниковой решеткой и является независимой для нее устройством, а зубчатые элементы размещены на двух штангах, каждой из которых придают соответствующее вращение, а закрепленные между ними зубчатые элементы осуществляют шурующие движения в шлаке и золе, вызывая их просеивание через колосниковую решетку, т.е. колосниковая решетка остается инертная к процессу просеивания через нее шлака. В нашем случае ситуация иная. У нас колосниковая решетка выполняет функцию управления процессом газификации. Это обусловлено тем, что она образована из ряда охлаждаемых труб, на которых закреплены зубчатые колеса с соответствующим шагом между ними и которые принудительно вращаются, формируя под себя соответствующие части раскаленного шлака и золы для пропускания их вниз для последующего дожигания по необходимости. При этом в зависимости от активности колосниковой решетки протекает активно разрыхление шлака и золы в высокотемпературной зоне над решеткой, что позволяет сформировать некую новую предварительную структуру раскаленного слоя, в результате чего, например, более крупные несгоревшие куски поднимаются выше к поверхности слоя, спекшиеся - разъединяются и группируются другим образом и т.д. Кроме того, наиболее крупные спекшиеся куски шлака, в нашем случае, колосниковой решеткой выводятся в боковые карманы (не показаны) к стенке шахты и из них попадают на зону дожигания, а плотная оболочка, которая естественно образуется на прилегающем к колосниковой решетке слое шлака и покрывает несгоревшие куски твердого слоя, разрушается, раздрабливаясь зубьями на мелкие части, освобождая доступ воздуху к топливу, находящемуся в шлаке и золе. Это повышает его температуру. При этом вызывается перемещение кусков топлива с трением относительно друг друга, благодаря чему шлаковая оболочка вокруг топлива разрушается, кислород воздуха вступает в реакцию горения с топливом, и температура слоя возрастает, а часть шлака и золы просеивается через решетку и на ее место оседает следующий слой шлака и золы, а за ними сдвигается и весь объем твердого топлива к колосниковой решетке, и над входом образуется свободное пространство, куда поступает свежее топливо для газификации.

Согласованные и связанные действия по управлению высокотемпературной зоной или зонами (интенсивностью газификации в них топлива) с активным управлением качеством и размером слоя шлака и золы над колосниковой решеткой позволяют полностью контролировать процесс газификации, достигая максимально эффективного результата. Принцип действия колосниковой решетки обеспечивает измельчение шлака и доступ воздуха к несгоревшим частицам топлива в шлаке, что повышает КПД предлагаемого устройства, что подтверждено практическими испытаниями.

Практическая применимость заявляемых способа и устройства его реализующего поясняется фиг. 1 и нижеследующим описанием.

Фиг. 1 представляет схему аппарата шахтного типа, в которой дана модель возможной реализации заявляемого способа.

Схема слоевого газификатора непрерывного действия основана на аппарате 1 шахтного типа на обратном дутье и состоящего из топки 2 с охлаждаемой колосниковой решеткой 3, питателя непрерывной подачи твердого топлива 4 в топку 2, при этом колосниковая решетка 3 выполнена из труб 5, по которым протекает холодная жидкость (не показана), и установлена в нижней части шахты 6 аппарата 1, в стене 7 которой установлен узел 8 удаления газов 9, при этом вверху (верхняя часть 10 шахты) аппарата 1 имеется узел 11 подачи воздуха сверху вниз, а колосниковая решетка 3 образована из охлаждаемых труб 5, оснащенных зубчатыми вращающимися колесами 12 с минимальным зазором между соседними по диаметрам. При этом колосниковая решетка 3 расположена горизонтально и зубчатые колеса 12 установлены на трубах 5 с возможностью их совместного принудительного вращения (привод вращения труб 5 с колесами 12 на чертеже не показан). Под ними в боковой стене 7 шахты установлен узел 8 удаления газов 9, а под этим узлом на нижней поверхности 13 шахты образована зона 14 дожигания шлака 15 и золы 16 с возможностью удаления выделяемого на ней газифицированного газа 9 при дожигании кусков или частиц шлака 15 и золы 16, имеющих возможность попасть на нее от колосниковой решетки 3.

Есть вариант, по которому в стенке 7 шахты на уровне возможного образования высокотемпературных зон ВТ и ВП твердого топлива 4 выполнены еще дополнительные узлы 8 подачи воздуха в них, управление которыми связано с управлением вращения зубчатых колес 12. Причем в этом аппарате образована входная зона Вх, куда подается свежее твердое топливо. Она в процессе газификации твердого топлива меняет свою глубину и в зависимости от перерабатываемого топлива имеет свой допустимый предел глубины в зависимости от самого аппарата шахтного типа. Однако в данном случае для подтверждения принципиального применения на практике заявляемого способа газификации и устройства его реализуемого данные уточнения конкретных величин не требуются. Это для специалистов логически следует из известного уровня техники. На колосниковой решетке 3, как отмечалось, в пределах и чуть выше зубьев ее колес образуется активный слой шлака и золы, он входит в высокотемпературную зону ВТ газификации твердого топлива, над которой также может быть сформирована зона ВП, которая имеет более низкую температуру, чем зона ВТ, но в ней образуется пиролизный газ (генерируемый), устремляющийся вверх к зоне погрузки свежего топлива. Однако встречный подаваемый сверху вниз воздух и разрежение, под которым находится аппарат, этот генерируемый газ разворачивает и продувает через зону ВТ высокотемпературного нагрева твердого топлива и вместе с выделяемым в этой ВТ зоне газифицированного (еще одни генерируемый газ) газа вытягивается на выход из шахты, расположенной под колосниковой решеткой. Под эти выходом внизу шахты образована зона Дож дожигания выпавшего через колосниковую решетку шлака и золы.

Таким образом, устройство, построенное в виде аппарата шахтного типа по предложенной схеме, позволяет реализовать модель заявляемого способа газификации твердого топлива, который может быть осуществлен следующим образом.

В аппарат 1 типа шахтного для газификации подают твердое топливо 4. Эту подачу ведут непрерывно на колосниковую решетку 3 шахты с образованием на ней снизу вверх вниз распределенного слоя твердого топлива 4 по объему шахты равномерно. Этот объем от низа (колосниковой решетки и до впуска в шахту свежего топлива) поддерживают в процессе газификации постоянно. Но вначале производят розжиг твердого топлива 4 на колосниковой решетке 3, образованной из охлаждаемых труб 5 с зубчатыми колесами 12 на ней. После этого розжига ведут подачу воздуха сверху вниз под давлением, превышающим атмосферное, с розжигом прилегающей к колосниковой решетке 3 в твердом топливе высокотемпературной зоны ВТ газификации, и возбуждением процесса обратной термической волны (газифицированного газа 9), движущейся навстречу потоку воздуха и образующегося генераторного газа в результате процесса перегрева твердого топлива. Газ через колосниковую решетку поступает на узел 8 - выход его из шахты, который расположен в ее нижней части, под колосниковой решеткой, и который находится под постоянным разрежением, создаваемым дымососом (не показан). Причем, непрерывную подачу твердого топлива 4 в шахту на колосниковую решетку 3 ведут равномерно распределяя твердое топливо 4 в объеме шахты 1, начиная от колосниковой решетки 3 и вверх к месту его загрузки. Внизу шахты в зоне вывода 14 Дож образуют зону дожига горючих из шлака и золы, прошедших колосниковую решетку 3, и полученный в зоне дожига генераторный газ удаляют в общем потоке удаления генераторного газа из шахты. При этом на колосниковой решетке 3 образуют активный слой Акт шлака и золы, активностью которого и его уровнем управляют положением в шахте высокотемпературной зоны ВТ в твердом топливе 4 и скоростью прохождения шлака и золы через колосниковую решетку 3 вниз шахты в зону их дожига Дож. Причем предварительно колосниковую решетку 3 располагают в шахте 1 горизонтально, а ее зубчатым колесам 12 придают принудительное вращение в одном направлении или в разных, активизируя прилегающий к ней слой шлака и золы.

Необходимо отметить, что когда ведут подачу воздуха сверху вниз под давлением, превышающим атмосферное, то ведут это с розжигом в твердом топливе еще одной высокотемпературной зоны ВП газификации, образуемой над высокотемпературной зоной ВТ, прилегающей к колосниковой решетке 3, и возбуждением в ней процесса обратной термической волны, движущейся навстречу потоку воздуха и образующегося пиролизного газа в результате процесса перегрева твердого топлива. Газ удаляют в общем потоке удаления генераторного газа из шахты после прохождения более высокотемпературной зоны, прилегающей к колосниковой решетке, и колосниковой решетки.

Есть вариант, по которому в упомянутые зоны распределения твердого топлива в объеме шахты подают воздух в зависимости от вида исходного твердого топлива, а интенсивностью такой подачи воздуха управляют активностью слоя шлака и золы на колосниковой решетке путем принудительного вращения зубчатых колес на водоохлаждаемых трубах колосниковой решетки, например при повышенном содержании золы в топливе необходимо увеличить отвод золы и шлака над решеткой под решетку. При этом узлы подачи воздуха, располагаемые на стенках шахты в местах соответствующих зон газификации, позволяют вести газификацию эффективно и всегда успешно подбирать требуемые режимы подачи воздуха для ее проведения в зависимости от марки, типа и состояния твердого топлива, при этом согласовывается интенсивность отвода золы и шлака через колосниковую решетку.

Таким образом, с помощью обращенной газификации удается полностью переработать твердое топливо в энергетический газ, который поступает дальше к потребителю, например в топку котла или на переработку в химическую установку (не показано).

1. Способ газификации твердого топлива, включающий непрерывную подачу твердого топлива в шахту на ее колосниковую решетку с образованием на ней сверху вниз распределения твердого топлива, поддерживаемого в процессе газификации, розжиг твердого топлива на колосниковой решетке, образованной из охлаждаемых труб с зубчатыми колесами на ней, подачу сверху вниз воздуха под давлением, превышающим атмосферное, с розжигом прилегающей к колосниковой решетке в твердом топливе высокотемпературной зоны газификации и возбуждением процесса обратной термической волны, движущейся навстречу потоку воздуха образующегося генераторного газа в результате процесса перегрева твердого топлива, а затем вывод воздуха и упомянутого газа из шахты через ее нижнюю часть, расположенную под колосниковой решеткой, отличающийся тем, что непрерывную подачу твердого топлива в шахту на ее колосниковую решетку ведут равномерно распределяя твердое топливо в объеме шахты, начиная от колосниковой решетки и вверх к месту его загрузки, внизу шахты в зоне вывода из нее генераторного газа образуют зону дожига шлака и золы, прошедших колосниковую решетку, и этот генераторный газ удаляют в общем потоке удаления генераторного газа из шахты, при этом на колосниковой решетке образуют активный слой шлака и золы, активностью которого и его уровнем управляют положением в шахте высокотемпературной зоны в твердом топливе и скоростью прохождения шлака и золы вниз шахты в зону их дожига, причем предварительно колосниковую решетку располагают в шахте горизонтально, а ее зубчатым колесам придают принудительное вращение в одном направление или в разных, активизируя прилегающий к ней слой шлака и золы.

2. Способ газификации твердого топлива по п.1, отличающийся тем, что подачу сверху вниз воздуха под давлением, превышающим атмосферное, ведут с розжигом в твердом топливе еще одной высокотемпературной зоны газификации, образуемой над высокотемпературной зоной, прилегающей к колосниковой решетке, и возбуждением в ней процесса обратной термической волны, движущейся навстречу потоку воздуха образующегося пиролизного газа в результате процесса перегрева твердого топлива, и удаляют его в общем потоке удаления генераторного газа из шахты после прохождения более высокотемпературной зоны, прилегающей к колосниковой решетке, и колосниковой решетки.

3. Слоевой газификатор непрерывного действия, содержащий аппарат шахтного типа на обратном дутье и состоящий из топки с охлаждаемой колосниковой решеткой, питателя непрерывной подачи топлива в топку, при этом колосниковая решетка выполнена из труб, по которым протекает холодная жидкость, и установлена в нижней части шахты, в стене которой установлен узел удаления газа, при этом вверху аппарата имеется узел подачи воздуха сверху вниз, а колосниковая решетка образована из охлаждаемый труб, оснащенных зубчатыми вращающимися колесами с зазором между соседними по диаметрам, отличающийся тем, что колосниковая решетка расположена горизонтально и зубчатые колеса установлены на трубах с возможностью их совместного принудительного вращения, и под ними в боковой стене шахты установлен узел удаления газов, а под ним на нижней поверхности шахты образована зона дожигания шлака и золы с возможностью удаления выделяемого на ней газифицированного газа при дожигании топлива в частицах шлака и золы, имеющих возможность попасть на нее от колосниковой решетки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ликвидации крупногабаритных зарядов твердого ракетного топлива на стенде, а именно к способам сжигания канальных зарядов твердого ракетного топлива непосредственно в корпусах ракетных двигателей.

Изобретение относится к области энергетики. Способ сжигания с организацией циклов химических реакций твердых частиц углеводородного сырья, в котором кислородсодержащий материал циркулирует в форме частиц и который включает контакт частиц углеводородного сырья с частицами кислородсодержащего материала в восстановительной зоне R0, контакт частиц кислородсодержащего материала (1) из восстановительной зоны R0 с потоком газообразного окислителя (2) в реакционной окислительной зоне R1, направление подвижной фазы (5) из реакционной зоны R1, которая включает газовую и твердую фазы, в разделяющую газовую и твердую фазы зону S2 таким образом, чтобы разделить преимущественно газообразную подвижную фазу (6), включающую летучую золу и мелкие частицы кислородсодержащего материала, и твердофазный поток (7), включающий основную массу мелких частиц, летучую золу и основную массу частиц кислородсодержащего материала, направление твердофазного потока (7) из разделяющей газовую и твердую фазы зоны S2 в отделяющую плотную фазу декантационную зону S3, псевдоожиженную невосстанавливающим газом (8), что позволяет отделять мелкие частицы и летучую золу от частиц кислородсодержащего материала таким образом, чтобы направлять поток частиц (10), включающий основную массу кислородсодержащих частиц, в восстановительную зону R0 и выпускать через выпускную линию преимущественно газообразный выходящий поток (9), включающий основную массу летучей золы и мелких частиц кислородсодержащего материала.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для подготовки твердого топлива к сжиганию на тепловых электрических станциях (ТЭС). Установка подготовки твердого топлива к сжиганию содержит технологически соединенные между собой тракт сырого топлива, бункер сырого топлива, обезвоживающее устройство, соединенное с трактом горячего воздуха, бункер запаса топлива, измельчающее устройство, тракт топливоподачи, соединенный с бункером запаса топлива.

Изобретение относится к области энергетики. Устройство (100) для сжигания гранулированного твердого топлива содержит камеру (102), имеющую наружную стенку (104) и внутреннюю стенку (106), разделяющую внутреннее пространство указанной камеры на пространство (108) для воздуха для горения и камеру сгорания (110), по меньшей мере, одну воздуходувку (112) для обеспечения воздуха для горения, и средства вращения (113) для вращения указанной камеры сгорания.

Изобретение относится к области энергетики. Вертикальная топка пароводогрейного котла для преобразования в тепловую энергию сыпучих видов топлива, под действием силы тяжести опускающихся из находящегося вверху бункера в полностью заполняемую топку с объемом теплопередачи, состоящим из образованных элементами котла и установленными в топке аккумуляторами-проводниками высокой температуры и распределителями воздуха для стабильного режима горения топлива различной степени влажности и теплотворной способности по всему объему топки зон контакта топлива с воздухом, с колосниками, являющимися также аккумуляторами-проводниками высокой температуры и распределителями необходимого для горения воздуха, поступающего из зольной камеры с регулировочной дверкой через колосники и отверстия в аккумуляторах-проводниках и распределителях подогретого воздуха к зонам контакта.
Изобретение относится к теплоэнергетике, а более конкретно к способу оптимизации процесса сжигания угольного топлива в вихревой топке энергетической установки. Способ включает использование в режиме запуска энергетической установки угля микропомола с размерами частиц не более 10 мкм, получаемого в трехкамерном дезинтеграторе, в стационарном режиме - угля обычного помола, получаемого в двухступенчатой мельнице с помольными шарами и активатором.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам отопления на твердом топливе, и может быть использовано для создания отопительных приборов с повышенной эффективностью.

Предлагаемое изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к устройствам получения тепловой и электрической энергии путем сжигания твердого углеродсодержащего топлива и может быть использовано для преобразования тепловой энергии в механическую или электрическую энергию, в стационарных и передвижных теплоэлектростанциях, а также в транспортных средствах.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройству для автоматической загрузки дров в твердотопливный котел. Устройство для автоматической загрузки дров в твердотопливный котел содержит бункер для твердого топлива, контроллер, датчик температуры, электрический привод, поворотный элемент, снабженный механизмом для преобразования вращательного движения вала двигателя в поворот данного элемента.

Изобретение относится к промышленной энергетике и касается создания твердотопливных котлов, универсальных по типам сжигаемых топлив и отходов. В камере сгорания твердотопливного котла с вихревой топкой сопла вторичного дутья за счет тангенциальной направленности формируют над горящим слоем топлива вихрь с горизонтальной осью, проходящей через газоотводящие окна, одно или два, симметрично расположенные на боковых стенах.

Изобретение относится к газификатору биомассы с газификацией в перемещающемся потоке и способу газификации с использованием газификатора для получения синтез-газа из биотоплива в присутствии СВЧ-возбужденной плазмы.

Изобретение может быть использовано для производства электроэнергии из сырьевого материала, содержащего углерод, более конкретно из угля и/или сухой биомассы. Способ получения электроэнергии из сырьевого материала, содержащего углерод, включает стадии газификации сухого сырьевого материала в газификационном реакторе газовым потоком, содержащим главным образом СО2, при высокой температуре с созданием первого газового потока, включающего главным образом молекулы монооксида углерода; окисления в окислительном реакторе носителями кислорода в окисленном состоянии (МеО) при высокой температуре с созданием второго газового потока, содержащего СО2, и носители кислорода в восстановленном состоянии (Ме); активации в активационном реакторе носителей кислорода в восстановленном состоянии газовым потоком активации, включающим элементы кислорода, с созданием обедненного кислородом газового потока активации; и преобразования части тепловой энергии потока активации в электроэнергию.

Изобретение относится к способу получения синтез-газа путем совместной газификации в потоке твердого и жидкого топлива, содержащих золу. Причем указанное топливо подают отдельно в реактор газификации угля через несколько горелок, при этом горелки имеют концентрический угол горения более 0°, что снижает образование сажи и повышает степень конверсии.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при получении горючих газов из твердого углеродосодержащего топлива. Бурый уголь влажностью 20-53% измельчают до крупности 2-3 мм, затем подают на двухступенчатую вихревую сушку путем забора части генераторного газа из газогенераторной установки с температурой 960°C при отсутствии в нем O2.

Изобретение относится к способам газификации твердых видов углеродсодержащего топлива: бурых и каменных углей, сланцев и торфа. При газификации углеродсодержащих твердых видов топлива, включающей нагрев, пиролиз подаваемого в ванну с расплавленным шлаком герметичной электродной электропечи твердого углеродного топлива при пропускании через расплавленный шлак с твердым углеродным топливом газифицирующих агентов, а также пропускании электрического тока с помощью сформированной электрической цепи, включающей электроды, введенный в ванну электропечи и подину электропечи, удаление из рабочего пространства печи синтез-газа, шлака и металлического сплава, через расплавленный шлак с твердым углеродным топливом пропускают трехфазный электрический ток, величина которого определяется в соответствии с расходом твердого топлива и с учетом необходимой мощности, определяемой из выражения: P a = G ⋅ w э л 3600 ,     М В т , где G - расход твердого топлива в электропечи, кг/ч, wэл - удельный расход электроэнергии.

Изобретение относится к устройству для непрерывной подачи мелкоизмельченного топлива в систему газификации угля. Изобретение касается устройства для подачи твердых топливных материалов в реактор для газификации твердых топливных материалов, содержащего измельчительное устройство (2), пылеуловитель (3), резервуар-хранилище (4), по меньшей мере два шлюзовых питателя (5), одно или несколько соединительных устройств (12) для транспортировки плотным потоком, питающий резервуар (13), реактор для газификации (15), в котором измельчительное устройство (2) соединено с резервуаром-хранилищем (4) посредством соединительных устройств, причем пылеуловитель (3) размещен между измельчительным устройством (2) и резервуаром-хранилищем (4), содержащего устройство (18) для повышения давления, которое возвращает транспортирующий газ из питающего резервуара (13) в шлюзовой питатель (5), при этом резервуар-хранилище (4) соединен со шлюзовыми питателями (5) через соединительные устройства, выполненные с возможностью перемещения самотеком или транспортировки плотным потоком, а шлюзовые питатели (5) соединены с питающим резервуаром (13) посредством совместно используемых одного или нескольких соединительных устройств (12), которые пригодны в качестве трубопровода (12) непрерывной подачи для транспортировки плотным потоком, причем питающий резервуар соединен с реактором (15) для газификации через дополнительные топливные трубопроводы (14).

Изобретение относится к области газификации твердого топлива. .
Изобретение относится к области обезвреживания отходов. .

Изобретение относится к области энергетики, металлургии и химической промышленности и может быть использовано для получения кокса и генераторного газа. Способ газификации твердого топлива включает загрузку топлива в реактор, газификацию топлива и удаление продуктов газификации.
Наверх